CN101136324A - 半导体制造方法及半导体激光元件制造方法 - Google Patents
半导体制造方法及半导体激光元件制造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- CN101136324A CN101136324A CNA2007101821532A CN200710182153A CN101136324A CN 101136324 A CN101136324 A CN 101136324A CN A2007101821532 A CNA2007101821532 A CN A2007101821532A CN 200710182153 A CN200710182153 A CN 200710182153A CN 101136324 A CN101136324 A CN 101136324A
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- mentioned
- stream
- raw material
- during
- alloy
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Granted
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 124
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims abstract description 49
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 26
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 claims abstract description 22
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 140
- 239000002994 raw material Substances 0.000 claims description 113
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 62
- 229910000861 Mg alloy Inorganic materials 0.000 claims description 58
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims description 53
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 claims description 41
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims description 23
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims description 10
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 5
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 abstract description 42
- 229910021478 group 5 element Inorganic materials 0.000 abstract 2
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 23
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 12
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 10
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 10
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 8
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 7
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 7
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 7
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002800 charge carrier Substances 0.000 description 6
- HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N diethylzinc Chemical compound CC[Zn]CC HQWPLXHWEZZGKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 210000000744 eyelid Anatomy 0.000 description 6
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 6
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 5
- 238000009825 accumulation Methods 0.000 description 5
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 5
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 5
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 5
- 230000010355 oscillation Effects 0.000 description 5
- 230000008859 change Effects 0.000 description 4
- 230000008020 evaporation Effects 0.000 description 4
- 238000001704 evaporation Methods 0.000 description 4
- 230000008569 process Effects 0.000 description 4
- 238000001004 secondary ion mass spectrometry Methods 0.000 description 4
- 230000006641 stabilisation Effects 0.000 description 4
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 4
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 3
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 239000006096 absorbing agent Substances 0.000 description 2
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 2
- 238000005187 foaming Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 229910000967 As alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- -1 Cp2Mg Chemical compound 0.000 description 1
- 208000003351 Melanosis Diseases 0.000 description 1
- XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N Phosphine Chemical compound P XYFCBTPGUUZFHI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000002253 acid Substances 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052785 arsenic Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000033228 biological regulation Effects 0.000 description 1
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 1
- 230000003139 buffering effect Effects 0.000 description 1
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 1
- 238000003776 cleavage reaction Methods 0.000 description 1
- 230000003628 erosive effect Effects 0.000 description 1
- 125000001495 ethyl group Chemical group [H]C([H])([H])C([H])([H])* 0.000 description 1
- 230000002349 favourable effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 1
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 1
- 230000008520 organization Effects 0.000 description 1
- 125000002524 organometallic group Chemical group 0.000 description 1
- 238000010422 painting Methods 0.000 description 1
- 238000001259 photo etching Methods 0.000 description 1
- 230000009467 reduction Effects 0.000 description 1
- 230000007017 scission Effects 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
- H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
- H01S5/34326—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on InGa(Al)P, e.g. red laser
-
- B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
- B82—NANOTECHNOLOGY
- B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
- B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
- H01S2304/04—MOCVD or MOVPE
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/20—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers
- H01S5/22—Structure or shape of the semiconductor body to guide the optical wave ; Confining structures perpendicular to the optical axis, e.g. index or gain guiding, stripe geometry, broad area lasers, gain tailoring, transverse or lateral reflectors, special cladding structures, MQW barrier reflection layers having a ridge or stripe structure
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
- H01S5/00—Semiconductor lasers
- H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
- H01S5/305—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure
- H01S5/3054—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping
- H01S5/3063—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region characterised by the doping materials used in the laser structure p-doping using Mg
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S438/00—Semiconductor device manufacturing: process
- Y10S438/931—Silicon carbide semiconductor
Landscapes
- Physics & Mathematics (AREA)
- Optics & Photonics (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Nanotechnology (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Electromagnetism (AREA)
- Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
- Biophysics (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
在使未掺杂Mg的III－V族化合物半导体层结晶生长之后，在使Mg掺杂III－V族化合物半导体层结晶生长之前，设置了不从III族元素原料容器向反应区域(反应炉)供给III族元素原料TMG、TMA、TMI，另一方面从V族元素原料容器、掺杂物原料容器向反应区域(反应炉)分别供给V族元素原料PH3、Mg掺杂物原料的预流期间t11、t12。根据该半导体制造方法，能够正确控制Mg的掺杂分布图。
Description
技术领域
本发明涉及半导体制造方法，更具体地涉及在使III-V族化合物半导体结晶生长的半导体制造方法中采用Mg作掺杂物的方法。
另外，本发明涉及用这样的半导体制造方法制造AlGaInP类半导体激光元件的半导体激光元件的制造方法。
近年来，对于DVD(数字多功能盘；Digital Versatile Di sc)驱动器中使用的III-V族化合物半导体(例如AlGaInP)类半导体激光元件来说，在高效率下工作电压低、温度特性好、并且可以高输出地工作等，对性能的要求严格。为了实现这些，需要在结晶生长阶段正确控制掺杂物的掺杂分布图。
作为用于III-V族化合物半导体的p型掺杂物，通常使用Zn，但是为了得到陡峭的掺杂分布图，希望选择难扩散的掺杂物。为此，例如(日本)特开平6-45708号公报，(日本)特开2001-24278号公报中所记载的，使用Mg代替Zn作为p型掺杂物。
对本发明要解决的问题进行详细说明。
i)高输出化的必要性
为了在半导体激光元件中实现高输出，通过少量载流子的注入使其更光亮，而且减少振荡光的吸收变得重要。即，希望阈值电流低、效率高。这是因为效率差时，为了输出相同的光输出，需要很大的电流，半导体激光元件的芯片温度上升，成为劣化的原因，难以进一步高输出化。
作为效率降低的原因，认为是由于对振荡光的吸收增加了。即，提高光输出时其一部分被吸收、变为热，由此也使半导体激光元件的芯片温度上升，成为使半导体激光元件劣化的原因。
因此，在结晶生长阶段，要求对振荡光的吸收少、效率高、结晶性好。从这种观点出发，作为用于III-V族化合物半导体的p型掺杂物，可以举出Mg作为有利的候补。
ii)掺杂物及掺杂分布图
掺杂物向有源层扩散时，不仅有源层的结晶排列变乱，有源层本身的结晶性降低、效率降低，不仅如此，掺杂物本身还成为了吸收体。因此，效率进一步降低，而且可靠性也降低了。
另外，在有源层邻近光的分布变宽。因此，即使掺杂物不扩散到有源层，若在紧邻有源层处存在过多的掺杂物时，特别是以没有被活化的状态存在时，这些掺杂物也成为光吸收体，成为效率降低、可靠性降低的原因。
另一方面，为了使掺杂物不向有源层扩散，若在有源层邻近增加未掺杂区域，则确保有源层的结晶性，另外还减少掺杂物引起的吸收。但是，由于载流子变得难以注入到有源层中，所以效率降低。另外，这种情形下，特别是高温工作时，载流子变得容易溢出，温度特性恶化。
因此，希望掺杂物在直到紧邻有源层处以足够并且不过多的程度存在，并且在有源层中不存在掺杂物。即，希望具有在半导体激光元件的有源层邻近掺杂物的浓度在结晶生长方向(深度方向)上急剧(大致阶梯状)变化的掺杂分布图(称其为陡峭的掺杂分布图)。
iii)Mg掺杂滞后
例如通过MOCVD(有机金属化学气相生长)法进行结晶生长的情形下，使用Mg作为掺杂物时，引起Mg吸附在掺杂物原料容器和反应器(反应炉)间的掺杂物供给管道(正确地说是切换供给和非供给的阀的下游部分)等上而堆积的现象(称为“存储效应”)。因此，发生Mg从掺杂物原料容器中开始流出到实际上开始在结晶中掺杂为止的时间滞后(称为掺杂滞后)。另外，在停止从掺杂物原料容器中供给Mg之后，堆积在掺杂物供给管道中的Mg还流入到反应器中，在结晶中掺杂。
这样，因为存储效应的发生，存在难以正确控制Mg的掺杂分布图的问题。
iv)Mg扩散前沿
结晶中的原子存在浓度差时，从浓度高的一方向浓度低的一方扩散。在半导体激光元件中，需要分开形成夹着有源层的n型/p型，需要形成n型、p型的施主、受主不存在于有源层中，充分存在于n型层、p型层中。即，在有源层和夹着它的n型层、p型层之间产生很大的浓度差。扩散的容易程度随原子的种类而不同，但是即使在用Mg作p型掺杂物的情形下，也会由于该浓度差而发生扩散。
在此，需要控制Mg从掺杂层扩散到未掺杂层位置(称其为“Mg的扩散前沿”)。
发明概述
因此，本发明的问题在于提供在使III-V族化合物半导体结晶生长的半导体制造方法中、能够正确控制Mg的掺杂分布图的方法。
另外，本发明的问题在于通过采用这样的半导体制造方法，提供能够制造阈值电流低、效率高、温度特性好、并且可以高输出工作的AlGaInP类半导体激光元件的半导体激光元件制造方法。
为了解决上述问题，本发明的制造方法为
在将III族元素原料、V族元素原料、Mg掺杂物原料分别从III族元素原料容器、V族元素原料容器、掺杂物原料容器通过III族元素原料运输路径、V族元素原料运输路径、掺杂物原料运输路径运输到反应区域中，在上述反应区域中使III族元素原料和V族元素原料反应，然后使Mg掺杂III-V族化合物半导体层结晶生长的半导体制造方法，
在上述III族元素原料运输路径、V族元素原料运输路径、掺杂物原料运输路径中分别设置III族元素供给/不供给切换部、V族元素供给/不供给切换部、掺杂物供给/不供给切换部，来切换通过该运输路径的原料向上述反应区域供给和不供给，
一边从上述III族元素原料容器、V族元素原料容器通过上述III族元素供给/不供给切换部、V族元素供给/不供给切换部向上述反应区域分别供给上述III族元素原料、V族元素原料，一边在通过上述掺杂物供给/不供给切换部停止向上述反应区域供给Mg掺杂物原料的状态下，使未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层结晶生长之后，
在使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层结晶生长之前，设置预流期间，在该期间内一边通过上述III族元素供给/不供给切换部停止向上述反应区域供给上述III族元素原料，一边从上述V族元素原料容器、掺杂物原料容器通过上述V族元素供给/不供给切换部、掺杂物供给/不供给切换部向上述反应区域分别供给上述V族元素原料、Mg掺杂物原料。
在此，所谓“Mg掺杂III-V族化合物半导体层”意味着刻意掺杂Mg的III-V族化合物半导体层，所谓“未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层”意思是没有刻意掺杂Mg的III-V族化合物半导体层。
在本发明的半导体制造方法中，通过设置上述预流期间，消除了Mg的掺杂滞后，结果是得到Mg的陡峭掺杂分布图。具体地说，在使未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层结晶生长之后，从掺杂物原料容器中流出Mg掺杂物原料时，Mg掺杂物原料吸附在掺杂物原料运输路径(正确地说是掺杂物供给/不供给切换部的下游部分)和流动通道、晶片托盘等上而堆积(存储效应)。在此，在本发明中，通过设置上述预流期间，能够使Mg掺杂物原料充分地堆积在掺杂物原料运输路径等中而稳定化。从而，在使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层结晶生长的阶段中，立刻向上述反应区域提供掺杂物原料，不会引起掺杂物滞后，上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层生长。据此得到陡峭的掺杂分布图。
另外，通过设置上述预流期间，扩散前沿的控制成为可能。具体地说，发明人发现，只要在相同的生长条件下进行，只要不在上述预流期间使Mg掺杂物原料的供给量极大，Mg的扩散前沿就不取决于Mg掺杂物原料的供给量，而由上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的掺杂量决定。即，如果能够决定上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的掺杂量，通过事先形成具有与其相对应的扩散前沿的深度部分相当的厚度的未掺杂层(未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层)，能够防止Mg扩散到例如半导体激光元件的有源层中。即，能够控制扩散前沿的位置。
这样，根据本发明的半导体制造方法，能够正确控制Mg的掺杂分布图。
在一个实施方式的半导体制造方法中，其特征在于上述各III-V族化合物半导体层是AlGaInP层。
该一个实施方式的半导体制造方法容易适用于制造AlGaInP类半导体激光元件。
一个实施方式的半导体制造方法的特征在于，在上述预流期间内，可变地设定上述Mg掺杂物原料的供给量。
在该一个实施方式的半导体制造方法中，还能够正确控制Mg的掺杂分布图，结果是得到了Mg的陡峭的掺杂分布图。
在此，所谓“可变地设定”上述Mg掺杂物原料的供给量包含在2个等级或2个以上的多个等级中切换，或者使其连续变化。
另外，所谓“Mg掺杂物原料的供给量”意思是在上述掺杂物原料容器的侧面向上述反应区域送出的Mg掺杂物原料的供给量(不是通过上述掺杂物原料输送通路实际上到达上述反应区域的Mg掺杂物原料的量)。
如上所述，通过设置上述预流期间，不会发生掺杂滞后，可以使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层生长。但是，只这样做的话，在未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层和Mg掺杂III-V族化合物半导体层的界面(记为掺杂界面)，还不足以得到理想的阶梯状掺杂分布图。已知，Mg预流过少时，Mg掺杂III-V族化合物半导体层的生长初期达不到希望的掺杂量，随着结晶生长掺杂量缓慢增加。相反，Mg预流过多时，虽然在掺杂界面上掺杂量提高，但是随着结晶生长掺杂一度减少，然后再次上升(在掺杂界面上Mg的堆积)。进一步增加Mg预流时，掺杂界面上Mg的堆积变大，扩散前沿也发生大的移动，结果是不能控制掺杂分布图。另外，已知堆积在掺杂界面上的Mg中很多未被活化，而是滞留在掺杂界面上。因此，在半导体激光元件中适用这样结构的情形下，由于未活化的Mg导致效率降低，难以高输出化。
因此，在上述预流期间内，可变地设定上述Mg掺杂物原料的供给量。例如，在上述预流期间的开始，进行预流以便充分地蓄积Mg(第一预流)，在上述预流期间的最后，将Mg的供给量设定为适于使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层生长的入料量(第二预流)。据此，可以得到陡峭的阶梯状掺杂分布图。
一个实施方式的半导体制造方法，其特征在于
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
在上述第一预流期间将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为比一入料量多的第一流量，
在上述第二预流期间，将来自于上述掺杂物原料容器的上述Mg掺杂物原料的供给量设定为与上述入料量相同的第二流量。
在此，所谓“入料量”(仕达み量)指的是适于使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层生长的上述Mg掺杂物原料的供给量。
在该一实施方式的半导体制造方法中，由于在上述第一预流期间，将上述Mg掺杂原料的供给量设定为比某个入料量多的第一流量，所以能够使Mg充分蓄积在掺杂物原料输送路径中。另一方面，因为在上述第二预流期间，将来自于上述掺杂物原料容器的上述Mg掺杂物原料的供给量设定为与上述入料量相同的第二流量，所以能够使上述Mg掺杂物原料的供给量稳定在上述入料量上。结果是，可以得到陡峭的阶梯状掺杂分布图。
一实施方式的半导体制造方法，其特征在于
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
在上述第一预流期间将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为50％以下的第一流量，
在上述第二预流期间，将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为80％以上的第二流量。
发明人研究了掺杂的Mg中成为活化载流子的比例(活化率)。结果发现当逐渐增加Mg的掺杂量时，活化率达到顶点。即，当逐渐增加Mg掺杂物流量时，Mg原子进入到结晶中，但不作为载流子起作用的数量增加。为了提高效率，有必要使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率提高。但是，仅在使Mg的活化率变高的流量(Mg掺杂物原料的供给量)下进行预流时，流量过小，不能充分进行Mg向掺杂物原料输送路径的蓄积。因此，不能得到陡峭的掺杂分布图。
在此，在该一实施方式的半导体制造方法中，将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间。而且，在上述第一预流期间将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为50％以下的第一流量。据此，能够使Mg充分蓄积在掺杂物原料输送路径中。另一方面，在上述第二预流期间，将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为80％以上的第二流量。据此，能够使上述Mg掺杂物原料的供给量稳定在上述入料量上。结果是，得到陡峭的阶梯状掺杂分布图，同时在掺杂界面没有无活性的Mg，通过活化的载流子能够得到陡峭的掺杂分布图。
另外，在上述预流期间有必要中断结晶生长。但是，结晶生长中断期间变长时，中断的层界面的结晶性显著降低，成为元件可靠性降低和性能降低的原因。希望上述预流期间的长度尽可能短。
在此，一实施方式的半导体制造方法，其特征在于
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
在上述第一预流期间设定的上述Mg掺杂物原料的供给量的值为上述第二预流期间设定的上述Mg掺杂物原料供给量的5倍以上20倍以下。
在该一个实施方式的半导体制造方法中，在上述第一预流期间设定的上述Mg掺杂物原料的供给量为上述第二预流期间设定的上述Mg掺杂物原料供给量的5倍以上20倍以下的值。据此，能够在上述第一预流期间使Mg有效地吸附、蓄积在掺杂物原料输送路径中。而且，在上述第二预流期间，能够使上述Mg掺杂物原料的供给量稳定化。结果是，能够正确控制Mg的掺杂分布图，同时能够使上述预流期间的长度整体变短。
另外，一个实施方式的半导体制造方法，其特征在于
将上述预流期间二分为将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为第一流量的第一预流期间，和随后的、将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为第二流量的第二预流期间，
将上述第一预流期间的长度设定为比上述第二预流期间的长度短，并且将上述第一流量和上述第一预流期间的长度的积设定为比上述第二流量和上述第二预流期间的长度的积大。
在该一实施方式的半导体制造方法中，将上述第一预流期间的长度设定为比上述第二预流期间的长度短，并且将上述第一流量和上述第一预流期间的长度的积设定为比上述第二流量和上述第二预流期间的长度的积大。据此，在上述第一预流期间，能够使Mg有效地吸附、蓄积在掺杂物原料输送路径中。另外，由于上述第二预流期间比上述第一预流期间长，所以在上述第二预流期间，能够使上述Mg掺杂物原料的供给量稳定化。结果是，能够正确控制Mg的掺杂分布图，同时能够使上述预流期间的长度整体变短。
这样，希望第一预流使上述Mg掺杂物原料在比较短的时间内以大流量流动，使Mg有效地吸附、蓄积在掺杂物原料输送路径中。另一方面，希望第二预流使流量降低到入料量，用比较化时间地进行稳定化。
在一实施方式的半导体制造方法中，其特征在于上述Mg掺杂物原料是双-茂基镁或二-乙基茂基镁。
因为在该一实施方式的半导体制造方法中，上述Mg掺杂物原料是双-茂基镁(Cp2Mg)或二-乙基茂基镁(乙基Cp2Mg)，所以实际上能够正确控制Mg的掺杂分布图。
本发明的半导体激光元件的制造方法，是包含上述半导体制造方法的半导体激光元件的制造方法，
包括在n型GaAs基板上，通过MOCVD法，按顺序使n型AlGaInP包层、多重量子阱有源层、作为上述未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层的未掺杂AlGaInP包层、和作为上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层的Mg掺杂AlGaInP包层结晶生长的工序，
其特征在于在使上述未掺杂AlGaInP包层生长之后，在上述Mg掺杂AlGaInP包层生长之前，设置上述预流期间。
根据本发明的半导体激光元件制造方法，能够制造阈值电流低、效率高、温度特性好、并且可以高输出工作的AlGa InP类半导体激光元件。
附图的简要说明
通过下面的详细说明和添加的附图能够充分理解本发明。添加的附图只是用于说明，并不限制本发明。在附图中，
图1是表示通过本发明一实施方式的半导体激光元件制造方法制作的AlGaInP类半导体激光元件的剖面结构的图。
图2A是说明上述AlGaInP类半导体激光元件的制造工序的工序图。
图2B是说明上述AlGaInP类半导体激光元件的制造工序的工序图。
图2C是说明上述AlGaInP类半导体激光元件的制造工序的工序图。
图3A是表示MOCVD的生长压力、生长温度的时序图。
图3B是表示进行Mg掺杂物的2阶段预流的情形下的时序图。
图4是表示没有Mg预流的情形下的掺杂分布图。
图5是表示Mg的活化率和Cp2Mg流量的关系的图。
图6是表示进行Mg掺杂物的1阶段预流的情形下的掺杂分布图。
图7是表示Mg掺杂物的2阶段预流的情形下的掺杂分布图。
图8是表示可变地设定Mg进料量的情形下扩散前沿的变化的图。
图9是表示为了实施本发明一实施方式的半导体制造方法所用的MOCVD的结构的图。
发明的详细说明
下面通过图示的实施方式更加详细地说明本发明。
(第一实施方式)
图9是表示用于实施一实施方式的半导体制造方法的MOCVD装置结构的图。
该MOCVD装置包括：作为反应区域的反应炉(反应器)101、容纳氢气的氢气容器109、容纳SiH4气体的SiH4原料容器110、容纳V族元素原料AsH3气体的AsH3原料容器111、容纳V族元素原料PH3气体的PH3原料容器112、容纳DEZ(二乙基锌)的DEZ原料容器113、容纳作为Mg掺杂物原料的Cp2Mg的Cp2Mg原料容器114、容纳III族元素原料TMG(三甲基镓)的TMG原料容器115、容纳III族元素原料TMA(三甲基铝)的TMA原料容器116和容纳III族元素原料TMI(三甲基铟)的TMI原料容器117。
多条主管道120、121、122、123、124从氢气容器109延伸到反应炉(反应器)101，同时通气管130延伸到泵106。从各原料容器110、111、112、113、114、115、116、117的管道110A、111A、112A、113A、114A、115A、116A、117A通过各个阀110B、111B、112B、113B、114B、115B、116B、117B与主管道121、122、123、124合流，同时通过各个阀110C、111C、112C、113C、114C、115C、116C、117C与通气管130合流。SiH4气体、AsH3气体、PH3气体通过各个对应的管道，以被稀释在氢气中的状态输送到反应炉101中。另外，DEZ、Cp2Mg、TMG、TMA、TMI以作为蒸汽混入由来自于氢气容器109的氢气被发泡的氢气中的状态，通过各个对应的管道输送到反应路101中。此外，将各原料从容器供给到反应炉101的情形下，切换为打开阀110B～117B，关闭阀110C～117C。另一方面，不将各原料从容器供给到反应炉101的情形下，切换为关闭阀110B～117B，打开阀110C～117C。即，对应的各对阀(110B、110C)、(111B、111C)～(117B、117C)构成各原料的供给/不供给切换部。另外，各原料供给量的多少由图中用符号表示的质量流量控制器进行控制。在各气体容器的出口设置图中用符号表示的减压阀，由此来控制气压。
在反应炉101内设置使提供的气体流过的气流通道102、支撑在该气流通道102内成为结晶生长对象的化合物半导体晶片20的支撑器103、和与支撑器103的下面连接设置的加热部件104。此外，在该装置中，支撑器103还兼具晶片托架的功能，但也可以在支撑器103上载置晶片托架。由未图示的温度调节部控制对通入加热部件104的通电量进行反馈控制，将加热部件104的温度(即化合物半导体晶片20的温度)设定为目标温度。在反应炉101的下方设置在结晶生长中使化合物半导体晶片20与支撑器103、加热部件104同时转动的控制机构105。通过图中用符号表示的可变阀由泵106进行真空排气，而将反应炉101内的压力设定为目标压力。由除害装置107将排气处理成无害状态。
在通过该MOCVD装置进行结晶生长的时候，如图3A的上段所示，将反应炉101内的压力控制为目标压力(生长压力)，在该例子中是75托。另外，如图3A的下段所示，将化合物半导体晶片20的温度控制为目标温度(生长温度)，在该例子中控制为700℃。分别将反应炉101内的压力维持为目标压力、将化合物半导体晶片20的温度控制为目标温度的期间内，进行实际的结晶生长(结晶生长期间t0)。另外，在结晶生长期间t0内设定使Mg掺杂物原料Cp2Mg流过的期间t1。
接下来说明采用上述MOCVD装置的一实施方式的半导体制造方法。
1)Mg掺杂研究
发明人按照图3B表示的生长时序，在未图示的GaAs基板上，按顺序结晶生长作为未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层的未掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P层(厚度0.2μm)、作为Mg掺杂III-V族化合物半导体层的Mg掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P层(厚度1μm)。此外，在图3B中，将上述各层分别略记为未掺杂AlGaInP层、Mg掺杂AlGaInP层。各原料的实线表示该原料的供给/不供给切换部为“供给”，虚线表示该原料的供给/不供给切换部为“不供给”。
如从图3B所知，在该生长时序中，在使未掺杂AlGaInP层结晶生长之后，在使Mg掺杂AlGaInP层结晶生长之前，设置预流期间t11、t12。在该预流期间t11、t12，停止III族元素原料TMG、TMA、TMI的供给，另一方面，使V族元素原料PH3和Mg掺杂物原料Cp2Mg流过。
在该例子中，将预流期间二分为第一预流期间t11和随后的第二预流期间t12，第一预流期间t11中将Cp2Mg的供给量设定为第一流量，第二预流期间t12中将Cp2Mg的供给量设定为比上述第一流量少的第二流量。将第二预流期间t12的长度设定为比第一预流期间t11的长度长。
发明人不限于图3B中表示的例子，对预流条件进行各种改变进行生长。因此，对通过各条件制作的样品进行SIMS(二次离子质量分析)测定来研究掺杂分布图。
2)没有预流
首先，发明人对不进行预流的条件进行了研究。具体地说，连续结晶生长未掺杂GaAs层和Mg掺杂AlGaInP层，用SIMS研究掺杂分布图。图4表示了在该条件下，在Mg掺杂AlGaInP层的生长中对Cp2Mg的流量进行各种设定时的掺杂分布图。
从图4可知，Cp2Mg流量低时(例如5ccm、10ccm时)，开始Cp2Mg的供给后没有马上进入结晶中，放置了一会后进入结晶中。逐渐增加Cp2Mg流量时，掺杂滞后消失，成为掺杂量逐渐增加的状态(例如17ccm时)。Cp2Mg流量进一步增加时，在掺杂界面上堆积(例如50ccm、100ccm时)。这样，若没有预流，很难正确控制掺杂分布图。
另外，在下面详述，因为增加Cp2Mg流量时，活化率降低，所以不适合于包层的掺杂。P包层一般进行1×1018cm-3左右的掺杂。但是，为了在活化率高的区域中设定该载流子浓度，有必要使Cp2Mg流量为5ccm～10ccm左右。但是，在该流量范围内，如上所述会发生掺杂滞后，不能在有源层附近进行掺杂。
3)活化率
另外，对于没有进行预流的相同样品，用C-V法进行载流子浓度的测定。
图5表示通过C-V法测定的载流子浓度和SIMS测定的原子浓度的比求出的Mg活化率的结果。
从图5可知，逐渐增加Cp2Mg流量时，活化率降低。包层的载流子浓度一般在1×1018cm-3左右进行，该Cp2Mg流量无论活化率高还是低的区域都可以设定。但是，在包层中进行掺杂的情形下，有必要在活化率高的区域中进行掺杂。活化率低时，不作为活性载流子起作用的Mg原子吸收激光，导致效率降低。另外，非活性的Mg原子容易移动，在激光驱动期间进行扩散，还引起有源层结晶性的恶化。
4)1阶段预流
下面，发明人对1阶段预流的情形，即预流期间预流流量为一定的情形进行了研究。具体地说，在使未掺杂AlGaInP层结晶生长之后，在Mg掺杂AlGaInP层结晶生长之前，停止III族元素原料TMG、TMA、TMI的供给，另一方面，使V族元素原料PH3和Mg掺杂物原料Cp2Mg以一定的流量流过。图6表示在1阶段预流的情形下，对Cp2Mg的预流流量和预流时间进行各种设定时的掺杂分布图。
从图6可知，Mg的预流量逐渐增加时，掺杂滞后被消除。这表示能够克服Cp2Mg吸附蓄积在对应的管道(正确地说是阀114B下游的主管道123部分)或流动通道102、支撑器103等上的现象(存储效应)。通过进行一定程度的Mg的预流，可以没有掺杂滞后地进行掺杂。从而，作为1段预流的条件，比入料量大的Cp2Mg流量是有效的。
但是，逐渐增加Mg的预流量时(100ccm/45秒)，Mg堆积在掺杂界面上，一旦掺杂降低，掺杂变得逐渐增加起来。而且增加Mg的预流量时(100ccm/60秒)，Mg很大程度上堆积在掺杂界面上，扩散前沿也转移到未掺杂AlGaInP层内。
这样在1阶段预流中，能够解决掺杂滞后问题，但是不能正确控制掺杂分布图。
5)2阶段预流
接下来，发明人研究了2阶段预流的情形，即在预流期间预流流量在2个阶段中变化的情形。具体地说，在使未掺杂AlGaInP层结晶生长之后，在使Mg掺杂AlGaInP层结晶生长之前，如图3B所示，设置第一预流期间t11和随后的第二预流期间t12，第一预流期间t11将Cp2Mg的供给量设定为第一流量，第二预流期间t12将Cp2Mg的供给量设定为比上述第一流量少的第二流量。。
图7表示固定设定第二预流期间t12的Cp2Mg流量(第二流量)为入料量8ccm、第二预流期间t12的长度为5分钟，同时固定设定第一预流期间t11的Cp2Mg流量(第一流量)为100ccm、可变地设定第一预流期间t11的长度时的掺杂分布图。此外，所谓该Cp2Mg的“流量”的意思不是原料的实际流量，而是起泡流量(原料的实际流量和起泡流量存在正比关系。)。
如从图7可知，在2阶段预流的情形下，在掺杂界面没有看到大的堆积，掺杂界面Mg的落差也变没了，能够得到陡峭的阶梯状掺杂分布图。
增加第一预流期间t11的Cp2Mg流量时，在掺杂界面Mg浓度升高少许。相反，减少第一预流期间t11的Cp2Mg流量时，在掺杂界面Mg浓度降低少许。从而，通过将第一预流期间t11的Cp2Mg流量设定为最适当，可以得到陡峭的阶梯状掺杂分布图。
另外，可以知道，在2阶段预流的情形下，即使预流条件(预流期间Cp2Mg流量、预流期间的长度)变化，扩散前沿也不会移动。
从上述的实验结果整理2阶段预流的情形下希望的条件时，列举如下。
i)在第一预流期间t11，将Cp2Mg流量设定为比用于Mg掺杂AlGaInP层的入料量多的第一流量，在第二预流期间t12，将Cp2Mg流量设定为与用于上述Mg掺杂AlGaInP层的入料量相同的第二流量。
i i)在第一预流期间t11，将Cp2Mg流量设定为使Mg掺杂AlGaInP层中的Mg的活化率为50％以下的第一流量，在第二预流期间t12，将Cp2Mg流量设定为与使Mg掺杂AlGaInP层中的Mg的活化率为80％以下的第二流量。
iii)使第一预流期间t11设定的Cp2Mg流量为第二预流期间t12设定的Cp2Mg流量的5倍以上20倍以下的值。
iv)将第一预流期间t11的长度设定为比第二预流期间t12的长度短，并且满足
(第一流量)×(第一预流期间t11的长度)
>(第二流量)×(第二预流期间t12的长度)。
6)Cp2Mg入料量和扩散前沿
接下来，发明人在使未掺杂AlGaInP层生长之后，在进行2阶段预流的情形下，对用于Mg掺杂AlGaInP层的Cp2Mg入料量进行各种可变设定。图8表示此时的掺杂分布图。
如从图8可知，即使改变Cp2Mg的入料量，掺杂分布图的形状也不变，得到陡峭的掺杂分布图。但是，可以知道，虽然改变Cp2Mg的入料量时，掺杂分布图的形状不变，但是扩散前沿变化。即，随着Cp2Mg的入料量从5ccm到10ccm变多，扩散前沿依次更深地移动到未掺杂AlGaInP层内。
此外，为了通过管道的长度和反应器的结构、流动通道形状等或生长温度以及V/III比等生长条件来改变预流的Cp2Mg流量和时间以及扩散前沿，根据使用的MOCVD装置、生长条件而最合适的预流条件不同。但是，无论是什么样的MOCVD装置，通过选择2阶段预流中最合适的条件，可以解决掺杂滞后的问题，得到陡峭的阶梯状掺杂分布图。
(第二实施方式)
图1表示通过一实施方式的半导体激光元件制造方法制作的红色发光AlGaInP类半导体激光元件的剖面结构。
该半导体激光元件在n-GaAs基板(具有15°的倾斜面)1上包括：交替层叠多个n-Ga0.508In0.492P中间层(厚度0.25μm)2、n-(Al0.684Ga0.316)0.511In0.489P第一N包层(厚度2.6μm)3、n-(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第二N包层(厚度0.2μm)4、(Al0.545Ga0.455)0.511In0.489P导向层(厚度35nm)5、Ga0.445In0.555P阱层(厚度5nm)6和(Al0.545Ga0.455)0.511In0.489P阻挡层(厚度6.3nm)7构成的多重量子阱有源层、未掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P包层(厚度35nm)8、p-(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第一P包层(厚度0.237μm)9、p-Ga0.623In0.377P蚀刻截止层(厚度13nm)10、p-(Al0.7Ga0.3)0511In0.489P第二P包层(厚度1.2μm)11、p-Ga0.508In0.492P中间层(厚度35nm)12和p-GaAs顶层(厚度0.5μm)13。
多重量子阱有源层在这个例子是含有4个阱层6的4MQW(多重量子阱)多量子阱层。
该半导体激光元件按照图2A～图2C中表示的顺序制造。
首先，如图2A所示，在Si掺杂GaAs基板1上，通过MOCVD法，按顺序形成Si掺杂Ga0.508In0.492P层(厚度0.25μm，浓度1×1018cm-3)2、Si掺杂(Al0.684Ga0.316)0.511In0.489P第一N包层(厚度2.6μm，浓度3×1017cm-3)3、Si掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第二N包层(厚度0.2μm，浓度3×1017cm-3)4和未掺杂(Al0.545Ga0.455)0.511In0.489P导向层(厚度35nm)5。接着在其上形成通过MOCVD法交替层叠多个未掺杂Ga0.445In0.555P阱层(厚度5nm)6及未掺杂(Al0.545Ga0.455)0.511In0.489P阻挡层(厚度6.3nm)7构成的4MQW有源层。接着在其上通过MOCVD法按顺序形成未掺杂(Al0.545Ga0.455)0.511In0.489P导向层(厚度35nm)5和未掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P包层(厚度35nm)8，在设置预流期间后，按顺序形成Mg掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第一P包层(厚度0.237μm，浓度1.075×1018cm-3)9、Mg掺杂Ga0.623In0.377P蚀刻截止层(厚度13nm)10、Mg掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第二P包层(厚度1.2μm，浓度1.075×1018cm-3)11、Mg掺杂Ga0.508In0.492P中间层(厚度35nm，浓度2.5×1018cm-3)12和Zn掺杂GaAs顶层(厚度0.5μm，浓度1×1019cm-3)13。
MOCVD生长的Ga、Al、In、As、P原料分别用TMG(三甲基镓)(20℃)、TMA(三甲基铝)(20℃)、TMI(三甲基铟)(25℃)、AsH3(三氢化砷)、PH3(磷化氢)，掺杂物气体n型用SiH4(甲硅烷)、p型用Cp2Mg(20℃)及DEZ(二乙基锌)(20℃)。生长温度除Zn-GaAs顶层之外在700℃进行。
在生长未掺杂包层8之后，在进行Mg掺杂第一P包层9的生长之前，如上所述设置预流期间。如图3B所示，将该预流期间二分为第一预流期间t11和第二预流期间t12，进行2阶段预流。具体地说，作为预流条件，第一预流期间t11在Cp2Mg＝100ccm下是75秒，第二预流期间t12在入料量(Cp2Mg＝8ccm)下是5分钟。
对于P包层9，为了使载流子浓度为1.075×1018cm-3，使Cp2Mg的流量为8ccm。
在其上利用通常的光刻技术形成3μm宽的掩模，如图2B所示，利用干蚀刻除去掩模以外的p-GaAs顶层13、p-GaInP中间层12及p-(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第二P包层11，形成条状。
除去脊上的掩模后，全面蒸镀SiN膜14。
在其上全面涂布抗蚀剂，全面曝光，通过调整显影时间，除去抗蚀剂直到上述脊上部的山形突起部显现出来。成为脊上的抗蚀剂被除去，脊外的抗蚀剂残留的状态。在该状态下用缓冲掺杂酸进行蚀刻，如图2C所示，除去脊上形成的SiN膜14。
然后除去抗蚀剂，将晶片研磨到100μm的厚度，通过蒸镀在p侧形成AuZn/Au电极15a，在n侧蒸镀AuGe/Ni/Au电极15b。
在与成为共振器的条带垂直的方向上以1.5mm的长度解理，在其两端面通过蒸镀形成折射率分别为5％/90％的Si膜及Al2O3膜。
最后，分割各自的条带，安装在管座上完成半导体激光元件。
在这样制作的半导体激光元件上施加占空(デュ—ティ—)50％的脉冲电流时，以振荡波长658nm(25℃)振荡。振荡阈值电流是42mA，效率是1.1W/A。增加电流时，直到输出500mW不引起COD(Catastrophic Opt ical Damage：巨量光学损伤；半导体激光元件的端面黑化)地振荡。To＝140K，特性温度高，得到良好的特性。
通过p-(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P第一P包层9的掺杂量，改变Mg朝有源层方向的扩散前沿的移动量。为了使Mg的扩散前沿不达到有源层，调节未掺杂(Al0.7Ga0.3)0.511In0.489P包层8的层厚，可以使Mg不向有源层扩散，并且得到陡峭的掺杂分布图。
这样，在该半导体激光元件制造方法中，通过以入料量以上的流量预流Mg，能够在短时间内避免掺杂滞后。特别是，通过进行2阶段预流，能够避免掺杂界面Mg的堆积。另外，通过控制Mg掺杂层之前的未掺杂层厚，能够使Mg的扩散前沿与有源层间隔规定的距离。
这样通过实现Mg的陡峭的掺杂分布图，并且控制扩散前沿，可以使半导体激光元件的阈值电流降低、效率提高，温度特性提高，可靠性提高，能够实现300mW以上的高输出半导体激光元件。
此外，半导体激光元件的层结构、组成、厚度、载流子浓度当然不限于本实施方式的值。另外，材料种类也不仅限于AlGaInP。生长条件也不限于上述条件。
上面说明了本发明的实施方式，但是可知也可以对其进行各种变更。这样的变更不应该视为脱离本发明的精神和范围，对于本领域技术人员不言自明的变更全部包含在权利要求的范围中。
Claims (9)
1.一种半导体制造方法，在将III族元素原料、V族元素原料、Mg掺杂物原料分别从III族元素原料容器、V族元素原料容器、掺杂物原料容器通过III族元素原料运输路径、V族元素原料运输路径、掺杂物原料运输路径输送到反应区域，在上述反应区域使III族元素原料和V族元素原料发生反应，以使Mg掺杂III-V族化合物半导体层结晶生长，其特征在于：
在上述III族元素原料运输路径、V族元素原料运输路径、掺杂物原料运输路径分别设置III族元素供给/不供给切换部、V族元素供给/不供给切换部、掺杂物供给/不供给切换部，来切换通过该运输路径的原料向上述反应区域供给和不供给，
从上述III族元素原料容器、V族元素原料容器通过上述III族元素供给/不供给切换部、V族元素供给/不供给切换部向上述反应区域分别供给上述III族元素原料、V族元素原料，另一方面在通过上述掺杂物供给/不供给切换部停止向上述反应区域供给Mg掺杂物原料的状态下，使未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层结晶生长之后，
在使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层结晶生长之前，设置预流期间，通过上述III族元素供给/不供给切换部停止向上述反应区域供给上述III族元素原料，另一方面，从上述V族元素原料容器、掺杂物原料容器通过上述V族元素供给/不供给切换部、掺杂物供给/不供给切换部向上述反应区域分别供给上述V族元素原料、Mg掺杂物原料。
2.如权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，上述各III-V族化合物半导体层是AlGaInP层。
3.如权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，在上述预流期间内，可变地设定上述Mg掺杂物原料的供给量。
4.如权利要求3所述的半导体制造方法，其特征在于，
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
在上述第一预流期间，将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为比一入料量多的第一流量，
在上述第二预流期间，将来自于上述Mg掺杂物原料容器的上述Mg掺杂物原料的供给量设定为与上述入料量相同的第二流量。
5.如权利要求3所述的半导体制造方法，其特征在于，
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
在上述第一预流期间，将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为50％以下的第一流量，
在上述第二预流期间，将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为使上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层中Mg的活化率为80％以上的第二流量。
6.如权利要求3所述的半导体制造方法，其特征在于，
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，
使在上述第一预流期间设定的上述Mg掺杂物原料的供给量为在上述第二预流期间设定的上述Mg掺杂物原料的供给量的5倍以上20倍以下的值。
7.如权利要求3所述的半导体制造方法，其特征在于，
将上述预流期间二分为第一预流期间和随后的第二预流期间，在上述第一预流期间将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为第一流量，在上述第二预流期间将上述Mg掺杂物原料的供给量设定为第二流量，
将上述第一预流期间的长度设定为比第二预流期间的长度短，并且将上述第一流量和上述第一预流期间长度的积设定为比上述第二流量和上述第二预流期间长度的积大。
8.如权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，上述Mg掺杂物原料是双-茂基镁或二-乙基茂基镁。
9.一种半导体激光元件制造方法，包括如权利要求1所述的半导体制造方法，其特征在于，
包括在n型GaAs基板上，通过MOCVD法按顺序使n型AlGaInP包层、多重量子阱有源层、作为上述未掺杂Mg的III-V族化合物半导体层的未掺杂AlGaInP包层、和作为上述Mg掺杂III-V族化合物半导体层的Mg掺杂AlGaInP包层结晶生长的工序，
在使上述未掺杂AlGaInP包层生长之后，在使上述Mg掺杂AlGaInP包层生长之前，设置上述预流期间。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP190274/06 | 2006-07-11 | ||
| JP2006190274A JP2008021717A (ja) | 2006-07-11 | 2006-07-11 | 半導体製造方法および半導体レーザ素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN101136324A true CN101136324A (zh) | 2008-03-05 |
| CN100511590C CN100511590C (zh) | 2009-07-08 |
Family
ID=38949745
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CNB2007101821532A Expired - Fee Related CN100511590C (zh) | 2006-07-11 | 2007-07-11 | 半导体制造方法及半导体激光元件制造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US7556977B2 (zh) |
| JP (1) | JP2008021717A (zh) |
| CN (1) | CN100511590C (zh) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102782808A (zh) * | 2009-12-10 | 2012-11-14 | 同和电子科技有限公司 | p型AlGaN层及其制造方法和Ⅲ族氮化物半导体发光元件 |
| CN102971871A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-13 | 昭和电工株式会社 | 发光二极管用外延晶片 |
| WO2014088030A1 (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子を作製する方法 |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5387509B2 (ja) * | 2010-06-02 | 2014-01-15 | 信越半導体株式会社 | エピタキシャルウエーハの製造方法 |
| CN103050595A (zh) * | 2012-12-28 | 2013-04-17 | 厦门市三安光电科技有限公司 | 氮化物发光二极管 |
| KR102098937B1 (ko) * | 2014-01-27 | 2020-04-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 |
| JP2016157734A (ja) * | 2015-02-23 | 2016-09-01 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| JP6662092B2 (ja) * | 2016-02-23 | 2020-03-11 | 株式会社デンソー | 化合物半導体装置の製造方法 |
| JP6696244B2 (ja) * | 2016-03-16 | 2020-05-20 | 住友電気工業株式会社 | 高電子移動度トランジスタ及び高電子移動度トランジスタの製造方法 |
| US10833480B2 (en) * | 2018-07-03 | 2020-11-10 | Skorpios Technologies, Inc. | Diffusion blocking layer for a compound semiconductor structure |
Family Cites Families (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US21050A (en) * | 1858-07-27 | Thaddeus hyatt | ||
| US35507A (en) * | 1862-06-10 | Geoege f | ||
| US34079A (en) * | 1862-01-07 | Improvement in telegraphing by colors | ||
| US3164801A (en) * | 1962-03-19 | 1965-01-05 | Thomas H Nicholl | Aerial delivery wind and location signal device |
| US3431569A (en) * | 1967-03-14 | 1969-03-11 | Us Navy | Day-night water marker |
| US4475476A (en) * | 1981-08-10 | 1984-10-09 | Howard Thomas L | Signal staff for a person in the water |
| JPH01194379A (ja) | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 可視光発光素子 |
| JP2945546B2 (ja) | 1991-09-20 | 1999-09-06 | 富士通株式会社 | ストライプレーザダイオードおよびその製造方法 |
| US5421287A (en) * | 1993-11-17 | 1995-06-06 | Yonover; Robert N. | Visual locating device for persons lost at sea or the like |
| JP3598591B2 (ja) | 1995-07-17 | 2004-12-08 | 住友化学工業株式会社 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
| JP2001024278A (ja) | 2000-01-01 | 2001-01-26 | Sharp Corp | 半導体薄膜の成長方法、および半導体レーザ装置の製造方法 |
| JP4528489B2 (ja) * | 2003-01-27 | 2010-08-18 | 独立行政法人理化学研究所 | ｐ型半導体を用いた紫外発光素子 |
| US20040227151A1 (en) * | 2003-03-31 | 2004-11-18 | Hitachi Cable, Ltd. | Light emitting diode |
| JP3915750B2 (ja) | 2003-07-10 | 2007-05-16 | 日立電線株式会社 | 化合物半導体の気相成長方法 |
-
2006
- 2006-07-11 JP JP2006190274A patent/JP2008021717A/ja not_active Withdrawn
-
2007
- 2007-07-09 US US11/822,604 patent/US7556977B2/en not_active Expired - Fee Related
- 2007-07-11 CN CNB2007101821532A patent/CN100511590C/zh not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN102782808A (zh) * | 2009-12-10 | 2012-11-14 | 同和电子科技有限公司 | p型AlGaN层及其制造方法和Ⅲ族氮化物半导体发光元件 |
| CN102782808B (zh) * | 2009-12-10 | 2016-01-20 | 同和电子科技有限公司 | p型AlGaN层及其制造方法和Ⅲ族氮化物半导体发光元件 |
| CN102971871A (zh) * | 2010-07-06 | 2013-03-13 | 昭和电工株式会社 | 发光二极管用外延晶片 |
| TWI484661B (zh) * | 2010-07-06 | 2015-05-11 | Showa Denko Kk | 發光二極體用磊晶晶圓 |
| WO2014088030A1 (ja) * | 2012-12-04 | 2014-06-12 | 住友電気工業株式会社 | 窒化物半導体発光素子、窒化物半導体発光素子を作製する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN100511590C (zh) | 2009-07-08 |
| JP2008021717A (ja) | 2008-01-31 |
| US20080014671A1 (en) | 2008-01-17 |
| US7556977B2 (en) | 2009-07-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| CN100511590C (zh) | 半导体制造方法及半导体激光元件制造方法 | |
| US8981340B2 (en) | Nitride semiconductor device and production method thereof | |
| US5740192A (en) | Semiconductor laser | |
| US7629619B2 (en) | Group III nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method for producing the same | |
| JPH11220223A (ja) | 半導体発光素子 | |
| US20150140791A1 (en) | Apparatus for producing metal chloride gas and method for producing metal chloride gas, and apparatus for hydride vapor phase epitaxy, nitride semiconductor wafer, nitride semiconductor device, wafer for nitride semiconductor light emitting diode, method for manufacturing nitride semiconductor freestanidng substrate and nitride semiconductor crystal | |
| CN102130425A (zh) | 氮化物半导体装置的制造方法 | |
| CN102315589B (zh) | 激光器二极管 | |
| US7960745B2 (en) | Light emitting device and method of fabricating the same | |
| JP2010287805A (ja) | 窒化物半導体装置及びその製造方法 | |
| US8896002B2 (en) | Method for producing semiconductor laser, semiconductor laser, optical pickup, and optical disk drive | |
| JP6001129B2 (ja) | ハイドライド気相成長装置 | |
| JP2005277401A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体積層物およびその製造方法 | |
| JP2008270275A (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP2006100518A (ja) | 基板表面処理方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法。 | |
| JP2011151190A (ja) | 半導体発光装置 | |
| CN100452583C (zh) | 氮化物半导体元件和其制造方法 | |
| JP2005353654A (ja) | 半導体レーザ素子およびその製造方法 | |
| JP4591111B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子又は発光素子の製造方法 | |
| US8502267B2 (en) | Optoelectronic semiconductor component | |
| JP2015122455A (ja) | 半導体ウェハの製造方法および半導体ウェハ | |
| JP2007157842A (ja) | Ｉｉｉ−ｖ化合物半導体を成長する方法 | |
| JP7450081B1 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
| JP3543295B2 (ja) | 化合物半導体の結晶成長方法および半導体発光素子 | |
| JP4629951B2 (ja) | 半導体レーザ素子とその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| C06 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee |
Granted publication date: 20090708 Termination date: 20140711 |
|
| EXPY | Termination of patent right or utility model |