JP2000133840A - Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法Info
- Publication number
- JP2000133840A JP2000133840A JP10286056A JP28605698A JP2000133840A JP 2000133840 A JP2000133840 A JP 2000133840A JP 10286056 A JP10286056 A JP 10286056A JP 28605698 A JP28605698 A JP 28605698A JP 2000133840 A JP2000133840 A JP 2000133840A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- mixed crystal
- iii
- group
- 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.)
- Pending
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】本発明はＮの取り込まれ効率を向上させて結晶
性の良好なIII −Ｖ族混晶半導体、III −Ｖ族混晶半導
体の製造方法、III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半
導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】半導体１は、ＭＯＣＶＤ法のサセプターに
ＧａＡｓ基板２をセットし、ＧａＡｓ基板２を加熱制御
しつつ、III 族原料としてＴＭＡ等を、Ａｓ原料として
ＡｓＨ3 を、窒素原料として有機系窒素化合物であるＤ
ＭＨｙ等を、キャリアガスとして水素を使用して、これ
らの原料ガスとキャリアガスを同時に反応室内に供給し
て成長させる。原料ガスの熱分解とＧａＡｓ基板２の表
面反応により結晶成長して、ＧａＡｓ基板２上に順次Ｇ
ａＡｓバッファ層３、ＡｌＧａＡｓ層４、ＧａＡｓ層
５、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及
びＡｌＧａＡｓ層８が積層され、Ｎと他のＶ族元素を含
んだIII −Ｖ族混晶半導体として、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ
層６を有する半導体１を成長させることができる。
性の良好なIII −Ｖ族混晶半導体、III −Ｖ族混晶半導
体の製造方法、III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半
導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法を提供す
る。 【解決手段】半導体１は、ＭＯＣＶＤ法のサセプターに
ＧａＡｓ基板２をセットし、ＧａＡｓ基板２を加熱制御
しつつ、III 族原料としてＴＭＡ等を、Ａｓ原料として
ＡｓＨ3 を、窒素原料として有機系窒素化合物であるＤ
ＭＨｙ等を、キャリアガスとして水素を使用して、これ
らの原料ガスとキャリアガスを同時に反応室内に供給し
て成長させる。原料ガスの熱分解とＧａＡｓ基板２の表
面反応により結晶成長して、ＧａＡｓ基板２上に順次Ｇ
ａＡｓバッファ層３、ＡｌＧａＡｓ層４、ＧａＡｓ層
５、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及
びＡｌＧａＡｓ層８が積層され、Ｎと他のＶ族元素を含
んだIII −Ｖ族混晶半導体として、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ
層６を有する半導体１を成長させることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、III −Ｖ族混晶半
導体、半導体発光素子、III −Ｖ族混晶半導体の製造方
法び半導体発光素子の製造方法に関する。
導体、半導体発光素子、III −Ｖ族混晶半導体の製造方
法び半導体発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、光ファイバを用いた光通信システ
ムは、主に幹線系で用いられているが、将来は、各家庭
を含めた加入者系での利用が考えられている。
ムは、主に幹線系で用いられているが、将来は、各家庭
を含めた加入者系での利用が考えられている。
【０００３】このような加入者系での光通信システムの
利用を実現するためには、システムの小型化、低価格化
が必要であり、温度制御用のベルチェ素子が不要なシス
テムの実現が必要である。また、半導体レーザについて
は、低閾値動作と温度変化により特性変化の少ない高特
性温度の素子が望まれている。
利用を実現するためには、システムの小型化、低価格化
が必要であり、温度制御用のベルチェ素子が不要なシス
テムの実現が必要である。また、半導体レーザについて
は、低閾値動作と温度変化により特性変化の少ない高特
性温度の素子が望まれている。
【０００４】そして、従来、半導体レーザの材料として
は、ＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰ系の材料が用いられている
が、従来のＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰ系材料は、伝導帯の
バンド不連続を大きくできないことが主たる原因で、高
特性温度を実現するのが、困難であった。
は、ＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰ系の材料が用いられている
が、従来のＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰ系材料は、伝導帯の
バンド不連続を大きくできないことが主たる原因で、高
特性温度を実現するのが、困難であった。
【０００５】そこで、従来、ＧａＡｓ基板上のＧａＩｎ
ＮＡｓ系材料が提案されている（特開平６−３７３５５
号公報参照）。ＧａＩｎＮＡｓは、Ｎと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体であり、ＧａＡｓよりも格
子定数の大きいＧａＩｎＡｓにＮを添加することで、格
子定数をＧａＡｓに格子整合させるとともに、Ｎの電気
陰性度が他の元素に比較して大きいことに起因して、バ
ンドギャップエネルギーが小さくなり、１．３μｍ帯、
１．５μｍ帯での発光が可能となっている。
ＮＡｓ系材料が提案されている（特開平６−３７３５５
号公報参照）。ＧａＩｎＮＡｓは、Ｎと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体であり、ＧａＡｓよりも格
子定数の大きいＧａＩｎＡｓにＮを添加することで、格
子定数をＧａＡｓに格子整合させるとともに、Ｎの電気
陰性度が他の元素に比較して大きいことに起因して、バ
ンドギャップエネルギーが小さくなり、１．３μｍ帯、
１．５μｍ帯での発光が可能となっている。
【０００６】また、従来、Jpn.J.Appl.Phys.Vol.35(199
6)ｐｐ．１２７３−１２７５には、ＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ系材料のバンドラインナップの計算が示されてお
り、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ系材料が、ＧａＡｓ格子
整合系であることから、ＡｌＧａＡｓをクラッド層に用
いることができること、また、Ｎの添加によりバンドギ
ャップが小さくなるとともに、伝導帯、価電子帯のエネ
ルギーレベルがともに下がるため、ヘテロ接合における
伝導帯のバンド不連続が大きくなって、高特性温度半導
体レーザの実現可能性が予測されている。
6)ｐｐ．１２７３−１２７５には、ＧａＩｎＮＡｓ／Ｇ
ａＡｓ系材料のバンドラインナップの計算が示されてお
り、ＧａＩｎＮＡｓ／ＧａＡｓ系材料が、ＧａＡｓ格子
整合系であることから、ＡｌＧａＡｓをクラッド層に用
いることができること、また、Ｎの添加によりバンドギ
ャップが小さくなるとともに、伝導帯、価電子帯のエネ
ルギーレベルがともに下がるため、ヘテロ接合における
伝導帯のバンド不連続が大きくなって、高特性温度半導
体レーザの実現可能性が予測されている。
【０００７】近時、ＧａＡｓ基板上の１．３μｍ−Ｇａ
ＩｎＮＡｓレーザについて実際に実現されている（Elec
tron.lett.vol.３３（１９９７）ｐｐ．１３８６−１３
８７参照）。また、同様な作用効果を有すると考えられ
るＩｎＰ基板上の長波長帯レーザ材料であるＩｎＮＰＡ
ｓが提案されており、また、本出願人も先に提案してい
る（特開平９−２１９５６３号公報、特開平１０−１２
６００５号公報参照）。
ＩｎＮＡｓレーザについて実際に実現されている（Elec
tron.lett.vol.３３（１９９７）ｐｐ．１３８６−１３
８７参照）。また、同様な作用効果を有すると考えられ
るＩｎＰ基板上の長波長帯レーザ材料であるＩｎＮＰＡ
ｓが提案されており、また、本出願人も先に提案してい
る（特開平９−２１９５６３号公報、特開平１０−１２
６００５号公報参照）。
【０００８】さらに、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII −
Ｖ族混晶半導体の製法に関しては、高周波プラズマによ
り活性化した窒素ガスあるいは窒素化合物ガスを窒素源
としたＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Dep
osition ）法について特開平６−３７３５５号公報に述
べられており、ＤＭＨｙ（ジメチルヒドラジン）を窒素
源としたＭＯＣＶＤ法について特開平７−１５４０２３
号公報や特開平９−２８３８５７号公報に述べられてい
る。また、活性化窒素を用いたＭＢＥ法について特開平
６−３３４１６８号公報に述べられている。
Ｖ族混晶半導体の製法に関しては、高周波プラズマによ
り活性化した窒素ガスあるいは窒素化合物ガスを窒素源
としたＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vapor Dep
osition ）法について特開平６−３７３５５号公報に述
べられており、ＤＭＨｙ（ジメチルヒドラジン）を窒素
源としたＭＯＣＶＤ法について特開平７−１５４０２３
号公報や特開平９−２８３８５７号公報に述べられてい
る。また、活性化窒素を用いたＭＢＥ法について特開平
６−３３４１６８号公報に述べられている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＧａＩｎＮＡｓやＩｎＮＰＡｓ等のＮと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体にあっては、結晶中へのＮ
の取り込み効率が悪いことが問題であった。
ＧａＩｎＮＡｓやＩｎＮＰＡｓ等のＮと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体にあっては、結晶中へのＮ
の取り込み効率が悪いことが問題であった。
【００１０】例えば、ＧａＡｓ基板上に形成するＧａＩ
ｎＮＡｓを用いて１．３μｍ帯の発光を得るためには、
Ｉｎ組成が、例えば、１０％のとき、Ｎ組成を３％、Ａ
ｓ組成を９７％程度にする必要がある。ところが、本出
願人の実験によれば、このわずかなＮ組成の混晶を得る
ために、Ａｓの原料としてのＤＭＨｙのＡｓＨ3 （アル
シン）に対するＮの気相比を一般に０．９以上に大きく
しなければならず、Ｎは、Ａｓに比較して取り込まれる
効率が悪かった。
ｎＮＡｓを用いて１．３μｍ帯の発光を得るためには、
Ｉｎ組成が、例えば、１０％のとき、Ｎ組成を３％、Ａ
ｓ組成を９７％程度にする必要がある。ところが、本出
願人の実験によれば、このわずかなＮ組成の混晶を得る
ために、Ａｓの原料としてのＤＭＨｙのＡｓＨ3 （アル
シン）に対するＮの気相比を一般に０．９以上に大きく
しなければならず、Ｎは、Ａｓに比較して取り込まれる
効率が悪かった。
【００１１】さらに、本出願人の実験によれば、ＧａＩ
ｎＮＡｓのＮの取り込まれ効率には、Ｉｎ組成依存性が
あることが分かった。
ｎＮＡｓのＮの取り込まれ効率には、Ｉｎ組成依存性が
あることが分かった。
【００１２】すなわち、図５は、ＧａＡｓ基板上にＩｎ
組成を変化させたときのＧａＩｎＮＡｓのＮ組成を示し
ている。このＮ組成は、ＳＩＭＳ分析（二次イオン質量
分析法）により求めたものであり、成長方法は、ＭＯＣ
ＶＤ法で行った。原料としては、ＴＭＧ（トリメチルガ
リウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＡｓＨ3
（アルシン）を用い、窒素の原料として、ＤＭＨｙを用
いている。また、キャリアガスとしては、Ｈ2 を用い、
成長温度を６３０℃とし、Ｉｎの原料であるＴＭＩの供
給量のみを変化させて成長させた。ＤＭＨｙのＡｓＨ3
に対する気相比：［ＤＭＨｙ］／（［ＤＭＨｙ］＋［Ａ
ｓＨ3 ］）は、０．９５である。
組成を変化させたときのＧａＩｎＮＡｓのＮ組成を示し
ている。このＮ組成は、ＳＩＭＳ分析（二次イオン質量
分析法）により求めたものであり、成長方法は、ＭＯＣ
ＶＤ法で行った。原料としては、ＴＭＧ（トリメチルガ
リウム）、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）、ＡｓＨ3
（アルシン）を用い、窒素の原料として、ＤＭＨｙを用
いている。また、キャリアガスとしては、Ｈ2 を用い、
成長温度を６３０℃とし、Ｉｎの原料であるＴＭＩの供
給量のみを変化させて成長させた。ＤＭＨｙのＡｓＨ3
に対する気相比：［ＤＭＨｙ］／（［ＤＭＨｙ］＋［Ａ
ｓＨ3 ］）は、０．９５である。
【００１３】図５から分かるように、Ｉｎ組成を増やす
ほどＮの取り込まれ効率が大きく低下する。これは、Ｉ
ｎとＮの結合が、ＧａとＮの結合に比較して弱いためで
あると考えられる。
ほどＮの取り込まれ効率が大きく低下する。これは、Ｉ
ｎとＮの結合が、ＧａとＮの結合に比較して弱いためで
あると考えられる。
【００１４】このように、Ｎの取り込まれ効率が低いこ
とは、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導体
の成長においてＮを必要量添加することを第一に考えて
結晶成長する必要があり、成長温度、ガス供給量等の成
長条件が規制され、最適化する際の成長条件の自由度が
小さくなり、良好な結晶を得る障害となる。
とは、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導体
の成長においてＮを必要量添加することを第一に考えて
結晶成長する必要があり、成長温度、ガス供給量等の成
長条件が規制され、最適化する際の成長条件の自由度が
小さくなり、良好な結晶を得る障害となる。
【００１５】そこで、請求項１記載の発明は、Ｖ族元素
としてＮ及び少なくとも他の１種以上のＶ族元素を含む
III −Ｖ族混晶半導体において、少なくともIII 族元素
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
ことにより、Ｎの取り込まれ効率を向上させて、成長温
度、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を
向上させ、結晶性を向上させることのできるIII −Ｖ族
混晶半導体を提供することを目的としている。
としてＮ及び少なくとも他の１種以上のＶ族元素を含む
III −Ｖ族混晶半導体において、少なくともIII 族元素
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
ことにより、Ｎの取り込まれ効率を向上させて、成長温
度、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を
向上させ、結晶性を向上させることのできるIII −Ｖ族
混晶半導体を提供することを目的としている。
【００１６】請求項２記載の発明は、III −Ｖ族混晶半
導体を、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜
１、０＜ｚ＜１）またはＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z
（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）とすることに
より、従来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の
取り込まれ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎ
ＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎ
の取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量
等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させ、結晶
性を向上させることのできるIII −Ｖ族混晶半導体を提
供することを目的としている。
導体を、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜
１、０＜ｚ＜１）またはＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z
（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）とすることに
より、従来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の
取り込まれ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎ
ＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎ
の取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量
等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させ、結晶
性を向上させることのできるIII −Ｖ族混晶半導体を提
供することを目的としている。
【００１７】請求項３記載の発明は、半導体発光素子の
発光層を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
で形成することにより、ヘテロ接合における伝導帯のバ
ンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア（エ
レクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温度を
可能とするとともに、Ｎの取り込み効率を向上させて、
ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を大き
くして、結晶性を向上させ、特性の優れた半導体発光素
子を提供することを目的としている。
発光層を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
で形成することにより、ヘテロ接合における伝導帯のバ
ンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア（エ
レクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温度を
可能とするとともに、Ｎの取り込み効率を向上させて、
ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を大き
くして、結晶性を向上させ、特性の優れた半導体発光素
子を提供することを目的としている。
【００１８】請求項４記載の発明は、半導体発光素子の
III −Ｖ族混晶半導体として、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮz
Ａｓ1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるいは、Ａｌx
Ｉｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０
≦ｚ＜１）を用いることにより、ＧａＩｎＮＡｓあるい
はＩｎＮＰＡｓにＡｌを添加してＡｌＧａＩｎＮＡｓあ
るいはＡｌＩｎＮＰＡｓとして、ヘテロ結合における伝
導帯のバンド不連続を大きくすることができ、注入キャ
リア（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特
性温度を可能とするとともに、Ｎの取り込み効率を向上
させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由
度を大きくして、結晶性を向上させ、特性の優れた半導
体発光素子を提供することを目的としている。
III −Ｖ族混晶半導体として、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮz
Ａｓ1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるいは、Ａｌx
Ｉｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０
≦ｚ＜１）を用いることにより、ＧａＩｎＮＡｓあるい
はＩｎＮＰＡｓにＡｌを添加してＡｌＧａＩｎＮＡｓあ
るいはＡｌＩｎＮＰＡｓとして、ヘテロ結合における伝
導帯のバンド不連続を大きくすることができ、注入キャ
リア（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特
性温度を可能とするとともに、Ｎの取り込み効率を向上
させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由
度を大きくして、結晶性を向上させ、特性の優れた半導
体発光素子を提供することを目的としている。
【００１９】請求項５記載の発明は、半導体発光素子の
発光層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あ
るいは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体
層とすることにより、半導体発光素子において発光層を
バンドギャップの大きい材料で挟んで構成する際に、発
光層と直接接する層と発光層との界面での過剰なＮの取
り込まれを防止し、良好なヘテロ界面を形成して、特性
をより一層向上させることのできる半導体発光素子を提
供することを目的としている。
発光層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あ
るいは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体
層とすることにより、半導体発光素子において発光層を
バンドギャップの大きい材料で挟んで構成する際に、発
光層と直接接する層と発光層との界面での過剰なＮの取
り込まれを防止し、良好なヘテロ界面を形成して、特性
をより一層向上させることのできる半導体発光素子を提
供することを目的としている。
【００２０】請求項６記載の発明は、少なくともIII 族
元素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に
含むIII −Ｖ族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造する
ことにより、成長表面における過飽和度を高くすること
のできる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルア
ルミニウム）等の有機金属化合物を用いてＮの取り込ま
れ効率を向上させ、成長温度、ガス供給量等の成長条件
を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成することの
できるIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法を提供すること
を目的としている。
元素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に
含むIII −Ｖ族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造する
ことにより、成長表面における過飽和度を高くすること
のできる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルア
ルミニウム）等の有機金属化合物を用いてＮの取り込ま
れ効率を向上させ、成長温度、ガス供給量等の成長条件
を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成することの
できるIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法を提供すること
を目的としている。
【００２１】請求項７記載の発明は、Ｎと他のＶ族元素
を含んだIII −Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジ
メチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒
素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成するこ
とにより、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成
長させて、適切に窒素を添加し、結晶性の良好なIII−
Ｖ族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成すること
のできるIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
を含んだIII −Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジ
メチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒
素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成するこ
とにより、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成
長させて、適切に窒素を添加し、結晶性の良好なIII−
Ｖ族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成すること
のできるIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法を提供するこ
とを目的としている。
【００２２】請求項８記載の発明は、少なくともIII 族
元素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に
含むIII −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半導体発光素
子を、III −Ｖ族混晶半導体のＡｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造する
ことにより、成長表面における過飽和度を高くすること
のできる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭ
ＡやＴＥＡ等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ
効率を向上させ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を
最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なII
I −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体発光素
子を簡単かつ適切に形成することのできる半導体発光素
子の製造方法を提供することを目的としている。
元素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に
含むIII −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半導体発光素
子を、III −Ｖ族混晶半導体のＡｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造する
ことにより、成長表面における過飽和度を高くすること
のできる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭ
ＡやＴＥＡ等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ
効率を向上させ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を
最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なII
I −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体発光素
子を簡単かつ適切に形成することのできる半導体発光素
子の製造方法を提供することを目的としている。
【００２３】請求項９記載の発明は、III −Ｖ族混晶半
導体を発光層とする半導体発光素子を、Ｎの原料とし
て、ジメチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有
機系窒素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成
することにより、分解温度の低い有機系窒素化合物を低
温で成長させて、適切に窒素を添加し、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体発光
素子をより一層簡単かつ適切に形成することのできる半
導体発光素子の製造方法を提供することを目的としてい
る。
導体を発光層とする半導体発光素子を、Ｎの原料とし
て、ジメチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有
機系窒素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成
することにより、分解温度の低い有機系窒素化合物を低
温で成長させて、適切に窒素を添加し、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体発光
素子をより一層簡単かつ適切に形成することのできる半
導体発光素子の製造方法を提供することを目的としてい
る。
【００２４】
【課題を解決するための手段】請求項１記載の発明のII
I −Ｖ族混晶半導体は、Ｖ族元素としてＮ及び少なくと
も他の１種類以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導
体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含むことにより、上記目
的を達成している。
I −Ｖ族混晶半導体は、Ｖ族元素としてＮ及び少なくと
も他の１種類以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導
体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含むことにより、上記目
的を達成している。
【００２５】上記構成によれば、Ｖ族元素としてＮ及び
少なくとも他の１種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混
晶半導体において、少なくともIII 族元素としてＡｌ
を、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むんでいるの
で、Ｎの取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス
供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させ
ることができ、結晶性を向上させることができる。
少なくとも他の１種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混
晶半導体において、少なくともIII 族元素としてＡｌ
を、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むんでいるの
で、Ｎの取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス
供給量等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させ
ることができ、結晶性を向上させることができる。
【００２６】すなわち、ＧａとＮの結合は、ＩｎとＮの
結合より強く、ＧａＩｎＮＡｓの場合、Ｇａ組成が大き
いほどＮの取り込まれ効率が高くなり、また、Ａｌは、
化学的に活性であり、ＡｌとＮの結合は、ＧａとＮの結
合よりも強い。そこで、Ｖ族元素としてＮ及び少なくと
も他の１種類以上のＶ族元素からなるIII −Ｖ族混晶半
導体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを含ま
せると、Ｎの取り込まれ効率を画期的に高くすることが
できる。もちろん、III 族のＡｌ組成比が大きくなると
ともに、Ｎの取り込まれ効率は向上するが、わずかにＡ
ｌを含ませるだけでも、Ｎの取り込まれ効率を高くする
ことができる。したがって、容易にＮを含んだ結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を得ることができる。
結合より強く、ＧａＩｎＮＡｓの場合、Ｇａ組成が大き
いほどＮの取り込まれ効率が高くなり、また、Ａｌは、
化学的に活性であり、ＡｌとＮの結合は、ＧａとＮの結
合よりも強い。そこで、Ｖ族元素としてＮ及び少なくと
も他の１種類以上のＶ族元素からなるIII −Ｖ族混晶半
導体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを含ま
せると、Ｎの取り込まれ効率を画期的に高くすることが
できる。もちろん、III 族のＡｌ組成比が大きくなると
ともに、Ｎの取り込まれ効率は向上するが、わずかにＡ
ｌを含ませるだけでも、Ｎの取り込まれ効率を高くする
ことができる。したがって、容易にＮを含んだ結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を得ることができる。
【００２７】この場合、例えば、請求項２に記載するよ
うに、前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるい
は、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜
ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であってもよい。
うに、前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるい
は、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜
ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であってもよい。
【００２８】上記構成によれば、III −Ｖ族混晶半導体
を、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1- z （０＜ｘ＜１、０
＜ｚ＜１）またはＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z （０＜
ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）としているので、従
来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の取り込ま
れ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎＮＡｓ及
びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込
まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長
条件を最適化する際の自由度を向上させることができ、
結晶性を向上させることができる。
を、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1- z （０＜ｘ＜１、０
＜ｚ＜１）またはＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z （０＜
ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）としているので、従
来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の取り込ま
れ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎＮＡｓ及
びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込
まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長
条件を最適化する際の自由度を向上させることができ、
結晶性を向上させることができる。
【００２９】すなわち、ＧａＩｎＮＡｓは、ＧａＩｎＡ
ｓとＧａＩｎＮとの混晶であり、ＧａＡｓまたはＩｎＰ
基板よりも格子定数の大きいＧａＩｎＡｓに、格子定数
がＧａＡｓあるいはＩｎＰよりも小さいＧａＩｎＮを添
加したＧａＩｎＮＡｓは、格子定数をＧａＡｓに格子整
合させることが可能であり、さらに、Ｎの電気陰性度が
他の元素に比較して大きいことに起因して、そのバンド
ギャップエネルギーが小さくなり、光通信で使用される
１．３μｍ、１．５μｍ帯、さらに、長波長帯での発光
が可能な材料である。ところが、Ａｓに対するＮの取り
込まれは小さく、さらにＮの取り込まれ効率には、Ｉｎ
組成依存性があり、Ｉｎ組成が大きいほど、Ｎの取り込
まれ効率が大きく低下する。これは、ＧａとＮの結合よ
りＩｎとＮの結合が弱いためと考えられる。
ｓとＧａＩｎＮとの混晶であり、ＧａＡｓまたはＩｎＰ
基板よりも格子定数の大きいＧａＩｎＡｓに、格子定数
がＧａＡｓあるいはＩｎＰよりも小さいＧａＩｎＮを添
加したＧａＩｎＮＡｓは、格子定数をＧａＡｓに格子整
合させることが可能であり、さらに、Ｎの電気陰性度が
他の元素に比較して大きいことに起因して、そのバンド
ギャップエネルギーが小さくなり、光通信で使用される
１．３μｍ、１．５μｍ帯、さらに、長波長帯での発光
が可能な材料である。ところが、Ａｓに対するＮの取り
込まれは小さく、さらにＮの取り込まれ効率には、Ｉｎ
組成依存性があり、Ｉｎ組成が大きいほど、Ｎの取り込
まれ効率が大きく低下する。これは、ＧａとＮの結合よ
りＩｎとＮの結合が弱いためと考えられる。
【００３０】また、ＩｎＮＰＡｓは、ＩｎＰＡｓとＩｎ
Ｎとの混晶であり、ＩｎＰよりも格子定数の大きいＩｎ
ＰＡｓに格子定数がＩｎＰよりも小さいＩｎＮを添加し
たＩｎＮＰＡｓは、格子定数をＩｎＰに格子整合させる
ことが可能であり、バンドギャップエネルギーは、光通
信で使用される１．３μｍ帯、１．５μｍ帯、さらに長
波長帯に対応できる材料である。また、ＩｎＮＰＡｓ
は、ＧａＩｎＮＡｓと同様にＮの添加で伝導帯のバンド
不連続を大きくすることができる材料である。ところ
が、III 族がＩｎだけからなるＩｎＮＰＡｓへのＮの取
り込まれ効率は、ＩｎとＮの結合が弱いため、非常に低
い。
Ｎとの混晶であり、ＩｎＰよりも格子定数の大きいＩｎ
ＰＡｓに格子定数がＩｎＰよりも小さいＩｎＮを添加し
たＩｎＮＰＡｓは、格子定数をＩｎＰに格子整合させる
ことが可能であり、バンドギャップエネルギーは、光通
信で使用される１．３μｍ帯、１．５μｍ帯、さらに長
波長帯に対応できる材料である。また、ＩｎＮＰＡｓ
は、ＧａＩｎＮＡｓと同様にＮの添加で伝導帯のバンド
不連続を大きくすることができる材料である。ところ
が、III 族がＩｎだけからなるＩｎＮＰＡｓへのＮの取
り込まれ効率は、ＩｎとＮの結合が弱いため、非常に低
い。
【００３１】ところが、ＡｌとＮとの結合は、ＧａとＮ
及びＩｎとＮとの結合よりも強いため、Ａｌを添加する
と、Ｎの取り込まれ効率を大きく向上させることができ
る。そこで、本発明では、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎ
ＮＰＡｓに、Ａｌを添加することにより、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、Ｎ組成の大きい混晶を容易に得ら
れるようにしている。
及びＩｎとＮとの結合よりも強いため、Ａｌを添加する
と、Ｎの取り込まれ効率を大きく向上させることができ
る。そこで、本発明では、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎ
ＮＰＡｓに、Ａｌを添加することにより、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、Ｎ組成の大きい混晶を容易に得ら
れるようにしている。
【００３２】請求項３記載の発明の半導体発光素子は、
発光層が、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
で形成されていることにより、上記目的を達成してい
る。
発光層が、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
で形成されていることにより、上記目的を達成してい
る。
【００３３】上記構成によれば、半導体発光素子の発光
層を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元素と
してＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体で形
成しているので、ヘテロ接合における伝導帯のバンド不
連続を大きくすることができ、注入キャリア（エレクト
ロン）のオーバーフローを防いで、高特性温度を可能と
することができるとともに、Ｎの取り込み効率を向上さ
せて、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度
を大きくして、結晶性を向上させることができ、半導体
発光素子の特性を向上させることができる。
層を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元素と
してＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体で形
成しているので、ヘテロ接合における伝導帯のバンド不
連続を大きくすることができ、注入キャリア（エレクト
ロン）のオーバーフローを防いで、高特性温度を可能と
することができるとともに、Ｎの取り込み効率を向上さ
せて、ガス供給量等の成長条件を最適化する際の自由度
を大きくして、結晶性を向上させることができ、半導体
発光素子の特性を向上させることができる。
【００３４】この場合、例えば、請求項４に記載するよ
うに、前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるい
は、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜
ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であってもよい。
うに、前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるい
は、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜
ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であってもよい。
【００３５】上記構成によれば、半導体発光素子のIII
−Ｖ族混晶半導体として、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ
1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるいは、ＡｌxＩｎ
1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ
＜１）を用いているので、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎ
ＮＰＡｓにＡｌを添加してＡｌＧａＩｎＮＡｓあるいは
ＡｌＩｎＮＰＡｓとして、ヘテロ結合における伝導帯の
バンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア
（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温
度を可能とすることができるとともに、Ｎの取り込み効
率を向上させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する
際の自由度を大きくして、結晶性を向上させることがで
き、半導体発光素子の特性を向上させることができる。
−Ｖ族混晶半導体として、ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ
1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あるいは、ＡｌxＩｎ
1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ
＜１）を用いているので、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎ
ＮＰＡｓにＡｌを添加してＡｌＧａＩｎＮＡｓあるいは
ＡｌＩｎＮＰＡｓとして、ヘテロ結合における伝導帯の
バンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア
（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温
度を可能とすることができるとともに、Ｎの取り込み効
率を向上させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する
際の自由度を大きくして、結晶性を向上させることがで
き、半導体発光素子の特性を向上させることができる。
【００３６】また、例えば、請求項５に記載するよう
に、前記発光層と直接接する層が、Ａｌを含まない半導
体層、あるいは、Ａｌ組成比が前記発光層のＡｌ組成比
以下の半導体層であってもよい。
に、前記発光層と直接接する層が、Ａｌを含まない半導
体層、あるいは、Ａｌ組成比が前記発光層のＡｌ組成比
以下の半導体層であってもよい。
【００３７】上記構成によれば、半導体発光素子の発光
層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あるい
は、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層と
しているので、半導体発光素子において発光層をバンド
ギャップの大きい材料で挟んで構成する際に、発光層と
直接接する層と発光層との界面での過剰なＮの取り込ま
れを防止することができ、良好なヘテロ界面を形成し
て、半導体発光素子の特性をより一層向上させることが
できる。
層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あるい
は、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層と
しているので、半導体発光素子において発光層をバンド
ギャップの大きい材料で挟んで構成する際に、発光層と
直接接する層と発光層との界面での過剰なＮの取り込ま
れを防止することができ、良好なヘテロ界面を形成し
て、半導体発光素子の特性をより一層向上させることが
できる。
【００３８】すなわち、半導体発光素子においては、発
光層をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成する必
要があり、このバンドギャップの大きい材料としては、
ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ（Ａｓ）、ＡｌＧａＩｎＰ、
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。ところが、バンド
ギャップの大きい材料としてＡｌを含んだ材料を用い、
その上にＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導
体からなる発光層を成長させると、III 族のＡｌ組成比
が大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率が増加し
て、発光層のＡｌ組成よりもバンドギャップの大きい材
料のＡｌ組成比が大きくなると、その界面で発光層より
も多くのＮが取り込まれて、結晶性を悪化させる。そこ
で、発光層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体
層、あるいは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の
半導体層とすると、界面での過剰なＮの取り込まれを防
いで、良好なヘテロ界面を得ることができ、半導体発光
素子の特性を向上させることができる。
光層をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成する必
要があり、このバンドギャップの大きい材料としては、
ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ（Ａｓ）、ＡｌＧａＩｎＰ、
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。ところが、バンド
ギャップの大きい材料としてＡｌを含んだ材料を用い、
その上にＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導
体からなる発光層を成長させると、III 族のＡｌ組成比
が大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率が増加し
て、発光層のＡｌ組成よりもバンドギャップの大きい材
料のＡｌ組成比が大きくなると、その界面で発光層より
も多くのＮが取り込まれて、結晶性を悪化させる。そこ
で、発光層と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体
層、あるいは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の
半導体層とすると、界面での過剰なＮの取り込まれを防
いで、良好なヘテロ界面を得ることができ、半導体発光
素子の特性を向上させることができる。
【００３９】請求項６記載の発明のIII −Ｖ族混晶半導
体の製造方法は、少なくともIII 族元素としてＡｌを、
Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶
半導体の製造方法であって、前記Ａｌの原料として、ト
リメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有
機金属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成す
ることにより、上記目的を達成している。
体の製造方法は、少なくともIII 族元素としてＡｌを、
Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶
半導体の製造方法であって、前記Ａｌの原料として、ト
リメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有
機金属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成す
ることにより、上記目的を達成している。
【００４０】上記構成によれば、少なくともIII 族元素
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
III −Ｖ族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリメチ
ルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金属
化合物を用いた有機金属気相成長法により製造している
ので、成長表面における過飽和度を高くすることのでき
る有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡ（ト
リメチルアルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルアルミニ
ウム）等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率
を向上させることができ、成長温度、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成する
ことができる。
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
III −Ｖ族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリメチ
ルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金属
化合物を用いた有機金属気相成長法により製造している
ので、成長表面における過飽和度を高くすることのでき
る有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡ（ト
リメチルアルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルアルミニ
ウム）等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率
を向上させることができ、成長温度、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成する
ことができる。
【００４１】この場合、例えば、請求項７に記載するよ
うに、前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジン、モノ
メチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用いた有機金
属気相成長法により形成してもよい。
うに、前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジン、モノ
メチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用いた有機金
属気相成長法により形成してもよい。
【００４２】上記構成によれば、Ｎと他のＶ族元素を含
んだIII −Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジメチ
ルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化
合物を用いた有機金属気相成長法により形成しているの
で、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させ
て、適切に窒素を添加することができ、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成す
ることができる。
んだIII −Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジメチ
ルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化
合物を用いた有機金属気相成長法により形成しているの
で、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させ
て、適切に窒素を添加することができ、結晶性の良好な
III −Ｖ族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成す
ることができる。
【００４３】請求項８記載の発明の半導体発光素子の製
造方法は、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
を発光層とする半導体発光素子の製造方法であって、前
記III −Ｖ族混晶半導体の前記Ａｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成する
ことにより、上記目的を達成している。
造方法は、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元
素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導体
を発光層とする半導体発光素子の製造方法であって、前
記III −Ｖ族混晶半導体の前記Ａｌの原料として、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機
金属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成する
ことにより、上記目的を達成している。
【００４４】上記構成によれば、少なくともIII 族元素
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半導体発光素子
を、III −Ｖ族混晶半導体のＡｌの原料として、トリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金
属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造してい
るので、成長表面における過飽和度を高くすることので
きる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡや
ＴＥＡ等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率
を向上させることができ、成長温度、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導
体発光素子を簡単かつ適切に形成することができる。
としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含む
III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする半導体発光素子
を、III −Ｖ族混晶半導体のＡｌの原料として、トリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金
属化合物を用いた有機金属気相成長法により製造してい
るので、成長表面における過飽和度を高くすることので
きる有機金属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡや
ＴＥＡ等の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率
を向上させることができ、成長温度、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の
良好なIII −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導
体発光素子を簡単かつ適切に形成することができる。
【００４５】この場合、例えば、請求項９に記載するよ
うに、前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジン、モノ
メチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用いた有機金
属気相成長法により形成してもよい。
うに、前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジン、モノ
メチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用いた有機金
属気相成長法により形成してもよい。
【００４６】上記構成によれば、III −Ｖ族混晶半導体
を発光層とする半導体発光素子を、Ｎの原料として、ジ
メチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒
素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成してい
るので、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長
させて、適切に窒素を添加することができ、結晶性の良
好なIII −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体
発光素子をより一層簡単かつ適切に形成することができ
る。
を発光層とする半導体発光素子を、Ｎの原料として、ジ
メチルヒドラジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒
素化合物を用いた有機金属気相成長法により形成してい
るので、分解温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長
させて、適切に窒素を添加することができ、結晶性の良
好なIII −Ｖ族混晶半導体を発光層として有する半導体
発光素子をより一層簡単かつ適切に形成することができ
る。
【００４７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適な実施の形態
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
を添付図面に基づいて詳細に説明する。なお、以下に述
べる実施の形態は、本発明の好適な実施の形態であるか
ら、技術的に好ましい種々の限定が付されているが、本
発明の範囲は、以下の説明において特に本発明を限定す
る旨の記載がない限り、これらの態様に限られるもので
はない。
【００４８】図１は、本発明のIII −Ｖ族混晶半導体及
びIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法の一実施の形態を示
す図であり、本発明のIII −Ｖ族混晶半導体及びIII −
Ｖ族混晶半導体の製造方法の一実施の形態を適用した半
導体１の正面断面図である。本実施の形態は、III −Ｖ
族混晶半導体として、ＡｌＧａＩｎＮＡｓに適用したも
のである。
びIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法の一実施の形態を示
す図であり、本発明のIII −Ｖ族混晶半導体及びIII −
Ｖ族混晶半導体の製造方法の一実施の形態を適用した半
導体１の正面断面図である。本実施の形態は、III −Ｖ
族混晶半導体として、ＡｌＧａＩｎＮＡｓに適用したも
のである。
【００４９】図１において、半導体１は、ＧａＡｓ基板
２上に、ＧａＡｓバッファ層３を挟んで、ＡｌＧａＡｓ
層４、ＧａＡｓ層５、圧縮歪みを有するＡｌＧａＩｎＮ
Ａｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及びＡｌＧａＡｓ層８
が順次積層されている。
２上に、ＧａＡｓバッファ層３を挟んで、ＡｌＧａＡｓ
層４、ＧａＡｓ層５、圧縮歪みを有するＡｌＧａＩｎＮ
Ａｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及びＡｌＧａＡｓ層８
が順次積層されている。
【００５０】この半導体１は、Ａｌの原料として、ＴＭ
Ａ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＡ（トリエチルア
ルミニウム）等の有機金属化合物を用いた有機金属気相
成長法であるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vap
or Deposition ）法により製造している。
Ａ（トリメチルアルミニウム）、ＴＥＡ（トリエチルア
ルミニウム）等の有機金属化合物を用いた有機金属気相
成長法であるＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vap
or Deposition ）法により製造している。
【００５１】ＭＯＣＶＤ法では、図示しないが、一般に
内部に反応室を有する石英反応管の周囲に冷却管が配設
されており、石英反応管には、反応室に原料ガスとキャ
リアガスを供給するためのガス供給口が形成されてい
る。また、石英反応管には、排気装置に接続されて、反
応室内のガスを排気する排気管が接続されている。石英
反応管の反応室内には、サセプターが配設されており、
サセプターは、高周波加熱コイル等により加熱される。
高周波加熱コイルにより加熱されるサセプターの温度
は、熱電対等の温度検出センサにより検出される。そし
て、セプター上に、被成長基板であるＧａＡｓ基板２が
セットされる。
内部に反応室を有する石英反応管の周囲に冷却管が配設
されており、石英反応管には、反応室に原料ガスとキャ
リアガスを供給するためのガス供給口が形成されてい
る。また、石英反応管には、排気装置に接続されて、反
応室内のガスを排気する排気管が接続されている。石英
反応管の反応室内には、サセプターが配設されており、
サセプターは、高周波加熱コイル等により加熱される。
高周波加熱コイルにより加熱されるサセプターの温度
は、熱電対等の温度検出センサにより検出される。そし
て、セプター上に、被成長基板であるＧａＡｓ基板２が
セットされる。
【００５２】このＭＯＣＶＤ法により半導体１を製造す
るには、サセプターにＧａＡｓ基板２をセットし、排気
装置により反応室内の圧力を所定圧力に減圧する。そし
て、熱電対により温度検出を行いつつ、高周波加熱コイ
ルによりサセプターを加熱して、ＧａＡｓ基板２を所定
温度に加熱制御し、原料ガスとキャリアガスを同時にガ
ス供給口から反応室内に供給することにより、ＧａＡｓ
基板２上に順次ＧａＡｓバッファ層３を挟んで、ＡｌＧ
ａＡｓ層４、ＧａＡｓ層５、圧縮歪みを有するＡｌＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及びＡｌＧａＡ
ｓ層８を積層する。
るには、サセプターにＧａＡｓ基板２をセットし、排気
装置により反応室内の圧力を所定圧力に減圧する。そし
て、熱電対により温度検出を行いつつ、高周波加熱コイ
ルによりサセプターを加熱して、ＧａＡｓ基板２を所定
温度に加熱制御し、原料ガスとキャリアガスを同時にガ
ス供給口から反応室内に供給することにより、ＧａＡｓ
基板２上に順次ＧａＡｓバッファ層３を挟んで、ＡｌＧ
ａＡｓ層４、ＧａＡｓ層５、圧縮歪みを有するＡｌＧａ
ＩｎＮＡｓ量子井戸層６、ＧａＡｓ層７及びＡｌＧａＡ
ｓ層８を積層する。
【００５３】上記ＭＯＣＶＤ法による半導体１を作製す
るための原料ガスとしては、III 族原料としてＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリ
ウム）、あるいは、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 （アルシン）を、窒素
（Ｎ）の原料として有機系窒素化合物であるＤＭＨｙ
（ヂメチルヒドラジン）等を使用し、キャリアガスとし
ては、水素（Ｈ2 ）を使用する。
るための原料ガスとしては、III 族原料としてＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）、ＴＭＧ（トリメチルガリ
ウム）、あるいは、ＴＭＩ（トリメチルインジウム）
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 （アルシン）を、窒素
（Ｎ）の原料として有機系窒素化合物であるＤＭＨｙ
（ヂメチルヒドラジン）等を使用し、キャリアガスとし
ては、水素（Ｈ2 ）を使用する。
【００５４】上記条件で原料ガスとキャリアガスを同時
にガス供給口から反応室内に供給すると、原料ガスの熱
分解とＧａＡｓ基板２の表面反応により、結晶成長し、
成膜される。特に、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層６に
ついては６００度で成長させた。
にガス供給口から反応室内に供給すると、原料ガスの熱
分解とＧａＡｓ基板２の表面反応により、結晶成長し、
成膜される。特に、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層６に
ついては６００度で成長させた。
【００５５】その結果、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII
−Ｖ族混晶半導体として、厚さ７ｎｍのＡｌＧａＩｎＮ
Ａｓ層６を有する半導体１を成長させることができ、各
層の厚さは、ＡｌＧａＡｓ層４が０．２μｍ、ＧａＡｓ
層５が０．１μｍ、ＧａＡｓ層７が５０ｎｍ、ＡｌＧａ
Ａｓ層８が５０ｎｍであった。
−Ｖ族混晶半導体として、厚さ７ｎｍのＡｌＧａＩｎＮ
Ａｓ層６を有する半導体１を成長させることができ、各
層の厚さは、ＡｌＧａＡｓ層４が０．２μｍ、ＧａＡｓ
層５が０．１μｍ、ＧａＡｓ層７が５０ｎｍ、ＡｌＧａ
Ａｓ層８が５０ｎｍであった。
【００５６】このようにしてＭＯＣＶＤ法で成長させた
半導体１について、ＰＬ（フォトルミネッセンス）測定
を行ったところ、同じ条件で成長させたＧａＩｎＮＡｓ
に比較して、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ層６のＰＬ波長は、長
波長であった。これは、ＡｌとＮの結合が強いために、
Ｎを多く取り込んだ結果である。
半導体１について、ＰＬ（フォトルミネッセンス）測定
を行ったところ、同じ条件で成長させたＧａＩｎＮＡｓ
に比較して、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ層６のＰＬ波長は、長
波長であった。これは、ＡｌとＮの結合が強いために、
Ｎを多く取り込んだ結果である。
【００５７】また、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ層６のＮ組成
は、ＡｓＨ3 に対するＤＭＨｙの供給量比を増やすほ
ど、また、ＭＯＣＶＤ法での成長温度を下げるほど、さ
らに、成長速度を上げるほど、ＧａＩｎＮＡｓの場合と
同様に、大きくなる傾向にある。
は、ＡｓＨ3 に対するＤＭＨｙの供給量比を増やすほ
ど、また、ＭＯＣＶＤ法での成長温度を下げるほど、さ
らに、成長速度を上げるほど、ＧａＩｎＮＡｓの場合と
同様に、大きくなる傾向にある。
【００５８】さらに、ＭＯＣＶＤ法での条件を同じにし
て成長を行った場合、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ層６のＡｌ組
成が大きいほど、Ｎ組成は大きくなり、わずかなＡｌ組
成でも、Ｎの取り込まれは、画期的に向上した。
て成長を行った場合、ＡｌＧａＩｎＮＡｓ層６のＡｌ組
成が大きいほど、Ｎ組成は大きくなり、わずかなＡｌ組
成でも、Ｎの取り込まれは、画期的に向上した。
【００５９】このように、Ｖ族元素としてＮ及び少なく
とも他の１種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導
体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含ませると、Ｎの取り込
まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長
条件を最適化する際の自由度を向上させることができ、
結晶性を向上させることができる。
とも他の１種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導
体において、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含ませると、Ｎの取り込
まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長
条件を最適化する際の自由度を向上させることができ、
結晶性を向上させることができる。
【００６０】すなわち、ＧａとＮの結合は、ＩｎとＮの
結合より強く、ＧａＩｎＮＡｓの場合、Ｇａ組成が大き
いほどＮの取り込まれ効率が高くなり、また、Ａｌは、
化学的に活性であり、ＡｌとＮの結合は、ＧａとＮの結
合よりも強い。したがって、少なくともIII 族元素とし
てＡｌを含ませると、Ｎの取り込まれ効率を画期的に高
くすることができる。もちろん、III 族のＡｌ組成比が
大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率は向上する
が、わずかにＡｌを含ませるだけでも、Ｎの取り込まれ
効率を高くすることができる。その結果、容易にＮを含
んだ結晶性の良好なIII −Ｖ族混晶半導体であるＡｌＧ
ａＩｎＮＡｓ層６を有した半導体１を得ることができ
る。
結合より強く、ＧａＩｎＮＡｓの場合、Ｇａ組成が大き
いほどＮの取り込まれ効率が高くなり、また、Ａｌは、
化学的に活性であり、ＡｌとＮの結合は、ＧａとＮの結
合よりも強い。したがって、少なくともIII 族元素とし
てＡｌを含ませると、Ｎの取り込まれ効率を画期的に高
くすることができる。もちろん、III 族のＡｌ組成比が
大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率は向上する
が、わずかにＡｌを含ませるだけでも、Ｎの取り込まれ
効率を高くすることができる。その結果、容易にＮを含
んだ結晶性の良好なIII −Ｖ族混晶半導体であるＡｌＧ
ａＩｎＮＡｓ層６を有した半導体１を得ることができ
る。
【００６１】特に、III −Ｖ族混晶半導体を、ＡｌxＧ
ａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜
１）、または、後述するように、ＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡ
ｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）とす
ると、従来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の
取り込まれ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎ
ＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎ
の取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量
等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させること
ができ、結晶性を向上させることができる。
ａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜
１）、または、後述するように、ＡｌxＩｎ1-xＮＰzＡ
ｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）とす
ると、従来光通信での良好な発光特性を有するが窒素の
取り込まれ効率が悪く、結晶性が悪化していたＧａＩｎ
ＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓに、Ａｌを添加することで、Ｎ
の取り込まれ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量
等の成長条件を最適化する際の自由度を向上させること
ができ、結晶性を向上させることができる。
【００６２】すなわち、ＧａＩｎＮＡｓは、ＧａＩｎＡ
ｓとＧａＩｎＮとの混晶であり、ＧａＡｓ基板２または
ＩｎＰ基板よりも格子定数の大きいＧａＩｎＡｓに、格
子定数がＧａＡｓあるいはＩｎＰよりも小さいＧａＩｎ
Ｎを添加したＧａＩｎＮＡｓは、格子定数をＧａＡｓ層
５、７に格子整合させることが可能であり、さらに、Ｎ
の電気陰性度が他の元素に比較して大きいことに起因し
て、そのバンドギャップエネルギーが小さくなり、光通
信で使用される１．３μｍ、１．５μｍ帯、さらに、長
波長帯での発光が可能な材料である。ところが、Ａｓに
対するＮの取り込まれは小さく、さらにＮの取り込まれ
効率には、Ｉｎ組成依存性があり、Ｉｎ組成が大きいほ
ど、Ｎの取り込まれ効率が大きく低下する。
ｓとＧａＩｎＮとの混晶であり、ＧａＡｓ基板２または
ＩｎＰ基板よりも格子定数の大きいＧａＩｎＡｓに、格
子定数がＧａＡｓあるいはＩｎＰよりも小さいＧａＩｎ
Ｎを添加したＧａＩｎＮＡｓは、格子定数をＧａＡｓ層
５、７に格子整合させることが可能であり、さらに、Ｎ
の電気陰性度が他の元素に比較して大きいことに起因し
て、そのバンドギャップエネルギーが小さくなり、光通
信で使用される１．３μｍ、１．５μｍ帯、さらに、長
波長帯での発光が可能な材料である。ところが、Ａｓに
対するＮの取り込まれは小さく、さらにＮの取り込まれ
効率には、Ｉｎ組成依存性があり、Ｉｎ組成が大きいほ
ど、Ｎの取り込まれ効率が大きく低下する。
【００６３】ところが、ＡｌとＮとの結合は、ＧａとＮ
及びＩｎとＮとの結合よりも強いため、Ａｌを添加する
と、Ｎの取り込まれ効率を大きく向上させることができ
る。
及びＩｎとＮとの結合よりも強いため、Ａｌを添加する
と、Ｎの取り込まれ効率を大きく向上させることができ
る。
【００６４】そこで、本実施の形態においては、ＧａＩ
ｎＮＡｓに、Ａｌを添加することにより、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、Ｎ組成の大きい混晶を容易に得ら
れるようにしている。
ｎＮＡｓに、Ａｌを添加することにより、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、Ｎ組成の大きい混晶を容易に得ら
れるようにしている。
【００６５】なお、本実施の形態においては、半導体１
をＭＯＣＶＤ法で作製する場合について説明したが、Ｍ
ＢＥ（Epetaxial Growth System ）法等の他の成長方
法で作製しても良い。
をＭＯＣＶＤ法で作製する場合について説明したが、Ｍ
ＢＥ（Epetaxial Growth System ）法等の他の成長方
法で作製しても良い。
【００６６】また、本実施の形態においては、窒素の原
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
【００６７】さらに、本実施の形態においては、Ｎと他
のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導体として、Ａｌ
ＧａＩｎＮＡｓを作製する場合について説明したが、Ｉ
ｎＰ基板上にＡｌＩｎＮＰＡｓ等のＮと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体についても同様に適用する
ことができる。
のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導体として、Ａｌ
ＧａＩｎＮＡｓを作製する場合について説明したが、Ｉ
ｎＰ基板上にＡｌＩｎＮＰＡｓ等のＮと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体についても同様に適用する
ことができる。
【００６８】また、本実施の形態のＮと他のＶ族元素を
含んだIII −Ｖ族混晶半導体は、発光素子、受光素子あ
るいは電子素子等のＡｌＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＩｎＮＰ
ＡｓのようなＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶
半導体を用いた半導体素子についても、同様に適用する
ことができる。
含んだIII −Ｖ族混晶半導体は、発光素子、受光素子あ
るいは電子素子等のＡｌＧａＩｎＮＡｓ、ＡｌＩｎＮＰ
ＡｓのようなＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶
半導体を用いた半導体素子についても、同様に適用する
ことができる。
【００６９】図２は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第１の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第１の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ１０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＧａＩｎＮＡｓを用い
た半導体レーザ素子に適用したものである。
体発光素子の製造方法の第１の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第１の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ１０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＧａＩｎＮＡｓを用い
た半導体レーザ素子に適用したものである。
【００７０】図２において、絶縁膜ストライプ型レーザ
１０は、ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板１１上に、
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１２を挟んで、ｎ−Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.6Ａｓ下部クラッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１
４、ＰＬ波長１．３μｍのＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５、ＧａＡｓ光ガイド層１
６、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（ｐ型ＡｌＧａＡｓ）上部
クラッド層１７及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が順
次積層されており、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の裏面にｎ側
電極１９が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８の表面に絶
縁膜であるＳｉＯ2層２０を挟んでｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１８に接続されたｐ側電極２１が形成されてい
る。
１０は、ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板１１上に、
ｎ−ＧａＡｓバッファ層１２を挟んで、ｎ−Ａｌ0.4Ｇ
ａ0.6Ａｓ下部クラッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１
４、ＰＬ波長１．３μｍのＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５、ＧａＡｓ光ガイド層１
６、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ（ｐ型ＡｌＧａＡｓ）上部
クラッド層１７及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が順
次積層されており、ｎ−ＧａＡｓ基板１１の裏面にｎ側
電極１９が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８の表面に絶
縁膜であるＳｉＯ2層２０を挟んでｐ−ＧａＡｓコンタ
クト層１８に接続されたｐ側電極２１が形成されてい
る。
【００７１】この絶縁膜ストライプ型レーザ１０は、そ
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＳＱＷ構造（Separate Confineme
nt Hetero-Structure-Single Quantum Well 構造）とな
っている。
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＳＱＷ構造（Separate Confineme
nt Hetero-Structure-Single Quantum Well 構造）とな
っている。
【００７２】ＭＯＣＶＤ法により絶縁膜ストライプ型レ
ーザ１０を製造するには、サセプターにＧａＡｓ基板１
１をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＧａＡｓ基板１１を所定温度に加熱制御し、原料ガ
スとキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供
給することにより、ＧａＡｓ基板１１上に順次ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層１２、ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラ
ッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１４、Ａｌ0.03Ｇａ
0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５、ＧａＡｓ
光ガイド層１６、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド
層１７及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８を形成する。
その後、ｎ側電極１９をＧａＡｓ基板１１の裏面に形成
し、また、ＳｉＯ2 層２０を形成した後、電流注入部と
なる接続部分を除去して、ｐ側電極２１を形成する。
ーザ１０を製造するには、サセプターにＧａＡｓ基板１
１をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＧａＡｓ基板１１を所定温度に加熱制御し、原料ガ
スとキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供
給することにより、ＧａＡｓ基板１１上に順次ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層１２、ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラ
ッド層１３、ＧａＡｓ光ガイド層１４、Ａｌ0.03Ｇａ
0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５、ＧａＡｓ
光ガイド層１６、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド
層１７及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８を形成する。
その後、ｎ側電極１９をＧａＡｓ基板１１の裏面に形成
し、また、ＳｉＯ2 層２０を形成した後、電流注入部と
なる接続部分を除去して、ｐ側電極２１を形成する。
【００７３】絶縁膜ストライプ型レーザ１０は、各層の
厚さとしてｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッド層１３
が、１．５μｍ、ＧａＡｓ光ガイド層１４が、１２０ｎ
ｍ、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸
層１５が、７ｎｍ、ＧａＡｓ光ガイド層１６が、１２０
ｎｍ、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層１７が、
１．５μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が０．３μ
ｍであり、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量
子井戸層１５の圧縮歪は、約２％である。
厚さとしてｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッド層１３
が、１．５μｍ、ＧａＡｓ光ガイド層１４が、１２０ｎ
ｍ、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸
層１５が、７ｎｍ、ＧａＡｓ光ガイド層１６が、１２０
ｎｍ、ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層１７が、
１．５μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層１８が０．３μ
ｍであり、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量
子井戸層１５の圧縮歪は、約２％である。
【００７４】また、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａ
ｓ0.99量子井戸層１５は、６００度で成長されており、
Ａｌの含まれるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ
0.99量子井戸層１５のＮの取り込み効率を、ＧａＩｎＮ
Ａｓに比較して画期的に高くすることができ、ＡｓＨ3
に対するＤＭＨｙの供給量比を小さくすることができ
た。このように、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込み
効率を大きく改善することができ、容易にＮ添加するこ
とができる。したがって、Ｎを必要量添加することを第
一に考えて結晶成長する必要がなくなり、成長温度、ガ
ス供給量等の成長条件を最適化する場合の自由度を大き
くすることができる。その結果、結晶性の良好なＡｌ
0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５を
有した絶縁膜ストライプ型レーザ１０を得ることがで
き、絶縁膜ストライプ型レーザ１０の特性を向上させる
ことができる。
ｓ0.99量子井戸層１５は、６００度で成長されており、
Ａｌの含まれるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ
0.99量子井戸層１５のＮの取り込み効率を、ＧａＩｎＮ
Ａｓに比較して画期的に高くすることができ、ＡｓＨ3
に対するＤＭＨｙの供給量比を小さくすることができ
た。このように、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込み
効率を大きく改善することができ、容易にＮ添加するこ
とができる。したがって、Ｎを必要量添加することを第
一に考えて結晶成長する必要がなくなり、成長温度、ガ
ス供給量等の成長条件を最適化する場合の自由度を大き
くすることができる。その結果、結晶性の良好なＡｌ
0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井戸層１５を
有した絶縁膜ストライプ型レーザ１０を得ることがで
き、絶縁膜ストライプ型レーザ１０の特性を向上させる
ことができる。
【００７５】このようにしてＭＯＣＶＤ法で成長させた
絶縁膜ストライプ型レーザ１０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、中心波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。また、従来材料ＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰからなるレ
ーザ素子に比較して、高温での特性が遙かに良好であっ
た。
絶縁膜ストライプ型レーザ１０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、中心波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。また、従来材料ＧａＩｎＰＡｓ／ＩｎＰからなるレ
ーザ素子に比較して、高温での特性が遙かに良好であっ
た。
【００７６】このように、本実施の形態においては、絶
縁膜ストライプ型レーザ（半導体発光素子）１０の発光
層であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子
井戸層１５を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ
族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半
導体で形成しているので、ヘテロ接合における伝導帯の
バンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア
（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温
度を可能とすることができるとともに、Ｎの取り込み効
率を向上させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する
際の自由度を大きくして、結晶性を向上させることがで
き、絶縁膜ストライプ型レーザ１０の特性を向上させる
ことができる。
縁膜ストライプ型レーザ（半導体発光素子）１０の発光
層であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子
井戸層１５を、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ
族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半
導体で形成しているので、ヘテロ接合における伝導帯の
バンド不連続を大きくすることができ、注入キャリア
（エレクトロン）のオーバーフローを防いで、高特性温
度を可能とすることができるとともに、Ｎの取り込み効
率を向上させて、ガス供給量等の成長条件を最適化する
際の自由度を大きくして、結晶性を向上させることがで
き、絶縁膜ストライプ型レーザ１０の特性を向上させる
ことができる。
【００７７】なお、本実施の形態においては、絶縁膜ス
トライプ型レーザ１０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
トライプ型レーザ１０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
【００７８】また、本実施の形態においては、窒素の原
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
【００７９】さらに、本実施の形態においては、積層構
造が、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）である場合について
適用したが、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）や
通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合にも、同
様に適用することができる。
造が、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）である場合について
適用したが、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）や
通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合にも、同
様に適用することができる。
【００８０】さらに、各層の組成厚さは、上記組成厚さ
に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更する
ことができ、また、レーザの構造も他の構造に変更して
も良い。
に限定されるものではなく、必要に応じて適宜変更する
ことができ、また、レーザの構造も他の構造に変更して
も良い。
【００８１】また、クラッド層１３、１７としては、Ｇ
ａＩｎＰ（Ａｓ）を用いてもよい。
ａＩｎＰ（Ａｓ）を用いてもよい。
【００８２】図３は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第２の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第２の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ３０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＩｎＮＰＡｓを用いた
半導体レーザ素子に適用したものである。
体発光素子の製造方法の第２の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第２の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ３０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＩｎＮＰＡｓを用いた
半導体レーザ素子に適用したものである。
【００８３】図３において、絶縁膜ストライプ型レーザ
３０は、ｎ−ＩｎＰ（ｎ型ＩｎＰ）基板３１上に、ｎ−
ＩｎＰ下部クラッド層３２、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層
３３、ＰＬ波長１．３μｍのＡｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ
0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４とＧａＩｎＰＡｓバリア層
３５からなるＭＱＷ層３６、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層
３７、ｐ−ＩｎＰ（ｐ型ＩｎＰ）上部クラッド層３８及
びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９が順次積層されて
おり、ｎ−ＩｎＰ基板３１の裏面にｎ側電極４０が、ｐ
−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９の表面に絶縁膜４１を
挟んでｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９に接続された
ｐ側電極４２が形成されている。
３０は、ｎ−ＩｎＰ（ｎ型ＩｎＰ）基板３１上に、ｎ−
ＩｎＰ下部クラッド層３２、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層
３３、ＰＬ波長１．３μｍのＡｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ
0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４とＧａＩｎＰＡｓバリア層
３５からなるＭＱＷ層３６、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層
３７、ｐ−ＩｎＰ（ｐ型ＩｎＰ）上部クラッド層３８及
びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９が順次積層されて
おり、ｎ−ＩｎＰ基板３１の裏面にｎ側電極４０が、ｐ
−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９の表面に絶縁膜４１を
挟んでｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９に接続された
ｐ側電極４２が形成されている。
【００８４】この絶縁膜ストライプ型レーザ３０は、そ
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＭＱＷ構造（Separate Confineme
nt Hetero-Structure-Multiple Quantum Well 構造）と
なっている。
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＭＱＷ構造（Separate Confineme
nt Hetero-Structure-Multiple Quantum Well 構造）と
なっている。
【００８５】ＭＯＣＶＤ法により絶縁膜ストライプ型レ
ーザ３０を製造するには、サセプターにＩｎＰ基板３１
をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＩｎＰ基板３１を所定温度に加熱制御し、原料ガス
とキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供給
することにより、ＩｎＰ基板３１上に順次ｎ−ＩｎＰ下
部クラッド層３２、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３、Ａ
ｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４と
ＧａＩｎＰＡｓバリア層３５からなるＭＱＷ層３６、Ｇ
ａＩｎＰＡｓ光ガイド層３７、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド
層３８及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９を形成す
る。その後、ｎ側電極４０をＩｎＰ基板３１の裏面に形
成し、また、絶縁層４１を例えば、ＳｉＯ2 により形成
した後、電流注入部となる接続部分を除去して、ｐ側電
極４２を形成する。
ーザ３０を製造するには、サセプターにＩｎＰ基板３１
をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＩｎＰ基板３１を所定温度に加熱制御し、原料ガス
とキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供給
することにより、ＩｎＰ基板３１上に順次ｎ−ＩｎＰ下
部クラッド層３２、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３、Ａ
ｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４と
ＧａＩｎＰＡｓバリア層３５からなるＭＱＷ層３６、Ｇ
ａＩｎＰＡｓ光ガイド層３７、ｐ−ＩｎＰ上部クラッド
層３８及びｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層３９を形成す
る。その後、ｎ側電極４０をＩｎＰ基板３１の裏面に形
成し、また、絶縁層４１を例えば、ＳｉＯ2 により形成
した後、電流注入部となる接続部分を除去して、ｐ側電
極４２を形成する。
【００８６】絶縁膜ストライプ型レーザ３０は、各層の
厚さとしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層３２が１．５μ
ｍ、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３が１００ｎｍ、Ａｌ
0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４が６
ｎｍ、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３が１０ｎｍ、Ｇａ
ＩｎＰＡｓ光ガイド層３７が１００ｎｍ、ｐ−ＩｎＰ上
部クラッド層３８が１．５μｍ、ｐ−ＧａＩｎＡｓコン
タクト層３９が０．３μｍである。
厚さとしてｎ−ＩｎＰ下部クラッド層３２が１．５μ
ｍ、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３が１００ｎｍ、Ａｌ
0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４が６
ｎｍ、ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層３３が１０ｎｍ、Ｇａ
ＩｎＰＡｓ光ガイド層３７が１００ｎｍ、ｐ−ＩｎＰ上
部クラッド層３８が１．５μｍ、ｐ−ＧａＩｎＡｓコン
タクト層３９が０．３μｍである。
【００８７】また、Ａｌの含まれるＡｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ
0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４のＮの取り込み効率
は、ＩｎＮＰＡｓに比較して画期的に高く、ＰＨ3 ＋Ａ
ｓＨ3 に対するＤＭＨｙの供給量比を小さくすることが
できた。このように、Ａｌを添加することで、Ｎの取り
込み効率を大きく改善することができ、容易にＮ添加す
ることができる。したがって、Ｎを必要量添加すること
を第一に考えて結晶成長する必要がなくなり、成長温
度、ガス供給量等の成長条件を最適化する場合の自由度
を大きくすることができる。その結果、結晶性の良好な
絶縁膜ストライプ型レーザ３０を得ることができ、絶縁
膜ストライプ型レーザ３０の特性を向上させることがで
きる。
0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸層３４のＮの取り込み効率
は、ＩｎＮＰＡｓに比較して画期的に高く、ＰＨ3 ＋Ａ
ｓＨ3 に対するＤＭＨｙの供給量比を小さくすることが
できた。このように、Ａｌを添加することで、Ｎの取り
込み効率を大きく改善することができ、容易にＮ添加す
ることができる。したがって、Ｎを必要量添加すること
を第一に考えて結晶成長する必要がなくなり、成長温
度、ガス供給量等の成長条件を最適化する場合の自由度
を大きくすることができる。その結果、結晶性の良好な
絶縁膜ストライプ型レーザ３０を得ることができ、絶縁
膜ストライプ型レーザ３０の特性を向上させることがで
きる。
【００８８】このようにしてＭＯＣＶＤ法で成長させた
絶縁膜ストライプ型レーザ３０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、中心波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。
絶縁膜ストライプ型レーザ３０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、中心波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。
【００８９】なお、本実施の形態においては、絶縁膜ス
トライプ型レーザ３０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
トライプ型レーザ３０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
【００９０】また、本実施の形態においては、窒素の原
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
【００９１】さらに、本実施の形態においては、積層構
造が、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）である場
合について適用したが、単一量子井戸を有する構造（Ｓ
ＱＷ）や通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合
にも、同様に適用することができる。
造が、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）である場
合について適用したが、単一量子井戸を有する構造（Ｓ
ＱＷ）や通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合
にも、同様に適用することができる。
【００９２】さらに、各層の厚さは、上記厚さに限定さ
れるものではなく、必要に応じて適宜変更することがで
き、また、レーザの構造も他の構造に変更しても良い。
れるものではなく、必要に応じて適宜変更することがで
き、また、レーザの構造も他の構造に変更しても良い。
【００９３】図４は、本発明の半導体発光素子及び半導
体発光素子の製造方法の第３の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第３の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ５０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＧａＩｎＮＡｓを用い
た半導体レーザ素子に適用したものである。
体発光素子の製造方法の第３の実施の形態を示す図であ
り、本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の製造
方法の第３の実施の形態を適用した絶縁膜ストライブ型
レーザ５０の正面断面図である。本実施の形態は、半導
体発光素子として、発光層にＡｌＧａＩｎＮＡｓを用い
た半導体レーザ素子に適用したものである。
【００９４】図４において、絶縁膜ストライブ型レーザ
５０は、ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板５１上に、
ｎ−ＧａＡｓバッファ層５２を挟んで、ｎ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓ下部クラッド層５３、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光
ガイド層５４、Ａｌ0.02Ｇａ0. 98Ａｓスペーサ層５５、
Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６、Ａ
ｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ光ガイド層５８、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッ
ド層５９及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０が順次積層
されており、ｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面にｎ側電極６
１が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０の表面に絶縁膜６
２を挟んでｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０に接続された
ｐ側電極６３が形成されている。
５０は、ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板５１上に、
ｎ−ＧａＡｓバッファ層５２を挟んで、ｎ−Ａｌ0.6Ｇ
ａ0.4Ａｓ下部クラッド層５３、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光
ガイド層５４、Ａｌ0.02Ｇａ0. 98Ａｓスペーサ層５５、
Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６、Ａ
ｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａ
ｓ光ガイド層５８、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッ
ド層５９及びｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０が順次積層
されており、ｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面にｎ側電極６
１が、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０の表面に絶縁膜６
２を挟んでｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０に接続された
ｐ側電極６３が形成されている。
【００９５】この絶縁膜ストライブ型レーザ５０は、そ
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＳＱＷ構造となっている。
のIII 族原料としてＴＭＡ、ＴＭＧ、あるいは、ＴＭＩ
を、Ａｓの原料としてＡｓＨ3 を、窒素（Ｎ）の原料と
してＤＭＨｙ等を使用し、キャリアガスとして水素（Ｈ
2 ）を使用して、ＭＯＣＶＤ法により製造しており、そ
の層構造は、ＳＣＨ−ＳＱＷ構造となっている。
【００９６】ＭＯＣＶＤ法により絶縁膜ストライブ型レ
ーザ５０を製造するには、サセプターにＧａＡｓ基板５
１をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＧａＡｓ基板５１を所定温度に加熱制御し、原料ガ
スとキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供
給することにより、ＧａＡｓ基板５１上に順次ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層５２、ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラ
ッド層５３、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５４、Ａｌ
0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉ
ｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓ
スペーサ層５７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５８、
ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッド層５９及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層６０を形成する。その後、ｎ側電極
６１をｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面に形成し、また、絶
縁層６２を例えば、ＳｉＯ2 により形成した後、電流注
入部となる接続部分を除去して、ｐ側電極６３を形成す
る。
ーザ５０を製造するには、サセプターにＧａＡｓ基板５
１をセットし、温度検出を行いつつサセプターを加熱し
て、ＧａＡｓ基板５１を所定温度に加熱制御し、原料ガ
スとキャリアガスを同時にガス供給口から反応室内に供
給することにより、ＧａＡｓ基板５１上に順次ｎ−Ｇａ
Ａｓバッファ層５２、ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラ
ッド層５３、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５４、Ａｌ
0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉ
ｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓ
スペーサ層５７、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５８、
ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッド層５９及びｐ−Ｇ
ａＡｓコンタクト層６０を形成する。その後、ｎ側電極
６１をｎ−ＧａＡｓ基板５１の裏面に形成し、また、絶
縁層６２を例えば、ＳｉＯ2 により形成した後、電流注
入部となる接続部分を除去して、ｐ側電極６３を形成す
る。
【００９７】絶縁膜ストライブ型レーザ５０は、各層の
厚さとして、ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラッド層５
３が１．５μｍ、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５４が
１２０ｎｍ、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５が２
ｎｍ、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６が７ｎｍ、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５７が
２ｎｍ、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５８が１２０ｎ
ｍ、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0 .4Ａｓ上部クラッド層５９が１．
５μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０が０．３μｍで
あり、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６の圧縮歪みは、約２％である。
厚さとして、ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラッド層５
３が１．５μｍ、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５４が
１２０ｎｍ、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５が２
ｎｍ、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６が７ｎｍ、Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５７が
２ｎｍ、Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層５８が１２０ｎ
ｍ、ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0 .4Ａｓ上部クラッド層５９が１．
５μｍ、ｐ−ＧａＡｓコンタクト層６０が０．３μｍで
あり、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６の圧縮歪みは、約２％である。
【００９８】また、絶縁膜ストライプ型レーザ５０にお
いては、Ａｌの含まれるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99井戸層５６とこの井戸層５６よりもワイド
ギャップでありＡｌを含んだＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイ
ド層５４、５８との間に、井戸層５６よりもＡｌ組成の
小さいＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７を挿
入している。したがって、III 族のＡｌ組成比が大きく
なるとともに、Ｎの取り込まれ効率を向上させることが
でき、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６と接する層５５、５７のＡｌ組成比がＡｌ0.03Ｇａ
0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.0 1Ａｓ0.99井戸層５６のＡｌ組成比よ
り大きい場合、例えば、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99井戸層５６とＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド
層５４、５８が直接接した場合、その境界では、Ａｌ
0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６より多
くのＮが取り込まれてしまい、結晶性を悪化させてしま
う。ところが、本実施の形態では、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉ
ｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６とＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
光ガイド層５４、５８との間に、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ
0. 3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６よりもＡｌ組成の小さい
Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７を挿入し
て、界面での過剰なＮの取り込まれを防ぐことができ、
良好なヘテロ界面を得ることができる。その結果、絶縁
ストライプ型レーザ５０の特性を向上させることができ
る。
いては、Ａｌの含まれるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99井戸層５６とこの井戸層５６よりもワイド
ギャップでありＡｌを含んだＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイ
ド層５４、５８との間に、井戸層５６よりもＡｌ組成の
小さいＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７を挿
入している。したがって、III 族のＡｌ組成比が大きく
なるとともに、Ｎの取り込まれ効率を向上させることが
でき、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６と接する層５５、５７のＡｌ組成比がＡｌ0.03Ｇａ
0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.0 1Ａｓ0.99井戸層５６のＡｌ組成比よ
り大きい場合、例えば、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ
0.01Ａｓ0.99井戸層５６とＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド
層５４、５８が直接接した場合、その境界では、Ａｌ
0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６より多
くのＮが取り込まれてしまい、結晶性を悪化させてしま
う。ところが、本実施の形態では、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉ
ｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６とＡｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ
光ガイド層５４、５８との間に、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ
0. 3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５６よりもＡｌ組成の小さい
Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７を挿入し
て、界面での過剰なＮの取り込まれを防ぐことができ、
良好なヘテロ界面を得ることができる。その結果、絶縁
ストライプ型レーザ５０の特性を向上させることができ
る。
【００９９】また、井戸層５６にＡｌを添加すること
で、Ｎの取り込み効率を大きく改善することができ、容
易にＮ添加することができる。したがって、Ｎを必要量
添加することを第一に考えて結晶成長する必要がなくな
り、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化する場
合の自由度を大きくすることができる。その結果、結晶
性の良好なＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井
戸層５６を有した絶縁膜ストライブ型レーザ５０を得る
ことができ、絶縁膜ストライブ型レーザ５０の特性を向
上させることができる。
で、Ｎの取り込み効率を大きく改善することができ、容
易にＮ添加することができる。したがって、Ｎを必要量
添加することを第一に考えて結晶成長する必要がなくな
り、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化する場
合の自由度を大きくすることができる。その結果、結晶
性の良好なＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井
戸層５６を有した絶縁膜ストライブ型レーザ５０を得る
ことができ、絶縁膜ストライブ型レーザ５０の特性を向
上させることができる。
【０１００】このようにしてＭＯＣＶＤ法で成長させた
絶縁膜ストライブ型レーザ５０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、発振波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。
絶縁膜ストライブ型レーザ５０について、室温でスペク
トル測定を行ったところ、発振波長は、約１．３μｍで
あり、この波長帯は、光通信分野に応用することができ
る。
【０１０１】このように、本実施の形態によれば、絶縁
膜ストライブ型レーザ（半導体発光素子）５０の発光層
であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、ある
いは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層
であるＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７とし
ているので、絶縁膜ストライプ型レーザ５０において発
光層であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井
戸層５６をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成す
る際に、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸
層５６と直接接するＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５
５、５７とＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0 .01Ａｓ0.99井
戸層５６との界面での過剰なＮの取り込まれを防止する
ことができ、良好なヘテロ界面を形成して、絶縁膜スト
ライプ型レーザ５０の特性をより一層向上させることが
できる。
膜ストライブ型レーザ（半導体発光素子）５０の発光層
であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層
５６と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、ある
いは、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層
であるＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７とし
ているので、絶縁膜ストライプ型レーザ５０において発
光層であるＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井
戸層５６をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成す
る際に、Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸
層５６と直接接するＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５
５、５７とＡｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0 .01Ａｓ0.99井
戸層５６との界面での過剰なＮの取り込まれを防止する
ことができ、良好なヘテロ界面を形成して、絶縁膜スト
ライプ型レーザ５０の特性をより一層向上させることが
できる。
【０１０２】すなわち、半導体発光素子においては、発
光層をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成する必
要があり、このバンドギャップの大きい材料としては、
ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ（Ａｓ）、ＡｌＧａＩｎＰ、
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。ところが、バンド
ギャップの大きい材料としてＡｌを含んだ材料を用い、
その上にＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導
体からなる発光層を成長させると、III 族のＡｌ組成比
が大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率が増加し
て、発光層のＡｌ組成よりもバンドギャップの大きい材
料のＡｌ組成比が大きくなると、その界面で発光層より
も多くのＮが取り込まれて、結晶性を悪化させる。そこ
で、本実施の形態においては、上述のように、発光層で
あるＡｌ0. 03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５
６と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あるい
は、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層で
あるＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７とし
て、界面での過剰なＮの取り込まれを防いで、良好なヘ
テロ界面を得え、絶縁膜ストライプ型レーザ５０の特性
を向上させている。
光層をバンドギャップの大きい材料で挟んで構成する必
要があり、このバンドギャップの大きい材料としては、
ＡｌＧａＡｓ、ＧａＩｎＰ（Ａｓ）、ＡｌＧａＩｎＰ、
ＩｎＰ、ＡｌＧａＩｎＡｓ等がある。ところが、バンド
ギャップの大きい材料としてＡｌを含んだ材料を用い、
その上にＮと他のＶ族元素を含んだIII −Ｖ族混晶半導
体からなる発光層を成長させると、III 族のＡｌ組成比
が大きくなるとともに、Ｎの取り込まれ効率が増加し
て、発光層のＡｌ組成よりもバンドギャップの大きい材
料のＡｌ組成比が大きくなると、その界面で発光層より
も多くのＮが取り込まれて、結晶性を悪化させる。そこ
で、本実施の形態においては、上述のように、発光層で
あるＡｌ0. 03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層５
６と直接接する層を、Ａｌを含まない半導体層、あるい
は、Ａｌ組成比が発光層のＡｌ組成比以下の半導体層で
あるＡｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層５５、５７とし
て、界面での過剰なＮの取り込まれを防いで、良好なヘ
テロ界面を得え、絶縁膜ストライプ型レーザ５０の特性
を向上させている。
【０１０３】なお、本実施の形態においては、絶縁膜ス
トライブ型レーザ５０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
トライブ型レーザ５０をＭＯＣＶＤ法で作製する場合に
ついて説明したが、ＭＢＥ法等の他の成長方法でも、同
様に適用することができる。
【０１０４】また、本実施の形態においては、窒素の原
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
料としてＤＭＨｙを用いているが、活性化した窒素やア
ンモニア（ＮＨ3 ）等の他の窒素化合物を用いても良
い。
【０１０５】さらに、本実施の形態においては、積層構
造が、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）である場合について
適用したが、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）や
通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合にも、同
様に適用することができる。
造が、単一量子井戸構造（ＳＱＷ）である場合について
適用したが、複数の量子井戸を有する構造（ＭＱＷ）や
通常のダブルヘテロ接合（ＤＨ）等である場合にも、同
様に適用することができる。
【０１０６】さらに、各層の厚さは、上記厚さに限定さ
れるものではなく、必要に応じて適宜変更することがで
き、また、レーザの構造も他の構造に変更しても良い。
れるものではなく、必要に応じて適宜変更することがで
き、また、レーザの構造も他の構造に変更しても良い。
【０１０７】以上、本発明者によってなされた発明を好
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
適な実施の形態に基づき具体的に説明したが、本発明は
上記のものに限定されるものではなく、その要旨を逸脱
しない範囲で種々変更可能であることはいうまでもな
い。
【０１０８】
【発明の効果】請求項１記載の発明のIII −Ｖ族混晶半
導体によれば、Ｖ族元素としてＮ及び少なくとも他の１
種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導体におい
て、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元素とし
てＮ及びＡｓを同時に含むんでいるので、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長条
件を最適化する際の自由度を向上させることができ、結
晶性を向上させることができる。
導体によれば、Ｖ族元素としてＮ及び少なくとも他の１
種以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導体におい
て、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元素とし
てＮ及びＡｓを同時に含むんでいるので、Ｎの取り込ま
れ効率を向上させて、成長温度、ガス供給量等の成長条
件を最適化する際の自由度を向上させることができ、結
晶性を向上させることができる。
【０１０９】請求項２記載の発明のIII −Ｖ族混晶半導
体によれば、III −Ｖ族混晶半導体を、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）またはＡ
ｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜
１、０≦ｚ＜１）としているので、従来光通信での良好
な発光特性を有するが窒素の取り込まれ効率が悪く、結
晶性が悪化していたＧａＩｎＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓ
に、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込まれ効率を向上
させて、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化す
る際の自由度を向上させることができ、結晶性を向上さ
せることができる。
体によれば、III −Ｖ族混晶半導体を、ＡｌxＧａyＩｎ
1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）またはＡ
ｌxＩｎ1-xＮＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、０＜ｙ＜
１、０≦ｚ＜１）としているので、従来光通信での良好
な発光特性を有するが窒素の取り込まれ効率が悪く、結
晶性が悪化していたＧａＩｎＮＡｓ及びＩｎＮＰＡｓ
に、Ａｌを添加することで、Ｎの取り込まれ効率を向上
させて、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化す
る際の自由度を向上させることができ、結晶性を向上さ
せることができる。
【０１１０】請求項３記載の発明の半導体発光素子によ
れば、半導体発光素子の発光層を、少なくともIII 族元
素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含
むIII −Ｖ族混晶半導体で形成しているので、ヘテロ接
合における伝導帯のバンド不連続を大きくすることがで
き、注入キャリア（エレクトロン）のオーバーフローを
防いで、高特性温度を可能とすることができるととも
に、Ｎの取り込み効率を向上させて、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を大きくして、結晶性を
向上させることができ、半導体発光素子の特性を向上さ
せることができる。
れば、半導体発光素子の発光層を、少なくともIII 族元
素としてＡｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含
むIII −Ｖ族混晶半導体で形成しているので、ヘテロ接
合における伝導帯のバンド不連続を大きくすることがで
き、注入キャリア（エレクトロン）のオーバーフローを
防いで、高特性温度を可能とすることができるととも
に、Ｎの取り込み効率を向上させて、ガス供給量等の成
長条件を最適化する際の自由度を大きくして、結晶性を
向上させることができ、半導体発光素子の特性を向上さ
せることができる。
【０１１１】請求項４記載の発明の半導体発光素子によ
れば、半導体発光素子のIII −Ｖ族混晶半導体として、
ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ
＜１）、あるいは、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０
＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）を用いているの
で、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎＮＰＡｓにＡｌを添加
してＡｌＧａＩｎＮＡｓあるいはＡｌＩｎＮＰＡｓとし
て、ヘテロ結合における伝導帯のバンド不連続を大きく
することができ、注入キャリア（エレクトロン）のオー
バーフローを防いで、高特性温度を可能とすることがで
きるとともに、Ｎの取り込み効率を向上させて、ガス供
給量等の成長条件を最適化する際の自由度を大きくし
て、結晶性を向上させることができ、半導体発光素子の
特性を向上させることができる。
れば、半導体発光素子のIII −Ｖ族混晶半導体として、
ＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮzＡｓ1-z（０＜ｘ＜１、０＜ｚ
＜１）、あるいは、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z（０
＜ｘ＜１、０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）を用いているの
で、ＧａＩｎＮＡｓあるいはＩｎＮＰＡｓにＡｌを添加
してＡｌＧａＩｎＮＡｓあるいはＡｌＩｎＮＰＡｓとし
て、ヘテロ結合における伝導帯のバンド不連続を大きく
することができ、注入キャリア（エレクトロン）のオー
バーフローを防いで、高特性温度を可能とすることがで
きるとともに、Ｎの取り込み効率を向上させて、ガス供
給量等の成長条件を最適化する際の自由度を大きくし
て、結晶性を向上させることができ、半導体発光素子の
特性を向上させることができる。
【０１１２】請求項５記載の発明の半導体発光素子によ
れば、半導体発光素子の発光層と直接接する層を、Ａｌ
を含まない半導体層、あるいは、Ａｌ組成比が発光層の
Ａｌ組成比以下の半導体層としているので、半導体発光
素子において発光層をバンドギャップの大きい材料で挟
んで構成する際に、発光層と直接接する層と発光層との
界面での過剰なＮの取り込まれを防止することができ、
良好なヘテロ界面を形成して、半導体発光素子の特性を
より一層向上させることができる。
れば、半導体発光素子の発光層と直接接する層を、Ａｌ
を含まない半導体層、あるいは、Ａｌ組成比が発光層の
Ａｌ組成比以下の半導体層としているので、半導体発光
素子において発光層をバンドギャップの大きい材料で挟
んで構成する際に、発光層と直接接する層と発光層との
界面での過剰なＮの取り込まれを防止することができ、
良好なヘテロ界面を形成して、半導体発光素子の特性を
より一層向上させることができる。
【０１１３】請求項６記載の発明のIII −Ｖ族混晶半導
体の製造方法によれば、少なくともIII 族元素としてＡ
ｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ
族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリメチルアルミ
ニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金属化合物を
用いた有機金属気相成長法により製造しているので、成
長表面における過飽和度を高くすることのできる有機金
属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡ（トリメチル
アルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）等
の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率を向上さ
せることができ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を
最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なII
I −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成することがで
きる。
体の製造方法によれば、少なくともIII 族元素としてＡ
ｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ
族混晶半導体を、Ａｌの原料として、トリメチルアルミ
ニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金属化合物を
用いた有機金属気相成長法により製造しているので、成
長表面における過飽和度を高くすることのできる有機金
属気相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡ（トリメチル
アルミニウム）やＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）等
の有機金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率を向上さ
せることができ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を
最適化する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なII
I −Ｖ族混晶半導体を簡単かつ適切に形成することがで
きる。
【０１１４】請求項７記載の発明のIII −Ｖ族混晶半導
体の製造方法によれば、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII
−Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジメチルヒドラ
ジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用
いた有機金属気相成長法により形成しているので、分解
温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させて、適切
に窒素を添加することができ、結晶性の良好なIII −Ｖ
族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成することが
できる。
体の製造方法によれば、Ｎと他のＶ族元素を含んだIII
−Ｖ族混晶半導体を、Ｎの原料として、ジメチルヒドラ
ジン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用
いた有機金属気相成長法により形成しているので、分解
温度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させて、適切
に窒素を添加することができ、結晶性の良好なIII −Ｖ
族混晶半導体をより一層簡単かつ適切に形成することが
できる。
【０１１５】請求項８記載の発明の半導体発光素子の製
造方法によれば、少なくともIII 族元素としてＡｌを、
Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶
半導体を発光層とする半導体発光素子を、III −Ｖ族混
晶半導体のＡｌの原料として、トリメチルアルミニウ
ム、トリエチルアルミニウム等の有機金属化合物を用い
た有機金属気相成長法により製造しているので、成長表
面における過飽和度を高くすることのできる有機金属気
相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡやＴＥＡ等の有機
金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率を向上させるこ
とができ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化
する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なIII −Ｖ
族混晶半導体を発光層として有する半導体発光素子を簡
単かつ適切に形成することができる。
造方法によれば、少なくともIII 族元素としてＡｌを、
Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶
半導体を発光層とする半導体発光素子を、III −Ｖ族混
晶半導体のＡｌの原料として、トリメチルアルミニウ
ム、トリエチルアルミニウム等の有機金属化合物を用い
た有機金属気相成長法により製造しているので、成長表
面における過飽和度を高くすることのできる有機金属気
相成長法で、Ａｌの原料としてＴＭＡやＴＥＡ等の有機
金属化合物を用いてＮの取り込まれ効率を向上させるこ
とができ、成長温度、ガス供給量等の成長条件を最適化
する際の自由度を向上させて、結晶性の良好なIII −Ｖ
族混晶半導体を発光層として有する半導体発光素子を簡
単かつ適切に形成することができる。
【０１１６】請求項９記載の発明の半導体発光素子の製
造方法によれば、III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする
半導体発光素子を、Ｎの原料として、ジメチルヒドラジ
ン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用い
た有機金属気相成長法により形成しているので、分解温
度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させて、適切に
窒素を添加することができ、結晶性の良好なIII −Ｖ族
混晶半導体を発光層として有する半導体発光素子をより
一層簡単かつ適切に形成することができる。
造方法によれば、III −Ｖ族混晶半導体を発光層とする
半導体発光素子を、Ｎの原料として、ジメチルヒドラジ
ン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用い
た有機金属気相成長法により形成しているので、分解温
度の低い有機系窒素化合物を低温で成長させて、適切に
窒素を添加することができ、結晶性の良好なIII −Ｖ族
混晶半導体を発光層として有する半導体発光素子をより
一層簡単かつ適切に形成することができる。
【図１】本発明のIII −Ｖ族混晶半導体及びIII −Ｖ族
混晶半導体の製造方法の一実施の形態を適用したIII −
Ｖ族混晶半導体の正面断面図。
混晶半導体の製造方法の一実施の形態を適用したIII −
Ｖ族混晶半導体の正面断面図。
【図２】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第１の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
製造方法の第１の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
【図３】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第２の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
製造方法の第２の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
【図４】本発明の半導体発光素子及び半導体発光素子の
製造方法の第３の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
製造方法の第３の実施の形態を適用した半導体発光素子
の正面断面図。
【図５】ＧａＡｓ基板上に生成されるＧａＩｎＮＡｓの
Ｉｎ組成を変化させたときのＮ組成の変化を示す図。
Ｉｎ組成を変化させたときのＮ組成の変化を示す図。
１ 半導体 ２ ＧａＡｓ基板 ３ ＧａＡｓバッファ層 ４ ＡｌＧａＡｓ層 ５ ＧａＡｓ層 ６ ＡｌＧａＩｎＮＡｓ量子井戸層 ７ ＧａＡｓ層 ８ ＡｌＧａＡｓ層 １０ 絶縁膜ストライプ型レーザ １１ ｎ−ＧａＡｓ基板 １２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 １３ ｎ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ下部クラッド層 １４ ＧａＡｓ光ガイド層 １５ Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99量子井
戸層 １６ ＧａＡｓ光ガイド層 １７ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層 １８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １９ ｎ側電極 ２０ ＳｉＯ2 層 ２１ ｐ側電極 ３０ 絶縁膜ストライプ型レーザ ３１ ｎ−ＩｎＰ基板 ３２ ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層 ５４ ＡｌＧａＡｓ光ガイド層 ３４ Ａｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸
層 ３５ ＧａＩｎＰＡｓバリア層 ３６ ＭＱＷ層 ３７ ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層 ３８ ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層 ３９ ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層 ４０ ｎ側電極 ４１ 絶縁膜 ４２ ｐ側電極 ５０ 絶縁膜ストライブ型レーザ ５１ ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板 ５２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ５３ ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラッド層 ５４ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層 ５５ Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層 ５６ Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層 ５７ Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層 ５８ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層 ５９ ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッド層 ６０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ６１ ｎ側電極 ６２ 絶縁膜 ６３ ｐ側電極
戸層 １６ ＧａＡｓ光ガイド層 １７ ｐ−Ａｌ0.4Ｇａ0.6Ａｓ上部クラッド層 １８ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 １９ ｎ側電極 ２０ ＳｉＯ2 層 ２１ ｐ側電極 ３０ 絶縁膜ストライプ型レーザ ３１ ｎ−ＩｎＰ基板 ３２ ｎ−ＩｎＰ下部クラッド層 ５４ ＡｌＧａＡｓ光ガイド層 ３４ Ａｌ0.03Ｉｎ0.97Ｎ0.01Ｐ0.55Ａｓ0.44量子井戸
層 ３５ ＧａＩｎＰＡｓバリア層 ３６ ＭＱＷ層 ３７ ＧａＩｎＰＡｓ光ガイド層 ３８ ｐ−ＩｎＰ上部クラッド層 ３９ ｐ−ＧａＩｎＡｓコンタクト層 ４０ ｎ側電極 ４１ 絶縁膜 ４２ ｐ側電極 ５０ 絶縁膜ストライブ型レーザ ５１ ｎ−ＧａＡｓ（ｎ型ＧａＡｓ）基板 ５２ ｎ−ＧａＡｓバッファ層 ５３ ｎ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ下部クラッド層 ５４ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層 ５５ Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層 ５６ Ａｌ0.03Ｇａ0.67Ｉｎ0.3Ｎ0.01Ａｓ0.99井戸層 ５７ Ａｌ0.02Ｇａ0.98Ａｓスペーサ層 ５８ Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ａｓ光ガイド層 ５９ ｐ−Ａｌ0.6Ｇａ0.4Ａｓ上部クラッド層 ６０ ｐ−ＧａＡｓコンタクト層 ６１ ｎ側電極 ６２ 絶縁膜 ６３ ｐ側電極
Claims (9)
- 【請求項１】Ｖ族元素としてＮ及び少なくとも他の１種
類以上のＶ族元素を含むIII −Ｖ族混晶半導体におい
て、少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族元素とし
てＮ及びＡｓを同時に含むことを特徴とするIII −Ｖ族
混晶半導体。 - 【請求項２】前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あ
るいは、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、
０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であることを特徴とする請求
項１記載のIII −Ｖ族混晶半導体。 - 【請求項３】発光層が、少なくともIII 族元素としてＡ
ｌを、Ｖ族元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ
族混晶半導体で形成されていることを特徴とする半導体
発光素子。 - 【請求項４】前記III −Ｖ族混晶半導体は、ＡｌxＧａy
Ｉｎ1-x-yＮzＡｓ1-z （０＜ｘ＜１、０＜ｚ＜１）、あ
るいは、ＡｌxＩｎ1-xＮyＰzＡｓ1-y-z （０＜ｘ＜１、
０＜ｙ＜１、０≦ｚ＜１）であることを特徴とする請求
項３記載の半導体発光素子。 - 【請求項５】前記発光層と直接接する層が、Ａｌを含ま
ない半導体層、あるいは、Ａｌ組成比が前記発光層のＡ
ｌ組成比以下の半導体層であることを特徴とする請求項
３または請求項４記載の半導体発光素子。 - 【請求項６】少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導
体の製造方法であって、前記Ａｌの原料として、トリメ
チルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有機金
属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成するこ
とを特徴とするIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法。 - 【請求項７】前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジ
ン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用い
た有機金属気相成長法により形成することを特徴とする
請求項６記載のIII −Ｖ族混晶半導体の製造方法。 - 【請求項８】少なくともIII 族元素としてＡｌを、Ｖ族
元素としてＮ及びＡｓを同時に含むIII −Ｖ族混晶半導
体を発光層とする半導体発光素子の製造方法であって、
前記III −Ｖ族混晶半導体の前記Ａｌの原料として、ト
リメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム等の有
機金属化合物を用いた有機金属気相成長法により形成す
ることを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項９】前記Ｎの原料として、ジメチルヒドラジ
ン、モノメチルヒドラジン等の有機系窒素化合物を用い
た有機金属気相成長法により形成することを特徴とする
請求項８記載の半導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10286056A JP2000133840A (ja) | 1998-08-19 | 1998-09-22 | Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法 |
| US09/376,018 US6207973B1 (en) | 1998-08-19 | 1999-08-19 | Light emitting devices with layered III-V semiconductor structures |
| US09/735,226 US6657233B2 (en) | 1998-08-19 | 2000-12-12 | Light emitting devices with layered III-V semiconductor structures, and modules and systems for computer, network and optical communication, using such device |
| US10/646,438 US6974974B2 (en) | 1998-08-19 | 2003-08-22 | Light emitting devices with layered III -V semiconductor structures, and modules and systems for computer, network and optical communication, using such devices |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10-249185 | 1998-08-19 | ||
| JP24918598 | 1998-08-19 | ||
| JP10286056A JP2000133840A (ja) | 1998-08-19 | 1998-09-22 | Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000133840A true JP2000133840A (ja) | 2000-05-12 |
Family
ID=26539137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10286056A Pending JP2000133840A (ja) | 1998-08-19 | 1998-09-22 | Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000133840A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002021604A1 (fr) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs au nitrure |
-
1998
- 1998-09-22 JP JP10286056A patent/JP2000133840A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002021604A1 (fr) * | 2000-09-08 | 2002-03-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Dispositif emetteur de lumiere a semi-conducteurs au nitrure |
| US6858882B2 (en) | 2000-09-08 | 2005-02-22 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device and optical device including the same |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3683669B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
| US8981340B2 (en) | Nitride semiconductor device and production method thereof | |
| JP4071308B2 (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法及び光ファイバー通信システム | |
| US20040065887A1 (en) | Light emitting devices with layered III -V semiconductor structures, and modules and systems for computer, network and optical communication, using such devices | |
| US20010006840A1 (en) | Method for growing a compound semiconductor, quantum well structure using the same, and compound semiconductor device including the same | |
| JPH0963962A (ja) | 結晶成長方法および半導体発光素子 | |
| JP4088318B2 (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法及び光ファイバー通信システム | |
| US7564076B2 (en) | Semiconductor device and manufacturing method therefor | |
| JP2000277867A (ja) | 半導体レーザ装置 | |
| JP2000133840A (ja) | Ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体、半導体発光素子、ｉｉｉ −ｖ族混晶半導体の製造方法及び半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4199835B2 (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 | |
| JP3654331B2 (ja) | 半導体製造方法および半導体発光素子 | |
| JP3053836B2 (ja) | ▲ｉｉｉ▼―ｖ族化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP4450269B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2003101152A (ja) | 半導体発光素子の製造方法、および該製造方法を用いて製造した半導体レーザ、ならびに光通信システム | |
| JP4193245B2 (ja) | 化合物半導体素子 | |
| JP4088319B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4157903B2 (ja) | 半導体発光素子の製造方法 | |
| JP2003347231A (ja) | 化合物半導体の製造方法及び半導体素子 | |
| JP2003347232A (ja) | 半導体の製造方法及びそれを用いて形成した半導体素子 | |
| JPH0334536A (ja) | ３―ｖ族化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP5375983B2 (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP2003179313A (ja) | 半導体発光素子、その製造方法、および光伝送システム | |
| JPH0334537A (ja) | ３―ｖ族化合物半導体素子の製造方法 | |
| JP2006210945A (ja) | 半導体発光素子及び半導体発光素子の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20040324 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20040528 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040810 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050331 |