JP2001044489A

JP2001044489A - 半導体結晶の成長方法および半導体素子

Info

Publication number: JP2001044489A
Application number: JP21069199A
Authority: JP
Inventors: Akiko Gomyo; 明子五明
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1999-07-26
Filing date: 1999-07-26
Publication date: 2001-02-16

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明はの課題は、化合物半導体エピタキシ
ャル層のキャリアの活性化率を向上し、さらに温度等の
化合物半導体素子のおかれた環境の変化に対しても安定
した特性を保つ化合物半導体エピタキシャル層の成長方
法を提供することである。【解決手段】上述の課題を解決するために、III-V族
半導体基板上の化合物半導体エピタキシャル層の成長時
に、少なくとも、水素との解離エネルギー（結合性）が
異なる、2種類の不純物元素を同時に該化合物半導体エ
ピタキシャル層中に導入する化合物半導体結晶成長方法
を開発した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は化合物半導体結晶の
成長方法および、これを用いて作製する化合物半導体素
子に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓ基板上のＡｌＧａＩｎＰ系赤色
域の混晶、ＩｎＰ基板上のＧａＩｎＡｓＰ系、ＡｌＧａ
ＩｎＡｓ系長波長域の混晶、ＧａＡｓ基板に対して圧縮
歪み系であるＧａＩｎＡｓ混晶などの化合物半導体基板
上に成膜された化合物半導体エピタキシャル層は、光素
子あるいは電子素子として用いられている。

【０００３】これらの材料系のエピタキシャル層の成長
を有機金属気相成長（metalorganicvapor phase epitax
y, MOVPE）法で行なう場合、不純物元素をドープするこ
とによりｐ型あるいはｎ型の化合物半導体エピタキシャ
ル層を作製する。

【０００４】MOVPE成長では、キャリアガスとして水素
が用いられることが多い。この水素がエピタキシャル成
長中あるいは成長後の降温中に化合物半導体エピタキシ
ャル層中に１０¹⁷〜１０¹⁸cm^-3レベルで取り込まれ、化
合物半導体エピタキシャル層内の不純物元素と結合し、
不純物元素を不活性化させる。また、成膜の際、Ｖ族原
料として用いられる金属水素化物（フォスフィン、アル
シン等）の熱分解過程で侵入した水素原子が結晶中の不
純物元素と結合し、不純物元素の活性化を阻害すること
が知られている。

【０００５】不純物元素の不活性化は膜中のキャリア濃
度を低下させ、化合物半導体エピタキシャル層の高抵抗
化を招く。このような化合物半導体エピタキシャル層を
化合物半導体素子に用いた場合、素子を駆動するための
電圧や電流の上昇を招き素子特性を著しく低下させる。

【０００６】また、水素を高濃度に含む化合物半導体エ
ピタキシャル層を用いた化合物半導体素子では、素子温
度等の環境の変化により内部の水素−不純物元素の結合
の解離、再結合が生ずるためか、素子特性が不安定とな
り、信頼性の低下を引き起こしていた（W.J Choiら、IE
EE Journal of selected topics in quantum electroni
cs, vol. 1 No.2 pp717-722.参照）。

【０００７】そこで、従来から、化合物半導体エピタキ
シャル層から水素を除去するために熱処理が行われてい
る。確かに、熱処理は化合物半導体エピタキシャル層か
ら水素を除くためには有効な手段であり、その効果も確
認されている。しかし、化合物半導体エピタキシャル層
中から水素を除去するためには、少なくとも、４００℃
程度以上の温度が必要である。この温度は、化合物半導
体エピタキシャル層にとって厳しい条件であり、熱処理
により、導入した不純物元素までが予期せず拡散してし
まい、結晶層を劣化若しくは破壊することも度々であっ
た。

【０００８】また、たとえ、水素を除去するためとはい
え、化合物半導体素子製造プロセスに新たなプロセスを
追加することとなるので、製造プロセス全体のスループ
ットの低下を招いていた。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上述の問題点
に鑑みなされたものであり、本発明は、半導体基板上の
混晶化合物半導体エピタキシャル層中に、水素との解離
エネルギー（結合性）が異なる2種類以上の不純物元素
を同時にドープすることで、熱処理を行なうことなく、
化合物半導体エピタキシャル層のキャリアの活性化率を
向上することを目的とする。

【００１０】さらに、本発明では温度等の化合物半導体
素子のおかれた環境の変化に対しても安定した特性を保
つ化合物半導体エピタキシャル層の成長方法を提供する
ことを目的とする。

【００１１】また、水素除去のための熱処理工程を除く
ことにより半導体製造工程のスループットを向上するこ
とを目的とする。

【００１２】

【課題を解決するための手段】本発明は、半導体基板と
してGaAs又はInPを用い、該半導体基板に接して成膜さ
れる化合物半導体エピタキシャル層を成膜する化合物半
導体結晶の成長方法において、該化合物半導体エピタキ
シャル層として(Ａｌ_xＧａ_1-x)_yＩｎ_1-yＰ(式中xは0＜x
≦1を満足する数であり、yは0＜y＜1を満足する数であ
る。)、Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜
x≦1を満足する数である。)、Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ_yＰ
_1-y(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数であ
り、yは0＜y＜1を満足する数である。)、（Ａｌ_xＧａ
_1-x）_yＩｎ_1-yＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を
満足する数であり、yは0＜y＜1を満足する数である。)
及びＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜x≦
1を満足する数であり、yは0＜y＜1を満足する数であ
る。)からなる群より選ばれた化合物半導体をエピタキ
シャル層として用い、かつ、該化合物半導体エピタキシ
ャル層の成長時に、水素との解離エネルギーが異なる2
種類以上の不純物元素を該化合物半導体エピタキシャル
層中に導入する化合物半導体結晶の成長方法を提供す
る。

【００１３】これは、エピタキシャル層中に水素との解
離エネルギー（結合性）の異なる2種類の不純物元素を
導入し、水素との解離エネルギー（結合性）の強い一方
の不純物元素１と水素を優先的に結合させることで、他
方の水素との解離エネルギー（結合性）の弱い不純物元
素２を水素から保護し、この不純物元素２に由来するキ
ャリアを多く発生させる。

【００１４】このようにして、熱処理を行なうことな
く、不純物元素２に由来する、充分な濃度のキャリアを
発生することが可能となった。

【００１５】従来は、不純物のドープ量を増し、熱処理
温度を高くすることでキャリア濃度を増加していた。確
かに、この方法によっても、高キャリア濃度の半導体層
が得られたが、半導体層中に残留する水素が不純物と解
離と結合を繰り返すためか素子環境（特に温度）に対し
て非常に敏感であり、実用には耐えなかった。

【００１６】しかし、本発明の半導体素子では、従来法
以上のキャリア濃度を達成しつつ、周囲の環境変化に対
する耐性が高い良好な化合物半導体を得ることができ
た。

【００１７】ここで、水素との解離エネルギー（結合
性）とは、その半導体中における不純物元素−水素の結
合を切り離し、水素イオンと不純物元素を充分に引き離
すためのエネルギーであり、GaAs中における水素と不純
物元素の結合の強さの目安となる（詳しくは、S.J Pear
tonら、 Appl.Phys.Lett., 59(27),30 December 1991参
照）。化合物半導体エピタキシャル層中に導入される不
純物量は、キャリア発生の主体である不純物元素２につ
いては所望の量を、水素との結合に消費される不純物元
素１については、化合物半導体エピタキシャル層中に存
在する水素と同等若しくは、それ以上の量であることが
望ましい。ＭＯＶＰＥ法で成膜を行なう場合、上述の化
合物半導体エピタキシャル層中には一般に５×１０¹⁷cm
^-3以上の水素が混入することから不純物元素１はこの濃
度以上であることが望ましい。

【００１８】本発明で化合物半導体エピタキシャル層と
して、(Ａｌ_xＧａ_1-x)_yＩｎ_1-yＰ(式中xは0＜x≦1を満
足する数であり、yは0＜y＜1を満足する数である。)、
Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を
満足する数である。)、Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ_yＰ_1-y(式中x
は、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数であり、yは0
＜y＜1を満足する数である。)、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ
_1-yＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数
であり、yは0＜y＜1を満足する数である。)又はＡｌ_xＧ
ａ_1-xＡｓ(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を満足する
数である。)が好適である。また、このエピタキシャル
層が積層される化合物半導体基板としてはInP、GaAsが
実用上好適に用いられる。

【００１９】本発明で、前記化合物半導体エピタキシャ
ル層をｐ型とする場合には、前記2種類以上の不純物元
素として、ＺｎとMg又はＣとＺｎの不純物元素の組み合
わせのうちのどちらかの組み合わせの不純物元素を少な
くとも用いることができる。また、前記化合物半導体エ
ピタキシャル層をｎ型とする場合には、前記2種類以上
の不純物元素として、ＳｉとＳｅ又はＣとＳｉの不純物
元素の組み合わせのうちのどちらかの組み合わせの不純
物元素を少なくとも用いることができる。

【００２０】また、少なくとも上記の組み合わせの元素
を含んでいれば、他の不純物元素を加えた３種類以上の
不純物元素を化合物半導体エピタキシャル層に導入する
事も可能である。

【００２１】本発明の結晶の成長方法には、有機金属気
相成長法が好適に用いられる。本発明により化合物半導
体エピタキシャル層より、熱処理を行なうことなく水素
を除くことが可能となり、Ｈ₂をキャリアガスとして用
いる有機金属気相成長法による成膜でも充分なキャリア
濃度の化合物半導体エピタキシャル層を得る事が可能と
なった。

【００２２】また、本発明は、上述の半導体結晶成長法
により得られた化合物半導体エピタキシャル層を提供す
るとともに、該化合物半導体エピタキシャル層をダブル
ヘテロ構造のｎ側クラッド層あるいはp側クラッド層の
少なくとも一方に用いた化合物半導体素子を提供する。

【００２３】

【発明の実施の形態】図２に化合物半導体エピタキシャ
ル層中に一種類のみの不純物元素を導入した従来法によ
る半導体基板上に成長した混晶化合物半導体エピタキシ
ャル層中のキャリア濃度の化合物半導体エピタキシャル
層厚方向の分布を示す。

【００２４】ドープされた不純物元素の濃度は点線で表
されており、約２×１０¹⁸cm^-3である。熱処理前のキャ
リア濃度は、５×１０¹⁷cm^-3である。キャリアの活性化
率をキャリア濃度／不純物元素濃度とすると、約２５％
である。これは、化合物半導体エピタキシャル層に導入
された不純物元素の７５％が不活性化していることを示
している。

【００２５】水素雰囲気中で熱処理を施した後に測定し
たキャリア濃度は約１×１０¹⁸cm^-3（キャリアの活性化
率５０％）に増加している。これは、熱処理を施すこと
で、化合物半導体エピタキシャル層より不純物元素と結
合していた水素が放出されたためである。

【００２６】これに対し、図１は、本発明に係わるもの
であり、2種類の不純物元素を同時にドープした場合の
キャリア分布を示す。化合物半導体エピタキシャル層中
には水素原子が侵入しキャリアを不活性化する。ところ
が、水素との解離エネルギー（結合性）に差のある不純
物元素１と不純物元素２を同時にドープすると、従来法
とは大きく異なった結果となる。

【００２７】今、不純物元素１と水素原子との解離エネ
ルギーをＥ１、不純物元素２と水素原子との解離エネル
ギーをＥ２とし、Ｅ１＞Ｅ２であるとき、化合物半導
体エピタキシャル層中に取り込まれた水素は、優先的
に、解離エネルギー（結合性）の高い不純物元素１と結
合する。

【００２８】このため、水素原子と結合が強く、解離し
にくい不純物元素１で主にキャリアの不活性化が起こる
ため、水素原子との結合が弱く水素を解離しやすい不純
物元素２は、不純物元素１に護られて、キャリアを効率
良く活性化させることができる。このため、アニールな
どの、水素を除くプロセスを別途行うことなく、素子
は、エピタキシャル成長直後から充分な濃度のキャリア
を発生させることができる。さらに、本発明で得られた
素子は、キャリア濃度が高いにもかかわらず、環境（特
に温度）の変動に対する耐性に優れている。

【００２９】また、熱処理工程が不要となるので半導体
製造工程のスループットの向上にもつながる。

【００３０】具体的には、図１では、化合物半導体エピ
タキシャル層中に、１）水素原子と結合をさせるための不純物元素１を約５
×１０¹⁷cm^-3、２）キャリア放出用の不純物元素２を１．２×１０¹⁸cm
^-3、をそれぞれドープしているが、この時のキャリア濃
度は既に、従来法で熱処理を行なった後のキャリア濃度
である１×１０¹⁸cm^-3（図２参照）に達している。この
時の不純物元素２（キャリア放出の主体となる不純物元
素）の濃度を基準として、活性化率を求めると、約８３
％（＝１×１０¹⁸／１．２×１０¹⁸）となる。上述の従
来法によるキャリアの活性化率が熱処理後においても５
０％であることを考えると、不純物元素１（水素との結
合の主体）が効率よく膜中の水素をトラップしているこ
とが明らかである。

【００３１】水素を殆ど使用しない化合物半導体エピタ
キシャル層の成長方法、例えば、金属を蒸発させるよう
なＭＢＥ（分子線ビームエピタキシー法）法又はＭＯＣ
ＶＤ法の一種である各種の有機金属化合物を一旦プラズ
マ中でイオンとし、それをビームとして試料表面に供給
する成膜法以外で水素を使用する成膜法であれば、本発
明を応用できる。例えば、成長雰囲気として水素原子を
含む原料を使用するガスソースMBE法、ハイドライド気
相成長法等を用いた場合等である。

【００３２】また、半導体素子を作製するプロセス過程
で水素雰囲気を有するプロセス過程を経る場合にも本発
明を応用できる。

【００３３】

【実施例】以下に幾つかの本発明の実施例を示す。

【００３４】＜実施例１＞面方位が(001)であるＧａＡ
ｓ基板をＭＯＶＰＥ反応管内に導入し、ＧａＡｓバッフ
ァ層を0.5μｍ成長し、その上にＧａＡｓと格子整合す
るＧａ_xＩｎ_1-xＰ（ｘ＝０．５）層を1.5μｍ成長し
た。成長を温度660°C、V/III比450で行った。

【００３５】ここでV/III比とはIII族原料の流量に対す
るV族原料の比率である。（以下同じ。）このエピタキシャル層の原料ガスは、トリエチルガリウ
ム、トリメチルインジウム、ターシャリーブチルフォス
フィンであり、成膜時の圧力は１００torrであった。

【００３６】エピタキシャル層にドープした不純物元素
は１）水素との結合の主体となる不純物元素１として炭素
を7×10¹⁷cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはター
シャリーブチルフォスフィンである。２）キャリア放出の主体となる不純物元素として亜鉛を
1.3×10¹⁸cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはジエ
チルジンクである。

【００３７】その結果、キャリア濃度を測定すると、正
孔濃度としてほぼ9.9×10¹⁷〜1.04×10¹⁸cm^-3のキャリ
ア濃度であった。

【００３８】＜実施例２＞面方位が(115)であるＧａＡ
ｓ基板をＭＯＶＰＥ反応管内に導入し、ＧａＡｓバッフ
ァ層を0.5μｍ成長し、その上にＧａＡｓと格子整合す
る（Ａｌ_xＧａ_1-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ｐ（ｘ＝０．５）層を1.
７μｍエピタキシャル成長した。成長を温度630°C、V/
III比150で行った。

【００３９】このエピタキシャル層の原料ガスは、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリメチル
インジウム、フォスフィンであり、成膜時の圧力は１０
０torrであった。

【００４０】エピタキシャル層にドープした不純物元素
は１）水素との結合の主体となる不純物元素１として炭素
を4.8×10¹⁷cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはタ
ーシャリーブチルフォスフィンである。２）キャリア放出の主体となる不純物元素２として珪素
を1.7×10¹⁸cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはジ
シランである。

【００４１】その結果、キャリア濃度を測定すると、電
子濃度としてほぼ1×10¹⁸cm^-3であった。

【００４２】エピタキシャル層中の不純物濃度及びキャ
リア濃度を図３に示す。

【００４３】＜実施例３＞面方位が(001)から5°傾斜し
たＩｎＰ基板をＭＯＶＰＥ反応管内に導入し、ＩｎＰバ
ッファ層を0.４μｍ成長し、その上にＩｎＰと格子整合
する（Ａｌ_xＧａ₁ _-x）_0.5Ｉｎ_0.5Ａｓ（ｘ＝０．５）層
を1.3μｍエピタキシャル成長した。成長を温度620°
C、V/III比100で行った。

【００４４】このエピタキシャル層の原料ガスは、トリ
メチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリメチル
インジウム、アルシンであり、成膜時の圧力は１３０to
rrであった。

【００４５】エピタキシャル層にドープした不純物元素
は１）水素との結合の主体となる不純物元素１としてセレ
ンを3.0×10¹⁷cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスは
セレン化水素である。２）キャリア放出の主体となる不純物元素２として珪素
を2×10¹⁸cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはジシ
ランである。

【００４６】得られたエピタキシャル層について、SIMS
（Secondary ion mass spectrometry）法で評価した水
素濃度は、2×10¹⁷cm^-3であった。

【００４７】キャリア濃度を測定すると、電子濃度とし
てほぼ2×10¹⁸cm^-3のキャリア濃度が得られた。これ
は、エピタキシャル層中の水素がほとんどSeと結合する
事で、大部分の珪素が活性化していることを示してい
る。

【００４８】＜実施例４＞面方位が（001）面のＩｎＰ
基板をＭＯＶＰＥ反応管内に導入し、ＩｎＰバッファ層
を0.４μｍ成長し、その上にＩｎＰと格子整合するＧａ
_xＩｎ_1-xＡｓ_yＰ₁ _-y（ｘ＝０．１３、ｙ＝０．２７）層
を1.6μｍ成長した。成長を温度625°C、V/III比150で
行った。

【００４９】ＧａＩｎＡｓＰ層の原料ガスは、トリエチ
ルガリウム、トリメチルインジウム、アルシン、フォス
フィンであり、成膜時の圧力は１３０torrであった。

【００５０】エピタキシャル層にドープした不純物元素
は１）水素との結合の主体となる不純物元素１としてマグ
ネシウムを4.0×10¹⁷cm^- ³の層中濃度で導入した。原料
ガスはシクロペンタジエニルマグネシウムである。２）
キャリア放出の主体となる不純物元素２として亜鉛を1.
5×10¹⁸cm^-3の層中濃度で導入した。原料ガスはジエチ
ルジンクである。

【００５１】その結果、キャリア濃度を測定すると、正
孔濃度としてほぼ1×10¹⁸cm^-3のキャリア濃度が得られ
た。

【００５２】＜実施例５＞次に、本発明をＭＯＶＰＥ法
で製作したダブルへテロ構造を有する化合物半導体素子
に適用した場合を示す。図４に多重量子井戸構造（以下
「ＭＱＷ」という。）を挟んだダブルへテロ構造の例を
示す。

【００５３】素子を形成する半導体基板１として（11
5）の面方位を有するIII族面のGaAsを用いている。半導
体基板１上にバッファ層２としてSiドープGaAs層を0.5
μｍの厚さでエピタキシャル成長した。

【００５４】バッファ層２上にｎ型の第１クラッド層３
の成長時に本発明を用いた。不純物である炭素を2×10
¹⁷cm^-3、珪素を1×10¹⁸cm^-3をドープした(Al_xGa_1-x)_0.5
In_0.5P(x=0.7)を１．５μｍエピタキシャル成長した。

【００５５】第１クラッド層上には5nmのGa_0.5In_0.5P層
を井戸層として、井戸層上に7nmの(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5P
(x=0.7) をバリア層として成長して活性層５とした。

【００５６】活性層上には本発明を用い、ｐ型の第２ク
ラッド４として、ｐ型不純物である炭素を5×10¹⁷c
m^-3、亜鉛を1×10¹⁸cm^-3ドープした(Al_xGa_1-x)_0.5In_0.5
P(x=0.7)を１．５μｍエピタキシャル成長した。

【００５７】さらに第2クラッド層４上に、ｐ型のキャ
ップ層６として炭素と亜鉛の２種をドープした、GaInP
層とGaAs層をそれぞれ0.5μｍずつエピタキシャル成長
した。

【００５８】この段階で、キャパシタンス−電圧法によ
るキャリアプロファイルから、ｎ型クラッド層のキャリ
ア濃度が5×10¹⁷cm^-3ｐ型クラッド層のキャリア濃度が1
×10 ¹⁸cm^-3と高くなっていることを確認した。さらに、
この層構造のウェハにn側電極AuGeNi、ｐ側電極TiPtAu
を設置し素子の作製を終了した。

【００５９】この素子の電流―電圧特性を測定したとこ
ろ、従来法に比べて素子抵抗が約２分の１に低減され、
素子の発光効率も１．５倍となった。これは、アニール
による水素除去に比べて、MQW発光層の結晶品質低下が
抑えられたためと思われる。

【００６０】以上の実施例では、ダブルへテロ構造のク
ラッド層に挟まれた層としてＭＱＷを用いた例を示した
が、クラッド層に挟まれた層は、単層、単一量子井戸
層、また、発光素子特性を向上するために光ガイド層な
どを設けた場合でもよく、これらについても、同様の効
果が得られた。また、半導体結晶として、ＧａＩｎＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓ、GaAsＰ、GaInAsPの上記実施例の他
の組成の結晶についても、同様の効果が得られた。ま
た、成長基板面方位についても、(001)面を始め、さま
ざまな(11n)の面方位を持つIII族面、(11ｍ)の面方位を
持つV族面(n、ｍは０を含む任意の自然数)を用いた場合
についても効果は変わらなく得られた。

【００６１】さらに、不純物元素の結晶中への取り込ま
れ量が成長温度やV/III比に依存する元素種もあるが、
キャリアの活性化率に対する効果はこれらの成長条件に
依存せず得られた。さらに、ドープする不純物元素の組
み合わせとして、以上の実施例以外での２種の不純物元
素の組み合わせ、あるいは２種以上の組み合わせについ
ても同様の効果が得られた。

【００６２】さらに、本発明は、結晶成長方法として、
MOVPE法により成長した場合について述べたが、成長時
に水素を含むガスソースMBE成長法やハイドライド気相
成長法についても同様の効果が得られた。また、結晶成
長中に化合物半導体エピタキシャル層に混入する水素に
対してのみ効果を有するものではなく、エピタキシャル
成長後に化合物半導体素子を作製する途中のプロセス中
における、化合物半導体エピタキシャル層中への水素の
混入に対しても、同様に効果が得られた。すなわち、た
とえば、ドライプロセス加工時の水素プラズマへの暴露
による水素侵入、半導体レーザの光出射端面保護のため
の誘電体膜コーティング時の原料からの水素侵入、電流
狭窄のための絶縁膜形成時に原料からの水素侵入に対し
ても同様の効果が得られた。

【００６３】

【発明の効果】本発明の結晶成長方法により、以下の効
果が得られた。１）III−Ｖ族化合物半導体基板上の化合物半導体エピ
タキシャル層におけるキャリアの活性化率を向上するこ
とができた。２）従来法通りアニールを行なった半導体基板に比べ
て、基板の耐環境性が著しく向上した。３）エピタキシャル成長後のアニールが不要になり、化
合物半導体素子の熱による劣化を防ぐことができた。４）エピタキシャル成長後のアニールが不要になったこ
とで、化合物半導体素子製造プロセスのスループットが
向上した。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による２種の不純物元素を同時にドープ
した場合の化合物半導体エピタキシャル層中の原子濃度
とキャリア濃度分布を示す図。

【図２】従来例による化合物半導体エピタキシャル層中
不純物元素濃度とキャリア濃度の関係を示す図。

【図３】実施例を示す化合物半導体エピタキシャル層中
の原子濃度分布とキャリア濃度分布を示す図。

【図４】実施例を示す化合物半導体エピタキシャル層断
面図。

【符号の説明】

１半導体基板２バッファ層３第１クラッド層４第２クラッド層５活性層６キャップ層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】半導体基板としてGaAs又はInPを用い、
該半導体基板に接して成膜される化合物半導体エピタキ
シャル層を成膜する化合物半導体結晶の成長方法におい
て、該化合物半導体エピタキシャル層として(Ａｌ_xＧａ
_1-x)_yＩｎ_1-yＰ(式中xは0＜x≦1を満足する数であり、y
は0＜y＜1を満足する数である。)、Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ
(式中xは、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数であ
る。)、Ｇａ_xＩｎ_1-xＡｓ_yＰ_1-y(式中xは、前記とは独
立に0＜x≦1を満足する数であり、yは0＜y＜1を満足す
る数である。)、（Ａｌ_xＧａ_1-x）_yＩｎ_1-yＡｓ(式中x
は、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数であり、yは0
＜y＜1を満足する数である。)及びＡｌ_xＧａ_1-xＡｓ(式
中xは、前記とは独立に0＜x≦1を満足する数であり、y
は0＜y＜1を満足する数である。)からなる群より選ばれ
た化合物半導体をエピタキシャル層として用い、かつ、
該化合物半導体エピタキシャル層の成長時に、水素との
解離エネルギーが異なる2種類以上の不純物元素を該化
合物半導体エピタキシャル層中に導入する化合物半導体
結晶の成長方法。
【請求項２】前記化合物半導体エピタキシャル層をｐ
型とする場合には、前記2種類以上の不純物元素とし
て、ＺｎとMg又はＣとＺｎの不純物元素の組み合わせの
うちのどちらかの組み合わせの不純物元素を少なくとも
用いる請求項１記載の化合物半導体結晶の成長方法。
【請求項３】前記化合物半導体エピタキシャル層をｎ
型とする場合には、前記2種類以上の不純物元素とし
て、ＳｉとＳｅ又はＣとＳｉの不純物元素の組み合わせ
のうちのどちらかの組み合わせの不純物元素を少なくと
も用いる請求項１記載の化合物半導体結晶の成長方法。
【請求項４】有機金属気相成長法を用いる請求項１〜
３のいずれか一項に記載の化合物半導体結晶の成長方
法。
【請求項５】請求項１〜４記載の化合物半導体結晶の
成長方法を用いて成長した化合物半導体エピタキシャル
層。
【請求項６】前記請求項５に記載の化合物半導体エピ
タキシャル層をダブルへテロ構造のｎ側クラッド層ある
いはｐ側クラッド層の少なくとも一方に用いることを特
徴とする化合物半導体素子。