JP2001326426A - Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに情報記録再生装置 - Google Patents
Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに情報記録再生装置Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｉｎを含む活性層をもつＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体発光素子においては、活性層の上のＩＩＩ−Ｖ族
半導体層を形成する際にＩｎの遊離を防ぐために蒸発防
止層が形成されている。しかし、従来の蒸発防止層では
その効果が不十分であった。 【解決手段】 蒸発防止層に、活性層及びＩＩＩ−Ｖ族
半導体層よりも大きなバンドギャップを有し、かつＡｌ
xＧａyＩｎ1-x-yＮ1-zαz（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０．０００１≦ｚ≦１、αはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの中
から少なくとも１種類以上を示す）を用いる。
半導体発光素子においては、活性層の上のＩＩＩ−Ｖ族
半導体層を形成する際にＩｎの遊離を防ぐために蒸発防
止層が形成されている。しかし、従来の蒸発防止層では
その効果が不十分であった。 【解決手段】 蒸発防止層に、活性層及びＩＩＩ−Ｖ族
半導体層よりも大きなバンドギャップを有し、かつＡｌ
xＧａyＩｎ1-x-yＮ1-zαz（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０．０００１≦ｚ≦１、αはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの中
から少なくとも１種類以上を示す）を用いる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、発光特性、及び寿
命特性の優れたＧａＮ系化合物半導体発光素子及びその
製造方法に関する。
命特性の優れたＧａＮ系化合物半導体発光素子及びその
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系化合物半導体は、発光素子やハ
イパワーデバイスとして、従来から研究されてきてい
る。その構成する組成を調節することにより、発光素子
の場合、技術的には青色から橙色までの幅の広い発光素
子として、利用することができる。近年、その特性を利
用して、青色発光ダイオードや、緑色発光ダイオードの
実用化がなされ、さらに、半導体レーザ素子として青紫
色半導体レーザに関しても開発が進められてきている。
イパワーデバイスとして、従来から研究されてきてい
る。その構成する組成を調節することにより、発光素子
の場合、技術的には青色から橙色までの幅の広い発光素
子として、利用することができる。近年、その特性を利
用して、青色発光ダイオードや、緑色発光ダイオードの
実用化がなされ、さらに、半導体レーザ素子として青紫
色半導体レーザに関しても開発が進められてきている。
【０００３】ＧａＮ系化合物半導体の発光ダイオードの
場合、発光層付近の構成は、通常、Ｉｎを含む活性層
（発光層）を挟んで、発光層よりバンドギャップの大き
なｎ型及びｐ型のＡｌβＧａ1-βＮクラッド層（０＜β
＜１）がある。また、レーザダイオードの場合、発光層
付近の構成は、通常、Ｉｎを含む活性層を挟んで活性層
よりバンドギャップの大きなｎ型及びｐ型のＧａＮ光ガ
イド層が存在し、さらにガイド層を挟む形で、活性層及
び光ガイド層よりバンドギャップの大きなｎ型及びｐ型
のＡｌβＧａ1-βＮクラッド層（０＜β＜１）があるこ
とで、発光に寄与するキャリアを活性層に閉じ込め、さ
らにバンドギャップと屈折率の関係で、発光を光ガイド
層に閉じ込め発光効率を上げている。
場合、発光層付近の構成は、通常、Ｉｎを含む活性層
（発光層）を挟んで、発光層よりバンドギャップの大き
なｎ型及びｐ型のＡｌβＧａ1-βＮクラッド層（０＜β
＜１）がある。また、レーザダイオードの場合、発光層
付近の構成は、通常、Ｉｎを含む活性層を挟んで活性層
よりバンドギャップの大きなｎ型及びｐ型のＧａＮ光ガ
イド層が存在し、さらにガイド層を挟む形で、活性層及
び光ガイド層よりバンドギャップの大きなｎ型及びｐ型
のＡｌβＧａ1-βＮクラッド層（０＜β＜１）があるこ
とで、発光に寄与するキャリアを活性層に閉じ込め、さ
らにバンドギャップと屈折率の関係で、発光を光ガイド
層に閉じ込め発光効率を上げている。
【０００４】上記のＧａＮ系化合物半導体の発光素子に
おいて、通常の成長過程においては、比較的低温で活性
層の成長を行い、その後、昇温中もしくは昇温後にクラ
ッド層、もしくは光ガイド層の成長を行うので、クラッ
ド層、もしくは光ガイド層成長開始までに、Ｉｎ等が遊
離し、活性層の結晶性、活性層界面の急峻性の低下を招
いていた。上記のＩｎ等の遊離を防ぐために、蒸発防止
層ＡｌγＧａ1-γＮ（０≦γ≦１））を活性層成長後に
成長させて、活性層を保護することが提案され（例え
ば：特開平８−２９３６４３号公報）、実際に多くのＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子は蒸発防止層を具備してい
る。
おいて、通常の成長過程においては、比較的低温で活性
層の成長を行い、その後、昇温中もしくは昇温後にクラ
ッド層、もしくは光ガイド層の成長を行うので、クラッ
ド層、もしくは光ガイド層成長開始までに、Ｉｎ等が遊
離し、活性層の結晶性、活性層界面の急峻性の低下を招
いていた。上記のＩｎ等の遊離を防ぐために、蒸発防止
層ＡｌγＧａ1-γＮ（０≦γ≦１））を活性層成長後に
成長させて、活性層を保護することが提案され（例え
ば：特開平８−２９３６４３号公報）、実際に多くのＧ
ａＮ系化合物半導体発光素子は蒸発防止層を具備してい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防止層では、蒸発防止層の上の光
ガイド層等にＩｎが検出されたり、活性層にＭｇが検出
されたりしていた。これは前記ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防
止層だけでは、活性層の保護には不充分であることを意
味する。
ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防止層では、蒸発防止層の上の光
ガイド層等にＩｎが検出されたり、活性層にＭｇが検出
されたりしていた。これは前記ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防
止層だけでは、活性層の保護には不充分であることを意
味する。
【０００６】この一因として、前記のＡｌγＧａ1-γＮ
蒸発防止層を構成するＮ原子は、原子半径が他の５Ｂ族
元素と比較して小さいため、ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防止
層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散、またドー
パントであるＭｇ等の活性層への拡散を抑制することが
困難であった。
蒸発防止層を構成するＮ原子は、原子半径が他の５Ｂ族
元素と比較して小さいため、ＡｌγＧａ1-γＮ蒸発防止
層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散、またドー
パントであるＭｇ等の活性層への拡散を抑制することが
困難であった。
【０００７】このように、上述した従来の技術では、活
性層の結晶性、活性層の界面の急峻性を保ち、発光特性
優れた発光素子を作製することは困難であった。
性層の結晶性、活性層の界面の急峻性を保ち、発光特性
優れた発光素子を作製することは困難であった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体発光素子における上記課題を次のような手
段で解決する。
化合物半導体発光素子における上記課題を次のような手
段で解決する。
【０００９】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、活性層と蒸発防止層とＩＩＩ−Ｖ族半導体層がこ
の順に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子に
おいて、活性層はＩｎの組成比が０．００５以上１．０
以下であり、蒸発防止層は、活性層及びＩＩＩ−Ｖ族半
導体層よりも大きなバンドギャップを有し、かつＡｌ x
ＧａyＩｎ1-x-yＮ1-zαz（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０．０００１≦ｚ≦１、αはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの中
から少なくとも１種類以上を示す）からなることを特徴
とする。
子は、活性層と蒸発防止層とＩＩＩ−Ｖ族半導体層がこ
の順に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子に
おいて、活性層はＩｎの組成比が０．００５以上１．０
以下であり、蒸発防止層は、活性層及びＩＩＩ−Ｖ族半
導体層よりも大きなバンドギャップを有し、かつＡｌ x
ＧａyＩｎ1-x-yＮ1-zαz（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０．０００１≦ｚ≦１、αはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉの中
から少なくとも１種類以上を示す）からなることを特徴
とする。
【００１０】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇｅ、
Ｃ、Ｓ、Ｏ、Ｓｉのいずれかの中から、少なくとも１種
類以上ドーピングされていることを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｇｅ、
Ｃ、Ｓ、Ｏ、Ｓｉのいずれかの中から、少なくとも１種
類以上ドーピングされていることを特徴とする。
【００１１】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、組成が厚さ方向に連続的ある
いは段階的に変化していることを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、組成が厚さ方向に連続的ある
いは段階的に変化していることを特徴とする。
【００１２】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、ドーピング濃度が厚さ方向に
変化していることを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、ドーピング濃度が厚さ方向に
変化していることを特徴とする。
【００１３】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、組成及びドーピング濃度が厚
さ方向に変化していることを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、組成及びドーピング濃度が厚
さ方向に変化していることを特徴とする。
【００１４】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子は、Ｉｎ
wＧａ1-wＮ（０＜ｗ＜１）膜が介挿されることを特徴と
する。
子は、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子は、Ｉｎ
wＧａ1-wＮ（０＜ｗ＜１）膜が介挿されることを特徴と
する。
【００１５】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子は、基板
はＧａＮ基板であることを特徴とする。
子は、前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子は、基板
はＧａＮ基板であることを特徴とする。
【００１６】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、膜厚が１〜２００ｎｍである
ことを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、膜厚が１〜２００ｎｍである
ことを特徴とする。
【００１７】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子は、前記蒸発防止層は、Ｎ以外のＶ族元素の組成が
０．００１〜０．８０であることを特徴とする。
子は、前記蒸発防止層は、Ｎ以外のＶ族元素の組成が
０．００１〜０．８０であることを特徴とする。
【００１８】本発明のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子の製造方法は、前記蒸発防止層を成長する際に成長中
断時間を設けることを特徴とする。
子の製造方法は、前記蒸発防止層を成長する際に成長中
断時間を設けることを特徴とする。
【００１９】本発明の情報記録再生装置は、前記ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体発光素子を用いることを特徴とす
る。
−Ｖ族化合物半導体発光素子を用いることを特徴とす
る。
【００２０】なお、本発明においてＧａＮ系化合物半導
体とは、Ｖ族元素が窒素であるＩＩＩ−Ｎ系化合物半導
体のことを示しており、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ａｌ
κＧａ1-κＮ（０＜κ＜１）、ＩｎＮ、ＩｎμＧａ1-μ
Ｎ（０＜μ＜１）、ＩｎνＧａξＡｌ1-ν-ξＮ（０＜
ν＜１、０＜ξ＜１）を指すものである。
体とは、Ｖ族元素が窒素であるＩＩＩ−Ｎ系化合物半導
体のことを示しており、例えば、ＧａＮ、ＡｌＮ、Ａｌ
κＧａ1-κＮ（０＜κ＜１）、ＩｎＮ、ＩｎμＧａ1-μ
Ｎ（０＜μ＜１）、ＩｎνＧａξＡｌ1-ν-ξＮ（０＜
ν＜１、０＜ξ＜１）を指すものである。
【００２１】また、本発明において蒸発防止層とは、一
方を当該活性層に接する層であって、その接する両端の
層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有す
る層を指すものである。
方を当該活性層に接する層であって、その接する両端の
層のバンドギャップよりも大きなバンドギャップを有す
る層を指すものである。
【００２２】また、本発明において活性層とは、半導体
発光素子において、井戸層と障壁層から構成される領域
を指すものである。
発光素子において、井戸層と障壁層から構成される領域
を指すものである。
【００２３】
【発明の実施の形態】これより、本発明を実施した形態
を具体的に挙げながら詳細に説明する。
を具体的に挙げながら詳細に説明する。
【００２４】（実施の形態１）本実施の形態は、本発明
をレーザダイオードに適用した例について説明する。
（蒸発防止層はＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15であ
り、該蒸発防止層の成長温度は活性層成長時と同じ成長
温度であり、活性層成長直後に蒸発防止層を形成し、そ
の後昇温過程を行う。） 図１は、本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。基板として、サファイア基板（１０１）を用い、そ
の上にＧａＮバッファ層（１０２）、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層（１０３）、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層
（１０４）、ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層
（１０６）が形成される。活性層の上に、Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）、ｐ型ＧａＮ
ガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド
層（１０９）、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１１０）が形
成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2絶縁膜（１１１）、
ｐ型電極（１１２ａ）、ｎ型電極（１１２ｂ）が形成さ
れる。
をレーザダイオードに適用した例について説明する。
（蒸発防止層はＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15であ
り、該蒸発防止層の成長温度は活性層成長時と同じ成長
温度であり、活性層成長直後に蒸発防止層を形成し、そ
の後昇温過程を行う。） 図１は、本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。基板として、サファイア基板（１０１）を用い、そ
の上にＧａＮバッファ層（１０２）、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層（１０３）、ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層
（１０４）、ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層
（１０６）が形成される。活性層の上に、Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）、ｐ型ＧａＮ
ガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド
層（１０９）、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１１０）が形
成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2絶縁膜（１１１）、
ｐ型電極（１１２ａ）、ｎ型電極（１１２ｂ）が形成さ
れる。
【００２５】図２は、本実施の形態のＧａＮ系化合物半
導体のレーザダイオードの製造に用いたＭＯＣＶＤ装置
の概略図である。図中、（１０１）は（０００１）面を
有するサファイア基板であり、本基板は炭素製のサセプ
タ（２０２）上の石英トレイ（２０３）に設置されてい
る。サセプタの中には、やはり炭素でできた抵抗加熱用
ヒーターが配置されており、熱電対により基板温度を制
御することができる。（２０４）は二重の石英でできた
反応管であり、水冷されている。Ｖ族原料は、Ｎ供給源
としてＮＨ3（２０９ａ）、Ａｓ供給源としてアルシン
（以後、ＡｓＨ3）（２０９ｂ）、Ｐ供給源としてフォ
スフィン（以後、ＰＨ3）（２０９ｃ）を使用し、ＩＩ
Ｉ族原料としては、トリメチルガリウム（以後、ＴＭ
Ｇ）（２１１ａ）、トリメチルアルミニウム（以後、Ｔ
ＭＡ）（２１１ｂ）、トリメチルインジウム（以後、Ｔ
ＭＩ）（２１１ｃ）をＮ2またはＨ2（２１０）でバブリ
ングして使用した。また、ｎ型のドーピング原料として
はシラン（以後、ＳｉＨ4）（２１２）を使用し、ｐ型
のドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム（以後、Ｃｐ2Ｍｇ）（２１１ｄ）を使用
した。
導体のレーザダイオードの製造に用いたＭＯＣＶＤ装置
の概略図である。図中、（１０１）は（０００１）面を
有するサファイア基板であり、本基板は炭素製のサセプ
タ（２０２）上の石英トレイ（２０３）に設置されてい
る。サセプタの中には、やはり炭素でできた抵抗加熱用
ヒーターが配置されており、熱電対により基板温度を制
御することができる。（２０４）は二重の石英でできた
反応管であり、水冷されている。Ｖ族原料は、Ｎ供給源
としてＮＨ3（２０９ａ）、Ａｓ供給源としてアルシン
（以後、ＡｓＨ3）（２０９ｂ）、Ｐ供給源としてフォ
スフィン（以後、ＰＨ3）（２０９ｃ）を使用し、ＩＩ
Ｉ族原料としては、トリメチルガリウム（以後、ＴＭ
Ｇ）（２１１ａ）、トリメチルアルミニウム（以後、Ｔ
ＭＡ）（２１１ｂ）、トリメチルインジウム（以後、Ｔ
ＭＩ）（２１１ｃ）をＮ2またはＨ2（２１０）でバブリ
ングして使用した。また、ｎ型のドーピング原料として
はシラン（以後、ＳｉＨ4）（２１２）を使用し、ｐ型
のドーピング原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム（以後、Ｃｐ2Ｍｇ）（２１１ｄ）を使用
した。
【００２６】各原料は、マスフローコントローラ（２０
８）で正確に流量を制御してキャリアガスであるＮ2ま
たはＨ2（２１０）と混合されて、原料入り口より反応
管（２０４）に導入されて、排気ガス出口（２０５）か
ら配管（２０６）を通じて排ガス処理装置（２０７）へ
と排出される。
８）で正確に流量を制御してキャリアガスであるＮ2ま
たはＨ2（２１０）と混合されて、原料入り口より反応
管（２０４）に導入されて、排気ガス出口（２０５）か
ら配管（２０６）を通じて排ガス処理装置（２０７）へ
と排出される。
【００２７】次に、レーザ素子作製方法を説明する。
【００２８】まず、基板（１０１）を洗浄して、結晶成
長装置内に設置する。基板は、Ｈ2雰囲気中１１００℃
程度の温度で１０分程度熱処理を施し、その後温度を５
５０℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリア
ガスをＮ2に替え、Ｎ2の全流量を１０ｌ／ｍｉｎ．ＮＨ
3を３ｌ／ｍｉｎ．流し、数秒後、ＴＭＧを２０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．流し、１分間、低温でのＧａＮバッファー
層（１０２）の成長を行った。成長した膜の厚さは３０
ｎｍである。その後、ＴＭＧの供給を停止し、温度を１
０５０℃まで昇温し、再びＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＳｉＨ4ガスを１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給して
ｎ型ＧａＮコンタクト層（１０３）を４μｍ成長する。
長装置内に設置する。基板は、Ｈ2雰囲気中１１００℃
程度の温度で１０分程度熱処理を施し、その後温度を５
５０℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリア
ガスをＮ2に替え、Ｎ2の全流量を１０ｌ／ｍｉｎ．ＮＨ
3を３ｌ／ｍｉｎ．流し、数秒後、ＴＭＧを２０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．流し、１分間、低温でのＧａＮバッファー
層（１０２）の成長を行った。成長した膜の厚さは３０
ｎｍである。その後、ＴＭＧの供給を停止し、温度を１
０５０℃まで昇温し、再びＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＳｉＨ4ガスを１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給して
ｎ型ＧａＮコンタクト層（１０３）を４μｍ成長する。
【００２９】次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追
加供給し、厚さ０．８０μｍのＡｌ 0.09Ｇａ0.91Ｎのｎ
型クラッド層（１０４）を成長する。次に、ＴＭＡの供
給を停止し、０．１μｍ厚さのｎ型ＧａＮガイド層（１
０５）を形成する。ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）成長
後、ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を７
３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１０
μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．
で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層
を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長時に
は、ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流しても良
い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩ
を５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎか
らなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように成長
した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に変更
し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５ｎ
ｍの厚さになるように成長した。この活性層となる障壁
層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸層を
成長した後、最後に障壁層を成長して活性層（１０６）
の成長を終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ａｓ
Ｈ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2Ｍｇを０．１
０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｐ型Ａ
ｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）を
成長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、Ｃｐ2Ｍ
ｇの供給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度
を再び１０５０℃に昇温する。
加供給し、厚さ０．８０μｍのＡｌ 0.09Ｇａ0.91Ｎのｎ
型クラッド層（１０４）を成長する。次に、ＴＭＡの供
給を停止し、０．１μｍ厚さのｎ型ＧａＮガイド層（１
０５）を形成する。ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）成長
後、ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を７
３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１０
μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．
で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層
を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長時に
は、ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流しても良
い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩ
を５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎか
らなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように成長
した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に変更
し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５ｎ
ｍの厚さになるように成長した。この活性層となる障壁
層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸層を
成長した後、最後に障壁層を成長して活性層（１０６）
の成長を終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ａｓ
Ｈ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2Ｍｇを０．１
０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｐ型Ａ
ｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）を
成長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、Ｃｐ2Ｍ
ｇの供給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度
を再び１０５０℃に昇温する。
【００３０】昇温後、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．
とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ
型ＧａＮガイド層（１０８）を０．１μｍ成長する。次
に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、厚さ０．
５μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ型クラッド層（１０
９）を成長する。その後、ＴＭＡの供給を停止し、ＴＭ
ＧとＣｐ2Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１
１０）を０．５μｍ成長し、終了後、ＴＭＧとＣｐ2Ｍ
ｇの供給を停止して基板加熱を終了する。
とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ
型ＧａＮガイド層（１０８）を０．１μｍ成長する。次
に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、厚さ０．
５μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ型クラッド層（１０
９）を成長する。その後、ＴＭＡの供給を停止し、ＴＭ
ＧとＣｐ2Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１
１０）を０．５μｍ成長し、終了後、ＴＭＧとＣｐ2Ｍ
ｇの供給を停止して基板加熱を終了する。
【００３１】次に、この成長膜をフォトリソグラフィと
ドライエッチング技術により、表面からｐ型クラッド層
（１０９）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ
６００μｍのメサ型に作製し、ｐ型ＧａＮコンタクト層
上にＳｉＯ2絶縁膜（１１１）を形成し、また、表面か
らｎ型ＧａＮコンタクト層に達する溝を作製した後、露
出したｎ型ＧａＮコンタクト層にＴｉ、Ａｌよりなるｎ
型電極（１１２ｂ）、ｐ型ＧａＮコンタクト層表面にＰ
ｄ、Ａｕの幅２μｍ、長さ６００μｍで接合するｐ型電
極（１１２ａ）を形成した。前記ｎ電極材料としては、
他にＴｉ／Ｍｏ、Ｈｆ／Ａｕを用いても良い。また、前
記ｐ型電極材料としては、他にＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｍｏ
／Ａｕを用いても良い。
ドライエッチング技術により、表面からｐ型クラッド層
（１０９）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ
６００μｍのメサ型に作製し、ｐ型ＧａＮコンタクト層
上にＳｉＯ2絶縁膜（１１１）を形成し、また、表面か
らｎ型ＧａＮコンタクト層に達する溝を作製した後、露
出したｎ型ＧａＮコンタクト層にＴｉ、Ａｌよりなるｎ
型電極（１１２ｂ）、ｐ型ＧａＮコンタクト層表面にＰ
ｄ、Ａｕの幅２μｍ、長さ６００μｍで接合するｐ型電
極（１１２ａ）を形成した。前記ｎ電極材料としては、
他にＴｉ／Ｍｏ、Ｈｆ／Ａｕを用いても良い。また、前
記ｐ型電極材料としては、他にＮｉ／Ａｕ、Ｐｄ／Ｍｏ
／Ａｕを用いても良い。
【００３２】次に、成長膜を劈開することにより、長さ
６５０μｍのレーザ共振器（ファブリ・ぺロー共振器）
を形成した。前記共振器の帰還手法以外に、ＤＦＢ（Ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）、ＤＢＲ
（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｏｒ）を用いても構わない。
６５０μｍのレーザ共振器（ファブリ・ぺロー共振器）
を形成した。前記共振器の帰還手法以外に、ＤＦＢ（Ｄ
ｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｆｅｅｄｂａｃｋ）、ＤＢＲ
（Ｄｉｓｔｒｉｂｕｔｅｄ Ｂｒａｇｇ Ｒｅｆｌｅｃ
ｔｏｒ）を用いても構わない。
【００３３】また一方の共振器端面には７０％の反射率
を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの誘電体多層
膜を、前端面には反射率１２％のシリコン窒化膜を形成
し、最後にスクライブによりチップ分割して、レーザ素
子を作製した。
を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの誘電体多層
膜を、前端面には反射率１２％のシリコン窒化膜を形成
し、最後にスクライブによりチップ分割して、レーザ素
子を作製した。
【００３４】このように作製されたレーザ素子の特性を
測定したところ、室温において、しきい値電流２８ｍ
Ａ、微分発光効率０．９５Ｗ／Ａと、低しきい値でかつ
発光効率の高いレーザ連続発振が得られた。また、光出
力３５ｍＷの室温での動作電流値は５１．４ｍＡ、動作
電圧は４．５Ｖ（投入電力：２３１．３ｍＷ）であっ
た。
測定したところ、室温において、しきい値電流２８ｍ
Ａ、微分発光効率０．９５Ｗ／Ａと、低しきい値でかつ
発光効率の高いレーザ連続発振が得られた。また、光出
力３５ｍＷの室温での動作電流値は５１．４ｍＡ、動作
電圧は４．５Ｖ（投入電力：２３１．３ｍＷ）であっ
た。
【００３５】比較例として、蒸発防止層にＡｓを含有し
ないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎを用い、その他の条件を本実施
の形態と同じにして成長したレーザ素子の場合、光出力
３５ｍＷの室温での投入電力は２８６．３ｍＷであっ
た。本実施の形態で作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａ
ｓ0.15蒸発防止層のレーザ素子の方が、低電力で動作し
ていることがわかる。さらに、光出力３５ｍＷの５０℃
における素子寿命に関しても、本実施の形態で作製した
レーザ素子の方が、平均で約２５％伸びていることを確
認している。
ないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎを用い、その他の条件を本実施
の形態と同じにして成長したレーザ素子の場合、光出力
３５ｍＷの室温での投入電力は２８６．３ｍＷであっ
た。本実施の形態で作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａ
ｓ0.15蒸発防止層のレーザ素子の方が、低電力で動作し
ていることがわかる。さらに、光出力３５ｍＷの５０℃
における素子寿命に関しても、本実施の形態で作製した
レーザ素子の方が、平均で約２５％伸びていることを確
認している。
【００３６】該蒸発防止層にＡｓを導入したことによ
り、Ａｓ原子がＮ原子よりも原子半径が大きいために、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、さらに光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
り、Ａｓ原子がＮ原子よりも原子半径が大きいために、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、さらに光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
【００３７】また、図３、図４は、それぞれ本実施の形
態、及び比較例のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオ
ードの製造法により作製した素子の活性層近傍のエネル
ギーバンドの概略図である。図３中の矢印は、該蒸発防
止層にＡｓを導入したことにより、減少したエネルギー
ギャップを示している。図に示すように、本実施の形態
のように、蒸発防止層にＡｓを含有させることにより、
Ａｓを導入しない場合に比べて、キャリア（本実施の形
態の場合は、正孔）に対するエネルギー障壁が抑えられ
た結果、キャリアの流れがスムーズになり、このことも
発光効率が向上の一因と考えられる。
態、及び比較例のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオ
ードの製造法により作製した素子の活性層近傍のエネル
ギーバンドの概略図である。図３中の矢印は、該蒸発防
止層にＡｓを導入したことにより、減少したエネルギー
ギャップを示している。図に示すように、本実施の形態
のように、蒸発防止層にＡｓを含有させることにより、
Ａｓを導入しない場合に比べて、キャリア（本実施の形
態の場合は、正孔）に対するエネルギー障壁が抑えられ
た結果、キャリアの流れがスムーズになり、このことも
発光効率が向上の一因と考えられる。
【００３８】また、本実施の形態において、Ｖ族原料と
してＡｓＨ3の代わりに、ＰＨ3を用いて、蒸発防止層を
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ｐ0.05で形成したレーザ素子の
場合、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は２４１．８
ｍＷであり、本実施の形態の比較例のＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ蒸発防止層のレーザ素子よりも低電力で動作してお
り、さらに素子寿命に関しても、比較例よりも平均で約
２０％伸びていることを確認している。
してＡｓＨ3の代わりに、ＰＨ3を用いて、蒸発防止層を
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ｐ0.05で形成したレーザ素子の
場合、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は２４１．８
ｍＷであり、本実施の形態の比較例のＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ蒸発防止層のレーザ素子よりも低電力で動作してお
り、さらに素子寿命に関しても、比較例よりも平均で約
２０％伸びていることを確認している。
【００３９】次に、蒸発防止層が（ａ）Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ、（ｂ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0. 95Ａｓ0.05、
（ｃ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15、（ｄ）Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.50Ａｓ0.50、（ｅ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ0.40Ａｓ0.60、及び（ｆ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.25Ａ
ｓ0.75のそれぞれの場合において、ｐ型ガイド層の膜厚
を０．１μｍ、及び０．２μｍにした場合の光出力３５
ｍＷの室温での投入電力の比を調べた。図５は、この結
果を図示化したものであり、蒸発防止層、及びｐ型ガイ
ド層の膜厚を変化させた場合のそれぞれの蒸発防止層に
おける光出力３５ｍＷの室温での投入電力の比を示す。
0.85Ｎ、（ｂ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0. 95Ａｓ0.05、
（ｃ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15、（ｄ）Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.50Ａｓ0.50、（ｅ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ0.40Ａｓ0.60、及び（ｆ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.25Ａ
ｓ0.75のそれぞれの場合において、ｐ型ガイド層の膜厚
を０．１μｍ、及び０．２μｍにした場合の光出力３５
ｍＷの室温での投入電力の比を調べた。図５は、この結
果を図示化したものであり、蒸発防止層、及びｐ型ガイ
ド層の膜厚を変化させた場合のそれぞれの蒸発防止層に
おける光出力３５ｍＷの室温での投入電力の比を示す。
【００４０】図５に示すように、蒸発防止層が従来例の
（ａ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎの場合、ｐ型ガイド層の膜厚
を厚くすることで必要な投入電力が増加していることか
ら、発光効率が低下していることが解る。しかし、本実
施の形態で説明した蒸発防止層が（ｂ）Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05の場合、膜厚を変化させても必要な
投入電力に大きな差は生じていない。
（ａ）Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎの場合、ｐ型ガイド層の膜厚
を厚くすることで必要な投入電力が増加していることか
ら、発光効率が低下していることが解る。しかし、本実
施の形態で説明した蒸発防止層が（ｂ）Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05の場合、膜厚を変化させても必要な
投入電力に大きな差は生じていない。
【００４１】これは、上述したように、従来のように蒸
発防止層にＡｓを導入しない場合には、蒸発防止層形成
後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散、またドーパント
であるＭｇ等の活性層への拡散が起きて、活性層、蒸発
防止層、ならびにｐ型ガイド層の結晶性が低下している
ためだと考えられ、ｐ型ガイド層の膜厚を厚くすること
で、そのことがより強調され、必要な投入電力が増加し
ていると考えられる。
発防止層にＡｓを導入しない場合には、蒸発防止層形成
後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散、またドーパント
であるＭｇ等の活性層への拡散が起きて、活性層、蒸発
防止層、ならびにｐ型ガイド層の結晶性が低下している
ためだと考えられ、ｐ型ガイド層の膜厚を厚くすること
で、そのことがより強調され、必要な投入電力が増加し
ていると考えられる。
【００４２】また、本実施例の蒸発防止層のＡｓの組成
のみを０．１５、０．５０、０．６０、０．７５と変化
させた場合、Ａｓが０．５を超えると膜厚を厚くすると
投入電力が増加してくるが、増加率は、蒸発防止層にＡ
ｓを導入しない場合よりも小さく、本発明をＧａＮ系化
合物半導体発光素子に適応した効果が現れている。
のみを０．１５、０．５０、０．６０、０．７５と変化
させた場合、Ａｓが０．５を超えると膜厚を厚くすると
投入電力が増加してくるが、増加率は、蒸発防止層にＡ
ｓを導入しない場合よりも小さく、本発明をＧａＮ系化
合物半導体発光素子に適応した効果が現れている。
【００４３】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
【００４４】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【００４５】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【００４６】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【００４７】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【００４８】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【００４９】また、蒸発防止層のＰの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．５００が好ましい。また、Ａｓの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．５００が好ましい。また、Ｓｂの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．４００が好ましい。また、Ｂｉの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．４００が好ましい。組成が小さ過ぎると原子をトラ
ップする能力が低下し、活性層周辺層からの原子の活性
層へ拡散、活性層からの拡散があるため、また組成が大
きすぎると活性層に格子歪みを与えるために好ましくな
い。
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．５００が好ましい。また、Ａｓの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．５００が好ましい。また、Ｓｂの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．４００が好ましい。また、Ｂｉの組成は０．００１
から０．８００が好ましく、さらには０．００５から
０．４００が好ましい。組成が小さ過ぎると原子をトラ
ップする能力が低下し、活性層周辺層からの原子の活性
層へ拡散、活性層からの拡散があるため、また組成が大
きすぎると活性層に格子歪みを与えるために好ましくな
い。
【００５０】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【００５１】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【００５２】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【００５３】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【００５４】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【００５５】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【００５６】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【００５７】また、本実施の形態では、（０００１）面
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
【００５８】また、基板としてＧａＮを使用する場合に
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
【００５９】また、本実施の形態では、低温バッファー
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
【００６０】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。
【００６１】（実施の形態２）本実施の形態では、蒸発
防止層の成長のタイミングを変化させて、ＧａＮ系化合
物半導体レーザダイオードを作製した結果について説明
する。
防止層の成長のタイミングを変化させて、ＧａＮ系化合
物半導体レーザダイオードを作製した結果について説明
する。
【００６２】本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレ
ーザダイオードの製造法により作製した膜の断面図は、
実施の形態１の説明に用いた図１と同一のものである。
また、本実施の形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図
は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のものであ
る。
ーザダイオードの製造法により作製した膜の断面図は、
実施の形態１の説明に用いた図１と同一のものである。
また、本実施の形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図
は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のものであ
る。
【００６３】図６、図７、図８、図９、及び図１０は、
本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオー
ドの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイルを示す
図である。
本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオー
ドの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイルを示す
図である。
【００６４】まず、実施の形態１のＧａＮ系化合物半導
体レーザダイオードの製造法の蒸発防止層の成長プロセ
スの場合は、活性層成長温度と同じ成長温度で蒸発防止
層を形成を完了し、その後昇温してからｐ型光ガイド層
を形成している。（図６）次に、活性層の成長後、昇温
中に蒸発防止層を形成する場合について説明する。成長
方法は、蒸発防止層以外は、実施の形態１と同様の方法
である。図７のように、活性層成長後、昇温中に、ＴＭ
Ｇを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．、ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2
Ｍｇを０．１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの
厚さのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
（１０７）を成長する。その後、ＴＭＡ、ＡｓＨ3の供
給を停止し、ｐ型光ガイド層を成長する。その後は、実
施の形態１と同様の方法で成長を続行し、結晶成長終了
後、成長結晶を処理し、レーザ素子を作製した。
体レーザダイオードの製造法の蒸発防止層の成長プロセ
スの場合は、活性層成長温度と同じ成長温度で蒸発防止
層を形成を完了し、その後昇温してからｐ型光ガイド層
を形成している。（図６）次に、活性層の成長後、昇温
中に蒸発防止層を形成する場合について説明する。成長
方法は、蒸発防止層以外は、実施の形態１と同様の方法
である。図７のように、活性層成長後、昇温中に、ＴＭ
Ｇを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．、ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2
Ｍｇを０．１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの
厚さのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
（１０７）を成長する。その後、ＴＭＡ、ＡｓＨ3の供
給を停止し、ｐ型光ガイド層を成長する。その後は、実
施の形態１と同様の方法で成長を続行し、結晶成長終了
後、成長結晶を処理し、レーザ素子を作製した。
【００６５】このレーザ素子の特性を測定したところ、
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力は２２５．６ｍ
Ｗであり、実施の形態１で述べた比較例よりも、素子の
性能は向上していることがわかる。
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力は２２５．６ｍ
Ｗであり、実施の形態１で述べた比較例よりも、素子の
性能は向上していることがわかる。
【００６６】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【００６７】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【００６８】図８及び図９に示すように、活性層成長終
了後に昇温を開始し、昇温と同時に、蒸発防止層の成長
を行い、一定時間の成長中断の後に光ガイド層を成長さ
せた場合にも、本実施の形態と同様の効果があることを
確認している。この際の成長中断は昇温中であっても、
ｐ型光ガイド層成長温度まで昇温後の一定温度であって
も、同様の効果を得られる。
了後に昇温を開始し、昇温と同時に、蒸発防止層の成長
を行い、一定時間の成長中断の後に光ガイド層を成長さ
せた場合にも、本実施の形態と同様の効果があることを
確認している。この際の成長中断は昇温中であっても、
ｐ型光ガイド層成長温度まで昇温後の一定温度であって
も、同様の効果を得られる。
【００６９】また、図１０に示すように、活性層成長後
に、活性層成長温度と同じ温度で蒸発防止層を形成を完
了し、そのまま同じ温度で一定時間の成長中断の後に光
ガイド層を成長させた場合にも、本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
に、活性層成長温度と同じ温度で蒸発防止層を形成を完
了し、そのまま同じ温度で一定時間の成長中断の後に光
ガイド層を成長させた場合にも、本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【００７０】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に成長中断プ
ロセスを挿入した場合にも、本実施の形態と同様の効果
があることを確認している。この中断の時の温度は、活
性層成長温度と同じ温度であっても、昇温中でよい。更
に昇温中の成長中断の場合、成長中断を終わって、蒸発
防止層の成長を始める時の温度は、ｐ型光ガイド層成長
温度よりも低い温度にする必要がある。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に成長中断プ
ロセスを挿入した場合にも、本実施の形態と同様の効果
があることを確認している。この中断の時の温度は、活
性層成長温度と同じ温度であっても、昇温中でよい。更
に昇温中の成長中断の場合、成長中断を終わって、蒸発
防止層の成長を始める時の温度は、ｐ型光ガイド層成長
温度よりも低い温度にする必要がある。
【００７１】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【００７２】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と２回目以降の蒸発防
止層の組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施
の形態と同様の効果があることを確認している。例え
ば、Ａｌ0.5Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0 .15に続いて、第２の
蒸発防止層Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05、第３の蒸
発防止層Ａｌ0.20Ｇａ0.80Ｎ0.85Ａｓ0.15を成長させて
もよい。また、連続的にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.50Ａｓ
0.50からＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05まで変化させ
ても良い。さらに、Ａｌ組成を同時に変化させても良
く、Ａｓでなく、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類以上用い
て組成変化させても良い。また、蒸発防止層成長中は、
一定温度、昇温、降温等の２種類以上のプロセスを組み
合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と２回目以降の蒸発防
止層の組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施
の形態と同様の効果があることを確認している。例え
ば、Ａｌ0.5Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0 .15に続いて、第２の
蒸発防止層Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05、第３の蒸
発防止層Ａｌ0.20Ｇａ0.80Ｎ0.85Ａｓ0.15を成長させて
もよい。また、連続的にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.50Ａｓ
0.50からＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.95Ａｓ0.05まで変化させ
ても良い。さらに、Ａｌ組成を同時に変化させても良
く、Ａｓでなく、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類以上用い
て組成変化させても良い。また、蒸発防止層成長中は、
一定温度、昇温、降温等の２種類以上のプロセスを組み
合わせてもよい。
【００７３】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
【００７４】本実施の形態において、成長中断を行った
場合については、成長中断を行わない場合よりも、投入
電力が比較的小さかった。これは活性層、もしくは蒸発
防止層の成長後、Ｎ2およびＮＨ3雰囲気中で熱にさら
し、時間をおくことで、表面原子のマイグレーション等
により、各層の表面平坦性が促進されて、界面が急峻に
なり、結果として、素子全体の結晶性が向上することに
より、低しきい値でかつ発光効率の高いレーザが得られ
たと考えられる。
場合については、成長中断を行わない場合よりも、投入
電力が比較的小さかった。これは活性層、もしくは蒸発
防止層の成長後、Ｎ2およびＮＨ3雰囲気中で熱にさら
し、時間をおくことで、表面原子のマイグレーション等
により、各層の表面平坦性が促進されて、界面が急峻に
なり、結果として、素子全体の結晶性が向上することに
より、低しきい値でかつ発光効率の高いレーザが得られ
たと考えられる。
【００７５】成長中断は、１秒から５分が好ましく、さ
らには１０秒から１分が好ましい。中断時間が短すぎる
とガスの追い出し効果が低下し、中断時間が長すぎると
再蒸発等で成長表面が荒れ好ましくない。
らには１０秒から１分が好ましい。中断時間が短すぎる
とガスの追い出し効果が低下し、中断時間が長すぎると
再蒸発等で成長表面が荒れ好ましくない。
【００７６】本実施の形態では、成長中断中の雰囲気ガ
スとしてＮ2とＮＨ3を使用しているが、Ｎ2のみを使用
しても本実施の形態と同様の効果が現われることを確認
している。
スとしてＮ2とＮＨ3を使用しているが、Ｎ2のみを使用
しても本実施の形態と同様の効果が現われることを確認
している。
【００７７】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
【００７８】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【００７９】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【００８０】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【００８１】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【００８２】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【００８３】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
【００８４】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【００８５】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【００８６】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【００８７】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【００８８】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【００８９】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【００９０】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層ひいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。ま
た、本実施の形態では、（０００１）面を有するサファ
イア基板を使用した例について記述したが、他の面のサ
ファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネル、マイカ等が
適用でき、いずれの基板でも本実施の形態と同様の効果
が現われることを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層ひいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。ま
た、本実施の形態では、（０００１）面を有するサファ
イア基板を使用した例について記述したが、他の面のサ
ファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネル、マイカ等が
適用でき、いずれの基板でも本実施の形態と同様の効果
が現われることを確認している。
【００９１】また、基板としてＧａＮを使用する場合に
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
【００９２】また、本実施の形態では、低温バッファー
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。また、本実
施の形態の蒸発防止層の効果は、ＧａＮ系化合物半導体
レーザ素子だけでなく、発光ダイオードの特性にも充分
な効果があることを確認している。
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。また、本実
施の形態の蒸発防止層の効果は、ＧａＮ系化合物半導体
レーザ素子だけでなく、発光ダイオードの特性にも充分
な効果があることを確認している。
【００９３】（実施の形態３）実施の形態１では、蒸発
防止層がｐ型の場合であったが、本実施の形態では、蒸
発防止層がｎ型の例について説明する。図１１は、本実
施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオードの
製造法により作製した素子の断面図である。本実施の形
態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図は、実施の形態１
の説明に用いた図２と同一のものである。
防止層がｐ型の場合であったが、本実施の形態では、蒸
発防止層がｎ型の例について説明する。図１１は、本実
施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオードの
製造法により作製した素子の断面図である。本実施の形
態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図は、実施の形態１
の説明に用いた図２と同一のものである。
【００９４】基板として、サファイア基板（１０１）を
用い、その上にＧａＮバッファ層（５０２）、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層（５０３）、ｐ型クラッド層（５０
４）、ｐ型ＧａＮガイド層（５０５）、活性層（５０
６）が形成される。活性層の上に、ｎ型ＡｌＧａＮＡｓ
蒸発防止層（５０７）、ｎ型ＧａＮガイド層（５０
８）、ｎ型クラッド層（５０９）、ｎ型ＧａＮコンタク
ト層（５１０）が形成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2
絶縁膜（５１１）、ｎ型電極（５１２ａ）、ｐ型電極
（５１２ｂ）が形成される。
用い、その上にＧａＮバッファ層（５０２）、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層（５０３）、ｐ型クラッド層（５０
４）、ｐ型ＧａＮガイド層（５０５）、活性層（５０
６）が形成される。活性層の上に、ｎ型ＡｌＧａＮＡｓ
蒸発防止層（５０７）、ｎ型ＧａＮガイド層（５０
８）、ｎ型クラッド層（５０９）、ｎ型ＧａＮコンタク
ト層（５１０）が形成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2
絶縁膜（５１１）、ｎ型電極（５１２ａ）、ｐ型電極
（５１２ｂ）が形成される。
【００９５】次に、レーザ素子作製方法を述べる。
【００９６】まず、基板（１０１）を洗浄して、結晶成
長装置内に設置する。基板は、Ｈ2雰囲気中１１００℃
程度の温度で１０分程度熱処理を施し、その後温度を５
５０℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリア
ガスをＮ2に替え、Ｎ2の全流量を１０ｌ／ｍｉｎ．ＮＨ
3を３ｌ／ｍｉｎ．流し、数秒後、ＴＭＧを２０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．流し、１分間、低温でのＧａＮバッファー
層（５０２）の成長を行った。成長した膜の厚さは３０
ｎｍである。その後、ＴＭＧの供給を停止し、温度を１
０５０℃まで昇温し、再びＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し
てｐ型ＧａＮコンタクト層（５０３）を４μｍ成長す
る。
長装置内に設置する。基板は、Ｈ2雰囲気中１１００℃
程度の温度で１０分程度熱処理を施し、その後温度を５
５０℃程度に降温する。温度が一定になれば、キャリア
ガスをＮ2に替え、Ｎ2の全流量を１０ｌ／ｍｉｎ．ＮＨ
3を３ｌ／ｍｉｎ．流し、数秒後、ＴＭＧを２０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．流し、１分間、低温でのＧａＮバッファー
層（５０２）の成長を行った。成長した膜の厚さは３０
ｎｍである。その後、ＴＭＧの供給を停止し、温度を１
０５０℃まで昇温し、再びＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し
てｐ型ＧａＮコンタクト層（５０３）を４μｍ成長す
る。
【００９７】次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追
加供給し、厚さ０．８０μｍのＡｌ 0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ
型クラッド層（５０４）を成長する。次に、ＴＭＡの供
給を停止し、０．１μｍ厚さのｐ型ＧａＮガイド層（５
０５）を形成する。ｐ型ＧａＮガイド層（５０５）成長
後、Ｃｐ2ＭｇとＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を
７３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１
０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障
壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長
時には、ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流して
も良い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ｔ
ＭＩを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8
Ｎからなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように
成長した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に
変更し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を
５ｎｍの厚さになるように成長した。この活性層となる
障壁層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸
層を成長した後、最後に障壁層を成長して活性層（５０
６）の成長を終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０
μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、
ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＳｉＨ4を１０
ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｎ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（５０７）を成
長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、ＳｉＨ4の
供給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度を再
び１０５０℃に昇温する。
加供給し、厚さ０．８０μｍのＡｌ 0.09Ｇａ0.91Ｎのｐ
型クラッド層（５０４）を成長する。次に、ＴＭＡの供
給を停止し、０．１μｍ厚さのｐ型ＧａＮガイド層（５
０５）を形成する。ｐ型ＧａＮガイド層（５０５）成長
後、Ｃｐ2ＭｇとＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を
７３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１
０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障
壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長
時には、ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流して
も良い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ｔ
ＭＩを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8
Ｎからなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように
成長した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に
変更し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を
５ｎｍの厚さになるように成長した。この活性層となる
障壁層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸
層を成長した後、最後に障壁層を成長して活性層（５０
６）の成長を終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０
μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、
ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＳｉＨ4を１０
ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｎ型Ａｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（５０７）を成
長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、ＳｉＨ4の
供給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度を再
び１０５０℃に昇温する。
【００９８】昇温後、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．
とＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮガイド層（５０８）を
０．１μｍ成長する。次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．供給し、厚さ０．５μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎの
ｎ型クラッド層（５０９）を成長する。その後、ＴＭＡ
の供給を停止し、ＴＭＧとＳｉＨ4を供給し、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層（５１０）を０．５μｍ成長し、終了
後、ＴＭＧとＳｉＨ4の供給を停止して基板加熱を終了
する。
とＳｉＨ4を供給し、ｎ型ＧａＮガイド層（５０８）を
０．１μｍ成長する。次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．供給し、厚さ０．５μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎの
ｎ型クラッド層（５０９）を成長する。その後、ＴＭＡ
の供給を停止し、ＴＭＧとＳｉＨ4を供給し、ｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層（５１０）を０．５μｍ成長し、終了
後、ＴＭＧとＳｉＨ4の供給を停止して基板加熱を終了
する。
【００９９】次に、この成長膜をフォトリソグラフィと
ドライエッチング技術により、表面からｎ型クラッド層
（５０９）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ
６００μｍのメサ型に作製し、ｎ型ＧａＮコンタクト層
上にＳｉＯ2絶縁膜（５１１）を形成し、また、表面か
らｐ型ＧａＮコンタクト層に達する溝を作製した後、露
出したｐ型ＧａＮコンタクト層にＰｄ、Ａｕよりなるｐ
型電極（５１２ｂ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層表面に
Ｔｉ、Ａｌの幅２μｍ、長さ６００μｍで接合するｎ型
電極（５１２ａ）を形成した。
ドライエッチング技術により、表面からｎ型クラッド層
（５０９）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ
６００μｍのメサ型に作製し、ｎ型ＧａＮコンタクト層
上にＳｉＯ2絶縁膜（５１１）を形成し、また、表面か
らｐ型ＧａＮコンタクト層に達する溝を作製した後、露
出したｐ型ＧａＮコンタクト層にＰｄ、Ａｕよりなるｐ
型電極（５１２ｂ）、ｎ型ＧａＮコンタクト層表面に
Ｔｉ、Ａｌの幅２μｍ、長さ６００μｍで接合するｎ型
電極（５１２ａ）を形成した。
【０１００】次に、ＧａＮ系結晶を劈開することによ
り、長さ６５０μｍのレーザ共振器を形成した。レーザ
出射面側の共振器端面には、反射率１２％のシリコン窒
化膜を形成し、反対側の共振器端面には７０％の反射率
を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの誘電体多層
膜を形成し、最後にスクライブによりチップ分割して、
レーザ素子を作製した。
り、長さ６５０μｍのレーザ共振器を形成した。レーザ
出射面側の共振器端面には、反射率１２％のシリコン窒
化膜を形成し、反対側の共振器端面には７０％の反射率
を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの誘電体多層
膜を形成し、最後にスクライブによりチップ分割して、
レーザ素子を作製した。
【０１０１】このレーザ素子の特性を測定したところ、
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力は、２７９．７
ｍＷであった。一方、蒸発防止層をｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎで形成し、その他は本実施の形態と同様の方法で
作製したレーザ素子の光出力３５ｍＷの室温での投入電
力は、３０１．７ｍＷであり、本発明を適用した場合の
方が優れていることがわかる。また、寿命に関しても、
本発明を適用した場合の方が、約３０％長いことを確認
している。
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力は、２７９．７
ｍＷであった。一方、蒸発防止層をｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎで形成し、その他は本実施の形態と同様の方法で
作製したレーザ素子の光出力３５ｍＷの室温での投入電
力は、３０１．７ｍＷであり、本発明を適用した場合の
方が優れていることがわかる。また、寿命に関しても、
本発明を適用した場合の方が、約３０％長いことを確認
している。
【０１０２】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
【０１０３】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【０１０４】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１０５】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【０１０６】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【０１０７】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
【０１０８】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【０１０９】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【０１１０】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【０１１１】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０１１２】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【０１１３】また、実施の形態２の図６、図７、図８、
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１１４】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１１５】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【０１１６】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
【０１１７】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層をクラッド層と置き換えたもの
と同様であり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
明において、光ガイド層をクラッド層と置き換えたもの
と同様であり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０１１８】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【０１１９】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【０１２０】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【０１２１】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【０１２２】また、本実施の形態では、（０００１）面
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
【０１２３】また、基板としてＧａＮを使用する場合に
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
【０１２４】また、本実施の形態では、低温バッファー
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
【０１２５】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
【０１２６】（実施の形態４）本実施の形態では、蒸発
防止層のＡｌ組成をコンタクト層に近づくにつれて低減
させたＧａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作製し
た結果について説明する。本実施の形態のＧａＮ系化合
物半導体のレーザダイオードの製造法により作製した膜
の断面図は、実施の形態１の説明に用いた図１と同一の
ものである。本実施の形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の
概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のも
のである。図１２は、本実施の形態のＧａＮ系化合物半
導体のレーザダイオードの製造法における蒸発防止層成
長時の各原料の供給量の経時変化を示す図である。蒸発
防止層作製時以外の成長方法は、実施の形態１と同様の
方法である。
防止層のＡｌ組成をコンタクト層に近づくにつれて低減
させたＧａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作製し
た結果について説明する。本実施の形態のＧａＮ系化合
物半導体のレーザダイオードの製造法により作製した膜
の断面図は、実施の形態１の説明に用いた図１と同一の
ものである。本実施の形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の
概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のも
のである。図１２は、本実施の形態のＧａＮ系化合物半
導体のレーザダイオードの製造法における蒸発防止層成
長時の各原料の供給量の経時変化を示す図である。蒸発
防止層作製時以外の成長方法は、実施の形態１と同様の
方法である。
【０１２７】活性層成長後に、成長温度はそのままで、
図１２のように、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ａ
ｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ｃｐ2Ｍｇを０．１０
ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを供給し、３０ｎｍの厚さ
のｐ型ＡｌＧａＮＡｓ蒸発防止層（１０７）を成長す
る。その後、ＴＭＡ、ＡｓＨ3の供給を停止し、ＮＨ3と
Ｎ2の雰囲気中で、基板温度を再び１０５０℃に昇温す
る。
図１２のように、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ａ
ｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、Ｃｐ2Ｍｇを０．１０
ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＡを供給し、３０ｎｍの厚さ
のｐ型ＡｌＧａＮＡｓ蒸発防止層（１０７）を成長す
る。その後、ＴＭＡ、ＡｓＨ3の供給を停止し、ＮＨ3と
Ｎ2の雰囲気中で、基板温度を再び１０５０℃に昇温す
る。
【０１２８】昇温後、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．
とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ
型ＧａＮガイド層（１０８）を０．１μｍ成長する。そ
の後は、実施の形態１と同様の方法で成長を行い、結晶
膜を処理し、レーザ素子を作製した。成長終了後は、実
施の形態１と同様の方法で成長結晶を処理し、レーザ素
子を作製した。
とＣｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ
型ＧａＮガイド層（１０８）を０．１μｍ成長する。そ
の後は、実施の形態１と同様の方法で成長を行い、結晶
膜を処理し、レーザ素子を作製した。成長終了後は、実
施の形態１と同様の方法で成長結晶を処理し、レーザ素
子を作製した。
【０１２９】このレーザ素子の特性を測定したところ、
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力：２１１．３ｍ
Ｗであり、ｐ型クラッド層のＡｌ高混晶層のＡｌ組成を
変化させない素子と比して、発光特性は向上しているこ
とを確認した。また、寿命特性も向上していた。これ
は、Ａｓを混入させた蒸発防止層のＡｌ組成を活性層、
および光ガイド層に近い範囲では、小さくし、中間部分
で大きくすることで、Ｉｎ等の遊離を防ぎ、なおかつ活
性層と光ガイド層に与える格子ひずみを抑えられ、原子
の拡散を抑制するＡｓの効果がより発揮された結果、投
入電力−光出力の関係が良好なものになったためと考え
られる。
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの室温での投入電力：２１１．３ｍ
Ｗであり、ｐ型クラッド層のＡｌ高混晶層のＡｌ組成を
変化させない素子と比して、発光特性は向上しているこ
とを確認した。また、寿命特性も向上していた。これ
は、Ａｓを混入させた蒸発防止層のＡｌ組成を活性層、
および光ガイド層に近い範囲では、小さくし、中間部分
で大きくすることで、Ｉｎ等の遊離を防ぎ、なおかつ活
性層と光ガイド層に与える格子ひずみを抑えられ、原子
の拡散を抑制するＡｓの効果がより発揮された結果、投
入電力−光出力の関係が良好なものになったためと考え
られる。
【０１３０】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
【０１３１】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【０１３２】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１３３】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【０１３４】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【０１３５】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【０１３６】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。
【０１３７】組成が小さ過ぎると原子をトラップする能
力が低下し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、
活性層からの拡散があるため、また組成が大きすぎると
活性層に格子歪みを与えるために好ましくない。
力が低下し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、
活性層からの拡散があるため、また組成が大きすぎると
活性層に格子歪みを与えるために好ましくない。
【０１３８】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【０１３９】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【０１４０】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【０１４１】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０１４２】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【０１４３】また、実施の形態２の図６、図７、図８、
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１４４】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１４５】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【０１４６】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
【０１４７】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
【０１４８】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【０１４９】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【０１５０】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【０１５１】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【０１５２】また、本実施の形態では、（０００１）面
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
【０１５３】また、基板としてＧａＮを使用する場合に
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
【０１５４】また、本実施の形態では、低温バッファー
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
【０１５５】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
【０１５６】（実施の形態５）本実施の形態では、クラ
ッド層にＩｎ1-wＧａwＮ（０＜ｗ＜１）クラック防止層
を組込んだＧａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作
製した結果について説明する。図１３は、本実施の形態
のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオードの製造法に
より作製した素子の断面図である。基板として、サファ
イア基板（１０１）を用い、その上にＧａＮバッファ層
（１０２）、ｎ型ＧａＮコンタクト層（１０３）が形成
される。その上にＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層（７
１３）が形成される。クラック防止層の上に、ｎ型Ａｌ
0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（１０４）が形成され、その
上に、ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層（１０
６）、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１
０７）、ｐ型ＧａＮガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎクラッド層（１０９）が形成される。ｐ型ク
ラッド層（１０９ａ）の上にはｐ型ＧａＮコンタクト層
（１１０）が形成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2絶縁
膜（１１１）、ｐ型電極（１１２ａ）、ｎ型電極（１１
２ｂ）が形成される。本実施の形態で使用したＭＯＣＶ
Ｄ装置の概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と
同一のものである。
ッド層にＩｎ1-wＧａwＮ（０＜ｗ＜１）クラック防止層
を組込んだＧａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作
製した結果について説明する。図１３は、本実施の形態
のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオードの製造法に
より作製した素子の断面図である。基板として、サファ
イア基板（１０１）を用い、その上にＧａＮバッファ層
（１０２）、ｎ型ＧａＮコンタクト層（１０３）が形成
される。その上にＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層（７
１３）が形成される。クラック防止層の上に、ｎ型Ａｌ
0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（１０４）が形成され、その
上に、ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層（１０
６）、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１
０７）、ｐ型ＧａＮガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎクラッド層（１０９）が形成される。ｐ型ク
ラッド層（１０９ａ）の上にはｐ型ＧａＮコンタクト層
（１１０）が形成され、結晶成長の後に、ＳｉＯ2絶縁
膜（１１１）、ｐ型電極（１１２ａ）、ｎ型電極（１１
２ｂ）が形成される。本実施の形態で使用したＭＯＣＶ
Ｄ装置の概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と
同一のものである。
【０１５７】ｎ型コンタクト層の形成までは、実施の形
態１の方法と同様である。ｎ型コンタクト層形成後、次
に、ＴＭＡの供給を停止して、ＳｉＨ4を５．０ｎｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭ
Ｉを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ
からなるＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層（７１３）を
０．１μｍの厚さになるように成長した。その後、ＴＭ
Ａを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追加供給し、厚さ０．８０
μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｎ型クラッド層（１０４）
を成長する。後の工程は、実施の形態１と同様の方法で
ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層（１０６）、Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）、
ｐ型ＧａＮガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91
Ｎクラッド層（１０９）、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１
１０）の成長を行い、結晶膜を処理し、レーザ素子を作
製した。
態１の方法と同様である。ｎ型コンタクト層形成後、次
に、ＴＭＡの供給を停止して、ＳｉＨ4を５．０ｎｍｏ
ｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭ
Ｉを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ
からなるＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層（７１３）を
０．１μｍの厚さになるように成長した。その後、ＴＭ
Ａを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追加供給し、厚さ０．８０
μｍのＡｌ0.09Ｇａ0.91Ｎのｎ型クラッド層（１０４）
を成長する。後の工程は、実施の形態１と同様の方法で
ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）、活性層（１０６）、Ａ
ｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）、
ｐ型ＧａＮガイド層（１０８）、ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91
Ｎクラッド層（１０９）、ｐ型ＧａＮコンタクト層（１
１０）の成長を行い、結晶膜を処理し、レーザ素子を作
製した。
【０１５８】このレーザ素子の特性を測定したところ、
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの投入電力は、２０３．５ｍＷであ
り、また、寿命特性も向上していた。
低しきい値で、発光効率の高いレーザ連続発振が得られ
た。光出力３５ｍＷの投入電力は、２０３．５ｍＷであ
り、また、寿命特性も向上していた。
【０１５９】本実施の形態のように、Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層が具備された発光素子に、ク
ラック防止層を導入した場合、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが
含有されないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発防止層が具備され
た発光素子にクラック防止層を導入した場合よりも、光
出力３５ｍＷに必要とされる投入電力は減少していた。
この原因は、クラック防止層によって、クラックが減少
したことで、原子の拡散を促進する要因が減り、さらに
Ａｓを混入させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ 0.15蒸発
防止層を用いることで、より活性層周辺の原子の拡散を
抑制することが可能となり、活性層の結晶性、界面の急
峻性が向上したためと考えられる。
Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層が具備された発光素子に、ク
ラック防止層を導入した場合、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが
含有されないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発防止層が具備され
た発光素子にクラック防止層を導入した場合よりも、光
出力３５ｍＷに必要とされる投入電力は減少していた。
この原因は、クラック防止層によって、クラックが減少
したことで、原子の拡散を促進する要因が減り、さらに
Ａｓを混入させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ 0.15蒸発
防止層を用いることで、より活性層周辺の原子の拡散を
抑制することが可能となり、活性層の結晶性、界面の急
峻性が向上したためと考えられる。
【０１６０】本実施の形態においては、クラック防止層
の挿入位置は、ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層の間
であるが、その他に、ｎ型コンタクト中、ｎ型クラッド
層中、ないしはｎ型クラッド層とｎ型ガイド層の間で
も、本実施の形態と同様の効果が得られる。また、挿入
箇所も１つに限定されない。また、ｐ型コンタクト層か
ら成長する場合、クラック防止層の挿入位置は、ｐ型コ
ンタクト層とｐ型クラッド層の間、ｐ型コンタクト中、
ｐ型クラッド層中、ないしはｐ型クラッド層とｐ型ガイ
ド層の間でも、本実施の形態と同様の効果が得られる。
の挿入位置は、ｎ型コンタクト層とｎ型クラッド層の間
であるが、その他に、ｎ型コンタクト中、ｎ型クラッド
層中、ないしはｎ型クラッド層とｎ型ガイド層の間で
も、本実施の形態と同様の効果が得られる。また、挿入
箇所も１つに限定されない。また、ｐ型コンタクト層か
ら成長する場合、クラック防止層の挿入位置は、ｐ型コ
ンタクト層とｐ型クラッド層の間、ｐ型コンタクト中、
ｐ型クラッド層中、ないしはｐ型クラッド層とｐ型ガイ
ド層の間でも、本実施の形態と同様の効果が得られる。
【０１６１】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりもクーロン力が大き
く、蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡
散を抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層
への拡散を抑制することができたために、活性層の結晶
性が保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する
投入電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると
考えられる。
【０１６２】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【０１６３】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１６４】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【０１６５】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【０１６６】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【０１６７】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
【０１６８】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【０１６９】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【０１７０】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【０１７１】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０１７２】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【０１７３】また、実施の形態２の図６、図７、図８、
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１７４】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１７５】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【０１７６】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
【０１７７】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
【０１７８】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【０１７９】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【０１８０】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【０１８１】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【０１８２】また、本実施の形態では、（０００１）面
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
を有するサファイア基板を使用した例について記述した
が、他の面のサファイア基板、ＧａＮ、ＳｉＣ、スピネ
ル、マイカ等が適用でき、いずれの基板でも本実施の形
態と同様の効果が現われることを確認している。
【０１８３】また、基板としてＧａＮを使用する場合に
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
は、Ｈ2雰囲気中の熱処理と低温でのバッファー層の成
長は行う必要がなく、昇温は、不活性ガスを主とするキ
ャリアガスとＮＨ3雰囲気中で行い、ＴＭＧ及び／また
はＳｉＨ4の導入と同時に下層のＧａＮ膜の成長から行
うことができ、このときも作製された発光素子は本実施
の形態と同様の効果が現われている。
【０１８４】また、本実施の形態では、低温バッファー
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
層としてＧａＮ膜を成長した場合について記述したが、
低温バッファー層としてはＡｌηＧａ1-ηＮ（０≦η≦
１）を使用しても、さらにＺｎＯを用いた場合も、発光
素子を作製する上で何ら問題がなく、いずれの場合でも
本実施の形態と同様の効果が現われている。
【０１８５】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性向上にも、充分な効果があることを確
認している。
【０１８６】（実施の形態６）本実施の形態では、成長
用基板としてＧａＮ基板を用いて、本発明を適用してＧ
ａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作製した結果に
ついて説明する。図１４は、本実施の形態のＧａＮ系化
合物半導体のレーザダイオードの製造法により作製した
素子の断面図である。基板として、ｎ型ＧａＮ基板（８
０１）を用い、その上にｎ型ＧａＮ層（８０２）、ｎ型
Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０３）が形成され
る。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０３）の上
に、ｎ型ＧａＮガイド層（８０４）、活性層（８０
５）、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（８
０６）、ｐ型ＧａＮガイド層（８０７）、ｐ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０８）が形成される。ｐ型Ａ
ｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０８）の上にはｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層（８０９）が形成され、結晶成長の後
に、ＳｉＯ2絶縁膜（８１０）、ｐ型電極（８１１
ａ）、ｎ型電極（８１１ｂ）が形成される。
用基板としてＧａＮ基板を用いて、本発明を適用してＧ
ａＮ系化合物半導体レーザダイオードを作製した結果に
ついて説明する。図１４は、本実施の形態のＧａＮ系化
合物半導体のレーザダイオードの製造法により作製した
素子の断面図である。基板として、ｎ型ＧａＮ基板（８
０１）を用い、その上にｎ型ＧａＮ層（８０２）、ｎ型
Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０３）が形成され
る。ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０３）の上
に、ｎ型ＧａＮガイド層（８０４）、活性層（８０
５）、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（８
０６）、ｐ型ＧａＮガイド層（８０７）、ｐ型Ａｌ0.09
Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０８）が形成される。ｐ型Ａ
ｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０８）の上にはｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層（８０９）が形成され、結晶成長の後
に、ＳｉＯ2絶縁膜（８１０）、ｐ型電極（８１１
ａ）、ｎ型電極（８１１ｂ）が形成される。
【０１８７】本実施の形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の
概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のも
のである。基板として（０００１）面を有するｎ型Ｇａ
Ｎ基板を用い、ＧａＮ系化合物半導体層を成長してい
く。図２のＭＯＣＶＤ装置において、サファイア基板
（１０１）が（０００１）面を有するｎ型ＧａＮ基板で
に変わったこと以外は、実施の形態１における説明と同
様である。
概略図は、実施の形態１の説明に用いた図２と同一のも
のである。基板として（０００１）面を有するｎ型Ｇａ
Ｎ基板を用い、ＧａＮ系化合物半導体層を成長してい
く。図２のＭＯＣＶＤ装置において、サファイア基板
（１０１）が（０００１）面を有するｎ型ＧａＮ基板で
に変わったこと以外は、実施の形態１における説明と同
様である。
【０１８８】まず、ｎ型ＧａＮ基板（８０１）を洗浄し
て、結晶成長装置内に設置する。基板は、ＮＨ3雰囲気
中１０５０℃まで昇温し、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＳｉＨ4ガスを１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給して
ｎ型ＧａＮ層（８０２）を４μｍ成長する。
て、結晶成長装置内に設置する。基板は、ＮＨ3雰囲気
中１０５０℃まで昇温し、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．とＳｉＨ4ガスを１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給して
ｎ型ＧａＮ層（８０２）を４μｍ成長する。
【０１８９】次に、ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追
加供給し、厚さ０．８０μｍのｎ型ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎクラッド層（８０３）を成長する。次に、ＴＭＡ
の供給を停止し、０．１μｍ厚さのｎ型ＧａＮガイド層
の製造（８０４）を行う。ｎ型ＧａＮガイド層（８０
４）成長後、ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の
温度を７３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭ
Ｇを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／
ｍｉｎ．で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層
の障壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層
成長時には、ＳｉＨ 4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流
しても良い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．、ＴＭＩを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎからなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さに
なるように成長した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／
ｍｉｎ．に変更し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層
の障壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。この活
性層となる障壁層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多
重量子井戸を成長した後、最後に障壁層を成長して活性
層（８０５）の成長を終了する。
加供給し、厚さ０．８０μｍのｎ型ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ
0.91Ｎクラッド層（８０３）を成長する。次に、ＴＭＡ
の供給を停止し、０．１μｍ厚さのｎ型ＧａＮガイド層
の製造（８０４）を行う。ｎ型ＧａＮガイド層（８０
４）成長後、ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の
温度を７３０℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭ
Ｇを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／
ｍｉｎ．で供給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層
の障壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。活性層
成長時には、ＳｉＨ 4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流
しても良い。その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．、ＴＭＩを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、Ｉｎ
0.2Ｇａ0.8Ｎからなる活性層の井戸層を３ｎｍの厚さに
なるように成長した。その後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／
ｍｉｎ．に変更し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層
の障壁層を５ｎｍの厚さになるように成長した。この活
性層となる障壁層と井戸層の成長を繰り返し、３層の多
重量子井戸を成長した後、最後に障壁層を成長して活性
層（８０５）の成長を終了する。
【０１９０】活性層成長後に、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／
ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2
Ｍｇを０．１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの
厚さのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
（８０６）を成長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、Ｃｐ
2Ｍｇの供給を停止し、基板温度を再び１０５０℃に昇
温する。昇温後、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．とＣ
ｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ型Ｇ
ａＮガイド層（８０７）を０．１μｍ成長する。次に、
ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追加供給し、厚さ０．
８０μｍのｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０
８）を成長する。成長終了後、ＴＭＡの供給を停止し、
ＴＭＧとＣｐ2Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタクト層
（８０９）を０．５μｍ成長し、終了後、ＴＭＧとＣｐ
2Ｍｇの供給を停止して基板加熱を終了する。
ｍｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2
Ｍｇを０．１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの
厚さのｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
（８０６）を成長する。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、Ｃｐ
2Ｍｇの供給を停止し、基板温度を再び１０５０℃に昇
温する。昇温後、ＴＭＧを５０μｍｏｌ／ｍｉｎ．とＣ
ｐ2Ｍｇを０．２０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．供給し、ｐ型Ｇ
ａＮガイド層（８０７）を０．１μｍ成長する。次に、
ＴＭＡを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．追加供給し、厚さ０．
８０μｍのｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層（８０
８）を成長する。成長終了後、ＴＭＡの供給を停止し、
ＴＭＧとＣｐ2Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮコンタクト層
（８０９）を０．５μｍ成長し、終了後、ＴＭＧとＣｐ
2Ｍｇの供給を停止して基板加熱を終了する。
【０１９１】次に、この成長膜をフォトリソグラフィと
ドライエッチング技術により、ＧａＮ系の結晶の＜１−
１００＞方向に平行に、表面からｐ型クラッド層（８０
８）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ６００
μｍのメサ型に作製し、ｐ型ＧａＮコンタクト層上にＳ
ｉＯ2絶縁膜（８１０）を形成し、また、ｎ型ＧａＮ基
板にＴｉ、Ａｌよりなるｎ型電極（８１１ｂ）、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層表面にＰｄ、Ａｕの幅２μｍ、長さ６
００μｍで接合するｐ型電極（８１１ａ）を形成した。
ドライエッチング技術により、ＧａＮ系の結晶の＜１−
１００＞方向に平行に、表面からｐ型クラッド層（８０
８）表面までをエッチングし、幅３０μｍ、長さ６００
μｍのメサ型に作製し、ｐ型ＧａＮコンタクト層上にＳ
ｉＯ2絶縁膜（８１０）を形成し、また、ｎ型ＧａＮ基
板にＴｉ、Ａｌよりなるｎ型電極（８１１ｂ）、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層表面にＰｄ、Ａｕの幅２μｍ、長さ６
００μｍで接合するｐ型電極（８１１ａ）を形成した。
【０１９２】次に、（１−１００）面にて、ＧａＮ系結
晶を劈開することにより、長さ６５０μｍのレーザ共振
器を形成した。光出射側の共振器端面に反射率１２％の
シリコン窒化膜を形成し、反対側の共振器端面には７０
％の反射率を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの
誘電体多層膜を、形成し、最後にスクライブによりチッ
プ分割して、レーザ素子を作製した。
晶を劈開することにより、長さ６５０μｍのレーザ共振
器を形成した。光出射側の共振器端面に反射率１２％の
シリコン窒化膜を形成し、反対側の共振器端面には７０
％の反射率を有する酸化チタン膜と弗化マグネシウムの
誘電体多層膜を、形成し、最後にスクライブによりチッ
プ分割して、レーザ素子を作製した。
【０１９３】このように作製されたレーザ素子の特性を
測定したところ、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は
１９１．３ｍＷであった。
測定したところ、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は
１９１．３ｍＷであった。
【０１９４】本実施の形態のように、ＧａＮを基板とし
て作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
を具備する発光素子は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが含有さ
れないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発防止層が具備された発光
素子に比べて、光出力３５ｍＷに必要とされる投入電力
は減少していた。この原因は、実施の形態５の場合と同
様に、ＧａＮ基板を用いることで、貫通転移、クラック
等の結晶欠陥が減少したことで、原子の拡散を促進する
要因が減り、さらにＡｓを混入させたＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層を用いることで、より活性層
周辺の原子の拡散を抑制することが可能となり、活性層
の結晶性、界面の急峻性が向上したためと考えられる。
て作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層
を具備する発光素子は、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉが含有さ
れないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ蒸発防止層が具備された発光
素子に比べて、光出力３５ｍＷに必要とされる投入電力
は減少していた。この原因は、実施の形態５の場合と同
様に、ＧａＮ基板を用いることで、貫通転移、クラック
等の結晶欠陥が減少したことで、原子の拡散を促進する
要因が減り、さらにＡｓを混入させたＡｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層を用いることで、より活性層
周辺の原子の拡散を抑制することが可能となり、活性層
の結晶性、界面の急峻性が向上したためと考えられる。
【０１９５】また、ＧａＮ基板を用いることで、ｎ電極
作製のためのエッチング工程がなくなり、また基板と素
子の劈開方向が同一なので、チップの切り出しが容易に
なり、歩留まりが大幅に向上する。
作製のためのエッチング工程がなくなり、また基板と素
子の劈開方向が同一なので、チップの切り出しが容易に
なり、歩留まりが大幅に向上する。
【０１９６】また、蒸発防止層において、Ａｓ、Ｐの代
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
わりにＳｂ、Ｂｉを用いた場合も低電力動作、寿命向上
等のレーザ素子特性が向上することを確認している。こ
れらは、該蒸発防止層にＡｓを導入した場合と同様に、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉ原子がＮ原子よりも原子半径が大きく、
蒸発防止層形成後も活性層からのＩｎ等の原子の拡散を
抑制したり、またドーパントであるＭｇ等の活性層への
拡散を抑制することができたために、活性層の結晶性が
保たれ、発光効率が向上し、また、光出力に対する投入
電力が抑えられるために、素子寿命も延びていると考え
られる。
【０１９７】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【０１９８】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０１９９】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【０２００】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【０２０１】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【０２０２】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。
【０２０３】蒸発防止層の膜厚は１〜２００ｎｍが好ま
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
しく、さらには５〜１００ｎｍが好ましい。膜厚が薄過
ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防ぐことが困難になり、厚過
ぎる場合は、発光に関与するキャリアの障壁となり、ま
た活性層に格子ひずみを与えるために好ましくない。
【０２０４】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【０２０５】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには１×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【０２０６】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０２０７】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【０２０８】また、実施の形態２の図６、図７、図８、
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０２０９】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０２１０】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【０２１１】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
【０２１２】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
【０２１３】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【０２１４】また、活性層は、ＩｎμＧａ1-μＮ（０＜
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
μ＜１）だけでなく、ＩｎμＧａ1-μＮにＰ、Ａｓ、Ｓ
ｂ、Ｂｉ、Ｃのうち少なくとも１種類以上が含有されて
いる場合においても、本実施の形態と同様の効果が現わ
れることを確認している。この場合、蒸発防止層にはＡ
ｌが含まれないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ
0.95Ｐ0. 05、ＧａＮ0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ
0.80Ｂｉ0.20等（一般式ＧａＮ1- zαz（０．０００１≦
ｚ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１
種類以上））の場合も本実施の形態と同様の効果がある
ことを確認している。
【０２１５】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【０２１６】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【０２１７】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。 （実施の形態７）本実施の形態では、活性層にＡｓを含
有する素子に、本発明の蒸発防止層を適用したＧａＮ系
化合物半導体レーザ素子を作製した結果について説明す
る。本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイ
オードの製造法により作製した膜の断面図は、実施の形
態１の説明に用いた図１と同一のものである。本実施の
形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図は、実施の形態
１の説明に用いた図２と同一のものである。図１２は、
本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオー
ドの製造法における蒸発防止層成長時の各原料の供給量
の経時変化を示す図である。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。 （実施の形態７）本実施の形態では、活性層にＡｓを含
有する素子に、本発明の蒸発防止層を適用したＧａＮ系
化合物半導体レーザ素子を作製した結果について説明す
る。本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイ
オードの製造法により作製した膜の断面図は、実施の形
態１の説明に用いた図１と同一のものである。本実施の
形態で使用したＭＯＣＶＤ装置の概略図は、実施の形態
１の説明に用いた図２と同一のものである。図１２は、
本実施の形態のＧａＮ系化合物半導体のレーザダイオー
ドの製造法における蒸発防止層成長時の各原料の供給量
の経時変化を示す図である。
【０２１８】活性層成長前までは、実施の形態１の方法
と同様である。ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）成長後、
ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を７３０
℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．で供
給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５
ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長時には、
ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流しても良い。
その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを５
０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ0.80Ａｓ0.20からなる活
性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように成長した。そ
の後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に変更し、Ｉｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５ｎｍの厚さ
になるように成長した。この活性層となる障壁層と井戸
層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸層を成長した
後、最後に障壁層を成長して活性層（１０６）の成長を
終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＡｓＨ3を１
０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2Ｍｇを０．１０ｎｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｐ型Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）を成長す
る。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、Ｃｐ2Ｍｇの供
給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度を再び
１０５０℃に昇温する。その後は、実施の形態１と同様
の方法で成長を続け、その後の素子化工程を経て、レー
ザ素子を作製した。
と同様である。ｎ型ＧａＮガイド層（１０５）成長後、
ＳｉＨ4とＴＭＧの供給を停止し、基板の温度を７３０
℃まで低下させ、温度が安定すると、ＴＭＧを１０μｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．で供
給し、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５
ｎｍの厚さになるように成長した。活性層成長時には、
ＳｉＨ4を１０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．程度流しても良い。
その後、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＴＭＩを５
０μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＡｓＨ3を１０ｎｍｏｌ／ｍｉ
ｎ．供給し、Ｉｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ0.80Ａｓ0.20からなる活
性層の井戸層を３ｎｍの厚さになるように成長した。そ
の後、ＴＭＩを１０μｍｏｌ／ｍｉｎ．に変更し、Ｉｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎからなる活性層の障壁層を５ｎｍの厚さ
になるように成長した。この活性層となる障壁層と井戸
層の成長を繰り返し、３層の多重量子井戸層を成長した
後、最後に障壁層を成長して活性層（１０６）の成長を
終了する。活性層成長後に、ＴＭＧを１０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ．、ＴＭＡを５μｍｏｌ／ｍｉｎ．、ＡｓＨ3を１
０ｎｍｏｌ／ｍｉｎ．、及びＣｐ2Ｍｇを０．１０ｎｍ
ｏｌ／ｍｉｎ．供給し、３０ｎｍの厚さのｐ型Ａｌ0.15
Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層（１０７）を成長す
る。その後、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ3、Ｃｐ2Ｍｇの供
給を停止し、ＮＨ3とＮ2の雰囲気中で、基板温度を再び
１０５０℃に昇温する。その後は、実施の形態１と同様
の方法で成長を続け、その後の素子化工程を経て、レー
ザ素子を作製した。
【０２１９】このように作製されたレーザ素子の特性を
測定したところ、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は
１７８．８ｍＷであった。
測定したところ、光出力３５ｍＷの室温での投入電力は
１７８．８ｍＷであった。
【０２２０】比較例として、蒸発防止層にＡｓを含有し
ないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎを用い、その他の条件を本実施
の形態と同じにして成長したレーザ素子の場合、光出力
３５ｍＷの室温での投入電力は２３６．３ｍＷであっ
た。本実施の形態で作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａ
ｓ0.15蒸発防止層のレーザ素子の方が、低電力で動作し
ていることがわかる。さらに、光出力３５ｍＷの５０℃
における素子寿命に関しても、本実施の形態で作製した
レーザ素子の方が、平均で約２７％伸びていることを確
認している。
ないＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎを用い、その他の条件を本実施
の形態と同じにして成長したレーザ素子の場合、光出力
３５ｍＷの室温での投入電力は２３６．３ｍＷであっ
た。本実施の形態で作製したＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａ
ｓ0.15蒸発防止層のレーザ素子の方が、低電力で動作し
ていることがわかる。さらに、光出力３５ｍＷの５０℃
における素子寿命に関しても、本実施の形態で作製した
レーザ素子の方が、平均で約２７％伸びていることを確
認している。
【０２２１】ＩｎＧａＮＡｓＰＳｂＢｉのように、活性
層にＡｓ等のＮ以外のＶ族元素を導入することで、発光
効率が増加するが、本実施の形態のように蒸発防止層に
Ａｓ等のＮ以外のＶ族元素を添加することで活性層周辺
の相互拡散が抑えられた結果、活性層の組成保持、結晶
性向上に繋がったと考えられる。
層にＡｓ等のＮ以外のＶ族元素を導入することで、発光
効率が増加するが、本実施の形態のように蒸発防止層に
Ａｓ等のＮ以外のＶ族元素を添加することで活性層周辺
の相互拡散が抑えられた結果、活性層の組成保持、結晶
性向上に繋がったと考えられる。
【０２２２】また、井戸層だけでなく、障壁層にもＡｓ
等のＮ以外のＶ族元素が含有された場合にも本実施の形
態と同様の効果があることを確認している。
等のＮ以外のＶ族元素が含有された場合にも本実施の形
態と同様の効果があることを確認している。
【０２２３】また、井戸層、障壁層にＩｎが含有されな
い、ＧａＮＡｓＰＳｂＢｉ等の場合でも、活性層周辺で
の相互拡散を抑えるといった本実施の形態と同様の効果
があることを確認している。
い、ＧａＮＡｓＰＳｂＢｉ等の場合でも、活性層周辺で
の相互拡散を抑えるといった本実施の形態と同様の効果
があることを確認している。
【０２２４】また、蒸発防止層において、Ｎが含まれな
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
いＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ、Ａｌ0.10Ｇａ0.90Ｐ、Ａｌ
0.20Ｇａ0.80Ｓｂ、及びＡｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｂｉ
0.5、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ａｓ0.5Ｐ0.5等（一般式ＡｌxＧ
ａ1-xα（０≦ｘ≦１、αはＡｓ、Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのう
ち少なくとも１種類以上））の場合も本実施の形態と同
様の効果があることを確認している。
【０２２５】また、蒸発防止層において、Ａｌが含まれ
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
ないＧａＮ0.90Ａｓ0.10、ＧａＮ0. 95Ｐ0.05、ＧａＮ
0.90Ａｓ0.05Ｓｂ0.05、及びＧａＮ0.80Ｂｉ0.20等（一
般式ＧａＮ1-zαz（０．０００１≦ｚ≦１、αはＡｓ、
Ｐ、Ｓｂ、Ｂｉのうち少なくとも１種類以上））の場合
も本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０２２６】また、蒸発防止層にＩｎが含有される場合
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
においても、本実施の形態と同様の効果があることを確
認している。
【０２２７】また、蒸発防止層に添加する元素は、Ｐ、
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
Ａｓ、Ｓｂ、Ｂｉのうち１種類に限定されるものではな
く２種以上の元素の組合せも可能であり、実際、効果も
確認している。
【０２２８】また、蒸発防止層のＡｌの組成は、０．０
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
０１〜０．７０が好ましく、さらには０．０５〜０．２
５が好ましい。Ａｌ組成が大き過ぎると活性層周辺層か
らの原子の活性層へ拡散、活性層からの拡散があるため
に、好ましくない。
【０２２９】また、Ｐの組成は０．００１から０．８０
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。蒸発防止層の膜
厚は１〜２００ｎｍが好ましく、さらには５〜１００ｎ
ｍが好ましい。膜厚が薄過ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防
ぐことが困難になり、厚過ぎる場合は、発光に関与する
キャリアの障壁となり、また活性層に格子ひずみを与え
るために好ましくない。
０が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好
ましい。また、Ａｓの組成は０．００１から０．８００
が好ましく、さらには０．００５から０．５００が好ま
しい。また、Ｓｂの組成は０．００１から０．８００が
好ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。また、Ｂｉの組成は０．００１から０．８００が好
ましく、さらには０．００５から０．４００が好まし
い。組成が小さ過ぎると原子をトラップする能力が低下
し、活性層周辺層からの原子の活性層へ拡散、活性層か
らの拡散があるため、また組成が大きすぎると活性層に
格子歪みを与えるために好ましくない。蒸発防止層の膜
厚は１〜２００ｎｍが好ましく、さらには５〜１００ｎ
ｍが好ましい。膜厚が薄過ぎる場合、Ｉｎ等の遊離を防
ぐことが困難になり、厚過ぎる場合は、発光に関与する
キャリアの障壁となり、また活性層に格子ひずみを与え
るために好ましくない。
【０２３０】また、本実施の形態のように、成長基板上
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
にｎ型層から成長を行う場合は、蒸発防止層はｐ型が望
ましく、この場合のドーパントは、Ｚｎ、Ｍｇとなり、
ドーパント濃度はそれぞれ１×１０16〜１×１０22ｃｍ
-3が好ましく、さらには１×１０18〜１×１０21ｃｍ-3
が好ましい。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大き
く、素子の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため
好ましくなく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパン
トが拡散し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパ
ントはＺｎ、Ｍｇそれぞれ単独に添加を行っても、同時
に添加をしても効果があることを確認している。
【０２３１】また、成長基板上にｐ型層から成長を行う
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
場合は、活性層成長後の蒸発防止層はｎ型が望ましく、
この場合のドーパントは、Ｓｉ、Ｏとなり、ドーパント
濃度は、それぞれ１×１０17〜１×１０21ｃｍ-3が好ま
しく、さらには×１０17〜１×１０20ｃｍ-3が好まし
い。ドーパント濃度が低過ぎると、抵抗が大きく、素子
の動作電圧が大きくなり、特性が低下するため好ましく
なく、ドーパント濃度が高過ぎると、ドーパントが拡散
し、素子特性が低下し、好ましくない。ドーパントはＳ
ｉ、Ｏそれぞれ単独に添加を行っても、同時に添加をし
ても効果があることを確認している。また、ｐ型蒸発防
止層、ｎ型蒸発防止層いずれの場合においても、ドーピ
ングを行わなくとも、ある程度の特性向上の効果がある
ことを確認している。
【０２３２】また、本実施の形態では、活性層の障壁層
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
成長後に蒸発防止層を成長させているが、蒸発防止層の
成長は、井戸層形成後に行っても本実施の形態と同様の
効果があることを確認している。
【０２３３】また、活性層の形成時に井戸層、及び障壁
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
層形成後にそれぞれ成長中断を時間を設けて、活性層の
結晶性を整えてから、蒸発防止層を形成すれば素子特性
がさらに向上することを確認している。
【０２３４】また、実施の形態２の図６、図７、図８、
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
図９、及び図１０で示す成長方法で成長させた場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０２３５】また、図６、図７、図８、図９、及び図１
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
０に示すプロセスにおいて、活性層成長後に、（一定温
度、昇温中で）の成長中断プロセスを挿入した場合に
も、本実施の形態と同様の効果があることを確認してい
る。
【０２３６】また、蒸発防止層成長中に成長中断を行
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
い、さらに蒸発防止層の成長を行ってもよい。
【０２３７】また、２回以上の成長中断を行ってもよ
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
い。この場合、初回の蒸発防止層と以降の蒸発防止層の
組成及びドーピング濃度は異なっていても本実施の形態
と同様の効果があることを確認している。また、蒸発防
止層成長中は、一定温度、昇温、降温等の２種類以上の
プロセスを組み合わせてもよい。
【０２３８】また、発光ダイオードの場合は、上記の説
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
明において、光ガイド層が用いられることは殆どないの
で、光ガイド層をクラッド層と置き換えたものと同様で
あり、上記の成長方法で本実施の形態と同様の効果があ
ることを確認している。
【０２３９】また、蒸発防止層の前プロセスである活性
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
層の成長温度は、６５０〜８５０℃が好ましく、さらに
は７００〜８００℃が好ましい。低過ぎる場合は表面マ
イグレーションが抑制されて、活性層及び蒸発防止層の
結晶性が低下し、高過ぎる場合は活性層のＩｎが遊離し
て好ましくない。
【０２４０】また、活性層のＩｎ組成比が０．００５以
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
上、１以下で効果がある。活性層のＩｎ組成比が小さす
ぎると本発明の蒸発防止層の効果は確認できないから好
ましくない。
【０２４１】また、ｃ面基板を用いる場合、基板面の垂
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
直方向（結晶の積層方向）と成長基板のｃ軸が０．１０
°〜０．２５°ずれている場合、より好ましくは０．１
５°〜０．２０°ずれている場合は、成長表面の平坦性
が促進され、素子全体の結晶性が向上し、活性層しいて
は素子の特性がさらに向上することを確認している。
【０２４２】また、本実施の形態の蒸発防止層の効果
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。
は、ＧａＮ系化合物半導体レーザ素子だけでなく、発光
ダイオードの特性にも充分な効果があることを確認して
いる。
【０２４３】（実施の形態８）本実施の形態では、本発
明を利用して、実施の形態７のように蒸発防止層をＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15として作製したＧａＮ系化
合物半導体レーザダイオードを利用した装置について説
明する。
明を利用して、実施の形態７のように蒸発防止層をＡｌ
0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15として作製したＧａＮ系化
合物半導体レーザダイオードを利用した装置について説
明する。
【０２４４】例えば、本発明によるＧａＮ系化合物半導
体青紫レーザは、従来のＧａＮ系化合物半導体レーザと
比較して、携帯用高密度記録再生用光ディスク装置に応
用した場合、読み取り（約５ｍＷ）、書込み（約４０ｍ
Ｗ）の際の投入電力が小さいために電池寿命が長くな
り、商品としての付加価値が向上する。
体青紫レーザは、従来のＧａＮ系化合物半導体レーザと
比較して、携帯用高密度記録再生用光ディスク装置に応
用した場合、読み取り（約５ｍＷ）、書込み（約４０ｍ
Ｗ）の際の投入電力が小さいために電池寿命が長くな
り、商品としての付加価値が向上する。
【０２４５】図１５に光ディスク装置の概略図を示す。
レーザ光は、入力情報に応じて光変調器で変調され、追
従鏡で反射されて、レンズを通してディスク上に記録さ
れる。再生時は、ディスクのピット配列によって光学的
に変化を受けたレーザ光がスプリッターを通して光検出
器で検出され、再生信号となる。これらの動作は制御回
路において制御されている。
レーザ光は、入力情報に応じて光変調器で変調され、追
従鏡で反射されて、レンズを通してディスク上に記録さ
れる。再生時は、ディスクのピット配列によって光学的
に変化を受けたレーザ光がスプリッターを通して光検出
器で検出され、再生信号となる。これらの動作は制御回
路において制御されている。
【０２４６】また、上記情報記録再生装置装置（光ディ
スク装置）以外に、レーザプリンター、レーザポインタ
ー等の用途が考えられる。
スク装置）以外に、レーザプリンター、レーザポインタ
ー等の用途が考えられる。
【０２４７】
【発明の効果】上記のように、本発明を適用すること
で、発光効率が高く、寿命の長いＧａＮ系化合物半導体
の発光素子を製造することができた。
で、発光効率が高く、寿命の長いＧａＮ系化合物半導体
の発光素子を製造することができた。
【図１】実施の形態１、２及び４のＧａＮ系化合物半導
体のレーザダイオードの製造法により作製した素子の断
面図である。
体のレーザダイオードの製造法により作製した素子の断
面図である。
【図２】実施の形態１、２、３、４、５及び６のＧａＮ
系化合物半導体のレーザダイオードの製造に用いたＭＯ
ＣＶＤ装置の概略図である。
系化合物半導体のレーザダイオードの製造に用いたＭＯ
ＣＶＤ装置の概略図である。
【図３】実施の形態１のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法により作製した素子の活性層近傍の
エネルギーバンドの概略図である。
ダイオードの製造法により作製した素子の活性層近傍の
エネルギーバンドの概略図である。
【図４】実施の形態１の比較例のＧａＮ系化合物半導体
のレーザダイオードの製造法により作製した素子の活性
層近傍のエネルギーバンドの概略図である。
のレーザダイオードの製造法により作製した素子の活性
層近傍のエネルギーバンドの概略図である。
【図５】蒸発防止層、及びｐ型ガイド層の膜厚を変化さ
せた場合のそれぞれの蒸発防止層における光出力３５ｍ
Ｗの室温での投入電力の比を示す図である。
せた場合のそれぞれの蒸発防止層における光出力３５ｍ
Ｗの室温での投入電力の比を示す図である。
【図６】実施の形態２のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
【図７】実施の形態２のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
【図８】実施の形態２のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
【図９】実施の形態２のＧａＮ系化合物半導体のレーザ
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
ダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファイ
ルを示す図である。
【図１０】実施の形態２のＧａＮ系化合物半導体のレー
ザダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファ
イルを示す図である。
ザダイオードの製造法の活性層近傍の成長温度プロファ
イルを示す図である。
【図１１】実施の形態３のＧａＮ系化合物半導体のレー
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
【図１２】実施の形態４のＧａＮ系化合物半導体のレー
ザダイオードの製造法における蒸発防止層成長時の各原
料の供給量の経時変化を示す図である。
ザダイオードの製造法における蒸発防止層成長時の各原
料の供給量の経時変化を示す図である。
【図１３】実施の形態５のＧａＮ系化合物半導体のレー
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
【図１４】実施の形態６のＧａＮ系化合物半導体のレー
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
ザダイオードの製造法により作製した素子の断面図であ
る。
【図１５】実施の形態８の光ディスク装置の概略図であ
る。
る。
１０１…サファイア基板 １０２…ＧａＮバッファ層 １０３…ｎ型ＧａＮコンタクト層 １０４…ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 １０５…ｎ型ＧａＮガイド層 １０６…活性層 １０７…Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層 １０８…ｐ型ＧａＮガイド層 １０９…ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 １１０…ｐ型ＧａＮコンタクト層 １１１…ＳｉＯ2絶縁膜 １１２ａ…ｐ型電極 １１２ｂ…ｎ型電極 ２０２…サセプタ ２０３…石英トレイ ２０４…反応管 ２０５…排気ガス出口 ２０６…配管 ２０７…排ガス処理装置 ２０８…マスフローコントローラ ２０９ａ…ＮＨ3 ２０９ｂ…ＡｓＨ3 ２０９ｃ…ＰＨ3 ２１０…Ｎ2またはＨ2 ２１１ａ…ＴＭＧ ２１１ｂ…ＴＭＡ ２１１ｃ…ＴＭＩ ２１１ｄ…Ｃｐ2Ｍｇ ２１２…ＳｉＨ4 ５０２…ＧａＮバッファ層 ５０３…ｐ型ＧａＮコンタクト層 ５０４…ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ５０５…ｐ型ＧａＮガイド層 ５０６…活性層 ５０７…ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止
層 ５０８…ｎ型ＧａＮガイド層 ５０９…ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ５１０…ｎ型ＧａＮコンタクト層 ５１１…ＳｉＯ2絶縁膜 ５１２ａ…ｎ型電極 ５１２ｂ…ｐ型電極 ７１３…Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層 ８０１…ＧａＮ基板 ８０２…ｎ型ＧａＮ層 ８０３…ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ８０４…ｎ型ＧａＮガイド層 ８０５…活性層 ８０６…Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層 ８０７…ｐ型ＧａＮガイド層 ８０８…ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ８０９…ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８１０…ＳｉＯ2絶縁膜 ８１１ａ…ｐ型電極 ８１１ｂ…ｎ型電極
層 ５０８…ｎ型ＧａＮガイド層 ５０９…ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ５１０…ｎ型ＧａＮコンタクト層 ５１１…ＳｉＯ2絶縁膜 ５１２ａ…ｎ型電極 ５１２ｂ…ｐ型電極 ７１３…Ｉｎ0.1Ｇａ0.9Ｎクラック防止層 ８０１…ＧａＮ基板 ８０２…ｎ型ＧａＮ層 ８０３…ｎ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ８０４…ｎ型ＧａＮガイド層 ８０５…活性層 ８０６…Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ0.85Ａｓ0.15蒸発防止層 ８０７…ｐ型ＧａＮガイド層 ８０８…ｐ型Ａｌ0.09Ｇａ0.91Ｎクラッド層 ８０９…ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８１０…ＳｉＯ2絶縁膜 ８１１ａ…ｐ型電極 ８１１ｂ…ｎ型電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上田 吉裕 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 津田 有三 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 荒木 正浩 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA44 CA04 CA05 CA34 CA36 CA40 CA46 CA65 FF13 5F073 AA45 AA51 AA52 AA74 AA83 CA07 CB05 CB07 CB10 CB19 DA05 DA24 DA35
Claims (11)
- 【請求項１】 活性層と蒸発防止層とＩＩＩ−Ｖ族半導
体層がこの順に形成されたＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発
光素子において、活性層はＩｎの組成比が０．００５以
上１．０以下であり、蒸発防止層は、活性層及びＩＩＩ
−Ｖ族半導体層よりも大きなバンドギャップを有し、か
つＡｌxＧａyＩｎ1-x-yＮ1-zαz（０≦ｘ≦１、０≦ｙ
≦１、０．０００１≦ｚ≦１、αはＰ、Ａｓ、Ｓｂ、Ｂ
ｉの中から少なくとも１種類以上を示す）からなること
を特徴とするＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項２】 前記蒸発防止層は、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、
Ｇｅ、Ｃ、Ｓ、Ｏ、Ｓｉのいずれかの中から、少なくと
も１種類以上ドーピングされていることを特徴とする請
求項１に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項３】 前記蒸発防止層は、組成が厚さ方向に連
続的あるいは段階的に変化していることを特徴とする、
請求項１或いは２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発
光素子。 - 【請求項４】 前記蒸発防止層は、ドーピング濃度が厚
さ方向に変化していることを特徴とする請求項１或いは
２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項５】 前記蒸発防止層は、組成及びドーピング
濃度が厚さ方向に変化していることを特徴とする、請求
項１或いは２に記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素
子。 - 【請求項６】 前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子
は、ＩｎwＧａ1-wＮ（０＜ｗ＜１）膜が介挿されること
を特徴とする請求項１から５のいずれかに記載のＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項７】 前記ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子
は、基板はＧａＮ基板であることを特徴とする請求項１
から６のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発
光素子。 - 【請求項８】 前記蒸発防止層は、膜厚が１〜２００ｎ
ｍであることを特徴とする請求項１から６のいずれかに
記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子。 - 【請求項９】 前記蒸発防止層は、Ｎ以外のＶ族元素の
組成が０．００１〜０．８０であることを特徴とする請
求項１から６のいずれかに記載のＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体発光素子。 - 【請求項１０】 請求項１から７に記載のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体発光素子の製造方法であって、前記蒸発防
止層を成長する際に成長中断時間を設けることを特徴と
するＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体発光素子の製造方法 - 【請求項１１】 請求項１から７に記載のＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体発光素子を用いることを特徴とする情報記
録再生装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144458A JP2001326426A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに情報記録再生装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000144458A JP2001326426A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに情報記録再生装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001326426A true JP2001326426A (ja) | 2001-11-22 |
Family
ID=18651114
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000144458A Pending JP2001326426A (ja) | 2000-05-17 | 2000-05-17 | Ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びに情報記録再生装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001326426A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004363401A (ja) * | 2003-06-05 | 2004-12-24 | Toyoda Gosei Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| CN1295747C (zh) * | 2004-10-13 | 2007-01-17 | 中国科学院上海光学精密机械研究所 | (Mg,Cd)In2O4/MgAl2O4复合衬底材料及其制备方法 |
| WO2007091637A1 (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-16 | Rohm Co., Ltd. | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| DE102009004895A1 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
| JP2011054787A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
-
2000
- 2000-05-17 JP JP2000144458A patent/JP2001326426A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JP2007214257A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| US8222655B2 (en) | 2006-02-08 | 2012-07-17 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light-emitting device and process for producing the same |
| DE102009004895A1 (de) * | 2009-01-16 | 2010-07-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Optoelektronisches Halbleiterbauelement |
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| JP2011054787A (ja) * | 2009-09-02 | 2011-03-17 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体装置、半導体装置の製造方法 |
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