JP2002075880A - 窒化物系半導体層の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法 - Google Patents
窒化物系半導体層の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質な窒化物系半導体層を有し良好な素子
特性および高い信頼性を有する窒化物系半導体素子を再
現性よく安定して製造することが可能な窒化物系半導体
素子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子の作製時には、サファ
イア基板１上に、２５〜３０Å／ｓｅｃの成長速度で低
温バッファ層２を成長させる。この低温バッファ層２上
に、ｎ−ＧａＮ層３、クラック防止層４、ｎ−クラッド
層５、ｎ−ガイド層６、ＭＱＷ活性層７、ｐ−キャリア
ブロック層８、ｐ−ガイド層９、ｐ−クラッド層１０お
よびｐ−コンタクト層１１を順に成長させる。このよう
な大きな成長速度で低温バッファ層２を成長させること
により、再現性よく安定して良好な低温バッファ層２を
得ることができる。それにより、各層３〜１１において
再現性よく安定して良好な結晶性および電気特性が実現
できる。
特性および高い信頼性を有する窒化物系半導体素子を再
現性よく安定して製造することが可能な窒化物系半導体
素子の製造方法を提供することである。 【解決手段】 半導体レーザ素子の作製時には、サファ
イア基板１上に、２５〜３０Å／ｓｅｃの成長速度で低
温バッファ層２を成長させる。この低温バッファ層２上
に、ｎ−ＧａＮ層３、クラック防止層４、ｎ−クラッド
層５、ｎ−ガイド層６、ＭＱＷ活性層７、ｐ−キャリア
ブロック層８、ｐ−ガイド層９、ｐ−クラッド層１０お
よびｐ−コンタクト層１１を順に成長させる。このよう
な大きな成長速度で低温バッファ層２を成長させること
により、再現性よく安定して良好な低温バッファ層２を
得ることができる。それにより、各層３〜１１において
再現性よく安定して良好な結晶性および電気特性が実現
できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ（窒化ガリ
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化イ
ンジウム）もしくはＴｌＮ（窒化タリウム）またはこれ
らの混晶等のIII−Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物
系半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導
体素子の製造方法および窒化物系半導体層の形成方法に
関する。
ウム）、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）、ＩｎＮ（窒化イ
ンジウム）もしくはＴｌＮ（窒化タリウム）またはこれ
らの混晶等のIII−Ｖ族窒化物系半導体（以下、窒化物
系半導体と呼ぶ）からなる化合物半導体層を有する半導
体素子の製造方法および窒化物系半導体層の形成方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、青色または紫色の光を発する発光
ダイオード、半導体レーザ素子等の半導体発光素子とし
て、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできてい
る。
ダイオード、半導体レーザ素子等の半導体発光素子とし
て、ＧａＮ系半導体発光素子の実用化が進んできてい
る。
【０００３】ＧａＮ系半導体発光素子の製造の際には、
ＧａＮからなる基板が存在しないため、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁性基板上にＧａＮ系半導体層をエピ
タキシャル成長させている。
ＧａＮからなる基板が存在しないため、サファイア（Ａ
ｌ2 Ｏ3 ）等の絶縁性基板上にＧａＮ系半導体層をエピ
タキシャル成長させている。
【０００４】ここで、ＧａＮとサファイアとでは格子定
数が異なるため、サファイア基板上に、直接高温でＧａ
Ｎ系半導体層を成長させることは困難である。このた
め、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させる
際には、まず、基板温度を５００〜６００℃付近として
サファイア基板上に非晶質状態のＧａＮまたはＡｌＮか
らなる低温バッファ層を成長させ、この低温バッファ層
上に１０００℃付近の高温でＧａＮ系半導体層を成長さ
せる。それにより、サファイア基板上においてＧａＮ系
半導体層の成長が可能となる。
数が異なるため、サファイア基板上に、直接高温でＧａ
Ｎ系半導体層を成長させることは困難である。このた
め、サファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させる
際には、まず、基板温度を５００〜６００℃付近として
サファイア基板上に非晶質状態のＧａＮまたはＡｌＮか
らなる低温バッファ層を成長させ、この低温バッファ層
上に１０００℃付近の高温でＧａＮ系半導体層を成長さ
せる。それにより、サファイア基板上においてＧａＮ系
半導体層の成長が可能となる。
【０００５】例えば、特公平８−８２１７号において
は、基板温度を５００℃としてサファイア基板上にＧａ
Ｎを１分間成長させて膜厚２００ÅのＧａＮ低温バッフ
ァ層を形成することが開示されている。また、特許第３
０２６０８７号においては、基板温度を６５０℃として
サファイア基板上にＡｌＮを２分間成長させて膜厚３０
０ÅのＡｌＮ低温バッファ層を形成することが開示され
ている。
は、基板温度を５００℃としてサファイア基板上にＧａ
Ｎを１分間成長させて膜厚２００ÅのＧａＮ低温バッフ
ァ層を形成することが開示されている。また、特許第３
０２６０８７号においては、基板温度を６５０℃として
サファイア基板上にＡｌＮを２分間成長させて膜厚３０
０ÅのＡｌＮ低温バッファ層を形成することが開示され
ている。
【０００６】ここで、従来、低温バッファ層は膜厚が２
００〜５００Åと小さいため、低温バッファ層の成長時
においては膜厚を容易に制御するために成長速度を小さ
くしている。例えば、前述の特公平８−８２１７号にお
いてはＧａＮ低温バッファ層を３．３３Å／ｓｅｃの成
長速度で成長させており、特許第３０２６０８７号にお
いては２．５Å／ｓｅｃの成長速度で成長させている。
なお、このような低温バッファ層の成長速度は、ガリウ
ムおよびアルミニウムの原料ガスの供給量により調整を
行っている。
００〜５００Åと小さいため、低温バッファ層の成長時
においては膜厚を容易に制御するために成長速度を小さ
くしている。例えば、前述の特公平８−８２１７号にお
いてはＧａＮ低温バッファ層を３．３３Å／ｓｅｃの成
長速度で成長させており、特許第３０２６０８７号にお
いては２．５Å／ｓｅｃの成長速度で成長させている。
なお、このような低温バッファ層の成長速度は、ガリウ
ムおよびアルミニウムの原料ガスの供給量により調整を
行っている。
【０００７】低温バッファ層の成長時においては、上記
のような小さな成長速度で低温バッファ層を成長させる
のが一般的である。なお、これまでのところ、低温バッ
ファ層の成長速度によるＧａＮ系半導体層の結晶性への
影響に関しては検討されておらず、通常は上記のような
小さな成長速度で低温バッファ層を成長させる。
のような小さな成長速度で低温バッファ層を成長させる
のが一般的である。なお、これまでのところ、低温バッ
ファ層の成長速度によるＧａＮ系半導体層の結晶性への
影響に関しては検討されておらず、通常は上記のような
小さな成長速度で低温バッファ層を成長させる。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】最適な成長条件、具体
的には最適な成長温度、最適な膜厚等の下で成長させた
低温バッファ層上にＧａＮ系半導体層を成長させた場
合、ＧａＮ系半導体層において良好な結晶性および良好
な電気特性が実現される。一方、最適な成長条件から逸
脱した条件下で成長させた低温バッファ層上にＧａＮ系
半導体層を成長させた場合、ＧａＮ系半導体層において
良好な結晶性および良好な電気特性が得られない。した
がって、良好な素子特性および高い信頼性を有する半導
体発光素子を製造するためには、最適な成長条件下にお
いて低温バッファ層を成長させてその上にＧａＮ系半導
体層を成長させる必要がある。
的には最適な成長温度、最適な膜厚等の下で成長させた
低温バッファ層上にＧａＮ系半導体層を成長させた場
合、ＧａＮ系半導体層において良好な結晶性および良好
な電気特性が実現される。一方、最適な成長条件から逸
脱した条件下で成長させた低温バッファ層上にＧａＮ系
半導体層を成長させた場合、ＧａＮ系半導体層において
良好な結晶性および良好な電気特性が得られない。した
がって、良好な素子特性および高い信頼性を有する半導
体発光素子を製造するためには、最適な成長条件下にお
いて低温バッファ層を成長させてその上にＧａＮ系半導
体層を成長させる必要がある。
【０００９】しかしながら、このような低温バッファ層
の最適な成長条件の範囲は極めて狭い傾向にあるとされ
ており、特に、ＧａＮからなる低温バッファ層において
は最適な成長条件が極めて狭い傾向にあるとされてい
る。
の最適な成長条件の範囲は極めて狭い傾向にあるとされ
ており、特に、ＧａＮからなる低温バッファ層において
は最適な成長条件が極めて狭い傾向にあるとされてい
る。
【００１０】このため、例えば新規の結晶成長装置にお
いてサファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させる
場合においては、低温バッファ層の最適な成長条件を特
定する必要がある。このような低温バッファ層の最適な
成長条件の特定には多くの労力と時間を要する。
いてサファイア基板上にＧａＮ系半導体層を成長させる
場合においては、低温バッファ層の最適な成長条件を特
定する必要がある。このような低温バッファ層の最適な
成長条件の特定には多くの労力と時間を要する。
【００１１】また、低温バッファ層の最適な成長条件を
特定してこのような条件となるように結晶成長装置の設
定を行っても、結晶成長装置の状態変化に伴って低温バ
ッファ層の成長時における条件が実際には最適な成長条
件の範囲から逸脱することがある。このため、良好な結
晶性および良好な電気特性を有するＧａＮ系半導体層を
再現性よく安定して得ることは困難である。
特定してこのような条件となるように結晶成長装置の設
定を行っても、結晶成長装置の状態変化に伴って低温バ
ッファ層の成長時における条件が実際には最適な成長条
件の範囲から逸脱することがある。このため、良好な結
晶性および良好な電気特性を有するＧａＮ系半導体層を
再現性よく安定して得ることは困難である。
【００１２】例えば、結晶成長装置において長期にわた
って結晶成長工程を繰り返し行うと、結晶成長による副
生成物が生じてこれが結晶成長装置の反応管に蓄積し反
応管の状態を変化させる。このような副生成物による反
応管の状態の変化により、低温バッファ層の成長時にお
ける条件が最適な成長条件の範囲から逸脱してしまう。
このため、高品質なＧａＮ系半導体層を再現性よく安定
して得ることが困難となる。
って結晶成長工程を繰り返し行うと、結晶成長による副
生成物が生じてこれが結晶成長装置の反応管に蓄積し反
応管の状態を変化させる。このような副生成物による反
応管の状態の変化により、低温バッファ層の成長時にお
ける条件が最適な成長条件の範囲から逸脱してしまう。
このため、高品質なＧａＮ系半導体層を再現性よく安定
して得ることが困難となる。
【００１３】本発明の目的は、高品質な窒化物系半導体
層を再現性よく安定して得ることが可能な窒化物系半導
体層の形成方法を提供することである。
層を再現性よく安定して得ることが可能な窒化物系半導
体層の形成方法を提供することである。
【００１４】本発明の他の目的は、高品質な窒化物系半
導体層を有し良好な素子特性および高い信頼性を有する
窒化物系半導体素子を再現性よく安定して製造すること
が可能な窒化物系半導体素子の製造方法を提供すること
である。
導体層を有し良好な素子特性および高い信頼性を有する
窒化物系半導体素子を再現性よく安定して製造すること
が可能な窒化物系半導体素子の製造方法を提供すること
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段および発明の効果】本発明
に係る窒化物系半導体層の形成方法は、基板上にＡｌX
Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を７Å／
ｓｅｃ以上の成長速度で成長させ、バッファ層上にＡｌ
a Ｂb Ｉｎc Ｔｌd Ｇａ1-a-b-c-d Ｎ（０≦ａ＜１，０
≦ｂ＜１，０≦ｃ＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜
１）からなる窒化物系半導体層を成長させるものであ
る。
に係る窒化物系半導体層の形成方法は、基板上にＡｌX
Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦１）からなるバッファ層を７Å／
ｓｅｃ以上の成長速度で成長させ、バッファ層上にＡｌ
a Ｂb Ｉｎc Ｔｌd Ｇａ1-a-b-c-d Ｎ（０≦ａ＜１，０
≦ｂ＜１，０≦ｃ＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜
１）からなる窒化物系半導体層を成長させるものであ
る。
【００１６】本発明に係る窒化物系半導体層の形成方法
においては、大きな成長速度でバッファ層を成長させる
ため、結晶成長装置の状態の変化にかかわらず良好なバ
ッファ層を再現性良く安定して得ることができる。した
がって、このようなバッファ層上に窒化物系半導体層を
成長させることにより、結晶成長装置の状態が変化した
場合においても再現性良く安定して良好な結晶性および
電気特性を有する窒化物系半導体層を得ることが可能と
なる。
においては、大きな成長速度でバッファ層を成長させる
ため、結晶成長装置の状態の変化にかかわらず良好なバ
ッファ層を再現性良く安定して得ることができる。した
がって、このようなバッファ層上に窒化物系半導体層を
成長させることにより、結晶成長装置の状態が変化した
場合においても再現性良く安定して良好な結晶性および
電気特性を有する窒化物系半導体層を得ることが可能と
なる。
【００１７】バッファ層を５１Å／ｓｅｃ以下の成長速
度で成長させることが好ましい。それにより、結晶成長
装置の状態の変化にかかわらず良好なバッファ層を再現
性良く安定して得ることができるとともに、バッファ層
の膜厚の制御を容易に行うことが可能となる。
度で成長させることが好ましい。それにより、結晶成長
装置の状態の変化にかかわらず良好なバッファ層を再現
性良く安定して得ることができるとともに、バッファ層
の膜厚の制御を容易に行うことが可能となる。
【００１８】バッファ層を１６Å／ｓｅｃ以上４２Å／
ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることが好ましい。こ
のような成長速度でバッファ層を成長させることによ
り、より良好なバッファ層を再現性良く安定して得るこ
とができる。それにより、より良好な結晶性および電気
特性を有する窒化物系半導体層を再現性良く安定して形
成することが可能となる。
ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることが好ましい。こ
のような成長速度でバッファ層を成長させることによ
り、より良好なバッファ層を再現性良く安定して得るこ
とができる。それにより、より良好な結晶性および電気
特性を有する窒化物系半導体層を再現性良く安定して形
成することが可能となる。
【００１９】さらに、バッファ層を２５Å／ｓｅｃ以上
２９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることがより
好ましい。このような成長速度でバッファ層を成長させ
ることにより、さらに良好なバッファ層を再現性良く安
定して得ることが可能となる。それにより、さらに良好
な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体層を再
現性良く安定して得ることが可能となる。
２９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることがより
好ましい。このような成長速度でバッファ層を成長させ
ることにより、さらに良好なバッファ層を再現性良く安
定して得ることが可能となる。それにより、さらに良好
な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体層を再
現性良く安定して得ることが可能となる。
【００２０】バッファ層の成長速度はバッファ層の成長
時に供給するIII 族元素の供給量により調整してもよ
い。それにより、バッファ層の成長速度を容易に調整す
ることが可能となる。
時に供給するIII 族元素の供給量により調整してもよ
い。それにより、バッファ層の成長速度を容易に調整す
ることが可能となる。
【００２１】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法は、基板上にＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦１）からな
るバッファ層を７Å／ｓｅｃ以上の成長速度で成長させ
る工程と、バッファ層上に能動素子領域を含みＡｌa Ｂ
b Ｉｎc Ｔｌd Ｇａ1-a-b-c- d Ｎ（０≦ａ＜１，０≦ｂ
＜１，０≦ｃ＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜１）
からなる窒化物系半導体層を成長させる工程とを備えた
ものである。
法は、基板上にＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦１）からな
るバッファ層を７Å／ｓｅｃ以上の成長速度で成長させ
る工程と、バッファ層上に能動素子領域を含みＡｌa Ｂ
b Ｉｎc Ｔｌd Ｇａ1-a-b-c- d Ｎ（０≦ａ＜１，０≦ｂ
＜１，０≦ｃ＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜１）
からなる窒化物系半導体層を成長させる工程とを備えた
ものである。
【００２２】なお、この場合の窒化物系半導体素子の能
動素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レ
ーザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩ
ＮフォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャネル部分
等に相当する。
動素子領域とは、例えば発光ダイオード素子や半導体レ
ーザ素子の発光層や活性層、導波路素子のコア層、ＰＩ
ＮフォトダイオードのＩ層、フォトダイオードやＨＢＴ
（ヘテロ接合バイポーラトランジスタ）のｐｎ接合部
分、ＦＥＴ（電界効果型トランジスタ）のチャネル部分
等に相当する。
【００２３】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方
法においては、バッファ層を大きな成長速度で成長させ
るため、結晶成長装置の状態の変化にかかわらず良好な
バッファ層を再現性良く安定して得ることができる。し
たがって、このようなバッファ層上に能動素子領域を含
む窒化物系半導体層を成長させることにより、結晶成長
装置の状態が変化した場合においても再現性良く安定し
て良好な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体
層を得ることが可能となる。それにより、良好な素子特
性および高い信頼性を有する窒化物系半導体素子を再現
性良く安定して製造することが可能となる。
法においては、バッファ層を大きな成長速度で成長させ
るため、結晶成長装置の状態の変化にかかわらず良好な
バッファ層を再現性良く安定して得ることができる。し
たがって、このようなバッファ層上に能動素子領域を含
む窒化物系半導体層を成長させることにより、結晶成長
装置の状態が変化した場合においても再現性良く安定し
て良好な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体
層を得ることが可能となる。それにより、良好な素子特
性および高い信頼性を有する窒化物系半導体素子を再現
性良く安定して製造することが可能となる。
【００２４】バッファ層を５１Å／ｓｅｃ以下の成長速
度で成長させることが好ましい。それにより、結晶成長
装置の状態の変化にかかわらず良好なバッファ層を再現
性良く安定して得ることができるとともに、バッファ層
の膜厚の制御を容易に行うことが可能となる。
度で成長させることが好ましい。それにより、結晶成長
装置の状態の変化にかかわらず良好なバッファ層を再現
性良く安定して得ることができるとともに、バッファ層
の膜厚の制御を容易に行うことが可能となる。
【００２５】バッファ層を１６Å／ｓｅｃ以上４２Å／
ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることが好ましい。こ
のような成長速度でバッファ層を成長させることによ
り、より良好なバッファ層を再現性良く安定して得るこ
とができる。それにより、より良好な結晶性および電気
特性を有する窒化物系半導体層を再現性良く安定して形
成することが可能となる。
ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることが好ましい。こ
のような成長速度でバッファ層を成長させることによ
り、より良好なバッファ層を再現性良く安定して得るこ
とができる。それにより、より良好な結晶性および電気
特性を有する窒化物系半導体層を再現性良く安定して形
成することが可能となる。
【００２６】さらに、バッファ層を２５Å／ｓｅｃ以上
２９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることがより
好ましい。このような成長速度でバッファ層を成長させ
ることにより、さらに良好なバッファ層を再現性良く安
定して得ることが可能となる。それにより、さらに良好
な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体層を再
現性良く安定して得ることが可能となる。
２９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることがより
好ましい。このような成長速度でバッファ層を成長させ
ることにより、さらに良好なバッファ層を再現性良く安
定して得ることが可能となる。それにより、さらに良好
な結晶性および電気特性を有する窒化物系半導体層を再
現性良く安定して得ることが可能となる。
【００２７】バッファ層を成長させる工程は、バッファ
層の成長時に供給するIII 族元素の供給量によりバッフ
ァ層の成長速度を調整する工程を含んでもよい。それに
より、バッファ層の成長速度を容易に調整することが可
能となる。
層の成長時に供給するIII 族元素の供給量によりバッフ
ァ層の成長速度を調整する工程を含んでもよい。それに
より、バッファ層の成長速度を容易に調整することが可
能となる。
【００２８】バッファ層を成長させる工程は、５０Å以
上３００Å以下の膜厚でバッファ層を成長させる工程を
含むことが好ましく、さらには１００Å以上２００Å以
下の膜厚でバッファ層を成長させる工程を含むことがよ
り好ましい。
上３００Å以下の膜厚でバッファ層を成長させる工程を
含むことが好ましく、さらには１００Å以上２００Å以
下の膜厚でバッファ層を成長させる工程を含むことがよ
り好ましい。
【００２９】バッファ層を成長させる工程は、５００℃
以上７００℃以下の基板温度で低温バッファ層を成長さ
せる工程を含むことがより好ましく、さらには５５０℃
以上６５０℃以下の基板温度で低温バッファ層を成長さ
せる工程を含むことがより好ましい。
以上７００℃以下の基板温度で低温バッファ層を成長さ
せる工程を含むことがより好ましく、さらには５５０℃
以上６５０℃以下の基板温度で低温バッファ層を成長さ
せる工程を含むことがより好ましい。
【００３０】
【発明の実施の形態】図１は、本発明に係る窒化物系半
導体素子の製造方法により製造された窒化物系半導体素
子の例を示す模式的な断面図である。なお、ここでは半
導体素子として半導体レーザ素子について説明する。
導体素子の製造方法により製造された窒化物系半導体素
子の例を示す模式的な断面図である。なお、ここでは半
導体素子として半導体レーザ素子について説明する。
【００３１】図１に示す半導体レーザ素子の作製時に
は、サファイア基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法（有機
金属化学的気相成長法）により、低温バッファ層２、ｎ
−ＧａＮ層３、クラック防止層４、ｎ−クラッド層５、
ｎ−ガイド層６、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層７、ｐ
−キャリアブロック層８、ｐ−ガイド層９、ｐ−クラッ
ド層１０およびｐ−コンタクト層１１を順に成長させ
る。
は、サファイア基板１上に、例えばＭＯＣＶＤ法（有機
金属化学的気相成長法）により、低温バッファ層２、ｎ
−ＧａＮ層３、クラック防止層４、ｎ−クラッド層５、
ｎ−ガイド層６、ＭＱＷ（多重量子井戸）活性層７、ｐ
−キャリアブロック層８、ｐ−ガイド層９、ｐ−クラッ
ド層１０およびｐ−コンタクト層１１を順に成長させ
る。
【００３２】この場合、ＭＱＷ活性層７は、４つの障壁
層７ａと３つの井戸層７ｂとが交互に積層されてなるＭ
ＱＷ（多重量子井戸）構造を有する。
層７ａと３つの井戸層７ｂとが交互に積層されてなるＭ
ＱＷ（多重量子井戸）構造を有する。
【００３３】各層２〜１１の成長時の基板温度、膜厚お
よび成長時に用いる原料ガスは表１に示すとおりであ
る。
よび成長時に用いる原料ガスは表１に示すとおりであ
る。
【００３４】
【表１】
【００３５】なお、表１に示す原料ガスにおいて、ＴＭ
Ｇはトリメチルガリウムを示し、ＴＭＡはトリメチルア
ルミニウムを示し、ＴＥＧはトリエチルガリウムを示
し、ＴＭＩはトリメチルインジウムを示している。この
場合、ＴＭＧおよびＴＥＧはガリウムの供給源であり、
ＴＭＡはアルミニウムの供給源であり、ＴＭＩはインジ
ウムの供給源であり、ＮＨ3 は窒素の供給源である。ま
た、ＳｉＨ4 （シランガス）はｎ型のドーパントガスで
ありｎ型ドーパントであるＳｉの供給源となる。一方、
Ｃｐ2 Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）はｐ
型ドーパントガスであり、ｐ型のドーパントであるＭｇ
の供給源となる。
Ｇはトリメチルガリウムを示し、ＴＭＡはトリメチルア
ルミニウムを示し、ＴＥＧはトリエチルガリウムを示
し、ＴＭＩはトリメチルインジウムを示している。この
場合、ＴＭＧおよびＴＥＧはガリウムの供給源であり、
ＴＭＡはアルミニウムの供給源であり、ＴＭＩはインジ
ウムの供給源であり、ＮＨ3 は窒素の供給源である。ま
た、ＳｉＨ4 （シランガス）はｎ型のドーパントガスで
ありｎ型ドーパントであるＳｉの供給源となる。一方、
Ｃｐ2 Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウム）はｐ
型ドーパントガスであり、ｐ型のドーパントであるＭｇ
の供給源となる。
【００３６】上記において、サファイア基板１上に低温
バッファ層２を成長させる際には、低温バッファ層２の
成長速度が２５〜３０Å／ｓｅｃ（９〜１１μｍ／ｈ）
となるようにIII 族元素の供給源であるＴＭＧおよびＴ
ＭＡの供給量を調節する。
バッファ層２を成長させる際には、低温バッファ層２の
成長速度が２５〜３０Å／ｓｅｃ（９〜１１μｍ／ｈ）
となるようにIII 族元素の供給源であるＴＭＧおよびＴ
ＭＡの供給量を調節する。
【００３７】前述のように、従来の半導体レーザ素子の
製造時においては、特公平８−８２１７号に開示されて
いる３．３３Å／ｓｅｃや特許第３０２６０８７号に開
示されている２．５Å／ｓｅｃのような小さな成長速度
で低温バッファ層を成長させる。これに対して、本例に
おいては、従来の約１０倍程度の大きな成長速度で低温
バッファ層２を成長させている。
製造時においては、特公平８−８２１７号に開示されて
いる３．３３Å／ｓｅｃや特許第３０２６０８７号に開
示されている２．５Å／ｓｅｃのような小さな成長速度
で低温バッファ層を成長させる。これに対して、本例に
おいては、従来の約１０倍程度の大きな成長速度で低温
バッファ層２を成長させている。
【００３８】このような大きな成長速度で成長させるこ
とにより、この場合においては、ＭＯＣＶＤ装置の状態
の変化にかかわらず良好な低温バッファ層２を得ること
ができる。したがって、このような低温バッファ層２上
に各層３〜１１を成長させることにより、ＭＯＣＶＤ装
置の状態が変化した場合においても再現性よく安定して
良好な結晶性および電気特性を有する各層３〜１１を得
ることが可能となる。
とにより、この場合においては、ＭＯＣＶＤ装置の状態
の変化にかかわらず良好な低温バッファ層２を得ること
ができる。したがって、このような低温バッファ層２上
に各層３〜１１を成長させることにより、ＭＯＣＶＤ装
置の状態が変化した場合においても再現性よく安定して
良好な結晶性および電気特性を有する各層３〜１１を得
ることが可能となる。
【００３９】例えば、前述のように、ＭＯＣＶＤ装置に
おいて結晶成長を長期に渡って繰り返し行うとＭＯＣＶ
Ｄ装置の反応管に副生成物が蓄積して反応管の状態が変
化する。ここで、この場合においては、上記のような大
きな成長速度で低温バッファ層２を成長させることによ
り、このように反応管の状態が変化しても、良好な低温
バッファ層２を再現性よく安定して得ることができる。
したがって、このような低温バッファ層２上に成長させ
た各層３〜１１において、良好な結晶性および電気特性
を再現性よく安定して実現することができる。
おいて結晶成長を長期に渡って繰り返し行うとＭＯＣＶ
Ｄ装置の反応管に副生成物が蓄積して反応管の状態が変
化する。ここで、この場合においては、上記のような大
きな成長速度で低温バッファ層２を成長させることによ
り、このように反応管の状態が変化しても、良好な低温
バッファ層２を再現性よく安定して得ることができる。
したがって、このような低温バッファ層２上に成長させ
た各層３〜１１において、良好な結晶性および電気特性
を再現性よく安定して実現することができる。
【００４０】また、新規のＭＯＣＶＤ装置を用いて結晶
成長を行う場合においては、上記のような大きな成長速
度で低温バッファ層２を成長させることにより、成長条
件を詳細に特定しないでも再現性よく安定して良好な低
温バッファ層２を得ることが可能となる。このような低
温バッファ層２上に成長させた各層３〜１１においては
良好な結晶性および電気特性が実現できる。このよう
に、この場合においては、低温バッファ層２の最適な成
長条件を詳細に特定しないでも再現性よく安定して良好
な結晶性および電気特性を有する各層３〜１１が得られ
るため、低温バッファ層２の成長条件の特定に要する労
力および時間が不要となる。
成長を行う場合においては、上記のような大きな成長速
度で低温バッファ層２を成長させることにより、成長条
件を詳細に特定しないでも再現性よく安定して良好な低
温バッファ層２を得ることが可能となる。このような低
温バッファ層２上に成長させた各層３〜１１においては
良好な結晶性および電気特性が実現できる。このよう
に、この場合においては、低温バッファ層２の最適な成
長条件を詳細に特定しないでも再現性よく安定して良好
な結晶性および電気特性を有する各層３〜１１が得られ
るため、低温バッファ層２の成長条件の特定に要する労
力および時間が不要となる。
【００４１】上記のようにしてサファイア基板１上に各
層３〜１１を成長させた後、ｐ−コンタクト層１１から
ｎ−ＧａＮ層３までの一部領域をエッチングにより除去
してｎ−ＧａＮ層３の一部領域を露出させる。
層３〜１１を成長させた後、ｐ−コンタクト層１１から
ｎ−ＧａＮ層３までの一部領域をエッチングにより除去
してｎ−ＧａＮ層３の一部領域を露出させる。
【００４２】さらに、ｐ−コンタクト層１１の所定領域
にｐ電極１２を形成するとともに、露出したｎ−ＧａＮ
層３の所定領域上にｎ電極１３を形成する。
にｐ電極１２を形成するとともに、露出したｎ−ＧａＮ
層３の所定領域上にｎ電極１３を形成する。
【００４３】以上のようにして、図１に示す半導体レー
ザ素子が作製される。上記の半導体レーザ素子の製造方
法においては、低温バッファ層２の成長時の成長速度を
大きくしているため、再現性よく安定して結晶性および
電気特性の良好な各層３〜１１を得ることが可能であ
る。したがって、このような製造方法によれば、良好な
素子特性および高い信頼性を有する半導体レーザ素子を
結晶装置の状態の変化に関わらず安定して再現性よく製
造することが可能となる。
ザ素子が作製される。上記の半導体レーザ素子の製造方
法においては、低温バッファ層２の成長時の成長速度を
大きくしているため、再現性よく安定して結晶性および
電気特性の良好な各層３〜１１を得ることが可能であ
る。したがって、このような製造方法によれば、良好な
素子特性および高い信頼性を有する半導体レーザ素子を
結晶装置の状態の変化に関わらず安定して再現性よく製
造することが可能となる。
【００４４】次に、低温バッファ層の成長速度と低温バ
ッファ層上に形成される半導体層の結晶性との関係につ
いて検討した結果について説明する。
ッファ層上に形成される半導体層の結晶性との関係につ
いて検討した結果について説明する。
【００４５】ここでは、ＴＭＧおよびＴＭＡの供給量を
種々変化させることにより成長時の成長速度がそれぞれ
異なる複数の低温バッファ層をサファイア基板上に形成
し、さらに、各低温バッファ層上にＧａＮ層を成長させ
た。そして、各ＧａＮ層の結晶性をＸ線回折ピークの半
値幅に基づいて評価した。以下に、詳細を説明する。
種々変化させることにより成長時の成長速度がそれぞれ
異なる複数の低温バッファ層をサファイア基板上に形成
し、さらに、各低温バッファ層上にＧａＮ層を成長させ
た。そして、各ＧａＮ層の結晶性をＸ線回折ピークの半
値幅に基づいて評価した。以下に、詳細を説明する。
【００４６】この場合においては、まず、ＭＯＣＶＤ装
置内にサファイア基板を配置するとともに装置内にＨ2
を供給してサファイア基板をＨ2 雰囲気中で１１２０℃
まで昇温した。このようにしてサファイア基板の表面を
Ｈ2 クリーニングした。その後、基板温度を６００℃ま
で下げるとともに、ＮＨ3 、ＴＭＧおよびＴＭＡを所定
の供給量で供給してＡｌ0.6Ｇａ0.4Ｎからなる低温バッ
ファ層を膜厚１２０Å程度成長させた。
置内にサファイア基板を配置するとともに装置内にＨ2
を供給してサファイア基板をＨ2 雰囲気中で１１２０℃
まで昇温した。このようにしてサファイア基板の表面を
Ｈ2 クリーニングした。その後、基板温度を６００℃ま
で下げるとともに、ＮＨ3 、ＴＭＧおよびＴＭＡを所定
の供給量で供給してＡｌ0.6Ｇａ0.4Ｎからなる低温バッ
ファ層を膜厚１２０Å程度成長させた。
【００４７】なお、この場合においては、ＮＨ3 の供給
量は一定としてＴＭＧおよびＴＭＡの供給量を種々変化
させることにより、成長速度がそれぞれ異なる複数の低
温バッファ層を成長させた。
量は一定としてＴＭＧおよびＴＭＡの供給量を種々変化
させることにより、成長速度がそれぞれ異なる複数の低
温バッファ層を成長させた。
【００４８】上記のようにして低温バッファ層を成長さ
せた後、ＴＭＧおよびＴＭＡの供給を停止してＮＨ3 の
みを供給した状態で基板温度を１０８０℃にまで昇温し
た。そして、基板温度が１０８０℃で安定した時点で再
びＴＭＧを供給し、膜厚４μｍのＧａＮ層を低温バッフ
ァ層上に成長させた。さらに、このようにして成長させ
たＧａＮ層のＸ線回折ピークの半値幅を測定し、ＧａＮ
層の結晶性を調べた。
せた後、ＴＭＧおよびＴＭＡの供給を停止してＮＨ3 の
みを供給した状態で基板温度を１０８０℃にまで昇温し
た。そして、基板温度が１０８０℃で安定した時点で再
びＴＭＧを供給し、膜厚４μｍのＧａＮ層を低温バッフ
ァ層上に成長させた。さらに、このようにして成長させ
たＧａＮ層のＸ線回折ピークの半値幅を測定し、ＧａＮ
層の結晶性を調べた。
【００４９】以上のような低温バッファ層上にＧａＮ層
を成長させる工程を、各成長速度について長期に渡って
繰り返し行った。その結果を図２に示す。
を成長させる工程を、各成長速度について長期に渡って
繰り返し行った。その結果を図２に示す。
【００５０】図２に示すように、低温バッファ層の成長
速度が７〜５１Å／ｓｅｃの範囲においては、低温バッ
ファ層上に形成されたＧａＮ層のＸ線半値幅が４００ｓ
ｅｃ以下と小さく、良好な結晶性を有するＧａＮ層が再
現性よく安定して得られる。
速度が７〜５１Å／ｓｅｃの範囲においては、低温バッ
ファ層上に形成されたＧａＮ層のＸ線半値幅が４００ｓ
ｅｃ以下と小さく、良好な結晶性を有するＧａＮ層が再
現性よく安定して得られる。
【００５１】特に、低温バッファ層の成長速度が１６〜
４２Å／ｓｅｃの範囲においてはＸ線半値幅が３００ｓ
ｅｃ程度であり、良好な結晶性を有するＧａＮ層が再現
性よく得られる。さらに、低温バッファ層の成長速度が
２５〜２９Å／ｓｅｃの範囲においてはＸ線半値幅が２
５０ｓｅｃ程度であり、より良好な結晶性を有するＧａ
Ｎ層が再現性よく得られる。このように、低温バッファ
層の成長速度が上記の範囲においては、高品質なＧａＮ
層が再現性よく安定して得られることがわかった。
４２Å／ｓｅｃの範囲においてはＸ線半値幅が３００ｓ
ｅｃ程度であり、良好な結晶性を有するＧａＮ層が再現
性よく得られる。さらに、低温バッファ層の成長速度が
２５〜２９Å／ｓｅｃの範囲においてはＸ線半値幅が２
５０ｓｅｃ程度であり、より良好な結晶性を有するＧａ
Ｎ層が再現性よく得られる。このように、低温バッファ
層の成長速度が上記の範囲においては、高品質なＧａＮ
層が再現性よく安定して得られることがわかった。
【００５２】また、倍率が２００００００倍程度の透過
電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりＧａＮの＜１１-2０＞方向
から低温バッファ層とＧａＮ層との界面断面観察すると
下記の特徴がみられた。
電子顕微鏡（ＴＥＭ）によりＧａＮの＜１１-2０＞方向
から低温バッファ層とＧａＮ層との界面断面観察すると
下記の特徴がみられた。
【００５３】まず、低温バッファ層の成長速度が７Å／
ｓｅｃの場合では、低温バッファ層の断面は不規則なコ
ントラストを示している。さらに、低温バッファ層とＧ
ａＮとの界面は不規則である。このため、ＧａＮの成長
初期で発生した欠陥はＧａＮ層の中で残留しＧａＮ層で
の貫通欠陥が多くなる。このため、Ｘ線半値幅が４００
ｓｅｃとなる。また、ＧａＮ層の表面での欠陥をエッチ
ピット密度で調べたところエッチピット密度は４×１０
9 ｃｍ-2である。
ｓｅｃの場合では、低温バッファ層の断面は不規則なコ
ントラストを示している。さらに、低温バッファ層とＧ
ａＮとの界面は不規則である。このため、ＧａＮの成長
初期で発生した欠陥はＧａＮ層の中で残留しＧａＮ層で
の貫通欠陥が多くなる。このため、Ｘ線半値幅が４００
ｓｅｃとなる。また、ＧａＮ層の表面での欠陥をエッチ
ピット密度で調べたところエッチピット密度は４×１０
9 ｃｍ-2である。
【００５４】次に、低温バッファ層の成長速度が２５Å
／ｓｅｃの場合では、低温バッファ層の断面はＣ面方向
つまりサファイア基板と平行な方向に線状のコントラス
トが多数存在する。
／ｓｅｃの場合では、低温バッファ層の断面はＣ面方向
つまりサファイア基板と平行な方向に線状のコントラス
トが多数存在する。
【００５５】また、低温バッファ層とＧａＮとの界面に
おいて、低温バッファ層の上にサファイア基板と約６０
°の角度をなす両斜辺とサファイア基板と平行な上辺お
よび底辺からなる台形が見られる。これは低温バッファ
層上に存在するため成長初期のＧａＮでの欠陥と考えら
れる。
おいて、低温バッファ層の上にサファイア基板と約６０
°の角度をなす両斜辺とサファイア基板と平行な上辺お
よび底辺からなる台形が見られる。これは低温バッファ
層上に存在するため成長初期のＧａＮでの欠陥と考えら
れる。
【００５６】このＧａＮ成長初期での欠陥により形成さ
れる台形の斜辺の方向をＧａＮの格子定数より割り出す
とサファイア基板と約６０°をなすのでＧａＮの（-1１
０１）面と等価な面となる。台形の上辺はサファイア基
板と平行なのでＧａＮの（０００１）面となる。ＧａＮ
は六角対称なのでこの欠陥により形成される台形を立体
的に示すとＧａＮの（-1１０１）面と等価な６個の側面
とＧａＮの（０００１）面の上面からなる六角錐状の形
状を構成していることになる。
れる台形の斜辺の方向をＧａＮの格子定数より割り出す
とサファイア基板と約６０°をなすのでＧａＮの（-1１
０１）面と等価な面となる。台形の上辺はサファイア基
板と平行なのでＧａＮの（０００１）面となる。ＧａＮ
は六角対称なのでこの欠陥により形成される台形を立体
的に示すとＧａＮの（-1１０１）面と等価な６個の側面
とＧａＮの（０００１）面の上面からなる六角錐状の形
状を構成していることになる。
【００５７】つまり、低温バッファ層の成長速度が２５
Å／ｓｅｃの場合はＧａＮの成長初期で発生した欠陥が
ＧａＮの（-1１０１）面と等価な６個の側面とＧａＮの
（０００１）面の上面からなる六角錐の方向に曲がり、
相殺することによりＧａＮ成長初期で発生した欠陥が減
少しＸ線半値幅が２５０ｓｅｃと良好なＧａＮ層が得ら
れると考えられる。また、ＧａＮ層の表面での欠陥をエ
ッチピット密度で調べたところエッチピット密度は１×
１０9 ｃｍ-2弱と少ない。
Å／ｓｅｃの場合はＧａＮの成長初期で発生した欠陥が
ＧａＮの（-1１０１）面と等価な６個の側面とＧａＮの
（０００１）面の上面からなる六角錐の方向に曲がり、
相殺することによりＧａＮ成長初期で発生した欠陥が減
少しＸ線半値幅が２５０ｓｅｃと良好なＧａＮ層が得ら
れると考えられる。また、ＧａＮ層の表面での欠陥をエ
ッチピット密度で調べたところエッチピット密度は１×
１０9 ｃｍ-2弱と少ない。
【００５８】上記のような低温バッファ層およびＧａＮ
層の成長工程を長期に渡り繰り返して行うと、結晶成長
による副生成物がＭＯＣＶＤ装置の反応管に蓄積して装
置の反応管の状態が変化する。しかしながら、上記のよ
うな成長速度の範囲で低温バッファ層を成長させること
により、ＭＯＣＶＤ装置の状態が変化しても長期に渡り
再現性よく安定して高品質のＧａＮ層が得られることが
わかった。
層の成長工程を長期に渡り繰り返して行うと、結晶成長
による副生成物がＭＯＣＶＤ装置の反応管に蓄積して装
置の反応管の状態が変化する。しかしながら、上記のよ
うな成長速度の範囲で低温バッファ層を成長させること
により、ＭＯＣＶＤ装置の状態が変化しても長期に渡り
再現性よく安定して高品質のＧａＮ層が得られることが
わかった。
【００５９】以上のことから、半導体レーザ素子の作製
時においては、低温バッファ層の成長速度を７〜５１Å
／ｓｅｃの範囲、好ましくは１６〜４２Å／ｓｅｃの範
囲、より好ましくは２５〜２９Å／ｓｅｃの範囲とす
る。それにより、良好な低温バッファ層を得ることがで
きるとともに、低温バッファ層上に成長させた各層にお
いて再現性よく良好な結晶性および電気特性を実現する
ことが可能となる。このため、良好な素子特性および高
い信頼性を有する半導体レーザ素子を再現性よく安定し
て製造することが可能となる。
時においては、低温バッファ層の成長速度を７〜５１Å
／ｓｅｃの範囲、好ましくは１６〜４２Å／ｓｅｃの範
囲、より好ましくは２５〜２９Å／ｓｅｃの範囲とす
る。それにより、良好な低温バッファ層を得ることがで
きるとともに、低温バッファ層上に成長させた各層にお
いて再現性よく良好な結晶性および電気特性を実現する
ことが可能となる。このため、良好な素子特性および高
い信頼性を有する半導体レーザ素子を再現性よく安定し
て製造することが可能となる。
【００６０】なお、図１の半導体レーザ素子において
は、低温バッファ層がＡｌＧａＮから構成されている
が、低温バッファ層の組成はこれに限定されるものでは
ない。ＧａＮからなる低温バッファ層を形成する場合お
よびＡｌＮからなる低温バッファ層を形成する場合にお
いても、低温バッファ層の成長速度を上記のように大き
くすることにより、ＡｌＧａＮバッファ層を形成した上
記の場合と同様の効果が得られる。
は、低温バッファ層がＡｌＧａＮから構成されている
が、低温バッファ層の組成はこれに限定されるものでは
ない。ＧａＮからなる低温バッファ層を形成する場合お
よびＡｌＮからなる低温バッファ層を形成する場合にお
いても、低温バッファ層の成長速度を上記のように大き
くすることにより、ＡｌＧａＮバッファ層を形成した上
記の場合と同様の効果が得られる。
【００６１】また、上記においては低温バッファ層２の
膜厚を１４０Åとしているが、低温バッファ層２の膜厚
はこれに限定されるものではない。低温バッファ層２の
膜厚は５０〜３００Åであればよく、さらに望ましくは
１００〜２００Åである。
膜厚を１４０Åとしているが、低温バッファ層２の膜厚
はこれに限定されるものではない。低温バッファ層２の
膜厚は５０〜３００Åであればよく、さらに望ましくは
１００〜２００Åである。
【００６２】また、上記においては低温バッファ層２の
成長時の基板温度を６００℃としているが、低温バッフ
ァ層２の成長時の基板温度はこれに限定されるものでは
ない。低温バッファ層２の成長時の基板温度は５００〜
７００℃であればよく、さらに望ましくは５５０℃〜６
５０℃である。
成長時の基板温度を６００℃としているが、低温バッフ
ァ層２の成長時の基板温度はこれに限定されるものでは
ない。低温バッファ層２の成長時の基板温度は５００〜
７００℃であればよく、さらに望ましくは５５０℃〜６
５０℃である。
【００６３】また、低温バッファ層２以外の各層３〜１
１の組成は上記に限定されるものではない。アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、ホウ素およびタリウムの少
なくとも１つを含む窒化物系半導体から構成されていれ
ば、各層３〜１１の組成は上記以外であってもよい。
１の組成は上記に限定されるものではない。アルミニウ
ム、ガリウム、インジウム、ホウ素およびタリウムの少
なくとも１つを含む窒化物系半導体から構成されていれ
ば、各層３〜１１の組成は上記以外であってもよい。
【００６４】また、上記においては半導体レーザ素子が
サファイア基板１を備える場合について説明したが、サ
ファイア基板以外に、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 、Ｍｇ
Ｏ、ＺｎＯ等からなる基板を用いてもよい。この場合に
おいても上記と同様の効果が得られる。
サファイア基板１を備える場合について説明したが、サ
ファイア基板以外に、ＳｉＣ、ＭｇＡｌ2 Ｏ4 、Ｍｇ
Ｏ、ＺｎＯ等からなる基板を用いてもよい。この場合に
おいても上記と同様の効果が得られる。
【００６５】また、上記においては各層２〜１１をＭＯ
ＣＶＤ法により成長させる場合について説明したが、こ
れ以外の結晶成長方法、例えばＭＢＥ法（分子線エピタ
キシー法）等により各層２〜１１を成長させてもよい。
この場合においても上記と同様の効果が得られる。
ＣＶＤ法により成長させる場合について説明したが、こ
れ以外の結晶成長方法、例えばＭＢＥ法（分子線エピタ
キシー法）等により各層２〜１１を成長させてもよい。
この場合においても上記と同様の効果が得られる。
【００６６】さらに、上記においては、基板上にｎ型半
導体層およびｐ型半導体層がこの順で形成される場合に
ついて説明したが、基板上にｐ型半導体層およびｎ型半
導体層がこの順で形成されてもよい。
導体層およびｐ型半導体層がこの順で形成される場合に
ついて説明したが、基板上にｐ型半導体層およびｎ型半
導体層がこの順で形成されてもよい。
【００６７】なお、上記においては、本発明を半導体レ
ーザ素子に適用する場合について説明したが、発光ダイ
オード等の半導体レーザ素子以外の半導体発光素子に本
発明を適用してもよく、あるいは、半導体発光素子以外
の半導体素子に本発明を適用してもよい。
ーザ素子に適用する場合について説明したが、発光ダイ
オード等の半導体レーザ素子以外の半導体発光素子に本
発明を適用してもよく、あるいは、半導体発光素子以外
の半導体素子に本発明を適用してもよい。
【図１】本発明に係る窒化物系半導体素子の製造方法に
より製造された窒化物系半導体レーザ素子を示す模式的
な断面図である。
より製造された窒化物系半導体レーザ素子を示す模式的
な断面図である。
【図２】低温バッファ層の成長速度と低温バッファ層上
に形成されたＧａＮ半導体層の結晶性との関係を示す図
である。
に形成されたＧａＮ半導体層の結晶性との関係を示す図
である。
１ サファイア基板 ２ 低温バッファ層 ３ ｎ−ＧａＮ層 ４ クラック防止層 ５ ｎ−クラッド層 ６ ｎ−ガイド層 ７ ＭＱＷ活性層 ８ ｐ−キャリアブロック層 ９ ｐ−ガイド層 １０ ｐ−クラッド層 １１ ｐ−コンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１３年８月２日（２００１．８．２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００３４
【補正方法】変更
【補正内容】
【００３４】
【表１】
フロントページの続き (72)発明者 林 伸彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 DB08 EF03 5F041 AA40 CA04 CA05 CA34 CA40 CA46 CA65 CA66 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB19 AC01 AC08 AC09 AC12 AD09 AD10 AD11 AD12 AD14 AF09 BB09 BB12 BB16 CA10 CA12 DA53 DA55 EB15 EE12 GB19 5F073 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA35
Claims (12)
- 【請求項１】 基板上にＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦
１）からなるバッファ層を７Å／ｓｅｃ以上の成長速度
で成長させ、前記バッファ層上にＡｌa Ｂb Ｉｎc Ｔｌ
d Ｇａ1-a-b-c-d Ｎ（０≦ａ＜１，０≦ｂ＜１，０≦ｃ
＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜１）からなる窒化
物系半導体層を成長させることを特徴とする窒化物系半
導体層の形成方法。 - 【請求項２】 前記バッファ層を５１Å／ｓｅｃ以下の
成長速度で成長させることを特徴とする請求項１記載の
窒化物系半導体層の形成方法。 - 【請求項３】 前記バッファ層を１６Å／ｓｅｃ以上４
２Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることを特徴と
する請求項１記載の窒化物系半導体層の形成方法。 - 【請求項４】 前記バッファ層を２５Å／ｓｅｃ以上２
９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることを特徴と
する請求項１記載の窒化物系半導体層の形成方法。 - 【請求項５】 前記バッファ層の成長速度は前記バッフ
ァ層の成長時に供給するIII 族元素の供給量により調整
することを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の
窒化物系半導体層の形成方法。 - 【請求項６】 基板上にＡｌX Ｇａ1-X Ｎ（０≦Ｘ≦
１）からなるバッファ層を７Å／ｓｅｃ以上の成長速度
で成長させる工程と、 前記バッファ層上に能動素子領域を含みＡｌa Ｂb Ｉｎ
c Ｔｌd Ｇａ1-a-b-c- d Ｎ（０≦ａ＜１，０≦ｂ＜１，
０≦ｃ＜１，０≦ｄ＜１，ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ＜１）からな
る窒化物系半導体層を成長させる工程とを備えたことを
特徴とする窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記バッファ層を５１Å／ｓｅｃ以下の
成長速度で成長させることを特徴とする請求項６記載の
窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記バッファ層を１６Å／ｓｅｃ以上４
２Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることを特徴と
する請求項６記載の窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記バッファ層を２５Å／ｓｅｃ以上２
９Å／ｓｅｃ以下の成長速度で成長させることを特徴と
する請求項６記載の窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】 前記バッファ層を成長させる工程は、
前記バッファ層の成長時に供給するIII 族元素の供給量
により前記バッファ層の成長速度を調整する工程を含む
ことを特徴とする請求項６〜９のいずれかに記載の窒化
物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１１】 前記バッファ層を成長させる工程は、
５０Å以上３００Å以下の膜厚で前記バッファ層を成長
させる工程を含むことを特徴とする請求項６〜１０のい
ずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１２】 前記バッファ層を成長させる工程は、
５００℃以上７００℃以下の基板温度で前記低温バッフ
ァ層を成長させる工程を含むことを特徴とする請求項６
〜１１のいずれかに記載の窒化物系半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000265391A JP2002075880A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 窒化物系半導体層の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法 |
| US09/941,982 US6821807B2 (en) | 2000-09-01 | 2001-08-30 | Method of forming nitride-based semiconductor layer, and method of manufacturing nitride-based semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000265391A JP2002075880A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 窒化物系半導体層の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002075880A true JP2002075880A (ja) | 2002-03-15 |
Family
ID=18752664
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000265391A Pending JP2002075880A (ja) | 2000-09-01 | 2000-09-01 | 窒化物系半導体層の形成方法および窒化物系半導体素子の製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6821807B2 (ja) |
| JP (1) | JP2002075880A (ja) |
Cited By (2)
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|---|---|---|---|---|
| US20120273753A1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| JP2013080968A (ja) * | 2013-01-25 | 2013-05-02 | Meijo University | ＧａＮ系化合物半導体の成長方法及び成長層付き基板 |
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| KR100616619B1 (ko) * | 2004-09-08 | 2006-08-28 | 삼성전기주식회사 | 질화물계 이종접합 전계효과 트랜지스터 |
| US20080176149A1 (en) * | 2006-10-30 | 2008-07-24 | Applied Materials, Inc. | Endpoint detection for photomask etching |
| JP4865047B2 (ja) | 2010-02-24 | 2012-02-01 | 株式会社東芝 | 結晶成長方法 |
| CN111430401B (zh) * | 2020-02-25 | 2022-09-09 | 南京邮电大学 | 单片光电集成电路及其形成方法 |
Family Cites Families (10)
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| US5602418A (en) * | 1992-08-07 | 1997-02-11 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Nitride based semiconductor device and manufacture thereof |
| BE1007251A3 (nl) * | 1993-06-28 | 1995-05-02 | Philips Electronics Nv | Straling-emitterende halfgeleiderdiode en werkwijze ter vervaardiging daarvan. |
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| GB2327145A (en) * | 1997-07-10 | 1999-01-13 | Sharp Kk | Graded layers in an optoelectronic semiconductor device |
| US6495894B2 (en) * | 2000-05-22 | 2002-12-17 | Ngk Insulators, Ltd. | Photonic device, a substrate for fabricating a photonic device, a method for fabricating the photonic device and a method for manufacturing the photonic device-fabricating substrate |
| TW472400B (en) * | 2000-06-23 | 2002-01-11 | United Epitaxy Co Ltd | Method for roughing semiconductor device surface to increase the external quantum efficiency |
-
2000
- 2000-09-01 JP JP2000265391A patent/JP2002075880A/ja active Pending
-
2001
- 2001-08-30 US US09/941,982 patent/US6821807B2/en not_active Expired - Lifetime
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| US20120273753A1 (en) * | 2011-04-26 | 2012-11-01 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor light emitting device |
| JP2013080968A (ja) * | 2013-01-25 | 2013-05-02 | Meijo University | ＧａＮ系化合物半導体の成長方法及び成長層付き基板 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20020048836A1 (en) | 2002-04-25 |
| US6821807B2 (en) | 2004-11-23 |
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|---|---|---|---|
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