JP2002217122A - Method for depositing nitrogen-containing compound semiconductor and method for depositing niride-based group iii-v compound semiconductor - Google Patents

Method for depositing nitrogen-containing compound semiconductor and method for depositing niride-based group iii-v compound semiconductor

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JP2002217122A
JP2002217122A JP2001359373A JP2001359373A JP2002217122A JP 2002217122 A JP2002217122 A JP 2002217122A JP 2001359373 A JP2001359373 A JP 2001359373A JP 2001359373 A JP2001359373 A JP 2001359373A JP 2002217122 A JP2002217122 A JP 2002217122A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for easily depositing a compound semiconductor containing nitrogen of good crystallinity or a semiconductor of a nitride-based group III-V compound. SOLUTION: When a compound semiconductor containing nitrogen or a semiconductor of a nitride-based group III-V compound is deposited by a vapor deposition method, e.g. an organic metal chemical vapor deposition method, an organic compound which contains at least one nitrogen atom and at least two groups of which a molar weight is at least larger than 36 is bonded to the nitrogen atom, e.g. a diisopropylamine is used as a nitrogen atom.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、窒素を含む化合
物半導体の成長方法および窒化物系III−V族化合物
半導体の成長方法に関する。
The present invention relates to a method for growing a compound semiconductor containing nitrogen and a method for growing a nitride III-V compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for a semiconductor laser capable of emitting light at a short wavelength in order to improve the recording density of an optical disc and the resolution of a laser printer. It is being actively conducted.

【0003】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの作製に用いる材料としては、II−VI族化
合物半導体が有望である。特に、四元系のII−VI族
化合物半導体であるZnMgSSe系化合物半導体は、
波長400〜550nm帯の青色ないし緑色発光の半導
体レーザーをGaAs基板上に作製するときのクラッド
層や光導波層の材料に適していることが知られている
(例えば、Electron. Lett. 28, 1798(1992))。
As a material used for manufacturing a semiconductor laser capable of emitting light at such a short wavelength, a II-VI group compound semiconductor is promising. In particular, a ZnMgSSe-based compound semiconductor, which is a quaternary II-VI compound semiconductor,
It is known that it is suitable for a material of a cladding layer or an optical waveguide layer when a blue or green light emitting semiconductor laser having a wavelength of 400 to 550 nm is formed on a GaAs substrate (for example, Electron. Lett. 28, 1798). (1992)).

【0004】これまで、II−VI族化合物半導体の成
長は、もっぱら分子線エピタキシー(MBE)法により
行われているが、このMBE法は生産性の点では不満足
である。そこで、近年、生産性に優れ、III−V族化
合物半導体の成長方法として多用されている有機金属化
学気相成長(MOCVD)法をII−VI族化合物半導
体の成長に適用する試みがなされている。
Heretofore, II-VI compound semiconductors have been grown exclusively by molecular beam epitaxy (MBE), but this MBE is not satisfactory in terms of productivity. Therefore, in recent years, attempts have been made to apply a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, which has excellent productivity and is widely used as a method for growing a group III-V compound semiconductor, to the growth of a group II-VI compound semiconductor. .

【0005】一方、従来より、p型ZnSeなどのp型
のII−VI族化合物半導体を得るためのアクセプタ不
純物としては、窒素(N)が最もよく用いられている。
そして、MOCVD法によりこのp型のII−VI族化
合物半導体の成長を行う場合には、p型ドーパントとし
て、アンモニア(NH3 )、ターシャリブチルアミン
(t−BNH2 )、ヒドラジン(N2 4 )などの化合
物が一般的に用いられている。
On the other hand, nitrogen (N) has been most often used as an acceptor impurity for obtaining a p-type II-VI group compound semiconductor such as p-type ZnSe.
When growing the p-type II-VI compound semiconductor by MOCVD, ammonia (NH 3 ), tertiary butylamine (t-BNH 2 ), and hydrazine (N 2 H 4 ) are used as p-type dopants. ) Are commonly used.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようにNH3 、t−BNH2 、N2 4 などをp型ドー
パントとして用いた場合には、Nのドーピング効率が極
端に低く、その供給量をかなり多くしないとNがドープ
されないという問題がある。例えば、p型ドーパントと
してNH3 を用いた場合には、それを数千μmol/分
程度も供給しないと明確なNのドーピングが起こらない
ことが報告されている(例えば、J. Crystal Growth 10
1, 305(1990)およびJ. Crystal Growth 99, 413(199
0))。このような理由により、これまで、Nのドーピン
グ濃度、すなわちアクセプタ濃度が十分に高いp型のI
I−VI族化合物半導体の成長を行うことは困難であっ
た。具体的には、例えばp型ZnSeの場合、あらゆる
手段を尽くしても、アクセプタ濃度は1×1016cm-3
が限度であった。
However, when NH 3 , t-BNH 2 , N 2 H 4 or the like is used as a p-type dopant as described above, the doping efficiency of N is extremely low, and the supply of N Unless the amount is considerably increased, there is a problem that N is not doped. For example, it has been reported that when NH 3 is used as a p-type dopant, clear N doping does not occur unless it is supplied at several thousand μmol / min (for example, J. Crystal Growth 10).
1, 305 (1990) and J. Crystal Growth 99, 413 (199
0)). For this reason, p-type I-type semiconductors having a sufficiently high N doping concentration, that is, an acceptor concentration, have hitherto been used.
It has been difficult to grow I-VI group compound semiconductors. Specifically, for example, in the case of p-type ZnSe, the acceptor concentration is 1 × 10 16 cm −3 even if all means are exhausted.
Was the limit.

【0007】ところで、上述のようにNのドーピング効
率が低い理由の一つに、成長結晶中にNが取り込まれに
くいことがある。その原因としては、成長温度における
窒素分子(N2 )の蒸気圧が非常に高く、Nをドーピン
グしようとしても、成長結晶の表面でマイグレーション
しているうちに、ほとんどのNがN2 として脱離してし
まうことが考えられる。成長温度におけるN2 の蒸気圧
が実際に非常に高いことは次のことからわかる。すなわ
ち、N2 の蒸気圧は Antoine式と呼ばれる次の式 log(p/mmHg) = 6.49594−255.821/( 266.56+(T/ ℃)) で表すことができるが(例えば、化学便覧、基礎編II
(日本化学会編))、この式より、II−VI族化合物
半導体の一般的な成長温度である500℃におけるN2
の蒸気圧は1.45×106 Torrとなり、常圧(1
気圧)の1860倍も高い。
[0007] One of the reasons why the N doping efficiency is low as described above is that N is hardly taken into the grown crystal. The reason for this is that the vapor pressure of nitrogen molecules (N 2 ) at the growth temperature is very high, and even if an attempt is made to dope N, most of the N is desorbed as N 2 during migration on the surface of the grown crystal. Can be considered. The fact that the vapor pressure of N 2 at the growth temperature is actually very high can be seen from the following. That is, the vapor pressure of N 2 can be expressed by the following equation called the Antoine equation log (p / mmHg) = 6.449594−255.821 / (266.56+ (T / ° C.)) (for example, Chemical Handbook, Basic Edition II).
(Edited by the Chemical Society of Japan)), this formula indicates that N 2 at 500 ° C., which is the general growth temperature of II-VI group compound semiconductors,
Has a vapor pressure of 1.45 × 10 6 Torr and a normal pressure (1
1860 times higher than atmospheric pressure).

【0008】上述のNの脱離の問題を解決する方法とし
て、分子線エピタキシー(MBE)法によるII−VI
族化合物半導体の成長においてよく用いられているプラ
ズマドーピング法があるが、これはN2 をプラズマ状に
してドーピングすることにより結晶表面の原子(主にI
I族元素の原子)との結合を誘起させてNの脱離を防い
でいるものと考えられる。しかしながら、このプラズマ
ドーピング法をMOCVD法によるII−VI族化合物
半導体の成長に用いるには、圧力が高すぎて困難を伴
う。すなわち、MOCVD法により成長を行うときの反
応管内の圧力は常圧から減圧でも数Torrまでが限度
であるが、このような高い圧力ではプラズマの寿命が極
端に短く、基板表面に達する前にプラズマでなくなって
しまうからである。
As a method for solving the above-mentioned problem of desorption of N, II-VI by molecular beam epitaxy (MBE) is used.
There are plasma doping method which is often used in the family compound semiconductor growth, which is the atom of the crystal surface (main by doping with an N 2 plasma form I
It is considered that the desorption of N is prevented by inducing a bond with a group I element atom). However, it is difficult to use this plasma doping method for growing a II-VI compound semiconductor by MOCVD because the pressure is too high. That is, the pressure in the reaction tube when growing by MOCVD is limited to normal pressure to several Torr even if the pressure is reduced. However, at such a high pressure, the life of the plasma is extremely short, and the plasma becomes short before reaching the substrate surface. Because it is gone.

【0009】以上のように、アクセプタ濃度が十分に高
いp型のII−VI族化合物半導体の成長を行うことは
これまで困難であったが、これはII−VI族化合物半
導体を用いて半導体レーザーや発光ダイオードなどの発
光素子を製造する上で大きな障害となるため、その改善
が望まれていた。
As described above, it has been difficult to grow a p-type II-VI group compound semiconductor having a sufficiently high acceptor concentration. However, this is because a semiconductor laser using a II-VI group compound semiconductor is used. It is a major obstacle in the manufacture of light-emitting elements such as light-emitting diodes and light-emitting diodes.

【0010】したがって、この発明の目的は、アクセプ
タ不純物としての窒素のドーピング濃度、すなわちアク
セプタ濃度が十分に高いp型のII−VI族化合物半導
体の成長を行うことができるII−VI族化合物半導体
の成長方法を提供することにある。一方、窒素を含む化
合物半導体、例えばGaNなどをMOCVD法により成
長させる場合、窒素原料としてはNH3 を用いるのが一
般的であるが、成長結晶中の窒素の欠損を抑え、結晶性
の劣化を防止するためには、成長時のNH3 流量を極め
て多くする必要があった。したがって、この発明の目的
は、結晶性の良好な窒素を含む化合物半導体を容易に成
長させることができる窒素を含む化合物半導体の成長方
法および結晶性の良好な窒化物系III−V族化合物半
導体を容易に成長させることができる窒化物系III−
V族化合物半導体の成長方法を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a p-type II-VI compound semiconductor capable of growing a p-type II-VI compound semiconductor having a sufficiently high acceptor concentration, that is, a doping concentration of nitrogen as an acceptor impurity. It is to provide a growth method. On the other hand, a compound semiconductor containing nitrogen, when growing such as such as GaN by MOCVD, As the nitrogen source is generally used NH 3, and suppressing the loss of nitrogen in the grown crystal, the crystallinity degradation To prevent this, it was necessary to make the NH 3 flow rate during growth extremely large. Therefore, an object of the present invention is to provide a method for growing a compound semiconductor containing nitrogen, which can easily grow a compound semiconductor containing nitrogen with good crystallinity, and a nitride III-V compound semiconductor with good crystallinity. Nitride III- which can be easily grown
An object of the present invention is to provide a method for growing a group V compound semiconductor.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明は、少なくとも一つの窒素原子を含み、そ
の窒素原子に分子量が少なくとも36よりも大きい少な
くとも二つの基が結合している有機化合物を窒素原料と
して用いて窒素を含む化合物半導体を気相成長法により
成長させるようにしたことを特徴とする窒素を含む化合
物半導体の成長方法である。この発明はまた、少なくと
も一つの窒素原子を含み、その窒素原子に分子量が少な
くとも36よりも大きい少なくとも二つの基が結合して
いる有機化合物を窒素原料として用いて窒化物系III
−V族化合物半導体を気相成長法により成長させるよう
にしたことを特徴とする窒化物系III−V族化合物半
導体の成長方法である。
According to the present invention, there is provided an organic compound comprising at least one nitrogen atom having at least two groups having a molecular weight greater than at least 36 bonded to the nitrogen atom. A method for growing a compound semiconductor containing nitrogen, wherein a compound semiconductor containing nitrogen is grown by a vapor phase growth method using a compound as a nitrogen source. The present invention also provides a method for producing a nitride-based compound using an organic compound containing at least one nitrogen atom and having at least two groups having a molecular weight greater than at least 36 bonded to the nitrogen atom as a nitrogen source.
A method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor, characterized in that a -V compound semiconductor is grown by a vapor phase growth method.

【0012】この発明において、窒素原料としての有機
化合物中の窒素原子に結合している少なくとも二つの基
の分子量は、500℃程度の温度でもこれらの基が容易
に熱分解して窒素原子から遊離するようにするために、
上記のように36よりも大きく選ばれる。また、これら
の基が同等の確率で熱分解して窒素原子から遊離するよ
うにするためには、これらの基として、好適には、互い
に分子量が等しいものが用いられる。
In the present invention, the molecular weight of at least two groups bonded to a nitrogen atom in an organic compound as a nitrogen source is such that these groups are easily thermally decomposed even at a temperature of about 500 ° C. to be liberated from the nitrogen atom. To make sure
As described above, it is selected to be larger than 36. Further, in order that these groups are thermally decomposed and liberated from a nitrogen atom with an equal probability, those having the same molecular weight are preferably used as these groups.

【0013】この発明において、窒素原料としての有機
化合物は、典型的には、一つの窒素原子を含み、その窒
素原子に分子量が36よりも大きい二つの基と一つの水
素原子とが結合している有機化合物と、一つの窒素原子
を含み、その窒素原子に分子量が36よりも大きい三つ
の基が結合している有機化合物とがある。前者の有機化
合物の例として以下の(a)〜(f)が挙げられ、後者
の有機化合物の例として以下の(g)〜(r)が挙げら
れる。
In the present invention, the organic compound as a nitrogen source typically contains one nitrogen atom, and two hydrogen groups having a molecular weight greater than 36 and one hydrogen atom are bonded to the nitrogen atom. Organic compounds containing one nitrogen atom, and three groups having a molecular weight greater than 36 bonded to the nitrogen atom. Examples of the former organic compound include the following (a) to (f), and examples of the latter organic compound include the following (g) to (r).

【0014】(a)ジイソプロピルアミン(Di−PN
H)
(A) Diisopropylamine (Di-PN
H)

【化1】 Embedded image

【0015】(b)ジプロピルアミン(D−PNH)(B) Dipropylamine (D-PNH)

【化2】 Embedded image

【0016】(c)ジブチルアミン(D−BNH)(C) dibutylamine (D-BNH)

【化3】 Embedded image

【0017】(d)ジイソブチルアミン(Di−BN
H)
(D) Diisobutylamine (Di-BN)
H)

【化4】 Embedded image

【0018】(e)ジ第二ブチルアミン(Ds−BN
H)
(E) Disecondary butylamine (Ds-BN)
H)

【化5】 Embedded image

【0019】(f)ジターシャリブチルアミン(Dt−
BNH)
(F) Ditertiary butylamine (Dt-
BNH)

【化6】 Embedded image

【0020】(g)トリプロピルアミン(T−PN)(G) Tripropylamine (T-PN)

【化7】 Embedded image

【0021】(h)トリイソプロピルアミン(Ti−P
N)
(H) Triisopropylamine (Ti-P
N)

【化8】 Embedded image

【0022】(i)トリブチルアミン(T−BN)(I) Tributylamine (T-BN)

【化9】 Embedded image

【0023】(j)トリイソブチルアミン(Ti−B
N)
(J) Triisobutylamine (Ti-B
N)

【化10】 Embedded image

【0024】(k)トリ第二ブチルアミン(Ts−B
N)
(K) Trisecondary butylamine (Ts-B
N)

【化11】 Embedded image

【0025】(l)トリターシャリブチルアミン(Tt
−BN)
(L) Tritert-butylamine (Tt)
-BN)

【化12】 Embedded image

【0026】(m)ジイソプロピルメチルアミン(Di
−PMN)
(M) Diisopropylmethylamine (Di)
-PMN)

【化13】 Embedded image

【0027】(n)ジプロピルメチルアミン(D−PM
N)
(N) Dipropylmethylamine (D-PM
N)

【化14】 Embedded image

【0028】(o)ジブチルメチルアミン(D−BM
N)
(O) Dibutylmethylamine (D-BM
N)

【化15】 Embedded image

【0029】(p)ジイソブチルメチルアミン(Di−
BMN)
(P) Diisobutylmethylamine (Di-
BMN)

【化16】 Embedded image

【0030】(q)ジ第二ブチルメチルアミン(Ds−
BMN)
(Q) Disecondary butylmethylamine (Ds-
BMN)

【化17】 Embedded image

【0031】(r)ジターシャリブチルメチルアミン
(Dt−BMN)
(R) Ditert-butyl methylamine (Dt-BMN)

【化18】 Embedded image

【0032】上に挙げた(a)〜(r)の有機化合物を
窒素原料として従来用いられている下記のアンモニア
(NH3 )やターシャリブチルアミン(t−BNH2
と比較すると明らかなように、NH3 やt−BNH2
おいては、N原子に一つ以下の基が結合しており、N原
子に直接結合しているH原子の数は二つまたは三つであ
るのに対し、(a)〜(r)の有機化合物においては、
N原子に二つまたは三つの基が結合しており、N原子に
直接結合しているH原子の数は一つ以下である。
The following organic compounds (a) to (r) are conventionally used as a nitrogen source. The following ammonia (NH 3 ) and tertiary butylamine (t-BNH 2 )
As is apparent from comparison with, in NH 3 and t-BNH 2 , one or less groups are bonded to the N atom, and the number of H atoms directly bonded to the N atom is two or three. On the other hand, in the organic compounds (a) to (r),
Two or three groups are bonded to the N atom, and the number of H atoms directly bonded to the N atom is one or less.

【0033】(s)アンモニア(NH3 (S) Ammonia (NH 3 )

【化19】 Embedded image

【0034】(t)ターシャリブチルアミン(t−BN
2
(T) Tertiary butylamine (t-BN)
H 2 )

【化20】 Embedded image

【0035】この発明の好適な一実施形態においては、
II−VI族化合物半導体のII族元素の面上に窒素原
子をデルタドープ(δドープ)する。また、このデルタ
ドープの代わりに、このデルタドープと同様な効果を得
ることができるフローモジュレーション法を用いてもよ
い。具体的には、このフローモジュレーション法におい
ては、II族元素の原料の供給およびp型ドーパントの
供給を維持し、VI族元素の原料の供給中断により成長
中断を行う。
In a preferred embodiment of the present invention,
A nitrogen atom is delta-doped (δ-doped) on the surface of the group II element of the II-VI compound semiconductor. Further, instead of the delta doping, a flow modulation method capable of obtaining the same effect as the delta doping may be used. Specifically, in this flow modulation method, the supply of the group II element source and the supply of the p-type dopant are maintained, and the supply of the group VI element source is interrupted to interrupt the growth.

【0036】この発明において、気相成長法としては、
MOCVD法のほかに、ガス原料を用いたMBE法を用
いることができる。
In the present invention, the vapor phase growth method includes
In addition to the MOCVD method, an MBE method using a gas source can be used.

【0037】また、この発明において、成長されるII
−VI族化合物半導体は、例えばZn1-a-b Mga Cd
b c Ted Se1-c-d 系化合物半導体(ただし、0≦
a、b、c、d<1)であり、より具体的には、ZnS
e、ZnSSe、ZnCdSe、ZnMgSSeなどで
ある。
In the present invention, the grown II
The group VI compound semiconductor is, for example, Zn 1-ab Mg a Cd
b S c Te d Se 1- cd -based compound semiconductor (where, 0 ≦
a, b, c, d <1), and more specifically, ZnS
e, ZnSSe, ZnCdSe, ZnMgSSe, and the like.

【0038】[0038]

【作用】上述のように構成されたこの発明によるII−
VI族化合物半導体の成長方法によれば、p型ドーパン
トが、少なくとも一つの窒素原子を含み、その窒素原子
に分子量が少なくとも12よりも大きい少なくとも二つ
の基が結合している有機化合物から成るので、これらの
基が熱分解して窒素原子から遊離した後のその窒素原子
には少なくとも2本の結合手(ダングリングボンド)が
あり、従来のようにNH3 やt−BNH2 などをp型ド
ーパントとして用いた場合と比べて、熱分解後の窒素原
子の結合手の数は少なくとも1本多い。このため、その
分だけ窒素原子が成長結晶の表面の原子と結合して取り
込まれやすくなるので、成長されるII−VI族化合物
半導体への窒素原子のドーピング効率を高くすることが
できる。これによって、アクセプタ不純物としての窒素
原子のドーピング濃度、すなわちアクセプタ濃度が十分
に高いII−VI族化合物半導体の成長を行うことがで
きる。
According to the present invention constructed as described above,
According to the method of growing a Group VI compound semiconductor, the p-type dopant is composed of an organic compound in which at least one nitrogen atom is bonded and at least two groups having a molecular weight of at least greater than 12 are bonded to the nitrogen atom. After these groups are thermally decomposed and released from the nitrogen atom, the nitrogen atom has at least two bonds (dangling bonds), and NH 3 , t-BNH 2, or the like is replaced with a p-type dopant as in the prior art. The number of bonds of nitrogen atoms after thermal decomposition is at least one larger than that in the case of using the compound as above. For this reason, the nitrogen atoms are more likely to be combined with atoms on the surface of the grown crystal and taken in by that amount, so that the efficiency of doping the grown II-VI compound semiconductor with nitrogen atoms can be increased. As a result, a doping concentration of nitrogen atoms as acceptor impurities, that is, a II-VI group compound semiconductor having a sufficiently high acceptor concentration can be grown.

【0039】また、特に、一つの窒素原子を含み、その
窒素原子に分子量が36よりも大きい三つの基が結合し
ている有機化合物をp型ドーパントとして用いた場合に
は、その窒素原子に水素原子が直接結合していないこと
により、熱分解後には窒素原子が水素原子と結合した形
でなく単独で生成される。このため、有機化合物をp型
ドーパントとして用いた場合に、p型ドーパント中に含
まれる水素原子が成長結晶中に取り込まれ、この水素原
子がアクセプタ不純物としての窒素原子を不活性化する
問題、すなわち水素原子による窒素原子のパッシベーシ
ョンの問題(例えば、Appl. Phys. Lett. 62, 270(199
1))をも解決することができる。これによって、アクセ
プタ濃度がより一層高いII−VI族化合物半導体の成
長を行うことができる。
In particular, when an organic compound containing one nitrogen atom and having three nitrogen atoms having a molecular weight greater than 36 bonded to the nitrogen atom is used as a p-type dopant, hydrogen is added to the nitrogen atom. Due to the fact that the atoms are not directly bonded, the nitrogen atoms are formed independently after pyrolysis, rather than in a form bonded to hydrogen atoms. Therefore, when an organic compound is used as a p-type dopant, hydrogen atoms contained in the p-type dopant are incorporated into the grown crystal, and the hydrogen atoms inactivate nitrogen atoms as acceptor impurities, that is, Problems of passivation of nitrogen atoms by hydrogen atoms (for example, Appl. Phys. Lett. 62, 270 (199
1)) can also be solved. As a result, it is possible to grow a II-VI group compound semiconductor having a higher acceptor concentration.

【0040】さらに、II−VI族化合物半導体のII
族元素の面に窒素原子をデルタドープすることにより、
あるいは、フローモジュレーション法を用いることによ
り、成長結晶中への窒素原子の取り込み効率を一層高く
することができ、これによってアクセプタ濃度がさらに
高いp型のII−VI族化合物半導体の成長を行うこと
ができる。
Further, the II-VI compound semiconductor II
By delta doping nitrogen atoms on the surface of group element,
Alternatively, by using a flow modulation method, the efficiency of incorporation of nitrogen atoms into the grown crystal can be further increased, whereby a p-type II-VI group compound semiconductor having a higher acceptor concentration can be grown. it can.

【0041】[0041]

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。まず、この発明の第1実施例におい
て用いられるMOCVD装置について説明する。図1は
そのMOCVD装置の構成を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, an MOCVD apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of the MOCVD apparatus.

【0042】図1に示すように、このMOCVD装置に
おいては、H2 純化装置1により高純度化された水素
(H2 )ガスがキャリアガスとしてバブラ2、3、4内
に供給される。いま、p型ZnSeの成長を行う場合を
考えると、これらのバブラ2、3、4内には、それぞ
れ、例えばZn原料としてのジメチル亜鉛(DMZ
n)、Se原料としてのジメチルセレン(DMSe)お
よびp型ドーパントとしてのDi−PNHが入れられて
いる。これらのバブラ2、3、4内にH2 ガスが供給さ
れることにより、これらのバブラ2、3、4のそれぞれ
からその蒸気圧分の原料ガスが、キャリアガスとしての
2 ガスとともに、反応管ライン5を通って反応管6内
に供給される。反応管6内にはサセプタ7が設置され、
その上に基板8が置かれる。
As shown in FIG. 1, in this MOCVD apparatus, hydrogen (H 2 ) gas highly purified by the H 2 purifying apparatus 1 is supplied into the bubblers 2, 3, and 4 as a carrier gas. Now, considering the case where p-type ZnSe is grown, for example, dimethyl zinc (DMZ) as a Zn raw material is provided in these bubblers 2, 3, and 4, respectively.
n), dimethyl selenium (DMSe) as a Se raw material, and Di-PNH as a p-type dopant. By supplying H 2 gas into these bubblers 2, 3, and 4, the raw material gas corresponding to the vapor pressure from each of these bubblers 2, 3, and 4 reacts with H 2 gas as a carrier gas. It is supplied into the reaction tube 6 through the tube line 5. A susceptor 7 is installed in the reaction tube 6,
The substrate 8 is placed thereon.

【0043】符号9はベントラインを示す。この場合、
バブラ2から発生される原料ガスの反応管ライン5とベ
ントライン9との間での切り換えはバルブV1 、V2
開閉により行うことができ、バブラ3から発生される原
料ガスの反応管ライン5とベントライン9との間での切
り換えはバルブV3 、V4 の開閉により行うことがで
き、バブラ4から発生されるドーパントガスの反応管ラ
イン5とベントライン9との間での切り換えはバルブV
5 、V6 の開閉により行うことができるようになってい
る。なお、符号10〜14は、H2 純化装置1から供給
されるH2 ガスの流量制御のためのマスフローコントロ
ーラを示す。
Reference numeral 9 denotes a vent line. in this case,
Switching of the source gas generated from the bubbler 2 between the reaction tube line 5 and the vent line 9 can be performed by opening and closing the valves V 1 and V 2. Switching between the valve 5 and the vent line 9 can be performed by opening and closing the valves V 3 and V 4. Switching of the dopant gas generated from the bubbler 4 between the reaction tube line 5 and the vent line 9 is performed. Valve V
5, and it is capable of performing the opening and closing of V 6. Reference numerals 10 to 14 denote mass flow controllers for controlling the flow rate of the H 2 gas supplied from the H 2 purifying apparatus 1.

【0044】図2はこの発明の第1実施例によるp型Z
nSeの成長方法における原料ガスおよびドーパントガ
スの供給の状態を示すシーケンス図である。この第1実
施例においては、まず、図1に示すMOCVD装置の反
応管6内のサセプタ7上に、基板8として半絶縁性Ga
As基板21(図3)を置き、この半絶縁性GaAs基
板21を、サセプタ7によりH2 ガス雰囲気中で成長温
度まで加熱する。
FIG. 2 shows a p-type Z according to the first embodiment of the present invention.
FIG. 4 is a sequence diagram showing a state of supply of a source gas and a dopant gas in an nSe growth method. In the first embodiment, first, a semi-insulating Ga is formed as a substrate 8 on a susceptor 7 in a reaction tube 6 of the MOCVD apparatus shown in FIG.
The As substrate 21 (FIG. 3) is placed, and the semi-insulating GaAs substrate 21 is heated by the susceptor 7 to a growth temperature in an H 2 gas atmosphere.

【0045】次に、反応管6内にZn原料としてのDM
Zn、Se原料としてのDMSeおよびp型ドーパント
としてのDi−PNHの全てを同時に供給する(図
2)。これによって、図3に示すように、半絶縁性Ga
As基板21上に、NがドープされたZnSe層(この
第1実施例および次の第2実施例において「ZnSe:
N層」と書く)22をエピタキシャル成長させる。
Next, DM as a Zn raw material is placed in the reaction tube 6.
All of Zn, DMSe as a Se raw material and Di-PNH as a p-type dopant are simultaneously supplied (FIG. 2). As a result, as shown in FIG.
On an As substrate 21, an N-doped ZnSe layer (in this first embodiment and the next second embodiment, “ZnSe:
22) is epitaxially grown.

【0046】図4は、以上のようにしてエピタキシャル
成長されたZnSe:N層22のフォトルミネッセンス
スペクトルを4.2K(液体ヘリウム温度)で測定した
結果を示す。ただし、成長温度は450℃、反応管6内
の圧力は650Torrである。また、DMZn、DM
SeおよびDi−PNHの供給量は、それぞれ5μmo
l/分、10μmol/分および141μmol/分で
ある。
FIG. 4 shows the result of measuring the photoluminescence spectrum of the ZnSe: N layer 22 epitaxially grown as described above at 4.2 K (liquid helium temperature). However, the growth temperature is 450 ° C., and the pressure in the reaction tube 6 is 650 Torr. In addition, DMZn, DM
The supply amounts of Se and Di-PNH were 5 μmo, respectively.
1 / min, 10 μmol / min and 141 μmol / min.

【0047】一方、比較のために、従来のMOCVD法
によるエピタキシャル成長方法と同様に、反応管6内に
Zn原料としてのDMZn、Se原料としてのDMSe
およびp型ドーパントとしてのt−BNH2 の全てを同
時に供給してZnSe:N層を半絶縁性GaAs基板上
にエピタキシャル成長させた試料を作製し、このZnS
e:N層のフォトルミネッセンススペクトルを4.2K
で測定した。その結果を図5に示す。ただし、成長温度
は450℃、反応管6内の圧力は650Torrであ
る。また、DMZn、DMSeおよびt−BNH2 の供
給量は、それぞれ5μmol/分、10μmol/分お
よび180μmol/分である。なお、図4および図5
の縦軸のフルスケールは互いに異なることに注意された
い。
On the other hand, for comparison, as in the conventional epitaxial growth method by the MOCVD method, DMZn as a Zn raw material and DMSe as a Se raw material are placed in the reaction tube 6.
And a sample in which a ZnSe: N layer is epitaxially grown on a semi-insulating GaAs substrate by simultaneously supplying all of t-BNH 2 as a p-type dopant,
e: Photoluminescence spectrum of N layer is 4.2K
Was measured. The result is shown in FIG. However, the growth temperature is 450 ° C., and the pressure in the reaction tube 6 is 650 Torr. The supply amounts of DMZn, DMSe and t-BNH 2 are 5 μmol / min, 10 μmol / min and 180 μmol / min, respectively. 4 and 5
Note that the full scales of the vertical axes of are different from each other.

【0048】図4と図5とを比較して最も異なる点は、
波長460nm付近に見られるDAP(ドナー−アクセ
プタ対)発光の有無である。すなわち、図4においては
強いDAP発光が見られるのに対し、図5においてはD
AP発光はほとんど見られない。このDAP発光はNが
ドープされていることの証拠となるものであり、その強
度が大きいほどNのドープ量が多いことを意味する。図
4および図5から、この第1実施例による成長方法によ
り成長されたZnSe:N層22は、p型ドーパントと
してt−BNH2 を用いた従来のMOCVD法により成
長されたZnSe:N層と異なり、多量のNがドープさ
れていると考えられる。
The most different point between FIG. 4 and FIG. 5 is that
This is the presence / absence of DAP (donor-acceptor pair) emission observed near a wavelength of 460 nm. That is, while strong DAP emission is observed in FIG.
AP emission is hardly observed. This DAP emission is evidence that N is doped, and the higher the intensity, the greater the N doping amount. 4 and 5, the ZnSe: N layer 22 grown by the growth method according to the first embodiment is different from the ZnSe: N layer grown by the conventional MOCVD method using t-BNH 2 as a p-type dopant. Unlikely, it is considered that a large amount of N is doped.

【0049】なお、図4および図5において、DAP発
光以外のピークは、I1 (中性アクセプタ束縛励起子)
発光、DAP発光のフォノンレプリカ、Y発光(ミスフ
ィット転位などに起因する発光)である。
In FIGS. 4 and 5, the peak other than the DAP emission is I 1 (neutral acceptor-bound exciton).
Light emission, phonon replica of DAP light emission, and Y light emission (light emission due to misfit dislocation).

【0050】この第1実施例による成長方法により成長
されたZnSe:N層22のNのドープ量を容量(C)
−電圧(V)測定法により定量的に評価するために、図
6および図7に示すように、半絶縁性GaAs基板21
上にエピタキシャル成長させた厚さ1.3μmのZnS
e:N層22上に真空蒸着法により円形の金(Au)電
極E1 およびその周囲のAu電極E2 を形成した試料を
作製した。ここで、周囲のAu電極E2 の面積は、円形
のAu電極E1 の面積よりも十分に大きいことにより、
この周囲のAu電極E2 は、近似的にオーミック電極と
みなすことができる。この場合、円形のAu電極E1
直径は336μmである。
The N-doped amount of the ZnSe: N layer 22 grown by the growth method according to the first embodiment is determined by the capacitance (C).
As shown in FIGS. 6 and 7, a semi-insulating GaAs substrate 21 is used for quantitative evaluation by a voltage (V) measuring method.
1.3 μm thick ZnS epitaxially grown on
e: samples were produced formed a circular gold (Au) electrodes E 1 and Au electrode E 2 around it by N layer vacuum deposition method on 22. Here, the area around the Au electrode E 2, by sufficiently larger than the area of the circular Au electrode E 1,
The surrounding Au electrode E 2 can be approximately regarded as an ohmic electrode. In this case, the diameter of the circular Au electrode E 1 is 336 μm.

【0051】この図6および図7に示す試料において、
円形のAu電極E1 およびその周囲のAu電極E2 にそ
れぞれ負のバイアス電圧および正のバイアス電圧を印加
してC−V測定を行った。その結果を図8に示す。図8
からわかるように、負のバイアス電圧が大きくなるほ
ど、容量(C)は減少する傾向が見られる。さらに、Z
nSeの比誘電率を9.3として、ZnSe:N層22
の表面から深さ方向に有効アクセプタ濃度(NA −ND
(NA :アクセプタ濃度、ND :ドナー濃度))を見積
もったところ、図9に示すような結果が得られた。そし
て、この結果からNA −ND を求めたところ、NA −N
D 〜2×1016cm-3であった。この程度のアクセプタ
濃度は半導体レーザーなどの発光素子を作製する上で十
分であり、このことよりDi−PNHがMOCVD法に
よるII−VI族化合物半導体の成長におけるp型ドー
パントとして有効なものであることがわかる。
In the samples shown in FIGS. 6 and 7,
A negative bias voltage and a positive bias voltage were applied to the circular Au electrode E 1 and the surrounding Au electrode E 2 , respectively, to perform CV measurement. FIG. 8 shows the result. FIG.
As can be seen from FIG. 6, the capacitance (C) tends to decrease as the negative bias voltage increases. Furthermore, Z
Assuming that the relative dielectric constant of nSe is 9.3, the ZnSe: N layer 22
Effective acceptor concentration in the depth direction from the surface of the (N A -N D
(N A: acceptor concentration, N D: donor concentration)) was estimated, the results shown in FIG. 9 was obtained. Then, when N A −N D was obtained from this result, N A −N
D was 2 × 10 16 cm −3 . This level of acceptor concentration is sufficient for fabricating a light emitting device such as a semiconductor laser, which indicates that Di-PNH is effective as a p-type dopant in growing a II-VI group compound semiconductor by MOCVD. I understand.

【0052】なお、ZnSe:N層22のNのドープ量
は、上述のようなC−V測定を実際に行わないでも、次
のようにして、そのおおよその値を見積もることができ
る。すなわち、一般に、DAP発光の強度とアクセプタ
濃度との間には密接な関係があり、アクセプタ濃度が高
くなるにしたがい、DAP発光の相対強度が大きくな
る。図10に、J. Qiuらが報告している低温フォトルミ
ネッセンススペクトルと二次イオン質量分析(SIM
S)法により測定されたN濃度([N])およびC−V
測定法により測定された有効アクセプタ濃度(NA −N
D )との関係を示す(Appl. Phys. Lett. 59, 2992(199
1))。なお、同様な結果は Z. Yangらによっても報告さ
れている(Appl. Phys. Lett. 61, 2671(1992))。図1
0から、この第1実施例による成長方法により成長され
たZnSe:N層22のアクセプタ濃度は、C−V測定
法による有効アクセプタ濃度で、1.0×1016cm-3
<NA−ND <8.0×1017cm-3の範囲にあると見
積もることができる。
The approximate value of the doping amount of N in the ZnSe: N layer 22 can be estimated as follows without actually performing the CV measurement as described above. That is, generally, there is a close relationship between the intensity of DAP emission and the acceptor concentration, and as the acceptor concentration increases, the relative intensity of DAP emission increases. FIG. 10 shows the low-temperature photoluminescence spectrum and secondary ion mass spectrometry (SIM) reported by J. Qiu et al.
S) N concentration ([N]) and CV measured by the method
Effective acceptor concentration (N A -N
D ) (Appl. Phys. Lett. 59, 2992 (199)
1)). Similar results have been reported by Z. Yang et al. (Appl. Phys. Lett. 61, 2671 (1992)). Figure 1
From 0, the acceptor concentration of the ZnSe: N layer 22 grown by the growth method according to the first embodiment is 1.0 × 10 16 cm −3 as the effective acceptor concentration according to the CV measurement method.
It can be estimated that it is in the range of <N A −N D <8.0 × 10 17 cm −3 .

【0053】以上のように、この第1実施例による成長
方法によれば、p型ドーパントとしてDi−PNHを用
いていることにより、Nが高濃度にドープされたZnS
e:N層24、すなわちアクセプタ濃度が高いp型Zn
Se層の成長を行うことができる。このようにアクセプ
タ濃度が高いp型ZnSe層の成長を行うことができる
理由は、成長時にDi−PNHの熱分解により生成され
るN原子に2本の結合手があることにより、ZnSe結
晶へのNの取り込み効率が高く、したがってNのドーピ
ング効率が高いからである。
As described above, according to the growth method according to the first embodiment, the use of Di-PNH as the p-type dopant makes it possible to use ZnS doped with a high concentration of N.
e: N layer 24, that is, p-type Zn having a high acceptor concentration
The Se layer can be grown. The reason that the p-type ZnSe layer having a high acceptor concentration can be grown as described above is that the N-atom generated by the thermal decomposition of Di-PNH has two bonds in the growth, which makes it possible to grow the ZnSe crystal. This is because the incorporation efficiency of N is high, and thus the doping efficiency of N is high.

【0054】次に、この発明の第2実施例について説明
する。この第2実施例においては、δドープと実質的に
同様な効果を得ることができるフローモジュレーション
法によりNのドープを行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, N is doped by a flow modulation method capable of obtaining substantially the same effect as δ doping.

【0055】図11はこの発明の第2実施例によるp型
ZnSeの成長方法における原料ガスおよびドーパント
ガスの供給の状態を示すシーケンス図である。また、図
12A〜Eは、図11におけるt=t1 、t2 、t3
4 、t5 の各時点における成長層の状態を示す。
FIG. 11 is a sequence diagram showing a supply state of a source gas and a dopant gas in the p-type ZnSe growth method according to the second embodiment of the present invention. 12A to 12E show t = t 1 , t 2 , t 3 , and t = t 1 in FIG.
The state of the grown layer at each time point of t 4 and t 5 is shown.

【0056】以下、図1、図11および図12を参照し
て、この第2実施例によるp型ZnSeの成長方法を説
明する。まず、図1に示すMOCVD装置の反応管6内
のサセプタ7上に基板8として半絶縁性GaAs基板2
1を置き、このGaAs基板21を、サセプタ7により
2 ガス雰囲気中で成長温度まで加熱する。
Hereinafter, a method for growing p-type ZnSe according to the second embodiment will be described with reference to FIGS. 1, 11, and 12. First, a semi-insulating GaAs substrate 2 as a substrate 8 is placed on a susceptor 7 in a reaction tube 6 of the MOCVD apparatus shown in FIG.
1, and the GaAs substrate 21 is heated by the susceptor 7 to a growth temperature in an H 2 gas atmosphere.

【0057】次に、反応管6内にZn原料としてのDM
Zn、Se原料としてのDMSeおよびp型ドーパント
としてのDi−PNHを全て同時に供給することによっ
て、図12Aに示すように、半絶縁性GaAs基板21
上にZnSe:N層23をエピタキシャル成長させる。
このZnSe:N層23のエピタキシャル成長は、時刻
t=0から時刻t=t1 まで行う(図12)。この最初
にエピタキシャル成長されるZnSe:N層23は、そ
の後に成長されるZnSe:N層のバッファ層となる。
Next, DM as a Zn raw material is placed in the reaction tube 6.
By simultaneously supplying all of Zn, DMSe as a raw material of Se, and Di-PNH as a p-type dopant, as shown in FIG.
A ZnSe: N layer 23 is epitaxially grown thereon.
This epitaxial growth of the ZnSe: N layer 23 is performed from time t = 0 to time t = t 1 (FIG. 12). The ZnSe: N layer 23 that is first epitaxially grown becomes a buffer layer of the ZnSe: N layer that is subsequently grown.

【0058】次に、時刻t=t1 において、DMZnお
よびDi−PNHの供給を維持したままDMSeの供給
を中断し、成長中断を行う。この成長中断は、時刻t=
2まで行う。この成長中断中には、反応管6内に供給
されているDMZnの熱分解によりバッファ層としての
ZnSe:N層23の表面にZnが吸着してその表面が
Zn吸着層により覆われ、さらにそのZn吸着層のZn
に、Di−PNHの熱分解により生成された2本の結合
手を有するNが吸着し、これによって成長層にNが取り
込まれる。図12Bにおいて、このZnおよびNの吸着
層を符号24で示す。
Next, at time t = t 1, to interrupt the supply of DMSe while maintaining the supply of DMZn and Di-PNH, performing growth interruption. This growth interruption occurs at time t =
performed until t 2. During this growth interruption, Zn is adsorbed on the surface of the ZnSe: N layer 23 as a buffer layer due to the thermal decomposition of DMZn supplied into the reaction tube 6, and the surface is covered with the Zn adsorption layer. Zn in Zn adsorption layer
Then, N having two bonds generated by the thermal decomposition of Di-PNH is adsorbed, whereby N is taken into the growth layer. In FIG. 12B, the adsorption layer of Zn and N is indicated by reference numeral 24.

【0059】図13Aに、Di−PNHの熱分解により
生成された2本の結合手を有するN原子がZnSe結晶
のII族元素であるZnの面に結合しているときの様子
を示す。図13Aに示すように、この場合、Znの面上
で二つのZn原子にまたがってN原子が2本の結合手で
結合しており、このためZn原子とN原子との結合力が
強く、N原子の脱離が起こりにくい。また、ZnSeの
結晶構造をそのまま反映してN原子が結合する。一方、
p型ドーパントとしてt−BNH2 を用いた場合には、
t−BNH2 の熱分解により生成されるN原子には1本
の結合手しかないため、図13Bに示すように、Znの
面上でZn原子1個に対して二つのNがそれぞれ1本の
結合手で結合する。この場合、Zn原子との結合力が弱
いためにNが脱離しやすく、また、余分なNが存在する
ことにもなる。
FIG. 13A shows a state in which N atoms having two bonds generated by thermal decomposition of Di-PNH are bonded to the surface of Zn which is a group II element of the ZnSe crystal. As shown in FIG. 13A, in this case, N atoms are bonded by two bonds across two Zn atoms on the surface of Zn, so that the bonding force between Zn atoms and N atoms is strong, Desorption of the N atom is unlikely to occur. In addition, N atoms are bonded by directly reflecting the crystal structure of ZnSe. on the other hand,
When t-BNH 2 is used as a p-type dopant,
Since the N atom generated by the thermal decomposition of t-BNH 2 has only one bond, as shown in FIG. 13B, two N atoms each correspond to one Zn atom on the Zn surface. To join with the joint. In this case, N is easily desorbed due to a weak bonding force with Zn atoms, and extra N is also present.

【0060】次に、時刻t=t2 において、反応管6内
へのDMSeの供給を再開し、時刻t=t3 までこのD
MSeの供給を続ける。これによって、反応管6内には
DMZn、DMSeおよびDi−PNHの全てが同時に
供給され、図12Cに示すように、ZnSe:N層22
が薄くエピタキシャル成長される。
Next, at time t = t 2 , the supply of DMSe into the reaction tube 6 is restarted, and this DSe is supplied until time t = t 3.
Continue to supply MSe. As a result, DMZn, DMSe and Di-PNH are all simultaneously supplied into the reaction tube 6, and as shown in FIG. 12C, the ZnSe: N layer 22 is formed.
Is grown epitaxially thinly.

【0061】次に、時刻t=t3 において、再び、DM
ZnおよびDi−PNHの供給を維持したままDMSe
の供給を中断し、成長中断を行う。この成長中断中に
は、図12Dに示すように、ZnSe:N層22の表面
にZnおよびNの吸着層24が形成される。
Next, at time t = t 3 , DM
DMSe while maintaining the supply of Zn and Di-PNH
The supply of water and suspend the growth. During the interruption of the growth, an adsorption layer 24 of Zn and N is formed on the surface of the ZnSe: N layer 22, as shown in FIG. 12D.

【0062】次に、時刻t=t4 において、反応管6内
へのDMSeの供給を再開し、時刻t=t5 までこのD
MSeの供給を続ける。これによって、反応管6内には
DMZn、DMSeおよびDi−PNHの全てが同時に
供給され、図12Eに示すように、再びZnSe:N層
22が薄くエピタキシャル成長される。
Next, at time t = t 4 , the supply of DMSe into the reaction tube 6 is restarted, and this DSe is supplied until time t = t 5.
Continue to supply MSe. As a result, all of DMZn, DMSe and Di-PNH are simultaneously supplied into the reaction tube 6, and the ZnSe: N layer 22 is again epitaxially grown thin as shown in FIG. 12E.

【0063】このように、成長中断を行ってZnおよび
Nの吸着層24を形成しては、その上にZnSe:N層
22を薄くエピタキシャル成長させる工程を必要な回数
繰り返し行い、全体として所要の厚さを有するZnS
e:N層22をエピタキシャル成長させる。
As described above, after the growth is interrupted to form the adsorption layer 24 of Zn and N, the step of epitaxially growing the ZnSe: N layer 22 on the thin layer is repeated as many times as necessary to obtain the required thickness as a whole. ZnS
e: The N layer 22 is epitaxially grown.

【0064】図14は以上のようにしてエピタキシャル
成長されたZnSe:N層22のフォトルミネッセンス
スペクトルを4.2Kで測定した結果を示す。ただし、
成長温度は450℃、反応管6内の圧力は650Tor
rである。また、DMZn、DMSeおよびDi−PN
Hの供給量は、それぞれ5μmol/分、10μmol
/分および75μmol/分である。さらに、成長に当
たっては、DMSeの供給を2秒間隔4秒周期で断続的
に行い、それにより成長中断を行った。なお、図14の
縦軸のフルスケールは、図4および図5の縦軸のフルス
ケールと異なることに注意されたい。
FIG. 14 shows the result of measuring the photoluminescence spectrum of the ZnSe: N layer 22 epitaxially grown as described above at 4.2K. However,
The growth temperature is 450 ° C., and the pressure in the reaction tube 6 is 650 Torr.
r. Also, DMZn, DMSe and Di-PN
The supply amounts of H were 5 μmol / min and 10 μmol, respectively.
/ Min and 75 μmol / min. Further, during the growth, the supply of DMSe was performed intermittently at intervals of 2 seconds and 4 seconds, thereby interrupting the growth. It should be noted that the full scale on the vertical axis in FIG. 14 is different from the full scale on the vertical axis in FIGS.

【0065】図14を図4と比較すると、図14の場合
もDAP発光は図4の場合と同程度以上の強さで見られ
ている。すなわち、成長時に用いたp型ドーパントとし
てのDi−PNHの供給量が半分であるにもかかわら
ず、この第2実施例による成長方法により成長されたZ
nSe:N層22のDAP発光の強度は、DMZn、D
MSeおよびDi−PNHの全てを同時に供給しながら
成長を行う第1実施例による成長方法により成長された
ZnSe:N層22のDAP発光の強度と比べて同程度
以上である。このことから、この第2実施例による成長
方法においては、第1実施例による成長方法におけるよ
りもNの取り込み効率が高く、したがってNのドーピン
グ効率が高いことがわかる。
When FIG. 14 is compared with FIG. 4, also in FIG. 14, the DAP light emission is seen at the same or higher intensity as in FIG. That is, although the supply amount of Di-PNH as the p-type dopant used at the time of growth is half, Z grown by the growth method according to the second embodiment is used.
The intensity of DAP emission of the nSe: N layer 22 is DMZn, D
The intensity of the DAP emission of the ZnSe: N layer 22 grown by the growth method according to the first embodiment in which the growth is performed while simultaneously supplying all of MSe and Di-PNH is substantially equal to or greater than that. This indicates that the growth method according to the second embodiment has a higher N incorporation efficiency and a higher N doping efficiency than the growth method according to the first embodiment.

【0066】以上のように、この第2実施例による成長
方法によれば、p型ドーパントとしてDi−PNHを用
いているばかりでなく、Zn原料としてのDMZn、S
e原料としてのDMSeおよびp型ドーパントとしての
Di−PNHの全てを同時に供給しながらZnSe:N
層22の成長を行う工程と、DMZnの供給およびDi
−PNHの供給を維持したままDMSeの供給中断を行
って成長中断を行うことによりNおよびZnの吸着層2
4を形成する工程とを交互に繰り返し行っているので、
ZnSeへのNの取り込み効率を高くすることができ、
それによってNが高濃度にドープされた所要の厚さのZ
nSe:N層22、すなわちアクセプタ濃度が高いp型
ZnSe層の成長を行うことができる。
As described above, according to the growth method of the second embodiment, not only Di-PNH is used as the p-type dopant, but also DMZn, S
While simultaneously supplying all of DMSe as the e raw material and Di-PNH as the p-type dopant, ZnSe: N
A step of growing the layer 22, supplying DMZn and Di
-The supply of DMSe is interrupted while the supply of PNH is maintained to interrupt the growth, so that the N and Zn adsorption layers 2
Since the step of forming 4 is alternately repeated,
The efficiency of incorporation of N into ZnSe can be increased,
Thereby, the desired thickness of Z, which is heavily doped with N, is
An nSe: N layer 22, that is, a p-type ZnSe layer having a high acceptor concentration can be grown.

【0067】ここで、ZnSe:N層をエピタキシャル
成長させた後に、このZnSe:N層のアニールを行っ
た場合の効果について説明する。この効果を調べるため
に、半絶縁性GaAs基板上に厚さ2μmのZnSe:
N層を第1実施例と同様な方法でエピタキシャル成長さ
せた後、このZnSe:N層上に厚さ0.1μmの二酸
化シリコン膜(SiO2 膜)を真空蒸着法により形成し
た試料を作製した。ただし、成長温度は450℃、反応
管6内の圧力は650Torrである。また、Zn原料
としてのDMZn、Se原料としてのDMSeおよびp
型ドーパントとしてのDi−PNHの供給量は、それぞ
れ9.53μmol/分、38.36μmol/分およ
び141μmol/分である。なお、ZnSe:N層上
に形成するSiO2 膜は、アニール時にこのZnSe:
N層中のNが脱離するのを防止するなどのためのもので
ある。次に、このようにして作製した試料を、図示省略
した高周波(RF)加熱型アニール装置を用いて、70
0℃、10秒の条件でRTA(Rapid Thermal Annealin
g)、すなわち急速アニールを行った。この後、フッ酸に
よりSiO2 膜をエッチング除去した。
Here, the effect of annealing the ZnSe: N layer after epitaxially growing the ZnSe: N layer will be described. To investigate this effect, a 2 μm thick ZnSe:
After epitaxially growing the N layer in the same manner as in the first embodiment, a sample was prepared in which a 0.1 μm thick silicon dioxide film (SiO 2 film) was formed on this ZnSe: N layer by a vacuum evaporation method. However, the growth temperature is 450 ° C., and the pressure in the reaction tube 6 is 650 Torr. Also, DMZn as a Zn raw material, DMSe as a Se raw material and p
The supply amounts of Di-PNH as the type dopant are 9.53 μmol / min, 38.36 μmol / min, and 141 μmol / min, respectively. Note that the SiO 2 film formed on the ZnSe: N layer is made of ZnSe:
This is for preventing N in the N layer from being eliminated. Next, the sample prepared in this manner was subjected to a radio frequency (RF) heating type annealing apparatus (not shown) by using
RTA (Rapid Thermal Annealin) at 0 ° C for 10 seconds
g), that is, rapid annealing was performed. Thereafter, the SiO 2 film was removed by etching with hydrofluoric acid.

【0068】図15は、このアニール前後のZnSe:
N層のフォトルミネッセンススペクトルを4.2Kで測
定した結果を示す。図15に示すように、アニール前に
おいてはDAP発光はほとんど見られないのに対し、7
00℃、10秒のアニール後においてはDAP発光が顕
著に現れている。これは、上記の成長条件でエピタキシ
ャル成長されたZnSe:N層中のNはアニール前にお
いてはほとんど活性化されていないが、アニールによっ
てこのZnSe:N層中のNが活性化されたためである
と解釈することができる。
FIG. 15 shows ZnSe before and after annealing.
The result of measuring the photoluminescence spectrum of the N layer at 4.2K is shown. As shown in FIG. 15, DAP emission was hardly observed before annealing, whereas
After annealing at 00 ° C. for 10 seconds, DAP emission is remarkably exhibited. This is because N in the ZnSe: N layer epitaxially grown under the above-mentioned growth conditions was hardly activated before annealing, but N in the ZnSe: N layer was activated by annealing. can do.

【0069】図16は、この試料について、第1実施例
で述べたと同様な方法により、ZnSe:N層の表面か
ら深さ方向に有効アクセプタ濃度(NA −ND )を求め
た結果を示す。これより、NA −ND 〜1×1017cm
-3であることがわかる。この有効アクセプタ濃度の値
は、従来に比べて1桁も高い値である。
FIG. 16 shows the result of obtaining the effective acceptor concentration (N A -N D ) of this sample in the depth direction from the surface of the ZnSe: N layer by the same method as described in the first embodiment. . From this, N A −N D 11 × 10 17 cm
It turns out that it is -3 . The value of the effective acceptor density is one digit higher than the conventional value.

【0070】以上より、ZnSe:N層のエピタキシャ
ル成長後にアニールを行うことにより、このZnSe:
N層中のNを活性化させることができ、それによってア
クセプタ濃度が極めて高いZnSe:N層、すなわちp
型ZnSe層を得ることができることがわかる。
As described above, by performing annealing after the epitaxial growth of the ZnSe: N layer, this ZnSe: N
The N in the N layer can be activated, so that the ZnSe: N layer having an extremely high acceptor concentration, ie, p
It can be seen that a type ZnSe layer can be obtained.

【0071】次に、この発明をII−VI族化合物半導
体を用いた半導体レーザーの製造に適用した第3実施例
について説明する。この第3実施例により製造される半
導体レーザーは、いわゆるSCH(Separate Confineme
nt Heterostructure) 構造を有するものである。
Next, a description will be given of a third embodiment in which the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser using a II-VI group compound semiconductor. The semiconductor laser manufactured according to the third embodiment is a so-called SCH (Separate Confineme).
nt Heterostructure).

【0072】図17および図18は、この第3実施例に
より製造された半導体レーザーを示す。ここで、図17
はこの半導体レーザーの共振器長方向に垂直な断面図、
図18はこの半導体レーザーの共振器長方向に平行な断
面図を示す。
FIGS. 17 and 18 show a semiconductor laser manufactured according to the third embodiment. Here, FIG.
Is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction of this semiconductor laser,
FIG. 18 shows a cross-sectional view of the semiconductor laser parallel to the resonator length direction.

【0073】図17および図18に示すように、この第
3実施例による半導体レーザーの製造方法においては、
まず、例えばドナー不純物としてシリコン(Si)がド
ープされた(100)面方位のn型GaAs基板31上
に、上述の第2実施例と同様なフローモジュレーション
法による成長中断を行う工程を含むMOCVD法によ
り、例えばドナー不純物としてヨウ素(I)がドープさ
れたn型ZnSeバッファ層32、例えばドナー不純物
としてIがドープされたn型Zn1-p Mgp qSe
1-q クラッド層33、例えばドナー不純物としてIがド
ープされたn型ZnSe光導波層34、例えば真性(i
型)Zn1-z Cdz Se量子井戸層から成る活性層3
5、例えばアクセプタ不純物としてNがドープされたp
型ZnSe光導波層36、例えばアクセプタ不純物とし
てNがドープされたp型Zn1-p Mgpq Se1-q
ラッド層37、例えばアクセプタ不純物としてNがドー
プされたp型ZnSv Se1-v 層38、例えばアクセプ
タ不純物としてNがドープされたp型ZnSeコンタク
ト層39、例えばアクセプタ不純物としてNがそれぞれ
ドープされたp型ZnTeから成る量子井戸層とp型Z
nSeから成る障壁層とを交互に積層したp型ZnTe
/ZnSe多重量子井戸(MQW)層40および例えば
アクセプタ不純物としてNがドープされたp型ZnTe
コンタクト層41を順次エピタキシャル成長させる。p
型ZnTe/ZnSeMQW層40については後に詳細
に説明する。
As shown in FIGS. 17 and 18, in the method of manufacturing a semiconductor laser according to the third embodiment,
First, an MOCVD method including a step of interrupting the growth by a flow modulation method similar to that of the above-described second embodiment on an (100) -oriented n-type GaAs substrate 31 doped with silicon (Si) as a donor impurity, for example. Thus, for example, n-type ZnSe buffer layer 32 doped with iodine (I) as a donor impurity, for example, n-type Zn 1-p Mg p S q Se doped with I as a donor impurity
1-q cladding layer 33, for example, n-type ZnSe optical waveguide layer 34 doped with I as a donor impurity, for example, intrinsic (i
(Type) Active layer 3 composed of Zn 1-z Cd z Se quantum well layer
5, for example, p doped with N as an acceptor impurity
Type ZnSe optical waveguide layer 36, for example, p-type N doped as an acceptor impurity Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 37, for example, p-type N doped as an acceptor impurity ZnS v Se 1- The v layer 38, for example, a p-type ZnSe contact layer 39 doped with N as an acceptor impurity, for example, a quantum well layer made of p-type ZnTe doped with N as an acceptor impurity and the p-type Z
p-type ZnTe in which barrier layers made of nSe are alternately stacked
/ ZnSe multiple quantum well (MQW) layer 40 and, for example, p-type ZnTe doped with N as an acceptor impurity.
The contact layers 41 are sequentially epitaxially grown. p
The type ZnTe / ZnSe MQW layer 40 will be described later in detail.

【0074】この場合、n型ZnSeバッファ層32お
よびn型ZnSe光導波層34のエピタキシャル成長に
おいては、例えば、Zn原料としてDMZn、Se原料
としてDMSeおよびIのドーパントとしてヨウ化エチ
ルを用いる。n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層33のエピタキシャル成長においては、例えば、Zn
原料としてDMZn、Mg原料としてビスメチルシクロ
ペンタジエニルマグネシウム((MeCp)2 Mg)、
S原料としてジエチル硫黄(DES)、Se原料として
DMSeおよびIのドーパントとしてヨウ化エチルを用
いる。さらに、i型Zn1-z Cdz Se量子井戸層から
成る活性層35のエピタキシャル成長においては、例え
ば、Zn原料としてDMZn、Cd原料としてジメチル
カドミウム(DMCd)およびSe原料としてDMSe
を用いる。
In this case, in the epitaxial growth of the n-type ZnSe buffer layer 32 and the n-type ZnSe optical waveguide layer 34, for example, DMZn is used as a Zn raw material, DMSe is used as a Se raw material, and ethyl iodide is used as a dopant for I. In the epitaxial growth of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 33, for example, Zn
DMZn as a raw material, bismethylcyclopentadienyl magnesium ((MeCp) 2 Mg) as a Mg raw material,
Diethyl sulfur (DES) is used as the S raw material, and DMSe and ethyl iodide are used as the dopant for the Se raw material. Further, in the epitaxial growth of the active layer 35 composed of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer, for example, DMZn is used as a Zn material, dimethylcadmium (DMCd) is used as a Cd material, and DMSe is used as a Se material.
Is used.

【0075】p型ZnSe光導波層36、p型ZnSe
コンタクト層39およびp型ZnTe/ZnSeMQW
層40のp型ZnSe層のエピタキシャル成長において
は、例えば、Zn原料としてDMZn、Se原料として
DMSeおよびNのドーパントとしてDi−PNHを用
いる。p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層37
のエピタキシャル成長においては、例えば、Zn原料と
してDMZn、Mg原料として(MeCp)2 Mg、S
原料としてDES、Se原料としてDMSeおよびNの
ドーパントとしてDi−PNHを用いる。また、p型Z
nSv Se1-v層38のエピタキシャル成長において
は、例えば、Zn原料としてDMZn、S原料としてH
2 S、Se原料としてDMSeおよびNのドーパントと
してDi−PNHを用いる。さらに、p型ZnTe/Z
nSeMQW層40のp型ZnTe層およびp型ZnT
eコンタクト層41のエピタキシャル成長においては、
例えば、Zn原料としてDMZn、Te原料としてジエ
チルテルル(DETe)およびNのドーパントとしてD
i−PNHを用いる。
The p-type ZnSe optical waveguide layer 36 and the p-type ZnSe
Contact layer 39 and p-type ZnTe / ZnSe MQW
In the epitaxial growth of the p-type ZnSe layer of the layer 40, for example, DMZn is used as a Zn material, DMSe is used as a Se material, and Di-PNH is used as a dopant for N. p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 37
In the epitaxial growth of, for example, DMZn as a Zn raw material, (MeCp) 2 Mg, S
DES is used as a raw material, DMSe is used as a Se raw material, and Di-PNH is used as a dopant for N. Also, p-type Z
In the epitaxial growth of the nS v Se 1-v layer 38, for example, DMZn is used as a Zn source, and H
Di-PNH is used as a dopant for DMSe and N as 2 S and Se raw materials. Furthermore, p-type ZnTe / Z
The p-type ZnTe layer and the p-type ZnT of the nSe MQW layer 40
In the epitaxial growth of the e-contact layer 41,
For example, DMZn is used as a Zn raw material, diethyl tellurium (DETe) is used as a Te raw material, and D is used as a dopant of N.
i-PNH is used.

【0076】また、n型ZnSeバッファ層32および
n型ZnSe光導波層34のエピタキシャル成長におい
ては、DMZn、DMSeおよびヨウ化エチルを同時に
供給しながら成長を行う工程と、例えばDMZnおよび
ヨウ化エチルの供給を維持したままDMSeの供給中断
を行うことにより成長中断を行う工程とを繰り返し行
う。n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層33の
エピタキシャル成長においては、DMZn、(MeC
p)2 Mg、DES、DMSeおよびヨウ化エチルを同
時に供給しながら成長を行う工程と、例えばDMZn、
(MeCp)2 Mgおよびヨウ化エチルの供給を維持し
たままDESおよびDMSeの供給中断を行うことによ
り成長中断を行う工程とを繰り返し行う。
In the epitaxial growth of the n-type ZnSe buffer layer 32 and the n-type ZnSe optical waveguide layer 34, a step of growing while simultaneously supplying DMZn, DMSe and ethyl iodide, and a step of supplying DMZn and ethyl iodide, for example. And the step of interrupting the growth by interrupting the supply of DMSe while maintaining the above. In the epitaxial growth of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 33, DMZn, (MeC
p) a step of growing while simultaneously supplying 2 Mg, DES, DMSe and ethyl iodide;
The step of interrupting the growth by interrupting the supply of DES and DMSe while maintaining the supply of (MeCp) 2 Mg and ethyl iodide is repeated.

【0077】さらに、p型ZnSe光導波層36、p型
ZnSeコンタクト層39およびp型ZnTe/ZnS
eMQW層40のp型ZnSe層のエピタキシャル成長
においては、DMZn、DMSeおよびDi−PNHを
同時に供給しながら成長を行う工程と、DMZnおよび
Di−PNHの供給を維持したままDMSeの供給中断
を行うことにより成長中断を行う工程とを繰り返し行
う。さらにまた、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラ
ッド層37のエピタキシャル成長においては、DMZ
n、(MeCp)2 Mg、DES、DMSeおよびDi
−PNHを同時に供給しながら成長を行う工程と、DM
Zn、(MeCp)2 MgおよびDi−PNHの供給を
維持したままDESおよびDMSeの供給中断を行うこ
とにより成長中断を行う工程とを繰り返し行う。また、
p型ZnSv Se1-v 層38のエピタキシャル成長にお
いては、DMZn、DES、DMSeおよびDi−PN
Hを同時に供給しながら成長を行う工程と、DMZnお
よびDi−PNHの供給を維持したままDESおよびD
MSeの供給中断を行うことにより成長中断を行う工程
とを繰り返し行う。さらに、p型ZnTe/ZnSeM
QW層40のp型ZnTe層およびp型ZnTeコンタ
クト層41のエピタキシャル成長においては、DMZ
n、DETeおよびDi−PNHを同時に供給しながら
成長を行う工程と、DMZnおよびDi−PNHの供給
を維持したままDETeの供給中断を行うことにより成
長中断を行う工程とを繰り返し行う。
Further, the p-type ZnSe optical waveguide layer 36, the p-type ZnSe contact layer 39, and the p-type ZnTe / ZnS
In the epitaxial growth of the p-type ZnSe layer of the eMQW layer 40, the growth is performed while simultaneously supplying DMZn, DMSe, and Di-PNH, and the supply of DMSe is interrupted while the supply of DMZn and Di-PNH is maintained. The step of interrupting the growth is repeated. Furthermore, in the epitaxial growth of the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 37, DMZ
n, (MeCp) 2 Mg, DES, DMSe and Di
A step of performing growth while simultaneously supplying PNH;
Zn, repeatedly performing step of performing growth interruption by performing supply interruption of DES and DMSe while maintaining the supply of (MeCp) 2 Mg and Di-PNH. Also,
In the epitaxial growth of the p-type ZnS v Se 1-v layer 38, DMZn, DES, DMSe and Di-PN
Growth while supplying H simultaneously, and DES and D while maintaining the supply of DMZn and Di-PNH.
The step of interrupting the growth by interrupting the supply of MSe is repeated. Furthermore, p-type ZnTe / ZnSeM
In the epitaxial growth of the p-type ZnTe layer and the p-type ZnTe contact layer 41 of the QW layer 40, DMZ
The step of performing growth while simultaneously supplying n, DETe and Di-PNH, and the step of interrupting growth by interrupting the supply of DETe while maintaining the supply of DMZn and Di-PNH are repeatedly performed.

【0078】次に、p型ZnTeコンタクト層41上に
所定幅のストライプ形状のレジストパターン(図示せ
ず)を形成した後、このレジストパターンをマスクとし
て、p型ZnSv Se1-v 層38の厚さ方向の途中の深
さまで例えばウェットエッチング法によりエッチングす
る。これによって、p型ZnSv Se1-v 層38の上層
部、p型ZnSeコンタクト層39、p型ZnTe/Z
nSeMQW層40およびp型ZnTeコンタクト層4
1がストライプ形状にパターニングされる。このストラ
イプ部の幅は例えば5μmである。
Next, a stripe-shaped resist pattern (not shown) having a predetermined width is formed on the p-type ZnTe contact layer 41, and the resist pattern is used as a mask to form the p-type ZnS v Se 1-v layer 38. Etching is performed, for example, by a wet etching method to a certain depth in the thickness direction. Thus, p-type ZnS v upper portion of Se 1-v layer 38, p-type ZnSe contact layer 39, p-type ZnTe / Z
nSe MQW layer 40 and p-type ZnTe contact layer 4
1 is patterned in a stripe shape. The width of the stripe portion is, for example, 5 μm.

【0079】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面に例えば厚さが300nmの
アルミナ(Al2 3 )膜を真空蒸着した後、このレジ
ストパターンをその上に形成されたAl2 3 膜ととも
に除去する(リフトオフ)。これによって、上述のスト
ライプ部以外の部分のp型ZnSv Se1-v 層38上に
のみAl2 3 膜から成る絶縁層42が形成される。
Next, an alumina (Al 2 O 3 ) film having a thickness of, for example, 300 nm was vacuum-deposited on the entire surface while leaving the resist pattern used for the above-mentioned etching, and this resist pattern was formed thereon. It is removed together with the Al 2 O 3 film (lift-off). As a result, the insulating layer 42 made of the Al 2 O 3 film is formed only on the p-type ZnS v Se 1 -v layer 38 other than the above-mentioned stripe portion.

【0080】次に、ストライプ形状のp型ZnTeコン
タクト層41および絶縁層42の全面に例えば厚さが1
0nmのPd膜、例えば厚さが100nmのPt膜およ
び例えば厚さが300nmのAu膜を順次真空蒸着して
Pd/Pt/Au電極から成るp側電極43を形成し、
その後必要に応じて熱処理を行って、このp側電極43
をp型ZnTeコンタクト層41にオーミックコンタク
トさせる。このp側電極43がp型ZnTeコンタクト
層41とコンタクトした部分が電流の通路となる。一
方、n型GaAs基板31の裏面にはIn電極のような
n側電極44を形成する。
Next, the thickness of, for example, 1 is formed on the entire surface of the stripe-shaped p-type ZnTe contact layer 41 and the insulating layer 42.
A p-side electrode 43 composed of a Pd / Pt / Au electrode is formed by sequentially vacuum-depositing a 0 nm Pd film, for example, a Pt film having a thickness of 100 nm, and an Au film having a thickness of, for example, 300 nm,
Thereafter, heat treatment is performed as necessary, and the p-side electrode 43 is formed.
Is brought into ohmic contact with the p-type ZnTe contact layer 41. The portion where the p-side electrode 43 is in contact with the p-type ZnTe contact layer 41 becomes a current path. On the other hand, on the back surface of the n-type GaAs substrate 31, an n-side electrode 44 such as an In electrode is formed.

【0081】次に、以上のようにしてレーザー構造が形
成されたn型GaAs基板31をバー状に劈開して両共
振器端面を形成した後、例えば真空蒸着法により、レー
ザー光が取り出されるフロント側の共振器端面にAl2
3 膜45とSi膜46とから成る多層膜を形成すると
ともに、レーザー光が取り出されないリア側の共振器端
面にAl2 3 膜45とSi膜46とを2周期繰り返し
た多層膜を形成する。ここで、Al2 3 膜45とSi
膜46とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をかけ
た光学的距離がレーザー光の発振波長の1/4になるよ
うに選ばれる。このような端面コーティングを施すこと
により、例えば、フロント側の端面の反射率を70%、
リア側の端面の反射率を95%にすることができる。こ
のように端面コーティングを施した後、このバーを劈開
してチップ化し、パッケージングを行う。
Next, after the n-type GaAs substrate 31 on which the laser structure has been formed as described above is cleaved into a bar shape to form both resonator end faces, a front surface from which laser light is extracted by, for example, a vacuum evaporation method. Al 2
A multilayer film including the O 3 film 45 and the Si film 46 is formed, and a multilayer film in which the Al 2 O 3 film 45 and the Si film 46 are repeated for two periods is formed on the end face of the resonator on the rear side where laser light is not extracted. Form. Here, Al 2 O 3 film 45 and the Si
The thickness of the multilayer film composed of the film 46 is selected such that the optical distance multiplied by the refractive index becomes 1/4 of the oscillation wavelength of the laser light. By applying such an end face coating, for example, the reflectance of the front end face is 70%,
The reflectance of the rear end face can be made 95%. After the end face coating is performed in this manner, the bar is cleaved into chips and packaging is performed.

【0082】この第3実施例による半導体レーザーにお
いて、活性層35を構成するi型Zn1-z Cdz Se量
子井戸層の厚さは、好適には2〜20nm、例えば9n
mである。
In the semiconductor laser according to the third embodiment, the i-type Zn 1 -z Cd z Se quantum well layer constituting the active layer 35 preferably has a thickness of 2 to 20 nm, for example, 9 n.
m.

【0083】また、この場合、n型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層33およびp型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層37のMg組成比pは例えば0.0
9、またS組成比qは例えば0.18であり、そのとき
のエネルギーギャップEg は77Kで約2.94eVで
ある。これらのMg組成比p=0.09およびS組成比
q=0.18を有するn型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層33およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層37はGaAsと格子整合する。また、活性
層35を構成するi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層の
Cd組成比zは例えば0.19であり、そのときのエネ
ルギーギャップEg は77Kで約2.54eVである。
このとき、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
33およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
37と活性層35を構成するi型Zn1-z Cdz Se量
子井戸層との間のエネルギーギャップEg の差ΔE
g は、0.40eVである。なお、室温でのエネルギー
ギャップEg の値は、77KでのエネルギーギャップE
g の値から0.1eVを引くことにより求めることがで
きる。
In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q
Se 1-q cladding layer 33 and the p-type Zn 1-p Mg p S q
The Mg composition ratio p of the Se 1-q cladding layer 37 is, for example, 0.0
9, and the S composition ratio q is, for example, 0.18, and the energy gap E g at that time is about 2.94 eV at 77K. N-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q having these Mg composition ratio p = 0.09 and S composition ratio q = 0.18
Cladding layer 33 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The cladding layer 37 is lattice-matched with GaAs. The Cd composition ratio z of the i-type Zn 1 -z Cd z Se quantum well layer forming the active layer 35 is, for example, 0.19, and the energy gap E g at that time is about 2.54 eV at 77K.
At this time, n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 33 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q constituting the cladding layer 37 and the active layer 35 i-type Zn 1- Difference ΔE in energy gap E g between z Cd z Se quantum well layer
g is 0.40 eV. Note that the value of the energy gap E g at room temperature is the energy gap E g at 77K.
from the value of g can be determined by subtracting the 0.1eV.

【0084】また、n型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層33の厚さは例えば0.8μm、n型ZnSe
光導波層34の厚さは例えば60nm、p型ZnSe光
導波層36の厚さは例えば60nm、p型Zn1-p Mg
p q Se1-q クラッド層37の厚さは例えば0.6μ
m、p型ZnSv Se1-v 層38の厚さは例えば0.6
μm、p型ZnSeコンタクト層39の厚さは例えば4
5nm、p型ZnTeコンタクト層11の厚さは例えば
70nmである。
[0084] The thickness of the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 33 is, for example 0.8 [mu] m, an n-type ZnSe
The thickness of the optical waveguide layer 34 is, for example, 60 nm, the thickness of the p-type ZnSe optical waveguide layer 36 is, for example, 60 nm, and the p-type Zn 1-p Mg
The thickness of the p S q Se 1-q cladding layer 37 is, for example, 0.6μ
m, the thickness of the p-type ZnS v Se 1-v layer 38 is, for example, 0.6
μm, the thickness of the p-type ZnSe contact layer 39 is, for example, 4
The thickness of the p-type ZnTe contact layer 11 is 5 nm, for example, 70 nm.

【0085】さらに、n型ZnSeバッファ層32の厚
さは、ZnSeとGaAsとの間にはわずかではあるが
格子不整合が存在することから、この格子不整合に起因
してこのn型ZnSeバッファ層32およびその上の各
層のエピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止す
るために、ZnSeの臨界膜厚(〜100nm)よりも
十分に小さく選ばれるが、ここでは例えば33nmに選
ばれる。
Further, the thickness of the n-type ZnSe buffer layer 32 is small because there is a lattice mismatch between ZnSe and GaAs. The thickness is selected to be sufficiently smaller than the critical thickness of ZnSe (〜100 nm) in order to prevent the occurrence of dislocation during the epitaxial growth of the layer 32 and each layer thereon, but is selected here to be, for example, 33 nm.

【0086】なお、p型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層37上のp型ZnSv Se 1-v 層38は、場合
に応じて、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
37に加えた第2のp型クラッド層としての機能、p型
Zn1-p Mgp q Se1-qクラッド層37との格子整
合をとる機能、ヒートシンク上へのレーザーチップのマ
ウントの際のチップ端面におけるはんだの這い上がりに
よる短絡を防止するためのスペーサ層としての機能など
のうちの一または二以上の機能を有する。p型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層37のMg組成比pおよ
びS組成比qとの兼ね合いもあるが、このp型ZnSv
Se1-v 層38のS組成比vは、0<v≦0.1、好ま
しくは0.06≦v≦0.08の範囲内に選ばれ、特
に、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層37と
の格子整合をとるために最適なS組成比vは0.06で
ある。
Note that p-type Zn1-pMgpSqSe1-qK
P-type ZnS on the lad layer 37vSe 1-vLayer 38
P-type Zn1-pMgpSqSe1-qCladding layer
37, function as a second p-type cladding layer, p-type
Zn1-pMgpSqSe1-qLattice alignment with cladding layer 37
Function to integrate the laser chip onto the heat sink.
For solder creeping up on the chip end surface during und
Function as a spacer layer to prevent short circuit
It has one or more functions. p-type Zn1-p
MgpSqSe1-qThe Mg composition ratio p of the cladding layer 37 and
Although there is a trade-off with the S composition ratio q, this p-type ZnSv
Se1-vThe S composition ratio v of the layer 38 is preferably 0 <v ≦ 0.1.
Or 0.06 ≦ v ≦ 0.08.
In addition, p-type Zn1-pMgpSqSe1-qClad layer 37
The optimal S composition ratio v for obtaining lattice matching of
is there.

【0087】上述のp型ZnTe/ZnSeMQW層4
0を設けるのは、p型ZnSeコンタクト層39とp型
ZnTeコンタクト層41とを直接接合すると、接合界
面において価電子帯に大きな不連続が生じ、これがp側
電極43からp型ZnTeコンタクト層41に注入され
る正孔に対する障壁となることから、この障壁を実効的
になくすためである。
The above p-type ZnTe / ZnSe MQW layer 4
The reason why 0 is provided is that when the p-type ZnSe contact layer 39 and the p-type ZnTe contact layer 41 are directly joined, a large discontinuity occurs in the valence band at the junction interface. This is to effectively eliminate this barrier since it acts as a barrier to holes injected into the substrate.

【0088】すなわち、p型ZnSe中のキャリア濃度
は通常は5×1017cm-3程度が上限であり、一方、p
型ZnTe中のキャリア濃度は1018cm-3以上とする
ことが可能である。また、p型ZnSe/p型ZnTe
界面における価電子帯の不連続の大きさは約0.5eV
である。このようなp型ZnSe/p型ZnTe接合の
価電子帯には、接合がステップ接合であると仮定する
と、p型ZnSe側に W=(2εφT /qNA 1/2 (1) の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、εは
ZnSeの誘電率、φTはp型ZnSe/p型ZnTe
界面における価電子帯の不連続の大きさ(約0.5e
V)を表す。
That is, the upper limit of the carrier concentration in p-type ZnSe is usually about 5 × 10 17 cm −3 ,
The carrier concentration in the type ZnTe can be 10 18 cm −3 or more. Also, p-type ZnSe / p-type ZnTe
The magnitude of the valence band discontinuity at the interface is about 0.5 eV
It is. In the valence band of such a p-type ZnSe / p-type ZnTe junction, assuming that the junction is a step junction, a width of W = (2εφ T / qN A ) 1/2 (1) on the p-type ZnSe side. Over the band. Here, ε is the dielectric constant of ZnSe, φ T is p-type ZnSe / p-type ZnTe
The size of the discontinuity of the valence band at the interface (about 0.5e
V).

【0089】(1) 式を用いてこの場合のWを計算する
と、W=32nmとなる。このときに価電子帯の頂上が
p型ZnSe/p型ZnTe界面に垂直な方向に沿って
どのように変化するかを示したのが図19である。ただ
し、p型ZnSeおよびp型ZnTeのフェルミ準位は
価電子帯の頂上に一致すると近似している。図19に示
すように、この場合、p型ZnSeの価電子帯はp型Z
nTeに向かって、下(低エネルギー側)に曲がってい
る。この下に凸の価電子帯の変化は、p側電極43から
このp型ZnSe/p型ZnTe接合に注入された正孔
に対してポテンシャル障壁として働く。
When W is calculated in this case using equation (1), W = 32 nm. FIG. 19 shows how the top of the valence band changes along the direction perpendicular to the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface at this time. However, it is approximated that the Fermi level of p-type ZnSe and p-type ZnTe coincides with the top of the valence band. As shown in FIG. 19, in this case, the valence band of p-type ZnSe is p-type ZSe.
It is bent downward (low energy side) toward nTe. The change in the downwardly convex valence band acts as a potential barrier for holes injected from the p-side electrode 43 into the p-type ZnSe / p-type ZnTe junction.

【0090】この問題は、p型ZnSeコンタクト層3
9とp型ZnTeコンタクト層41との間にp型ZnT
e/ZnSeMQW層40を設けることにより解決する
ことができる。このp型ZnTe/ZnSeMQW層4
0は具体的には例えば次のように設計される。
The problem is that the p-type ZnSe contact layer 3
9 and the p-type ZnTe contact layer 41
The problem can be solved by providing the e / ZnSe MQW layer 40. This p-type ZnTe / ZnSe MQW layer 4
0 is specifically designed as follows, for example.

【0091】図20は、p型ZnTeから成る量子井戸
層の両側をp型ZnSeから成る障壁層によりはさんだ
構造の単一量子井戸におけるp型ZnTeから成る量子
井戸の幅LW に対して第1量子準位E1 がどのように変
化するかを有限障壁の井戸型ポテンシャルに対する量子
力学的計算により求めた結果を示す。ただし、この計算
では、量子井戸層および障壁層における電子の質量とし
てp型ZnSeおよびp型ZnTe中の正孔の有効質量
h を想定して0.6m0 (m0 :真空中の電子の静止
質量)を用い、また、井戸の深さは0.5eVとしてい
る。
FIG. 20 shows the relationship between the width L W of the p-type ZnTe quantum well in a single quantum well having a structure in which a quantum well layer made of p-type ZnTe is sandwiched on both sides by a barrier layer made of p-type ZnSe. The results obtained by calculating how the one quantum level E 1 changes by quantum mechanical calculation for a well-type potential of a finite barrier are shown. However, in this calculation, assuming the effective mass m h of holes in p-type ZnSe and p-type ZnTe as the mass of electrons in the quantum well layer and the barrier layer, 0.6 m 0 (m 0 : electron mass in vacuum) And the depth of the well is 0.5 eV.

【0092】図20より、量子井戸の幅LW を小さくす
ることにより、量子井戸内に形成される第1量子準位E
1 を高くすることができることがわかる。p型ZnTe
/ZnSeMQW層40はこのことを利用して設計され
る。
FIG. 20 shows that the first quantum level E formed in the quantum well is reduced by reducing the width L W of the quantum well.
It can be seen that 1 can be increased. p-type ZnTe
The / ZnSe MQW layer 40 is designed utilizing this fact.

【0093】この場合、p型ZnSe/p型ZnTe界
面からp型ZnSe側に、幅Wにわたって生じるバンド
の曲がりは、p型ZnSe/p型ZnTe界面からの距
離x(図19)の二次関数 φ(x)=φT {1−(x/W)2 } (2) で与えられる。従って、p型ZnTe/ZnSeMQW
層40の設計は、 (2)式に基づいて、p型ZnTeか
ら成る量子井戸層のそれぞれに形成される第1量子準位
1 がp型ZnSeおよびp型ZnTeの価電子帯の頂
上のエネルギーと一致し、しかも互いに等しくなるよう
にLW を段階的に変えることにより行うことができる。
In this case, the bending of the band generated over the width W from the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface to the p-type ZnSe side is a quadratic function of the distance x (FIG. 19) from the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface. φ (x) = φ T {1− (x / W) 2 } (2) Therefore, p-type ZnTe / ZnSe MQW
According to the design of the layer 40, the first quantum level E 1 formed in each of the quantum well layers made of p-type ZnTe is based on the equation (2), and the first quantum level E 1 is the top of the valence band of p-type ZnSe and p-type ZnTe. consistent with energy, yet can be performed by changing stepwise the equal manner L W each other.

【0094】図21は、p型ZnTe/ZnSeMQW
層40におけるp型ZnSeから成る障壁層の幅LB
2nmとした場合の量子井戸幅Lw の設計例を示す。こ
の場合、p型ZnSeコンタクト層39のアクセプタ濃
度NA は5×1017cm-3とし、p型ZnTeコンタク
ト層41のアクセプタ濃度NA は1×1019cm-3とし
ている。図21に示すように、この場合には、合計で7
個の量子井戸の幅Lwを、その第1量子準位E1 がp型
ZnSeおよびp型ZnTeのフェルミ準位と一致する
ように、p型ZnSeコンタクト層39からp型ZnT
eコンタクト層41に向かってLw =0.3nm、0.
4nm、0.5nm、0.6nm、0.8nm、1.1
nm、1.7nmと変化させている。
FIG. 21 shows a p-type ZnTe / ZnSe MQW
Shows a design example of a quantum well width L w in a case where the width L B of the barrier layer made of p-type ZnSe in the layer 40 and 2 nm. In this case, the acceptor concentration N A of the p-type ZnSe contact layer 39 is 5 × 10 17 cm −3, and the acceptor concentration N A of the p-type ZnTe contact layer 41 is 1 × 10 19 cm −3 . In this case, as shown in FIG.
The width L w of each of the quantum wells is adjusted from the p-type ZnSe contact layer 39 to the p-type ZnT so that the first quantum level E 1 matches the Fermi level of p-type ZnSe and p-type ZnTe.
To the e-contact layer 41, L w = 0.3 nm;
4 nm, 0.5 nm, 0.6 nm, 0.8 nm, 1.1
nm and 1.7 nm.

【0095】なお、量子井戸の幅Lw の設計に当たって
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸層と障壁層との格子不整合による歪
みの効果も取り入れなければならないが、多重量子井戸
の量子準位を図21のようにフラットに設定することは
原理的に十分可能である。
[0095] Incidentally, when designing the widths L w of the quantum well, strictly speaking, level of the respective quantum wells must consider the interaction of them for binding to each other, also, the quantum Although the effect of distortion due to lattice mismatch between the well layer and the barrier layer must also be taken into account, it is in principle sufficiently possible to set the quantum levels of the multiple quantum wells flat as shown in FIG.

【0096】図21において、p型ZnTeに注入され
た正孔は、p型ZnTe/ZnSeMQW層40のそれ
ぞれの量子井戸に形成された第1量子準位E1 を介して
共鳴トンネリングによりp型ZnSe側に流れることが
できるので、p型ZnSe/p型ZnTe界面のポテン
シャル障壁は実効的になくなる。
In FIG. 21, holes injected into the p-type ZnTe are converted into p-type ZnSe by resonance tunneling through the first quantum level E 1 formed in each quantum well of the p-type ZnTe / ZnSe MQW layer 40. Therefore, the potential barrier at the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface is effectively eliminated.

【0097】以上のように、この第3実施例によれば、
第2実施例と同様に、レーザー構造を形成する各p型層
のエピタキシャル成長を行う場合にp型ドーパントとし
てDi−PNHを用いており、しかもVI族元素の原料
の供給中断により成長中断を行う工程を有することによ
り、これらのp型層のアクセプタ濃度を十分に高くする
ことができる。また、レーザー構造を形成する各n型層
のエピタキシャル成長を行う場合にII族元素の原料の
供給中断により成長中断を行う工程を有することによ
り、これらのn型層のドナー濃度も十分に高くすること
ができる。これによって、短波長で発光可能でしかも低
しきい値電流密度の高性能の半導体レーザーを実現する
ことが可能である。より具体的には、例えば、室温にお
いて連続発振可能な緑色発光の半導体レーザーを実現す
ることが可能である。また、レーザー発振に必要な印加
電圧の低減を図ることも可能である。
As described above, according to the third embodiment,
As in the second embodiment, when epitaxial growth of each p-type layer forming the laser structure is performed, Di-PNH is used as a p-type dopant, and the growth is interrupted by interrupting the supply of the raw material of the group VI element. , The acceptor concentration of these p-type layers can be sufficiently increased. In addition, when epitaxial growth of each n-type layer forming the laser structure is performed, the step of interrupting the growth by interrupting the supply of the raw material of the group II element also ensures that the donor concentration of these n-type layers is sufficiently high. Can be. This makes it possible to realize a high-performance semiconductor laser that can emit light at a short wavelength and has a low threshold current density. More specifically, for example, a green-emitting semiconductor laser capable of continuous oscillation at room temperature can be realized. It is also possible to reduce the applied voltage required for laser oscillation.

【0098】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

【0099】例えば、上述の第2実施例においては、S
CH構造を有する半導体レーザーの製造にこの発明を適
用した場合について説明したが、この発明は、DH構造
(Double Heterostructure)を有する半導体レーザーの
製造に適用することも可能である。
For example, in the second embodiment, S
Although the case where the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser having a CH structure has been described, the present invention can also be applied to the manufacture of a semiconductor laser having a DH structure (Double Heterostructure).

【0100】さらに、上述の第2実施例においては、半
導体レーザーの製造にこの発明を適用した場合について
説明したが、この発明は、II−VI族化合物半導体を
用いた発光ダイオードの製造に適用することも可能であ
り、これらの発光素子以外のII−VI族化合物半導体
を用いた各種の半導体装置の製造に適用することも可能
である。
Further, in the second embodiment described above, the case where the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser has been described. However, the present invention is applied to the manufacture of a light emitting diode using a II-VI group compound semiconductor. It is also possible to apply to the manufacture of various semiconductor devices using II-VI compound semiconductors other than these light emitting elements.

【0101】なお、上述の第1実施例および第2実施例
においては、化合物半導体基板としてGaAs基板を用
いているが、この化合物半導体基板としては、例えばG
aP基板などを用いてもよい。
In the first and second embodiments described above, a GaAs substrate is used as a compound semiconductor substrate.
An aP substrate or the like may be used.

【0102】なお、II−VI族化合物半導体をMOC
VD法やガス原料を用いたMBE法などによりエピタキ
シャル成長させる際のp型ドーパントとしては、例えば
シアナミド(H―N=C=N―H)のように、N原子に
他の原子が二重結合で結合している有機化合物を用いて
もよい。
Note that the II-VI group compound semiconductors are
As a p-type dopant at the time of epitaxial growth by the VD method or the MBE method using a gas material, for example, another atom is a double bond to the N atom such as cyanamide (HN = C = NH). A bound organic compound may be used.

【0103】また、この発明においてp型ドーパントと
して用いる有機化合物、すなわち、少なくとも一つの窒
素原子を含み、その窒素原子に分子量が少なくとも12
よりも大きい少なくとも二つの基が結合している有機化
合物は、窒素を含む化合物半導体、例えばGaN(II
I−V族化合物半導体の一種)などの成長を気相成長法
により行う際のN原料として用いることが可能である。
The organic compound used as the p-type dopant in the present invention, that is, contains at least one nitrogen atom, and has a molecular weight of at least 12
The organic compound to which at least two larger groups are bonded is a compound semiconductor containing nitrogen, for example, GaN (II
It can be used as an N source when growing a group IV-compound semiconductor) by vapor phase growth.

【0104】[0104]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
窒素原料が、少なくとも一つの窒素原子を含み、その窒
素原子に分子量が少なくとも36よりも大きい少なくと
も二つの基が結合している有機化合物から成ることによ
り、結晶性が良好な窒素を含む化合物半導体あるいは窒
化物系III−V族化合物半導体を容易に成長させるこ
とができる。
As described above, according to the present invention,
A nitrogen-containing compound semiconductor containing at least one nitrogen atom and having at least two groups having a molecular weight greater than at least 36 bonded to the nitrogen atom. A nitride III-V compound semiconductor can be easily grown.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1実施例において用いるMOCV
D装置の構成を示す略線図である。
FIG. 1 shows an MOCV used in a first embodiment of the present invention.
It is an approximate line figure showing the composition of D device.

【図2】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの成
長方法を説明するためのシーケンス図である。
FIG. 2 is a sequence diagram illustrating a method for growing p-type ZnSe according to a first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの成
長方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method of growing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの成
長方法により成長されたp型ZnSe層のフォトルミネ
ッセンススペクトルの測定結果の一例を示すグラフであ
る。
FIG. 4 is a graph showing an example of a measurement result of a photoluminescence spectrum of a p-type ZnSe layer grown by the method for growing a p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図5】p型ドーパントとしてt−BNH2 を用いたM
OCVD法により成長されたp型ZnSe層のフォトル
ミネッセンススペクトルの測定結果の一例を示すグラフ
である。
[Figure 5] using the t-BNH 2 as a p-type dopant M
5 is a graph showing an example of a measurement result of a photoluminescence spectrum of a p-type ZnSe layer grown by an OCVD method.

【図6】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの成
長方法により成長されたp型ZnSe層のアクセプタ濃
度をC−V測定法により定量的に評価するために用いた
試料の断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view of a sample used for quantitatively evaluating the acceptor concentration of a p-type ZnSe layer grown by the method for growing a p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention by a CV measurement method. is there.

【図7】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの成
長方法により成長されたp型ZnSe層のアクセプタ濃
度をC−V測定法により定量的に評価するために用いた
試料の平面図である。
FIG. 7 is a plan view of a sample used for quantitatively evaluating the acceptor concentration of a p-type ZnSe layer grown by the method for growing a p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention by a CV measurement method. is there.

【図8】図6および図7に示す試料を用いて行ったC−
V測定の結果の一例を示すグラフである。
FIG. 8 is a graph showing C- values obtained by using the samples shown in FIGS.
It is a graph which shows an example of the result of V measurement.

【図9】図8に示すC−V測定の結果から求められた有
効アクセプタ濃度のプロファイルの一例を示すグラフで
ある。
9 is a graph showing an example of a profile of an effective acceptor concentration obtained from the result of the CV measurement shown in FIG.

【図10】p型ZnSeのアクセプタ濃度とフォトルミ
ネッセンス強度との関係を示すグラフである。
FIG. 10 is a graph showing the relationship between the acceptor concentration of p-type ZnSe and the photoluminescence intensity.

【図11】この発明の第2実施例によるp型ZnSeの
成長方法を説明するためのシーケンス図である。
FIG. 11 is a sequence diagram illustrating a method for growing p-type ZnSe according to a second embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第2実施例によるp型ZnSeの
成長方法を説明するための断面図である。
FIG. 12 is a sectional view illustrating a method for growing p-type ZnSe according to a second embodiment of the present invention.

【図13】Di−PNHの熱分解により生成されたNH
がZnSe結晶のZn面上のZn原子と結合したときの
様子をt−BNH2 の熱分解により生成されたNH2
ZnSe結晶のZn面上のZn原子と結合したときの様
子と比較して示す略線図である。
FIG. 13 shows NH generated by thermal decomposition of Di-PNH.
Is compared with a state in which NH 2 generated by thermal decomposition of t-BNH 2 is bonded to a Zn atom on the Zn plane of the ZnSe crystal. FIG.

【図14】この発明の第2実施例によるp型ZnSeの
成長方法により成長されたp型ZnSe層のフォトルミ
ネッセンススペクトルの測定結果の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 14 is a graph showing an example of a measurement result of a photoluminescence spectrum of a p-type ZnSe layer grown by a p-type ZnSe growth method according to a second embodiment of the present invention.

【図15】アニール前後のp型ZnSe層のフォトルミ
ネッセンススペクトルの測定結果の一例を示すグラフで
ある。
FIG. 15 is a graph showing an example of a measurement result of a photoluminescence spectrum of a p-type ZnSe layer before and after annealing.

【図16】図15に示すフォトルミネッセンススペクト
ルが得られた試料について求められた有効アクセプタ濃
度のプロファイルの一例を示すグラフである。
FIG. 16 is a graph showing an example of a profile of an effective acceptor concentration obtained for a sample from which the photoluminescence spectrum shown in FIG. 15 was obtained.

【図17】この発明の第3実施例による半導体レーザー
の製造方法により製造された半導体レーザーの共振器長
方向に垂直な断面図である。
FIG. 17 is a sectional view of a semiconductor laser manufactured by a semiconductor laser manufacturing method according to a third embodiment of the present invention, which is perpendicular to the resonator length direction.

【図18】この発明の第3実施例による半導体レーザー
の製造方法により製造された半導体レーザーの共振器長
方向に平行な断面図である。
FIG. 18 is a sectional view of a semiconductor laser manufactured by a semiconductor laser manufacturing method according to a third embodiment of the present invention, which is parallel to the resonator length direction.

【図19】p型ZnSe/p型ZnTe界面の近傍の価
電子帯を示すエネルギーバンド図である。
FIG. 19 is an energy band diagram showing a valence band near a p-type ZnSe / p-type ZnTe interface.

【図20】p型ZnTeから成る量子井戸の幅Lw に対
する量子井戸の第1量子準位E1の変化を示すグラフで
ある。
FIG. 20 is a graph showing a change in the first quantum level E 1 of the quantum well with respect to the width L w of the quantum well made of p-type ZnTe.

【図21】この発明の第3実施例による半導体レーザー
におけるp型ZnTe/ZnSeMQW層の設計例を示
す略線図である。
FIG. 21 is a schematic diagram illustrating a design example of a p-type ZnTe / ZnSe MQW layer in a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21・・・半絶縁性GaAs基板、22・・・ZnS
e:N層、24・・・ZnおよびNの吸着層、31・・
・n型GaAs基板、32・・・n型ZnSeバッファ
層、33・・・n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッ
ド層、34・・・n型ZnSe光導波層、35・・・活
性層、36・・・p型ZnSe光導波層、37・・・p
型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層、38・・・
p型ZnS v Se1-v 層、39・・・p型ZnSeコン
タクト層、40・・・p型ZnTe/ZnSeMQW
層、41・・・p型ZnTeコンタクト層、42・・・
絶縁層、43・・・p側電極、44・・・n側電極
 21: semi-insulating GaAs substrate, 22: ZnS
e: N layer, 24 ... adsorption layer of Zn and N, 31 ...
・ N-type GaAs substrate, 32 ... n-type ZnSe buffer
Layer, 33... N-type Zn1-pMgpSqSe1-qCrack
Layer, 34... N-type ZnSe optical waveguide layer, 35.
Layer, 36 ... p-type ZnSe optical waveguide layer, 37 ... p
Type Zn1-pMgpSqSe1-qCladding layer, 38 ...
p-type ZnS vSe1-vLayer, 39 ... p-type ZnSe capacitor
Tact layer, 40 ... p-type ZnTe / ZnSe MQW
Layer, 41 ... p-type ZnTe contact layer, 42 ...
Insulating layer, 43 ... p-side electrode, 44 ... n-side electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5F045 AA04 AB22 AC08 AD08 AE25 AF04 BB08 BB16 CA12 DA53 5F073 AA03 AA45 AA71 AA74 AA83 CA02 CA22 CB19 CB20 DA05 DA35  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5F045 AA04 AB22 AC08 AD08 AE25 AF04 BB08 BB16 CA12 DA53 5F073 AA03 AA45 AA71 AA74 AA83 CA02 CA22 CB19 CB20 DA05 DA35

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 少なくとも一つの窒素原子を含み、上記
窒素原子に分子量が少なくとも36よりも大きい少なく
とも二つの基が結合している有機化合物を窒素原料とし
て用いて窒素を含む化合物半導体を気相成長法により成
長させるようにしたことを特徴とする窒素を含む化合物
半導体の成長方法。
An organic compound containing at least one nitrogen atom and having at least two groups having a molecular weight greater than at least 36 bonded to the nitrogen atom is used as a nitrogen source to vapor-deposit a compound semiconductor containing nitrogen. A method for growing a compound semiconductor containing nitrogen, the method comprising: growing a compound semiconductor containing nitrogen.
【請求項2】 少なくとも一つの窒素原子を含み、上記
窒素原子に分子量が少なくとも36よりも大きい少なく
とも二つの基が結合している有機化合物を窒素原料とし
て用いて窒化物系III−V族化合物半導体を気相成長
法により成長させるようにしたことを特徴とする窒化物
系III−V族化合物半導体の成長方法。
2. A nitride III-V compound semiconductor using an organic compound containing at least one nitrogen atom and having at least two groups having a molecular weight greater than at least 36 bonded to the nitrogen atom as a nitrogen source. Is grown by a vapor phase epitaxy method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009088553A (en) * 2008-12-03 2009-04-23 Showa Denko Kk Group-iii nitride semiconductor layer, light emitting layer, and iii-group nitride semiconductor light emitting element

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