JP2003332696A - 長波長窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）活性領域の製作方法 - Google Patents

長波長窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）活性領域の製作方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】ＩｎＧａＡｓＮ活性層を持つ高光学品質発光素
子をＯＭＶＰＥにより経済的に量産する方法を提供す
る。 【解決手段】長波長発光素子（１００）の製造方法は、
ＯＭＶＰＥ反応炉（２１０）中にＩｎＧａＡｓＮ膜の成
長を支持する基板（２２０）を配置するステップと、反
応炉に、アルシン、ジメチルヒドラジン、アルキルガリ
ウム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含むIII
−Ｖ族前駆物質混合物（２１４）であって、アルシン、
ジメチルヒドラジンをＶ族前駆物質材料とし、ジメチル
ヒドラジンのパーセンテージがアルシンのパーセンテー
ジよりも実質的に高いIII−Ｖ族前駆物質混合物を供給
するステップと、１．２μｍよりも長い波長の発光を生
じる程度の窒素濃度が、ジメチルヒドラジンから抽出さ
れ、基板上に形成されることになる圧力に反応炉（２１
０）を加圧するステップとを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般に発光素子に関
するものであり、より具体的には長波長発光素子のＩｎ
ＧａＡｓＮ活性領域を製作する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光素子は光通信システムを含む多数の
アプリケーションに使用されている。光通信システムは
その開発からある程度の時を経ているが、信号伝送に使
える帯域幅が大きいことからその利用は益々増えてい
る。光通信システムは広帯域幅と優れた高速性を提供す
るものであり、大量の音声及びデータの長距離にわたる
効率的な通信に適している。一般的に１．３μｍから
１．５５μｍの相対的に長い波長で作動する光通信シス
テムが推奨されているが、これはこの波長範囲における
光ファイバの減衰が最も低いためである。これらの長波
長光通信システムは、比較的長い波長の光を放射するこ
とが出来る光源を含む。このような光源の１つは垂直共
振器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）であるが、他の種類
の光源も使用可能である。
【０００３】窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡ
ｓＮ）混晶は、光ファイバ通信に推奨される長波長で作
動するＶＣＳＥＬの活性領域の形成に便利である。この
材料は、従来のアルミニウムガリウム砒素（ＡｌＧａＡ
ｓ）ＶＣＳＥＬの動作波長を約１．３μｍにまで拡張す
ることが出来る。更に、発光ダイオード（ＬＥＤ）、エ
ッジ（端面）発光レーザ及び垂直共振器表面発光レーザ
（ＶＣＳＥＬ）等の光通信素子を用いた他のアプリケー
ションにおいては、ＡｌＧａＡｓヘテロ構造の提供する
高い電子閉じ込め能力により（エッジ発光素子及び表面
発光素子のいずれにおいても、キャリア及び光閉じ込め
効果が提供される）、ＩｎＧａＡｓＮ活性領域には優良
な性能特性を期待することが出来る。ＩｎＧａＡｓＮ活
性領域は、エッジ発光及び表面発光レーザのいずれにお
いても利点を提供するものであり、１．３μｍレーザに
おいてはインジウムガリウム砒素燐（ＩｎＧａＡｓＰ）
の代替物質として可能性のある物質である。
【０００４】ＩｎＧａＡｓＮ活性領域の形成は、分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）として知られる技術を用いるこ
とにより可能である。ＭＢＥはプラズマ源から生成され
る窒素基を活性窒素種源として使用するものである。高
純度窒素気体は広く入手が可能である為、一般的に窒素
の純度は高い。更に、ＭＢＥを用いると、エピタキシャ
ル層への窒素導入効率は均一に近い。残念なことに、Ｍ
ＢＥによる成長速度は遅い為に長い成長時間を要し、一
律のスケールとなりにくい為、発光素子の量産には向か
ないのである。
【０００５】半導体を基盤とした発光素子の他の製造技
術としては、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）
があげられるが、これは有機金属化学蒸着法（ＭＯＣＶ
Ｄ）と呼ばれることもある。ＯＭＶＰＥはキャリアガス
を通過させる液体の化学前駆物質を用いて化学蒸気を発
生させ、反応炉内で加熱された半導体基板上を通過させ
るものである。反応炉内の条件は、蒸気が基板上を通過
する時にこれら蒸気の組み合わせがエピタキシャル層を
形成することになるように調節される。
【０００６】残念なことに、窒素前駆物質（通常はジメ
チルヒドラジン（ＤＭＨｙ）〔ＣＨ ３〕２ＮＮＨ２）の
純度を制御することが困難であり、ＩｎＧａＡｓＮ混晶
を形成する成分が混合しにくい為にＯＭＶＰＥを利用し
て高品質のＩｎＧａＡｓＮを形成することは困難であ
る。この結果、窒素が層中に均一に分布していない状態
の非均質混合物が出来てしまう。窒素はむしろ凝集して
しまうのである。混晶の組成変動はバンドギャップ変動
につながる。これにより、自然放出スペクトルと利得ス
ペクトルが広がり、レーザの閾電流が上がることにな
る。
【０００７】更に、ＤＭＨｙ分子から原子状態の窒素を
抽出することが困難となる為、ＩｎＧａＡｓＮ層中に充
分な量の窒素を組み込むことが難しい。アルシン（Ａｓ
Ｈ３砒素前駆物質）から提供される砒素はＶ族格子サイ
トの窒素と競合する為、アルシンに対するＤＭＨｙの比
率を増やさなければならない。残念ながらアルシンの比
率を引き下げると、ＩｎＧａＡｓＮ膜の光学品質が低下
する傾向がある。
【０００８】エピタキシャル膜に充分な量の窒素を組み
込む為には、ＩｎＧａＡｓＮのＯＭＶＰＥ成長において
ジメチルヒドラジンを非常に高い比率（ＤＭＨｙ：Ｖ、
ここでＶはＤＭＨｙ＋ＡｓＨ３を含むＶ族前駆物質の流
量）で使用しなければならない。しかしながら、ＤＭＨ
ｙ比を９０％以上に上げたとしても、蒸気中の高い窒素
含有量にもかかわらず、膜中の窒素成分はとるにたらな
いものとなる（<<１％）。更に、窒素含有量は、１．３
μｍレーザダイオード量子井戸層に必要な成分であるイ
ンジウムの存在によっても更に低くなる。１．３μｍ発
光素子の場合、理想的にはインジウム含有量は約３０％
以上、そして窒素含有量は約０〜２％必要とされる。窒
素を含まない場合、高インジウム含有量の量子井戸（最
高インジウム含有量を二軸圧縮により制約）から得られ
る波長は、１．２μｍが最長波長となる場合が多い。非
常に少量の窒素（０．３％＜［Ｎ］＜２％）を添加する
ことにより、バンドギャップエネルギーを大幅に低下さ
せ、波長範囲を１．３μｍ以上に拡張することが出来
る。しかしながら、蒸気の窒素含有量が９０％を超えて
いた場合であっても、［Ｎ］〜１％の窒素含有量を得る
ことは難しいのである。
【０００９】
【発明が解決しとうとする課題】従って、ＩｎＧａＡｓ
Ｎ活性層を持つ高光学品質発光素子をＯＭＶＰＥにより
経済的に量産する方法が求められている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の実施形態は、Ｏ
ＭＶＰＥにより高品質発光活性層を成長させる為の幾つ
かの方法を提供するものである。一実施形態において
は、方法は窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓ
Ｎ）膜の成長を支持する為の基板を有機金属気相エピタ
キシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中に配置するステップと、
反応炉にアルシン、ジメチルヒドラジン、アルキルガリ
ウム、アルキルインジウム及びキャリアガスのIII−Ｖ
族前駆物質混合物であって、アルシンとジメチルヒドラ
ジンがＶ族前駆物質材料であり、ジメチルヒドラジンの
パーセンテージが砒素のパーセンテージよりも実質的に
高いことを特徴とするIII−Ｖ族前駆物質混合物を供給
するステップと、そして反応炉を１．２μｍよりも長い
波長の発光が得られる程度の窒素濃度がジメチルヒドラ
ジンから抽出され、基板上に堆積することとなる圧力に
加圧するステップとを含む。
【００１１】他の実施形態においては、方法は、窒化イ
ンジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）膜の成長を支
持する為の基板を有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰ
Ｅ）反応炉中に配置するステップと、アルシン、アルキ
ルガリウム、アルキルインジウム及びキャリアガスから
成り、アルシンが下位層ＩｎｘＧａＡｓ１−ｘ（ｘは０
以上）を成長させるＶ族前駆物質であることを特徴とす
る、III−Ｖ族前駆物質混合物を反応炉に供給するステ
ップと、III族前駆物質混合物を中断するステップと、
そしてジメチルヒドラジンのパーセンテージがアルシン
のパーセンテージよりも実質的に高い、アルシン及びジ
メチルヒドラジンから成るＶ族前駆物質混合物を反応炉
へと供給するステップとを含む。
【００１２】更に他の実施形態においては、方法は、基
板を有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中
に配置するステップと、反応炉にIII−Ｖ族前駆物質混
合物を供給するステップであって、III族前駆物質混合
物はアルキルガリウム及びアルキルインジウムを含み、
Ｖ族前駆物質混合物はアルシン及びジメチルヒドラジン
を含むことを特徴とするステップと、そしてアルシン量
を最小化し、ジメチルヒドラジン量を最大化することに
より、１．２μｍよりも長い波長で発光することになる
ように窒化インジウムガリウム砒素層を基板上に成長さ
せるステップを含む。
【００１３】本発明の特定の実施形態が提供する上述に
付加される、或いは上述に代わる他の特徴及び利点は添
付図と共に以下の説明を読むことにより明らかとなる。
【００１４】
【発明の実施の形態】請求項に記載される本発明の特徴
は、添付図を参照して更に詳細に説明される。図中の要
素は相互に正しい寸法で描かれたものとは限らず、むし
ろ本発明の原理を明確に説明することに重点を置いて描
かれたものである。
【００１５】以下の説明においては、ＩｎＧａＡｓＮエ
ピタキシャル層を使用する垂直共振器表面発光レーザ
（ＶＣＳＥＬ）を使用するが、他の素子構造であって
も、本発明の利点を利用することが可能である。例え
ば、高品質ＩｎＧａＡｓＮエピタキシャル層を含むエッ
ジ発光レーザも本発明の原理を利用して経済的に製造す
ることが出来る。
【００１６】図１は本発明の一態様に基づいて構築され
た垂直共振器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）１００の一
例を描いた概略図である。ＶＣＳＥＬ１００はＮ型ガリ
ウム砒素（ＧａＡｓ）基板１０２を含み、この上にＮ型
分布ブラッグ反射器（ＤＢＲ）１１０が形成されてい
る。この例においては、ＤＢＲ１１０はアルミニウム砒
素（ＡｌＡｓ）及びガリウム砒素（ＧａＡｓ）エピタキ
シャル層が交互に約４０対形成されたものであり、その
うちの１組をそれぞれに符号１１２及び１１４として示
した。当業者には明らかなように、ＤＢＲ１１０の反射
率はＤＢＲの交互層を構成する２つの材料間の屈折率差
とＤＢＲを構成する層の数によって決まる。これらのパ
ラメータは、他のパラメータと共に、特定の特性を持つ
ＤＢＲを製造する際には変えることが出来る。
【００１７】ガリウム砒素（ＧａＡｓ）下部キャビティ
スペーサ層１２０がＤＢＲ１１０上に形成されている。
ＶＣＳＥＬにおいては、一対のキャビティスペーサ層が
活性領域を挟んでおり、時にこれらは光学キャビティス
ペーサ層、或いはキャビティスペーサ層と呼ばれる。キ
ャビティスペーサ層の厚さは、ＶＣＳＥＬの光学モード
及び量子井戸利得を最良化するように調節されており、
これにより当業者には周知のように適正なファブリーペ
ロー共振が提供されるようになっている。エッジ発光素
子における類似構造は、活性層を挟む分離閉じ込めヘテ
ロ構造（ＳＣＨ）層である。
【００１８】本発明の一態様によれば、その後、ＧａＡ
ｓ下部キャビティスペーサ層１２０上に窒化インジウム
ガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）量子井戸層とＧａＡｓ
障壁層の交互層から成る活性層１３０が形成される。Ｇ
ａＡｓ上部キャビティスペーサ層１４０が活性領域１３
０上に、そしてこのＧａＡｓ上部キャビティスペーサ層
１４０上にはＡｌＡｓ及びＧａＡｓエピタキシャル層の
約２５組の交互層から成るｐ型ＤＢＲ１５０が形成され
る。ＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層及びこれを囲むＧａＡｓ
障壁層が量子井戸を形成する。図１に示した例において
は、ＧａＡｓ下部キャビティスペーサ層１２０が、活性
領域１３０中の一番下にあるＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層
の障壁層を形成している。同様に、ＧａＡｓ上部キャビ
ティスペーサ層１４０は、活性領域１３０中の一番上に
あるＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層の障壁層を形成してい
る。
【００１９】ＧａＡｓ下部キャビティスペーサ層１２
０、ＧａＡｓ上部キャビティスペーサ層１４０及び活性
領域１３０は光キャビティ１６０を形成するものであ
り、この中で活性領域１３０により生成された光はＤＢ
Ｒの一方を通って放射されるまでＤＢＲ１１０及び１５
０間で反射されながらここを通過する。所望される光の
方向に応じてＤＢＲの一方が他方のＤＢＲよりもわずか
に低い反射率を持っている。このように光はＶＣＳＥＬ
からわずかに低い反射率を持つ反射鏡を通って放射され
る。本発明の一実施形態によれば、活性領域１３０の一
部として形成されるＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層は特に図
２を参照しつつ以下に説明するように加圧したＯＭＶＰ
Ｅ反応炉中で成膜される。
【００２０】本発明の他の実施形態によれば、高品質Ｉ
ｎＧａＡｓＮ量子井戸層の成長は、窒素の導入中にエピ
タキシャル成長を止める成長停止手順を利用するもので
ある。この「成長停止」手順については図７（ａ）〜
（ｆ）に基づいて詳細に説明する。
【００２１】図２は、図１に示したＶＣＳＥＬ１００の
光キャビティ１６０の概略図である。図２からわかるよ
うに、活性領域１３０はＧａＡｓ下部キャビティスペー
サ層１２０上に形成された第一のＩｎＧａＡｓＮ量子井
戸層１３２を含んでいる。第一のＩｎＧａＡｓＮ量子井
戸層１３２の上にはＧａＡｓ障壁層１３４が形成され
る。ＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層とこれを囲むＧａＡｓ障
壁層１３４及びＧａＡｓ下部キャビティスペーサ層１２
０との組み合わせにより量子井戸が形成される。量子井
戸層及び障壁層は、所望数の量子井戸が形成されるまで
交互に形成される。最後にＧａＡｓ上部キャビティスペ
ーサ層１４０が最後のＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層上に形
成され、これにより光キャビティ１６０が完成する。
【００２２】図３は本発明の一実施形態に基づいて構築
されたＯＭＶＰＥ反応炉２１０の概略図２００である。
当業者には周知であるＯＭＶＰＥ反応炉の詳細の多くは
より明確に図示する為に省略した。反応炉コントローラ
２１５は接続２１７を通じて反応炉２１０と接続してい
る。反応炉コントローラは、反応炉２１０の様々な動作
局面及びパラメータの制御を行うことが出来る。以下に
より詳細を説明するが、反応炉コントローラ２１５によ
り他のパラメータと共にエピタキシャル成長中の反応炉
２１０の気圧を制御することが出来る。
【００２３】ＯＭＶＰＥエピタキシャル成長を助長する
為にキャリアガスが構成前駆化合物へとバブリングさ
れ、各化合物それぞれの飽和蒸気前駆物質が作られる。
キャリアガスが構成前駆化合物へと導入された後、飽和
蒸気前駆物質が当業者に周知の他の気体で希釈される。
蒸気前駆物質はキャリアガスにより反応炉へと運ばれ
る。蒸気前駆物質は反応炉中で熱分解され、加熱された
基板ウエハ上を通過し、原子状態の構成元素を生じる。
これらの元素は加熱された基板ウエハ上に堆積されて下
にある基板ウエハの結晶構造と結合することにより、エ
ピタキシャル層が形成される。
【００２４】図３に示した例においては、ＩｎＧａＡｓ
Ｎ量子井戸層の成長を促進する為に蒸気前記物質２１４
はアルシン（ＡｓＨ３）（砒素前駆物質）、ジメチルヒ
ドラジン（ＤＭＨｙ）（窒素前駆物質）、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）、ガリウム前駆物質、トリメチルイ
ンジウム（ＴＭＩｎ）、インジウム前駆物質及びキャリ
アガスを含むものとすることが出来る。トリメチルガリ
ウムは、当業者には周知のように化学式（ＣＨ３）３Ｇ
ａを持つアルキルガリウムとしても知られており、ま
た、トリメチルインジウムは、当業者には周知のように
化学式（ＣＨ３） ３Ｉｎを持つアルキルインジウムとし
ても知られている。
【００２５】エピタキシャル層の所望の組成に応じて他
の蒸気前駆物質を使うことも出来る。キャリアガスは、
例えば水素（Ｈ２）又は窒素（Ｎ２）とすることが出来
る。キャリアガスはこれらの化学前駆物質中にバブリン
グされる。これらの流れは後に適切な濃度の蒸気混合物
と組み合わせられ、ＯＭＶＰＥ反応炉２１０へと運ばれ
る。
【００２６】最適な層厚、組成の均一性及び界面平坦性
を得る為に、流速を増大させるように更なるキャリアガ
スを導入することが出来る。加熱されたサセプタ２１２
は、結晶質基板２２０を置く為の加熱面（一般的にはグ
ラファイト、炭化珪素、又はモリブデン）を含む。ＤＢ
Ｒ１１０、下部キャビティスペーサ層１２０、活性領域
１３０、上部キャビティスペーサ層１４０及びＤＢＲ１
５０がこの結晶質基板２２０上に成膜され、ＶＣＳＥＬ
１００を形成する（図１）。この例においては、ＩｎＧ
ａＡｓＮ量子井戸層及びＧａＡｓ障壁層は、図４を参照
しつつ以下に説明するように、下部キャビティスペーサ
層１２０の上に形成される（図２）。この例において
は、基板はＧａＡｓ下部及び上部キャビティスペーサ層
１２０、１４０及びＤＢＲ１１０、１５０のエピタキシ
ャル成長の格子整合性を保証する為にＧａＡｓである。
エッジ発光レーザの場合、ＧａＡｓ基板はかわりにＡｌ
ＧａＡｓクラッド層に対する格子整合性を保証すること
になる。
【００２７】量子井戸を形成するＩｎＧａＡｓＮ材料
は、ＧａＡｓ下部キャビティスペーサ層１２０のバルク
格子定数よりも大きいバルク格子定数を持つ。従って、
ＩｎＧａＡｓＮ材料とＧａＡｓ材料との間に生じる格子
不整合により、ＩｎＧａＡｓＮ層は二軸圧縮と呼ばれる
圧縮力にさらされることになる。
【００２８】ＯＭＶＰＥ反応炉２１０の作動により、蒸
気前駆物質は矢印２１６に示されるようにＯＭＶＰＥ反
応炉中へと入り、加熱基板２２０上を通過することにな
る。蒸気前駆物質が加熱基板２２０上を通過するに伴
い、これは熱分解及び／又は表面反応により分解され、
基板表面へとその構成成分種が放出される。これらの種
は基板２２０の加熱された表面上に落ち着き、下の結晶
構造に結合する。ＯＭＶＰＥ反応炉２１０においてエピ
タキシャル成長はこのように生じるのである。
【００２９】図４は、製造工程途中にある図３のＶＣＳ
ＥＬ１００をより詳細に示す図である。ＤＢＲ１１０、
下部キャビティスペーサ層１２０、活性領域１３０、上
部キャビティスペーサ層１４０及びＤＢＲ１５０を形成
するエピタキシャル層は、ＭＯＣＶＤを用いて成膜され
る。本発明の一実施形態によれば、ＩｎＧａＡｓＮ量子
井戸層中に充分な量の窒素を確実に含ませる為に、砒素
の流量を低下させるようにＯＭＶＰＥ反応炉２１０の圧
力が上げられる。この結果、ジメチルヒドラジンから抽
出され、ＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層中に堆積される窒素
の比率が大きくなる。一般的なＯＭＶＰＥ反応炉中の成
長圧力は、５０から１００ミリバール（ｍｂａｒ）であ
る。しかしながら、ＯＭＶＰＥ反応炉２１０の圧力は数
百ｍｂａｒ、更には大気圧（１０００ｍｂａｒ）近くに
も上げることが出来る。
【００３０】ＯＭＶＰＥ反応炉２１０の圧力を上げるこ
とにより、エピタキシャル層に充分な量の窒素を確実に
堆積させつつ、ＩｎＧａＡｓＮの連続成長が可能とな
る。ＯＭＶＰＥ反応炉２１０の圧力増加により、高品質
光学素子の製造に必要とされる砒素（ＡｓＨ３）量が低
下する。低下した砒素量条件により、相対的に高いジメ
チルヒドラジン（ＤＭＨｙ）比率が可能となり、望まし
くは窒素が占めることが出来るように空けておきたいＶ
族格子サイトを砒素が占めてしまう確率も小さくなる。
このように、量子井戸層を形成するＩｎＧａＡｓＮ材料
中に含まれる窒素比率を増やしつつも（２％程度ま
で）、優良な光学特性を持つＩｎＧａＡｓＮ量子井戸を
製作することが可能なのである。
【００３１】図４に示したように、第一のＩｎＧａＡｓ
Ｎ量子井戸層２２４はＧａＡｓ下部キャビティスペーサ
層１２０上に形成される。下部キャビティスペーサ層１
２０はＧａＡｓを用いて形成される為、下部キャビティ
スペーサ層１２０は第一のＩｎＧａＡｓ量子井戸層２２
４の障壁層として働く。その後ＧａＡｓ障壁層２２６が
第一のＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層２２４上に形成され
る。この成長プロセスは所望数の量子井戸が形成される
まで繰り返される。
【００３２】ＩｎＧａＡｓＮの成膜における圧力の増大
がどのような働きをするのかについて理解する為に、最
初にＧａＡｓ形成におけるアルシン分圧について説明す
る。より高い成長圧力においては、高い光学品質を持つ
素子の製造に必要な量のアルシンは、ＯＭＶＰＥを用い
てＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層を作成する場合に小さくな
る。例えば、成長工程が高い全圧下で実施された場合、
優良な光学・光電品質（放射再結合の高い内部量子効率
等）のＧａＡｓを低い砒素流量で作ることが可能であ
る。全圧とは、蒸気前駆物質の分圧と反応炉２１０中で
維持される圧力との合計である。砒素分圧とは、しばし
ばＶ：III比として表現される成長パラメータであり、
これはＧａＡｓの砒素分圧に直接的に比例する。この分
析は以下に説明するようにＩｎＧａＡｓＮのような４元
化合物へと容易に拡大することが出来る。
【００３３】不十分なＶ：III比で成長させたＧａＡｓ
の劣悪な光電品質は、素子の発光効率を低下させる欠陥
の形成を抑制する為にアルシンに何らかの最低分圧が望
ましいことを示唆している。これらの欠陥は、砒素不足
状況下でありがちな砒素空位である場合もある。欠陥形
成の固体化学作用によれば、基板ウエハ上の蒸気中の活
性Ｖ族前駆物質種の濃度が上げられると、Ｖ族空位密度
が小さくなる傾向がある。従って、良好な光学品質を持
つ材料を生成する為に、アルシンの分圧には何らかの閾
値がある。この値は成長条件（速度、温度等）及び反応
炉形状による部分はあるものの、ＯＭＶＰＥによる砒素
の成長について予測されるものであり、少なくとも１ｍ
ｂａｒのアルシン分圧により、放射再結合の内部量子効
率が１００％に近いことで特性付けられる優良な光電特
性を持つ材料が得られる。
【００３４】この結果、III族砒素の成長中に全圧が大
きくなると、アルシン流量を小さくした状態でアルシン
（ＡｓＨ３）の最低分圧が得られる。例えば、一般的な
単ウエハ反応炉のキャリア流量は１分あたり数リットル
である。５０ｍｂａｒの低圧力下で成長が実施された場
合、アルシン流量が約５０ｓｃｃｍの標準流量が優良な
光電特性を持つ材料の成長に推奨される。この流量であ
れば、アルシン（ＡｓＨ３）の分圧が〜１ｍｂａｒにな
ると予想される。しかしながら、より高い２００ｍｂａ
ｒの圧力下で成長が実施された場合、流量を約１０ｓｃ
ｃｍへと下げることによりアルシン分圧条件を満たすこ
とが出来る。高圧力でのＯＭＶＰＥ成長におけるこの低
アルシン流量は、他の反応炉形状にも同じように適用さ
れる。例えば、単純な単ウエハ垂直反応炉においては、
大気圧での成長に望ましいアルシン流量は約２０ｓｃｃ
ｍだけであるが、１００ｍｂａｒでは１００ｓｃｃｍが
望ましい（いずれの場合も１〜２ｍｂａｒのアルシン分
圧に対応する）。
【００３５】一般的に、上述した高圧成長の利点は、高
い圧力下で生じる界面形成の困難性の増大と引き換えに
得られるものである。しかしながら、ＩｎＧａＡｓＮ成
長という文脈においては、砒素流量を低下させ、窒素導
入量を最大化させる為により高い圧力を採用することが
出来る為に特に有利なのである。
【００３６】ＩｎＧａＡｓＮ成長における最大の困難
は、１００％に近い放射再結合の内部量子効率を持つ材
料を成長させるに充分なアルシン分圧を維持しつつも、
例えば窒素前駆物質ジメチルヒドラジンの非常に高い蒸
気濃度を得ることである。アルシン流量を下げることに
より［Ｎ］ｖａｐｏｒ組成を上げることは従来から可能
であったが、これはまた劣悪な光電特性の材料を作るこ
とにもなりかねない。しかしながら、より高い全圧で成
長させることにより、アルシン流量を引き下げながらも
同じアルシン分圧を維持することが出来る。この結果得
られる混合物は非常に窒素が濃厚で、混晶ＩｎＧａＡｓ
Ｎの窒素含有量を強化するものであり、優良な光電特性
を持つ材料を形成する。
【００３７】アルシン（ＡｓＨ３）流量をより低くする
ことの利点は、ジメチルヒドラジンが液体源であり、そ
の蒸気が水素等のキャリアガスを用いて反応炉へと送ら
れることから、ジメチルヒドラジン流量が制約されるこ
とが考えられる場合に特に明白である。一般的に、液体
源の場合、バブラーのキャリアガス流量は５００ｓｃｃ
ｍを超えてはならない。そうしないとキャリアガスは前
駆物質蒸気で飽和しなくなるのである。加えて、バブラ
ーと反応炉間のガス流路における液化を避ける為にバブ
ラー温度を室温よりも低く維持しなければならない。こ
れらのことを考慮した場合、ＤＭＨｙ流量は、以下のよ
うに制約せざるを得ない。
【００３８】
【式１】
【００３９】これはバブラー温度が２０℃（ＤＭＨｙ蒸
気圧が１６３ｍｂａｒの場合）、バブラー全圧が４００
ｍｂａｒ（〜３００Ｔｏｒｒ）であることを前提として
いる。
【００４０】ＩｎＧａＡｓＮ膜の窒素含有量は、蒸気中
の窒素含有量の増加と共に増える。よって最高［Ｎ］
ｖａｐｏｒを得るには、アルシン分圧条件を満たす流量
を超えないアルシン流量と共に最高ＤＭＨｙバブラー流
量を使用しなければならない。５０ｍｂａｒ（最低Ａｓ
Ｈ３＝５０ｓｃｃｍ）及び２００ｍｂａｒ（最低ＡｓＨ
３＝１０ｓｃｃｍ）の２つの異なる成長圧力について、
上記にあげた例における数値から得られるジメチルヒド
ラジンの蒸気濃度計算［Ｎ］ｖａｐｏｒ＝ｆＤＭ Ｈｙ／
｛ｆＤＭＨｙ＋ｆＡｓＨ３｝（ここでｆＤＭＨｙ及びｆ
ＡｓＨ３はそれぞれジメチルヒドラジン流量及びアルシ
ン流量である）は、以下の通りである。
【００４１】
【式２】
【００４２】従って、この例からわかるように、成長圧
力の増加により、かなり高い窒素濃度が蒸気中に得られ
ると同時に、充分なアルシン供給量を維持することが可
能となり、優良な光電品質を持つ材料のエピタキシャル
成長が実現されるのである。
【００４３】図５は、一方は成長圧力を１００ｍｂａｒ
に増大させて製作し、他方は成長圧力を２００ｍｂａｒ
に増大させて製作した２つのＩｎＧａＡｓ量子井戸のフ
ォトルミネセンスの比較を示すグラフ３００である。こ
の例におけるＩｎＧａＡｓ量子井戸は、高い光学品質を
持つＩｎＧａＡｓ量子井戸の成長に用いられるアルシン
の最低量を示す為に用いた。基本的に、図５は成長全圧
の増大とアルシン流量の低減が光強度に与える影響を示
すものである。
【００４４】図５においては、左側の縦軸３０２は光強
度を示し、右側の縦軸３０６はミリエレクトロンボルト
（ｍｅＶ）で表した半値全幅（ＦＷＨＭ）スペクトルピ
ークを示し、水平軸３０４はIII族に対するアルシン
（ＡｓＨ３）比率を示している。この比率はIII族材料
に対するアルシン（ＡｓＨ３）の絶対比である。例え
ば、アルシン（ＡｓＨ３）のIII族に対する絶対比が１
０の場合、これは不随意にIII族前駆物質分子の１０倍
のアルシン（ＡｓＨ３）が存在することを意味する。ま
た、アルシン分子の各々は１つのアルシン原子と、それ
ぞれに１つのIII族原子に寄与するＴＭＧａ及びＴＭＩ
ｎ分子を含むものである為、この比率はIII族に対する
アルシンの不随意の比でもある。ＩｎＧａＡｓ量子井戸
においては、インジウム及びガリウムはIII族材料、砒
素はＶ族材料とみなされる。
【００４５】曲線３１０及び３１２からわかるように、
曲線３１０で示したＩｎＧａＡｓ量子井戸の燐光強度
（ＩｎＧａＡｓ量子井戸が２００ｍｂａｒの反応炉圧力
で形成された場合）は、曲線３１２で示した、約２〜８
０の範囲のIII族に対するアルシン（ＡｓＨ３）比、１
００ｍｂａｒの成長圧力で成膜されたＩｎＧａＡｓ量子
井戸の燐光強度を上回っている。更に、III族に対する
アルシン比は、２００ｍｂａｒ成長圧力に上げて製作し
たＩｎＧａＡｓ量子井戸の所定強度及びＦＷＨＭ値に対
して、より低いアルシン量を示している。
【００４６】同様に、成長圧力が２００ｍｂａｒのＩｎ
ＧａＡｓ量子井戸のスペクトルピークの幅（線３１４）
は、成長圧力１００ｍｂａｒのＩｎＧａＡｓ量子井戸の
スペクトルピークの幅（線３１６）よりも狭い。グラフ
３００から明らかなように、高品質ＩｎＧａＡｓ量子井
戸は、反応炉圧力を１００ｍｂａｒから２００ｍｂａｒ
へと上げることにより、III族に対するより低いアルシ
ン比、よってより低いアルシン流量で成膜することが可
能なのである。
【００４７】図６は、エピタキシャル層における窒素
（Ｎ）濃度（ＩｎＧａＡｓ１−ｙＮｙのｙ）と、蒸気中
の窒素前駆物質濃度（ＤＭＨｙ／［ＤＭＨｙ＋Ａｓ
Ｈ３］）との関係を示すグラフ４００である。グラフ４
００においては、縦軸４０２はＩｎＧａＡｓＮエピタキ
シャル層における窒素部分を表し、横軸４０４は蒸気Ｄ
ＭＨｙ／［ＤＭＨｙ＋ＡｓＨ３］（アルシン及びＤＭＨ
ｙを含む全Ｖ族前駆物質）中の窒素前駆物質濃度を表し
ている。点線４０６はジメチルヒドラジンのエピタキシ
ャル層において窒素の一様な導入が成されることを表
す。曲線４０８からわかるように、成長圧力２００ｍｂ
ａｒでの固体エピタキシャル膜中の窒素量（縦軸４０
２）は、成長圧力５０ｍｂａｒでの固体膜中の窒素量を
遥かに超えている。ＩｎＧａＡｓＮ膜をより高い窒素濃
度環境下で成長させられるように全Ｖ族材料に対するア
ルシン含有量（ＡｓＨ３）を減らすことが出来る為、基
本的により高い成長圧力によってより高い［Ｎ］
ｓｏｌｉｄが得られるのである。
【００４８】図７（ａ）から図７（ｆ）は、本発明の他
の実施形態を説明する概略図である。図７（ａ）におい
ては、１つ以上のＩｎＧａＡｓの下位層５０４が、上述
したＧａＡｓ下部キャビティスペーサ層１２０と同じ特
性を持つＧａＡｓ領域上に形成される。下位層の各々
は、１原子又は２原子分の厚さを持つ。
【００４９】図７（ｂ）においては、ＩｎＧＡｓ下位層
５０４の成膜が止められている。これを、III族前駆物
質の流れが止められた状態である「成長停止」と呼ぶ。
更に、アルシン流量が下げられ、反応炉はＤＭＨｙの高
い流量に切り替えられる。これにより、下位層５０４の
表面は、非常に高い窒素蒸気成分を含む周囲雰囲気に晒
されることになる。窒素原子（その一例を符号５０６に
示した）は下位層５０４へと結合し、その中に組み込ま
れる。
【００５０】図７（ｃ）では、ＤＭＨｙの流れが止めら
れ、III族前駆物質の流れが再開されており、アルシン
流量も元のレベルに戻されている。従って、ＩｎＧａＡ
ｓの成長が再開され、ＩｎＧａＡｓから成る追加下位層
５０８が窒素原子５０６上に形成される。図７（ｄ）に
おいては、更なる成長停止が実施され、下位層５０８の
表面が非常に高い窒素蒸気成分を含む周囲雰囲気に晒さ
れる。図７（ｂ）に基づいて説明したように、窒素原子
５１０は下位層５０８の表面へと結合する。代表的な量
子井戸層は８ｎｍの厚さを持っており、これはＩｎＧａ
ＡｓＮの場合、下位層１５層分に相当する。従って、各
量子井戸には少なくとも数回の完全成長停止／窒素導入
サイクルが実施されることが望ましい。各ＩｎＧａＡｓ
Ｎ量子井戸層は８回の成長停止／窒素導入サイクルから
形成されることが望ましいが、成長停止／窒素導入サイ
クルをより多数回、あるいはより少数回実施することも
可能である。
【００５１】図７（ｅ）においては、ＩｎＧａＡｓＮの
量子井戸層５２０が完全な厚さになるまでＩｎＧａＡｓ
下位層の成膜及び窒素導入の交互ステップが繰り返され
る。最後に、図７（ｈ）において、例えばＧａＡｓから
成る障壁層５２２がＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層５２０上
に形成される。このように、より高い平均窒素含有量を
有するＩｎＧａＡｓＮが得られる。
【００５２】図７（ａ）〜（ｆ）は、ジメチルヒドラジ
ン＋アルシン混合物を反応炉中へと流すことで成長停止
の間、多量の窒素をＩｎＧａＡｓＮエピタキシャル膜の
界面に含ませることが可能であることを示すものであ
る。このケースにおける解析の結果、ＡｓＨ３及びＤＭ
Ｈｙを反応炉へと流す為に５秒の成長停止を導入した場
合、第一のＱＷ界面の窒素含有量（窒素原子５０６）が
非常に高くなることが判明した。このように、頻繁にＩ
ｎＧａＡｓ成長を停止し、表面に高いＤＭＨｙ：アルシ
ン比を持つＤＭＨｙ／ＡｓＨ３フラックスを投与するこ
とにより、ＩｎＧａＡｓＮ量子井戸層の窒素含有量を強
化することが可能なのである。
【００５３】他の実施形態においては、窒素はＩｎＧａ
Ａｓ表面よりもＧａＡｓ表面により良好に取り込まれる
為、単分子層の成長時にインジウム前駆物質を停止して
ＧａＡｓ単分子層を１つ形成することにより、ＩｎＧａ
Ａｓ下位層をパッシベーションすることも出来る。この
ような単分子層はＩｎｘＧａＡｓ１−ｘ（ｘ＝０）の組
成を用いて形成することが出来る。この結果得られるＧ
ａＡｓ表面を、ＤＭＨｙ濃度の濃いＤＭＨｙ及びＡｓＨ
３混合物に晒すことによりＩｎＧａＡｓＮ中の窒素含有
量を強化するのである。
【００５４】成長ステップにおいては、ＩｎＧａＡｓ下
位層の結晶表面への／からの吸収及び脱着間には動的均
衡がある。しかしながら、分解から表面を安定させるに
は、アルシン流量を高品質材料の成長を支持するに必要
な流量よりも若干引き下げなければならない。この結
果、各成長停止の間、アルシン流量を低減することによ
り、蒸気混合物における相対的なＤＭＨｙ含有量を増や
し、更に大量の窒素導入を促進することが出来る。
【００５５】当業者には明らかなように、上述した本発
明の実施形態には、本発明の原理から実質的に離れるこ
となく多くの改変及び変更を加えることが可能である。
例えば、多くの発光素子がＩｎＧａＡｓＮ活性層の経済
的な形成から利益を得ることが出来る。ＩｎＧａＡｓＮ
量子井戸層を含むＩｎＧａＡｓＮ層はエッジ発光レーザ
同様、表面発光レーザにも使用することが出来る。この
ような変更及び改変の全ては、本願請求項に記載される
本発明の範囲に含まれるものである。
【００５６】本発明を上述の実施形態に即して説明する
と、本発明は、長波長発光素子（１００）の活性領域
（１３０）を製作する為の方法であって、有機金属気相
エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉（２１０）中に窒化
インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）膜の成長を
支持する基板（２２０）を配置するステップと、前記反
応炉に、アルシン、ジメチルヒドラジン、アルキルガリ
ウム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含むIII
−Ｖ族前駆物質混合物（２１４）であって、前記アルシ
ン及びジメチルヒドラジンがＶ族前駆物質材料であり、
ジメチルヒドラジンのパーセンテージがアルシンのパー
センテージよりも実質的に高いことを特徴とする前記II
I−Ｖ族前駆物質混合物を供給するステップと、そして
１．２μｍよりも長い波長の発光を生じる程度の窒素濃
度が、ジメチルヒドラジンから抽出され、前記基板上に
形成されることになる圧力に前記反応炉（２１０）を加
圧するステップとを含む方法を提供する。
【００５７】好ましくは、前記ＯＭＶＰＥ反応炉（２１
０）の圧力が、少なくとも１００ミリバール（ｍｂａ
ｒ）とされる。
【００５８】好ましくは、前記ＯＭＶＰＥ反応炉（２１
０）の圧力が、少なくとも２００ミリバール（ｍｂａ
ｒ）である。
【００５９】好ましくは、放射再結合の内部量子効率が
１００％に近いＩｎＧａＡｓＮ材料（２２４）を得る為
に前記アルシンの流量を調節するステップを更に含む。
【００６０】好ましくは、アルシン分圧が約１ｔｏｒｒ
である。
【００６１】更に、本発明は、長波長発光素子（１０
０）の活性領域（１３０）を製作する為の方法であっ
て、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉
（２１０）中に窒化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａ
ＡｓＮ）膜の成長を支持する基板（２２０）を配置する
ステップと、前記反応炉にアルシン、アルキルガリウ
ム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含むIII−
Ｖ族前駆物質混合物（２１４）であって、前記アルシン
がＶ族前駆物質材料であることを特徴とする前記III−
Ｖ族前駆物質混合物を供給するステップと、ＩｎｘＧａ
Ａｓ１−ｘ（ｘ≧０）の下位層（５０４）を成長させる
ステップと、前記III族前駆物質混合物を停止するステ
ップと、そして前記反応炉（２１０）に、アルシン及び
ジメチルヒドラジンを含み、ジメチルヒドラジンのパー
センテージがアルシンのパーセンテージよりも実質的に
高いことを特徴とするＶ族前駆物質混合物を供給するス
テップとを含む方法を提供する。
【００６２】更に、本発明は、長波長発光素子（１０
０）の活性領域（１３０）を製作する為の方法であっ
て、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉
（２１０）中に基板（２２０）を配置するステップと、
前記反応炉にアルシン、ジメチルヒドラジン、アルキル
ガリウム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含む
III−Ｖ族前駆物質混合物（２１４）であって、前記ア
ルシン及びジメチルヒドラジンがＶ族前駆物質材料であ
り、ジメチルヒドラジンのパーセンテージがアルシンの
パーセンテージよりも実質的に高いことを特徴とする前
記III−Ｖ族前駆物質混合物を供給するステップと、そ
して前記反応炉（２１０）を少なくとも１００ミリバー
ル（ｍｂａｒ）に加圧して窒化インジウムガリウム砒素
層（１３２）を成長させるステップとを含む方法を提供
する。
【００６３】好ましくは、前記基板（２２０）がガリウ
ム砒素（ＧａＡｓ）である。
【００６４】好ましくは、前記反応炉圧力が、１．２μ
ｍよりも長い波長の発光を生じる程度の窒素濃度がジメ
チルヒドラジンから抽出され、前記基板（２２０）上に
形成されることを保証するものである。
【００６５】更に、本発明は、長波長発光素子（１０
０）の活性領域（１３０）を製作する為の方法であっ
て、有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉
（２１０）中に基板（２２０）を配置するステップと、
前記反応炉にIII族前駆物質混合物がアルキルガリウム
及びアルキルインジウムを含み、Ｖ族前駆物質混合物が
アルシン及びジメチルヒドラジンを含むことを特徴とす
るIII−Ｖ族前駆物質混合物（２１４）を供給するステ
ップと、そしてアルシン量を最少化し、ジメチルヒドラ
ジン量を最大化することにより、１．２μｍよりも長い
波長の発光が得られる窒化インジウムガリウム砒素を前
記基板（２２０）上に成長させるステップとを含む方法
を提供する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一態様に基づいて構築された垂直共振
器表面発光レーザ（ＶＣＳＥＬ）の一例を示す概略図で
ある。
【図２】図１のＶＣＳＥＬの光キャビティ部分を説明し
た概略図である。
【図３】本発明の一態様に基づいて構築されたＯＭＶＰ
Ｅ反応炉を示す概略図である。
【図４】図３に示したＶＣＳＥＬの詳細図である。
【図５】一方は反応炉圧力１００ｍｂａｒで製作し、他
方は反応炉圧力２００ｍｂａｒで製作した２つのＩｎＧ
ａＡｓ量子井戸のフォトルミネセンスの比較を示すグラ
フである。
【図６】固体膜エピタキシャル層における窒素（Ｎ）濃
度（ＩｎＧａＡｓ１−ｙＮｙにおけるｙ）と蒸気中の窒
素前駆物質濃度（ＤＭＨｙ／［ＤＭＨｙ＋ＡｓＨ３］）
との関係を示すグラフである。
【図７】（ａ）乃至（ｆ）は、本発明の種々の実施形態
を示す概略図である。
【符号の説明】
１００ 長波長発光素子 １３０ 活性領域 １３２ 窒化インジウムガリウム砒素層 ２１０ 有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応
炉 ２１４ III−Ｖ前駆物質混合物 ２２０ 基板 ５０４ 下位層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 デビッド・ピー・バウアー アメリカ合衆国カリフォルニア州クパティ ーノ ベルエアー・コート11092 (72)発明者 竹内 哲也 アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーベ ール イブリン・テラス・ウェスト・ナン バー２ 999 (72)発明者 アシシ・タンドン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーベ ール ロビン・ウェイ927 (72)発明者 イン−ラン・チャン アメリカ合衆国カリフォルニア州クパティ ーノ プレシディオ・ドライブ8099 (72)発明者 マイケル・アール・ティー・タン アメリカ合衆国カリフォルニア州メンロ・ パーク コットン・ストリート315 (72)発明者 スコット・コージン アメリカ合衆国カリフォルニア州サニーベ ール イグレット・ドライブ1354 Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB09 AC15 AC19 AE21 AE27 AF04 CA09 CB01 DA55 DA65 DP02 DQ10 5F073 AA65 AA73 AB17 BA02 CA17 CB02 DA05 EA29

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】長波長発光素子の活性領域を製作する為の
    方法であって、 有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中に窒
    化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）膜の成長
    を支持する基板を配置するステップと、 前記反応炉に、アルシン、ジメチルヒドラジン、アルキ
    ルガリウム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含
    むIII−Ｖ族前駆物質混合物であって、前記アルシン及
    びジメチルヒドラジンがＶ族前駆物質材料であり、ジメ
    チルヒドラジンのパーセンテージがアルシンのパーセン
    テージよりも実質的に高いことを特徴とする前記III−
    Ｖ族前駆物質混合物を供給するステップと、そして１．
    ２μｍよりも長い波長の発光を生じる程度の窒素濃度
    が、ジメチルヒドラジンから抽出され、前記基板上に形
    成されることになる圧力に前記反応炉を加圧するステッ
    プとを含む方法。
  2. 【請求項２】前記ＯＭＶＰＥ反応炉の圧力が、少なくと
    も１００ミリバール（ｍｂａｒ）であることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  3. 【請求項３】前記ＯＭＶＰＥ反応炉の圧力が、少なくと
    も２００ミリバール（ｍｂａｒ）であることを特徴とす
    る請求項１に記載の方法。
  4. 【請求項４】放射再結合の内部量子効率が１００％に近
    いＩｎＧａＡｓＮ材料を得る為に前記アルシンの流量を
    調節するステップを更に含む請求項１に記載の方法。
  5. 【請求項５】アルシン分圧が約１ｔｏｒｒであることを
    特徴とする請求項４に記載の方法。
  6. 【請求項６】長波長発光素子の活性領域を製作する為の
    方法であって、 有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中に窒
    化インジウムガリウム砒素（ＩｎＧａＡｓＮ）膜の成長
    を支持する基板を配置するステップと、 前記反応炉にアルシン、アルキルガリウム、アルキルイ
    ンジウム及びキャリアガスを含むIII−Ｖ族前駆物質混
    合物であって、前記アルシンがＶ族前駆物質材料である
    ことを特徴とする前記III−Ｖ族前駆物質混合物を供給
    するステップと、 ＩｎｘＧａＡｓ１−ｘ（ｘ≧０）の下位層を成長させる
    ステップと、 前記III族前駆物質混合物を停止するステップと、そし
    て前記反応炉に、アルシン及びジメチルヒドラジンを含
    み、ジメチルヒドラジンのパーセンテージがアルシンの
    パーセンテージよりも実質的に高いことを特徴とするＶ
    族前駆物質混合物を供給するステップとを含む方法。
  7. 【請求項７】長波長発光素子の活性領域を製作する為の
    方法であって、 有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中に基
    板を配置するステップと、 前記反応炉にアルシン、ジメチルヒドラジン、アルキル
    ガリウム、アルキルインジウム及びキャリアガスを含む
    III−Ｖ族前駆物質混合物であって、前記アルシン及び
    ジメチルヒドラジンがＶ族前駆物質材料であり、ジメチ
    ルヒドラジンのパーセンテージがアルシンのパーセンテ
    ージよりも実質的に高いことを特徴とする前記III−Ｖ
    族前駆物質混合物を供給するステップと、そして前記反
    応炉を少なくとも１００ミリバール（ｍｂａｒ）に加圧
    して窒化インジウムガリウム砒素層を成長させるステッ
    プとを含む方法。
  8. 【請求項８】前記基板がガリウム砒素（ＧａＡｓ）であ
    ることを特徴とする請求項７に記載の方法。
  9. 【請求項９】前記反応炉圧力が、１．２μｍよりも長い
    波長の発光を生じる程度の窒素濃度がジメチルヒドラジ
    ンから抽出され、前記基板上に形成されることを保証す
    るものあることを特徴とする請求項８に記載の方法。
  10. 【請求項１０】長波長発光素子の活性領域を製作する為
    の方法であって、 有機金属気相エピタキシー（ＯＭＶＰＥ）反応炉中に基
    板を配置するステップと、 前記反応炉にIII族前駆物質混合物がアルキルガリウム
    及びアルキルインジウムを含み、Ｖ族前駆物質混合物が
    アルシン及びジメチルヒドラジンを含むことを特徴とす
    るIII−Ｖ族前駆物質混合物を供給するステップと、そ
    してアルシン量を最少化し、ジメチルヒドラジン量を最
    大化することにより、１．２μｍよりも長い波長の発光
    が得られる窒化インジウムガリウム砒素を前記基板上に
    成長させるステップとを含む方法。
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