JP2003347230A - Method of manufacturing compound semiconductor and semiconductor element - Google Patents

Method of manufacturing compound semiconductor and semiconductor element

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JP2003347230A
JP2003347230A JP2002158676A JP2002158676A JP2003347230A JP 2003347230 A JP2003347230 A JP 2003347230A JP 2002158676 A JP2002158676 A JP 2002158676A JP 2002158676 A JP2002158676 A JP 2002158676A JP 2003347230 A JP2003347230 A JP 2003347230A
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nitrogen
gas
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compound semiconductor
atoms
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Naoki Futakuchi
尚樹 二口
Kosuke Yokoyama
康祐 横山
Katsuya Akimoto
克弥 秋元
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Hitachi Cable Ltd
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Hitachi Cable Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method by which a III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition can be manufactured easily, and to provide a semiconductor device manufactured by the method. <P>SOLUTION: In the method of manufacturing the III-V compound semiconductor containing at least nitrogen atoms as group V atoms by the vapor growth method by using one or more kinds of gases containing nitrogen atoms as raw materials, the sum of flow ratios of the nitrogen atom-containing gases other than a nitrogen gas to the total flow rate of all gases supplied into a reaction chamber is made larger than the flow ratios of all other gases to the total flow rate. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO

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】本発明は、V族原子として少
なくとも窒素原子を含むIII−V族化合物半導体の製造
方法及び半導体素子に係り、特に、窒素ガス以外の窒素
原子を含むガスの流量比を工夫して窒素組成の増大を図
った化合物半導体の製造方法及び半導体素子に関するも
のである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a III-V compound semiconductor containing at least a nitrogen atom as a group V atom, and a semiconductor device. The present invention relates to a method for producing a compound semiconductor and a semiconductor element, which are devised to increase the nitrogen composition.

【0002】[0002]

【従来の技術】光通信用レーザとしては1.3μm帯、
あるいは1.55μm帯が用いられている。特に1.3
μm帯レーザは近距離の光通信用として用いられている
が、現状では、III−V族化合物半導体であるInGa
AsP/InP系材料が主流である。しかしこの材料系
は、InP基板を使わなければならないために、基板コ
ストがかかるという問題のほかに、活性層のヘテロ障壁
での伝導帯の不連続量(バンドオフセット量)が小さ
く、電子が活性層の外に漏れやすいために、高温動作時
の特性劣化が問題となっている。通常は、高温でも安定
に動作させるためにペルチェ素子で冷却するなどの方法
が取られているが、このためにデバイスコストがかか
り、加えて消費電力が大きくなるという問題がある。
2. Description of the Related Art As a laser for optical communication, a 1.3 μm band is used.
Alternatively, the 1.55 μm band is used. Especially 1.3
The μm band laser is used for short-distance optical communication, but at present, InGa which is a group III-V compound semiconductor is used.
AsP / InP-based materials are mainly used. However, this material system requires the use of an InP substrate, which increases the substrate cost. In addition, the conduction band discontinuity (band offset amount) at the hetero barrier in the active layer is small, and electrons are not activated. Since it is easy to leak out of the layer, deterioration of characteristics during high-temperature operation is a problem. Normally, a method such as cooling with a Peltier element is used to stably operate even at high temperatures, but this causes a problem that device cost is increased and power consumption is increased.

【0003】一方、Jpn.J.Appl.Phys.
Vol.35(1996)Pt.1,No.11,p.
5711には、InGaAsP/InP系材料以外のII
I−V族化合物半導体として、GaInAsに窒素を加
えたGaInNAsが、GaAsの上にエピタキシャル
成長させることができ、1.3μmから1.55μmの
波長領域をカバーする材料として提案されている。
On the other hand, Jpn. J. Appl. Phys.
Vol. 35 (1996) Pt. 1, No. 11, p.
5711 has II other than InGaAsP / InP-based materials.
As a group IV compound semiconductor, GaInNAs obtained by adding nitrogen to GaInAs has been proposed as a material that can be epitaxially grown on GaAs and covers a wavelength region of 1.3 μm to 1.55 μm.

【0004】GaAsにInを加えると、InがGaよ
り原子半径が大きいために、GaInAsはGaAsに
対して格子定数が大きくなるが、これにさらにAsより
原子半径が小さいNを加えることでGaAsと同じ格子
定数にすることができる。
When In is added to GaAs, the lattice constant of GaInAs becomes larger than that of GaAs because In has a larger atomic radius than that of Ga. The same lattice constant can be used.

【0005】さらに、GaInNAsは、GaInAs
Pなどの多くのIII−V族化合物半導体とは異なり、G
aAsにAsより原子半径の小さなNを加えてもバンド
ギャップ波長を短波長化することができる。したがっ
て、うまくInとNの組成を設計することで、GaAs
に格子整合した1.3μmあるいは1.55μmのバン
ドギャップ波長を持つIII−V族化合物半導体が得られ
る。
Further, GaInNAs is made of GaInAs.
Unlike many III-V compound semiconductors such as P, G
Even if N having a smaller atomic radius than As is added to aAs, the band gap wavelength can be shortened. Therefore, by properly designing the composition of In and N, GaAs
A group III-V compound semiconductor having a band gap wavelength of 1.3 μm or 1.55 μm lattice-matched to the above is obtained.

【0006】GaInNAsの結晶成長法としては、分
子線エピタキシー(MBE)法、有機金属気相エピタキ
シー(MOVPE)法などがあるが、低コストのデバイ
スを作製するには、多数枚の基板を同時に結晶成長でき
るMOVPE法が有利である。MOVPE法は、一定温
度に保たれた有機金属化合物に水素あるいは窒素などの
ガスを通し、原料をガスの状態で大量の水素あるいは窒
素からなるキャリアガスと一緒に反応容器内に供給し、
熱分解させて結晶成長を行うものである。
As a crystal growth method of GaInNAs, there are a molecular beam epitaxy (MBE) method, a metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE) method, and the like. To manufacture a low-cost device, a large number of substrates are simultaneously crystallized. An MOVPE method that can grow is advantageous. In the MOVPE method, a gas such as hydrogen or nitrogen is passed through an organometallic compound maintained at a constant temperature, and the raw material is supplied in a gaseous state together with a large amount of a carrier gas composed of hydrogen or nitrogen into a reaction vessel.
The crystal is grown by thermal decomposition.

【0007】ところで、GaInNAsは、非混和性の
大きな材料なので、窒素組成を大きくすることが難し
い。
[0007] Since GaInNAs is a material having large immiscibility, it is difficult to increase the nitrogen composition.

【0008】そこで、従来の化合物半導体の製造方法と
しては、窒素組成を大きくするために、低温で非平衡性
を大きくして成長し、かつ低温でも分解しやすい1,1
−ジメチルヒドラジンなどの有機窒素化合物を用いる方
法(S.Sato et.al. Jpn.J.App
l.Phys.Vol.36(1997)Pt.1,N
o.5A,p.2671)や、窒素キャリアガスを用い
る方法(A.Ougazzaden et.al. J
pn.J.Appl.Phys.Vol.38(199
9)Pt.1,No.2B,p.1019)等がある。
Therefore, as a conventional method of manufacturing a compound semiconductor, in order to increase the nitrogen composition, a non-equilibrium is grown at a low temperature to grow, and the compound is easily decomposed even at a low temperature.
A method using an organic nitrogen compound such as dimethylhydrazine (S. Sato et. Al. Jpn. J. App.
l. Phys. Vol. 36 (1997) Pt. 1, N
o. 5A, p. 2671) and a method using a nitrogen carrier gas (A. Ougazzaden et. Al. J.
pn. J. Appl. Phys. Vol. 38 (199
9) Pt. 1, No. 2B, p. 1019).

【0009】ここでキャリアガスとは、反応容器内に供
給するガスの全流量に対する対象ガスの流量比が、他の
すべての供給ガスの全流量に対する流量比よりも大きい
ガスのことをいう。以下、同様な定義でキャリアガスと
いう単語を使う。
Here, the carrier gas is a gas in which the flow rate ratio of the target gas to the total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel is larger than the flow rate ratio to the total flow rate of all other supply gases. Hereinafter, the word carrier gas is used in the same definition.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題 】しかしながら、従来
の化合物半導体の製造方法では、結晶性の良いGaIn
NAsを得ようとすれば、その窒素組成は1〜2%程度
が限界であり、窒素組成が小さいという問題がある。
However, in the conventional method of manufacturing a compound semiconductor, GaIn has good crystallinity.
To obtain NAs, the nitrogen composition is limited to about 1 to 2%, and there is a problem that the nitrogen composition is small.

【0011】これは、有機窒素化合物を用いても結晶成
長温度が低いため、依然として窒素原料の分解効率が悪
いことや、また反応容器中の窒素原料ガスが分解されて
できる反応種が十分に多くないために、窒素原子の結晶
への取りこみが悪く、さらに一旦結晶に取りこまれた窒
素原子が再蒸発してしまっていることが原因となってい
るからである。
This is because, even when an organic nitrogen compound is used, the crystal growth temperature is low, so that the decomposition efficiency of the nitrogen raw material is still low, and the number of reactive species formed by decomposition of the nitrogen raw material gas in the reaction vessel is sufficiently large. This is because the absorption of nitrogen atoms into the crystal is poor, and the nitrogen atoms once incorporated into the crystal are re-evaporated.

【0012】このため、窒素組成の大きいGaInNA
s結晶を得るには、反応容器中の窒素原料ガスの分解反
応種を多くするような結晶成長法が必要である。
For this reason, GaInNA having a large nitrogen composition is used.
In order to obtain an s crystal, a crystal growth method that increases the number of reactive species for decomposition of the nitrogen source gas in the reaction vessel is required.

【0013】また、従来の製造方法によって作製される
GaInNAsを用いた半導体素子(半導体発光デバイ
ス)においては、1.3μmの発光波長を得ようとする
と窒素組成を大きくできないために、代わりにInの組
成を大きくする必要があり、その場合、歪み量が大きく
なりすぎて特性が悪化してしまうという問題がある。こ
の意味でも、GaInNAsの窒素組成を大きくする結
晶成長法が必要である。
Further, in a semiconductor element (semiconductor light emitting device) using GaInNAs manufactured by a conventional manufacturing method, if an emission wavelength of 1.3 μm is to be obtained, the nitrogen composition cannot be increased. It is necessary to increase the composition, and in that case, there is a problem that the distortion amount becomes too large and the characteristics are deteriorated. In this sense, a crystal growth method for increasing the nitrogen composition of GaInNAs is required.

【0014】そこで、本発明の目的は、窒素組成の大き
なIII−V族化合物半導体を容易に作製できる化合物半
導体の製造方法及びその製造方法を用いて作製される半
導体素子を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a compound semiconductor manufacturing method capable of easily manufacturing a group III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition, and a semiconductor device manufactured by using the manufacturing method.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために創案されたものであり、請求項1の発明は、
V族原子として少なくとも窒素原子を含むIII−V族化
合物半導体を、気相成長法により、窒素原子を含む一種
類以上のガスを原料として製造する方法において、反応
容器内に供給するガスの全流量に対する窒素ガス以外の
窒素原子を含むガスの流量比の和を、他のすべてのガス
の全流量に対する流量比よりも大きくする化合物半導体
の製造方法である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to achieve the above object, and the invention of claim 1 is as follows.
In a method of producing a group III-V compound semiconductor containing at least a nitrogen atom as a group V atom by gas phase growth using one or more types of gas containing a nitrogen atom as a raw material, a total flow rate of a gas supplied into a reaction vessel This is a method for producing a compound semiconductor in which the sum of the flow ratios of gases containing nitrogen atoms other than nitrogen gas is larger than the total flow ratio of all other gases.

【0016】請求項2の発明は、上記III−V族化合物
半導体は、III族原子として少なくともガリウム原子を
含み、V族原子として少なくとも窒素原子及び砒素原子
の両方を含み、かつ窒素原子の組成が砒素原子の組成よ
りも小さい請求項1記載の化合物半導体の製造方法であ
る。
According to a second aspect of the present invention, the III-V compound semiconductor contains at least a gallium atom as a group III atom, contains at least both a nitrogen atom and an arsenic atom as a group V atom, and has a composition of a nitrogen atom. 2. The method according to claim 1, wherein the composition of the compound semiconductor is smaller than that of arsenic atoms.

【0017】請求項3の発明は、上記窒素ガス以外の窒
素原子を含むガスは、窒素原子及び水素原子の両方のみ
から構成される化合物の中から選ばれる一種類以上のガ
スを含む請求項1または2記載の化合物半導体の製造方
法である。
According to a third aspect of the present invention, the gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas contains at least one kind of gas selected from a compound consisting of both a nitrogen atom and a hydrogen atom. Or a method for producing a compound semiconductor according to item 2.

【0018】請求項4の発明は、上記窒素原子及び水素
原子の両方のみから構成される化合物は、アンモニアあ
るいはヒドラジンである請求項3記載の化合物半導体の
製造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a compound semiconductor according to the third aspect, wherein the compound composed of only the nitrogen atom and the hydrogen atom is ammonia or hydrazine.

【0019】請求項5の発明は、上記窒素ガス以外の窒
素原子を含むガスは、有機窒素化合物の中から選ばれる
一種類以上のガスを含む請求項1または2記載の化合物
半導体の製造方法である。
According to a fifth aspect of the present invention, there is provided the method of manufacturing a compound semiconductor according to the first or second aspect, wherein the gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas contains at least one kind of gas selected from organic nitrogen compounds. is there.

【0020】請求項6の発明は、上記窒素ガス以外の窒
素原子を含むガスは、窒素原子及び水素原子の両方のみ
から構成される化合物の中から選ばれる一種類以上のガ
スと、有機窒素化合物の中から選ばれる一種類以上のガ
スとの両方を含む請求項1または2記載の化合物半導体
の製造方法である。
According to a sixth aspect of the present invention, the gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas includes one or more kinds of gases selected from compounds composed only of both a nitrogen atom and a hydrogen atom, and an organic nitrogen compound. 3. The method for producing a compound semiconductor according to claim 1, wherein the method includes both of at least one gas selected from the group consisting of:

【0021】請求項7の発明は、請求項1〜請求項6の
いずれかに記載された化合物半導体の製造方法を用いて
作製される窒素原子を含むIII−V族化合物半導体を備
えた半導体素子である。
According to a seventh aspect of the present invention, there is provided a semiconductor device provided with a group III-V compound semiconductor containing a nitrogen atom, which is produced by using the method for producing a compound semiconductor according to any one of the first to sixth aspects. It is.

【0022】[0022]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施の形態を
添付図面にしたがって説明する。
Preferred embodiments of the present invention will be described below with reference to the accompanying drawings.

【0023】図1は、本発明の好適実施の形態である化
合物半導体の製造方法を用いて作製される半導体素子の
構造を示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device manufactured by using a compound semiconductor manufacturing method according to a preferred embodiment of the present invention.

【0024】図1に示すように、本発明に係る半導体素
子1は、主として発光素子や受光素子に使用されるもの
であり、Siドープn型GaAs基板2上に、アンドー
プのGaAsバッファ層3を形成し、GaAsバッファ
層3上に、窒素組成が大きいアンドープのGaInNA
s層4を形成し、GaInNAs層4上に、アンドープ
のGaAsキャップ層5を形成したものである。
As shown in FIG. 1, a semiconductor device 1 according to the present invention is mainly used for a light emitting device and a light receiving device. An undoped GaAs buffer layer 3 is provided on a Si-doped n-type GaAs substrate 2. And an undoped GaInNA having a large nitrogen composition is formed on the GaAs buffer layer 3.
An s layer 4 is formed, and an undoped GaAs cap layer 5 is formed on the GaInNAs layer 4.

【0025】この半導体素子1は、例えば、気相成長法
としての有機金属気相エピタキシー(MOVPE)法に
より、慣用のMOVPE装置の反応容器内にGaAs基
板2を設置し、反応容器内にガスを供給し、GaAs基
板2上に結晶を順次成長させて作製される。
In this semiconductor device 1, a GaAs substrate 2 is placed in a reaction vessel of a conventional MOVPE apparatus by, for example, a metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE) method as a vapor phase growth method, and gas is supplied into the reaction vessel. The GaAs substrate 2 is supplied and crystals are sequentially grown on the GaAs substrate 2.

【0026】窒素組成が大きいGaInNAs層4を作
製するには、上述したように、反応容器中の窒素原料ガ
スの分解反応種を多くするような結晶成長法が必要であ
る。反応容器中の窒素原料ガスの分解反応種を多くする
ためには、より分解効率が大きい窒素原料ガスを用いる
方法や、窒素原料ガス自体の供給量を多くする方法があ
る。窒素原料ガス自体の供給量を多くすれば、たとえそ
の窒素原料ガスの分解効率がそれほど良くないとして
も、反応容器内の窒素原料ガスの分解反応種を結果的に
多くすることができる。
In order to produce the GaInNAs layer 4 having a large nitrogen composition, as described above, a crystal growth method is required to increase the number of reactive species of the nitrogen source gas in the reaction vessel. In order to increase the number of reactive species for decomposition of the nitrogen source gas in the reaction vessel, there are a method using a nitrogen source gas having a higher decomposition efficiency and a method of increasing the supply amount of the nitrogen source gas itself. If the supply amount of the nitrogen source gas itself is increased, even if the decomposition efficiency of the nitrogen source gas is not so good, the number of reactive species of the nitrogen source gas in the reaction vessel can be increased as a result.

【0027】さて、本発明に係る化合物半導体の製造方
法は、V族原子として少なくとも窒素原子を含むIII−
V族化合物半導体としてのGaInNAs層4を、MO
VPE法により、窒素原子を含む一種類以上のガスを原
料として製造する方法であり、GaAsバッファ層3上
にGaInNAs層4を作製する際、反応容器内に供給
するガスの全流量に対する窒素ガス以外の窒素原子を含
むガスの流量比の和を、他のすべてのガスの全流量に対
する流量比よりも大きくする方法である。
The method for producing a compound semiconductor according to the present invention is directed to a method for manufacturing a compound semiconductor comprising at least a nitrogen atom as a group V atom.
The GaInNAs layer 4 as a group V compound semiconductor is
This is a method in which one or more types of gas containing a nitrogen atom are used as a raw material by the VPE method. In this method, the sum of the flow ratios of the gases containing nitrogen atoms is made larger than the flow ratio of all the other gases to the total flow.

【0028】ここで、窒素ガス以外の窒素原子を含むガ
スとして、窒素原子及び水素原子の両方のみからなる化
合物を選ぶことができる。これらは、分解しにくい化合
物であるが、反応容器内に供給するガスの総流量に対す
る流量比を最大にすることで、結果的に多くの窒素原料
ガスの分解反応種を生成することができる。
Here, as the gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas, a compound consisting of both a nitrogen atom and a hydrogen atom can be selected. These compounds are difficult to decompose, but by maximizing the flow rate ratio to the total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel, it is possible to generate many decomposition reaction species of the nitrogen source gas as a result.

【0029】窒素原子と水素原子の両方のみからなる化
合物としては、例えば、アンモニアあるいはヒドラジン
などを使用している。
As a compound consisting only of both a nitrogen atom and a hydrogen atom, for example, ammonia or hydrazine is used.

【0030】また、窒素ガス以外の窒素原子を含むガス
は、有機窒素化合物とすることもできる。これら有機窒
素化合物は、窒素原子及び水素原子の両方のみからなる
化合物に比べて一般に分解温度が低いため、より多くの
窒素原料ガスの分解反応種を生成することができる。
The gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas may be an organic nitrogen compound. These organic nitrogen compounds generally have lower decomposition temperatures than compounds composed of only nitrogen atoms and hydrogen atoms, so that more nitrogen-containing gaseous decomposition reactants can be generated.

【0031】有機窒素化合物としては、例えば、モノメ
チルヒドラジン、1,1−ジメチルヒドラジン、ターシ
ャリーブチルヒドラジンあるいはターシャリーブチルア
ミンなどを用いている。
As the organic nitrogen compound, for example, monomethylhydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, tertiary butyl hydrazine or tertiary butylamine is used.

【0032】さらに、窒素ガス以外の窒素原子を含むガ
スは、窒素原子及び水素原子の両方のみからなる化合物
の中から選ばれる一種類以上のガスと、有機窒素化合物
の中から選ばれる一種類以上のガスとの両方を含む二種
類以上のガスを使用しても良い。
Further, the gas containing nitrogen atoms other than the nitrogen gas includes at least one gas selected from compounds consisting of both nitrogen atoms and hydrogen atoms, and at least one gas selected from organic nitrogen compounds. Two or more types of gases including both of these gases may be used.

【0033】このように、本発明に係る化合物半導体の
製造方法は、従来のように水素や窒素からなるキャリア
ガスを用いるのではなく、キャリアガスとして窒素ガス
以外の窒素原子を含むガスを用いており、キャリアガス
を窒素原料そのものにし、そのキャリアガスを反応容器
内に大量に供給するようにしているので、反応容器内の
窒素原料ガスの分解反応種を効果的に多くすることがで
きる。
As described above, the method for manufacturing a compound semiconductor according to the present invention uses a gas containing nitrogen atoms other than nitrogen gas as a carrier gas, instead of using a carrier gas consisting of hydrogen or nitrogen as in the prior art. Since the carrier gas is used as the nitrogen raw material itself and the carrier gas is supplied in a large amount into the reaction vessel, it is possible to effectively increase the number of decomposed reactive species of the nitrogen raw material gas in the reaction vessel.

【0034】したがって、窒素組成の大きなIII−V族
化合物半導体を容易に作製することができ、ひいては、
窒素組成の大きなIII−V族化合物半導体からなる活性
層等を備えた半導体素子を容易に作製することもでき
る。
Therefore, a group III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition can be easily manufactured, and as a result,
A semiconductor element having an active layer or the like made of a III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition can be easily manufactured.

【0035】この半導体素子は、窒素組成が大きいIII
−V族化合物半導体を備えているため、歪み量がそれほ
ど大きくなくてよく、より高性能なものとなる。半導体
素子として、例えば、発光素子や受光素子を作製した場
合、1.3μm帯の光通信だけでなく、1.55μm帯
の光通信にも利用することができる。
This semiconductor device has a large nitrogen composition III.
Since the semiconductor device includes the -V group compound semiconductor, the strain amount does not need to be so large, and the performance becomes higher. For example, when a light emitting element or a light receiving element is manufactured as a semiconductor element, it can be used not only for 1.3 μm band optical communication but also for 1.55 μm band optical communication.

【0036】また、本発明は、窒素組成を容易に高める
ことができる化合物半導体の製造方法を提供するもので
あるため、実施例3で後述するように、通常は窒素組成
を高めにくい、III族原子として少なくともガリウム原
子を含み、V族原子として少なくとも窒素原子及び砒素
原子の両方を含むIII−V族化合物半導体のうちで、窒
素組成が砒素組成よりも小さい、すなわち単位体積に含
まれる砒素原子の数に対する窒素原子の数の比が、0よ
り大きく1より小さい化合物半導体の製造方法におい
て、より本発明の効果が得られる。
Further, the present invention provides a method for producing a compound semiconductor capable of easily increasing the nitrogen composition. Therefore, as described later in Example 3, it is usually difficult to increase the nitrogen composition. Among the III-V compound semiconductors containing at least gallium atoms as atoms and containing at least both nitrogen atoms and arsenic atoms as group V atoms, the nitrogen composition is smaller than the arsenic composition, that is, the arsenic atoms contained in the unit volume. The effect of the present invention can be further obtained in a method for manufacturing a compound semiconductor in which the ratio of the number of nitrogen atoms to the number is greater than 0 and smaller than 1.

【0037】[0037]

【実施例】(実施例1)図1で説明した半導体素子1の
製造方法の一例を、より詳細に説明する。
(Embodiment 1) An example of a method of manufacturing the semiconductor device 1 described with reference to FIG. 1 will be described in more detail.

【0038】図1に示すように、半導体素子1は、Si
ドープn型GaAs基板2上に、MOVPE法により、
膜厚500nmのアンドープのGaAsバッファ層3、
膜厚500nmのアンドープのGaInNAs層4、お
よび膜厚100nmのアンドープのGaAsキャップ層
5をこの順に成長させたものである。
As shown in FIG. 1, the semiconductor element 1 is made of Si
On the doped n-type GaAs substrate 2 by MOVPE method,
An undoped GaAs buffer layer 3 having a thickness of 500 nm;
An undoped GaInNAs layer 4 having a thickness of 500 nm and an undoped GaAs cap layer 5 having a thickness of 100 nm are grown in this order.

【0039】GaInNAs層4以外の層の作製には、
水素キャリアガスを用い、総流量は4slmとした。ま
た、反応容器内の圧力は66.7hPa(50tor
r)に、温度は650℃に保って結晶の成長を行った。
Ga、Asの原料は、それぞれトリメチルガリウム(T
MGa)、アルシン(AsH3 )を用い、水素ガスによ
って反応容器内まで送り込んだ。
To manufacture layers other than the GaInNAs layer 4,
The total flow rate was 4 slm using a hydrogen carrier gas. The pressure in the reaction vessel was 66.7 hPa (50 torr).
In r), the temperature was maintained at 650 ° C. to grow crystals.
The raw materials of Ga and As are trimethylgallium (T
MGa) and arsine (AsH 3 ), and were fed into the reaction vessel by hydrogen gas.

【0040】GaInNAs4層の作製には、アンモニ
アをキャリアガスとして用いた。反応容器内の圧力は6
6.7hPa(50torr)に、温度は550℃に保
って成長を行った。Ga、In、Asの原料はそれぞれ
トリエチルガリウム(TEGa)、トリメチルインジウ
ム(TMIn)、AsH3 を用い、窒素ガスで反応容器
内まで送り込んだ。TEGa、TMIn、AsH3 の実
質供給量をそれぞれ0.37sccm(1.7×10-5
mol/min)、0.019sccm(8.5×10
-7mol/min)、10sccm(4.5×10-4
ol/min)とした。また、アンモニアキャリアガス
を3.59slmとし、その他の原料ガス、原料ガスを
反応容器内まで送り込む窒素ガスを合わせたガスの総流
量は4slmとした。
Ammonia was used as a carrier gas for producing the GaInNAs 4 layer. The pressure inside the reaction vessel is 6
Growth was performed at 6.7 hPa (50 torr) and at a temperature of 550 ° C. Ga, In, each raw material of As ethyltrimethoxysilane gallium (TEGa), trimethyl indium (TMIn), using AsH 3, was fed with nitrogen gas until the reaction vessel. The actual supply amounts of TEGa, TMIn, and AsH 3 are each set to 0.37 sccm (1.7 × 10 −5).
mol / min), 0.019 sccm (8.5 × 10
-7 mol / min), 10 sccm (4.5 × 10 -4 m)
ol / min). Further, the total flow rate of the ammonia carrier gas was 3.59 slm, and the total flow rate of the gas including the other raw material gas and the nitrogen gas for feeding the raw material gas into the reaction vessel was 4 slm.

【0041】このとき、反応容器内のIII族原料ガスの
分圧の和に対するV族原料ガスの分圧の和の比(V/II
I比)は約9250、V族原料ガスの分圧の和に対する
窒素原料ガスの分圧の比は0.997となる。
At this time, the ratio of the sum of the partial pressures of the group V source gas to the sum of the partial pressures of the group III source gas in the reaction vessel (V / II
I ratio) is about 9250, and the ratio of the partial pressure of the nitrogen source gas to the sum of the partial pressures of the group V source gas is 0.997.

【0042】また、反応容器内に供給するガスの全流量
に対する、窒素ガス以外の窒素原子を含むガスの流量の
比は約0.9となり、他の成分ガスの全流量に対する流
量比よりも大きい。
The ratio of the flow rate of the gas containing nitrogen atoms other than the nitrogen gas to the total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel is about 0.9, which is larger than the flow rate ratio to the total flow rate of the other component gases. .

【0043】成長後のサンプルを2次イオン質量分析装
置(SIMS)で分析したところ、GaInNAs層4
のN濃度が8.3×1020cm-3であった。これは窒素
組成として約4%に相当する。また、この結果とX線回
折測定の結果から、In組成は約10%と導かれた。
When the sample after growth was analyzed by a secondary ion mass spectrometer (SIMS), the GaInNAs layer 4 was analyzed.
Had an N concentration of 8.3 × 10 20 cm −3 . This corresponds to about 4% as a nitrogen composition. From this result and the result of the X-ray diffraction measurement, the In composition was found to be about 10%.

【0044】さらに、室温でフォトルミネッセンス(P
L)測定したところ、図2に示すようなスペクトルが得
られた。図2では、横軸を波長(μm)にとり、縦軸を
PL強度(任意単位)にとって半導体素子1をフォトル
ミネッセンス測定したスペクトル図を示している。この
ピーク波長は1.27μmであった。
Further, at room temperature, photoluminescence (P
L) Upon measurement, a spectrum as shown in FIG. 2 was obtained. FIG. 2 shows a spectrum diagram of photoluminescence measurement of the semiconductor device 1 with the horizontal axis representing wavelength (μm) and the vertical axis representing PL intensity (arbitrary unit). This peak wavelength was 1.27 μm.

【0045】なお、PL測定は、試料のバンドギャップ
エネルギーよりも大きい光子エネルギーを有するレーザ
などの光を試料に励起し、活性層内の帯間遷移に伴う発
光の2次元像を得て、試料の発光効率の良否を判断する
ものである。
In the PL measurement, light such as a laser having a photon energy larger than the band gap energy of the sample is excited on the sample, and a two-dimensional image of light emission accompanying an inter-band transition in the active layer is obtained. This is to judge whether the luminous efficiency is good or not.

【0046】このように、アンモニアをキャリアガスに
用いることで、約4%もの高窒素組成のGaInNAs
層4を容易に得ることができ、しかも良好な結晶である
ことを確認できた。
As described above, by using ammonia as a carrier gas, GaInNAs having a high nitrogen composition of about 4% can be obtained.
It was confirmed that the layer 4 was easily obtained, and that it was a good crystal.

【0047】(実施例2)次に、図1で説明した半導体
素子1の製造方法の別の一例を、より詳細に説明する。
Embodiment 2 Next, another example of the method of manufacturing the semiconductor device 1 described with reference to FIG. 1 will be described in more detail.

【0048】実施例2は、窒素原料として、アンモニア
キャリアガスと有機窒素化合物である1,1−ジメチル
ヒドラジン(UDMHy)を用いたものである。
In Example 2, an ammonia carrier gas and 1,1-dimethylhydrazine (UDMHy) as an organic nitrogen compound were used as a nitrogen source.

【0049】GaInNAs層4以外の層の作製には、
水素キャリアガスを用い、総流量は4slmとした。ま
た、反応容器内の圧力は66.7hPa(50tor
r)に、温度は650℃に保って成長を行った。Ga、
Asの原料はTMGa、AsH 3 を用い、水素ガスによ
って反応容器内まで送り込んだ。
For the production of layers other than the GaInNAs layer 4,
The total flow rate was 4 slm using a hydrogen carrier gas. Ma
The pressure in the reaction vessel was 66.7 hPa (50 torr).
In r), growth was performed while maintaining the temperature at 650 ° C. Ga,
The raw material of As is TMGa, AsH Three With hydrogen gas
Into the reaction vessel.

【0050】GaInNAs層4の作製には、アンモニ
アをキャリアガスとして用いた。反応容器内の圧力は6
6.7hPa(50torr)に、温度は550℃に保
って結晶の成長を行った。Ga、In、Asの原料はそ
れぞれTEGa、TMIn、AsH3 を用い、窒素ガス
で反応容器内まで送り込んだ。TEGa、TMIn、A
sH3 の実質供給量をそれぞれ0.37sccm(1.
7×10-5mol/min)、0.029sccm
(1.3×10-6mol/min)、10sccm
(4.5×10-4mol/min)とした。このほか
に、窒素原料としてUDMHyを49sccm(2.2
×10-3mol/min)を窒素ガスと一緒に反応容器
内に供給した。また、アンモニアキャリアガスを3.0
9slmとし、その他の原料ガス、原料ガスを反応容器
内まで送り込む窒素ガスを合わせたガスの総流量は4s
lmとした。
In manufacturing the GaInNAs layer 4, ammonia was used as a carrier gas. The pressure inside the reaction vessel is 6
The crystal was grown at 6.7 hPa (50 torr) and at a temperature of 550 ° C. Ga, using In, each raw material of As TEGa, TMIn, the AsH 3, was fed with nitrogen gas until the reaction vessel. TEGa, TMIn, A
The actual supply of sH 3 was 0.37 sccm (1.
7 × 10 −5 mol / min), 0.029 sccm
(1.3 × 10 −6 mol / min), 10 sccm
(4.5 × 10 −4 mol / min). In addition, UDMHy is used as a nitrogen source at 49 sccm (2.2
× 10 -3 mol / min) was supplied into the reaction vessel together with the nitrogen gas. In addition, the ammonia carrier gas was 3.0
9slm, and the total flow rate of the gas including the other source gas and the nitrogen gas for feeding the source gas into the reaction vessel is 4s.
lm.

【0051】このとき、反応容器内のIII族原料ガスの
分圧の和に対するV族原料ガスの分圧の和の比(V/II
I比)は約7900、V族原料ガスの分圧の和に対する
窒素原料ガスの分圧の比は0.997となる。
At this time, the ratio of the sum of the partial pressures of the group V source gas to the sum of the partial pressures of the group III source gas in the reaction vessel (V / II
I ratio) is about 7900, and the ratio of the partial pressure of the nitrogen source gas to the sum of the partial pressures of the group V source gas is 0.997.

【0052】また、反応容器内に供給するガスの全流量
に対する、窒素ガス以外の窒素原子を含むガスの合計流
量の比は約0.78となり、他の成分ガスの全流量に対
する流量比よりも大きい。
The ratio of the total flow rate of the gas containing nitrogen atoms other than the nitrogen gas to the total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel is about 0.78, which is smaller than the flow rate ratio of the other component gases to the total flow rate. large.

【0053】成長後のサンプルをSIMSで分析したと
ころ、GaInNAs層4のN濃度が1.0×1021
-3であった。これは窒素組成として約5%に相当す
る。また、この結果とX線回折測定の結果から、In組
成は約15%と導かれた。さらに、室温でPL測定した
ところ、ピーク波長は1.30μmであった。
When the grown sample was analyzed by SIMS, the N concentration of the GaInNAs layer 4 was 1.0 × 10 21 c.
m -3 . This corresponds to about 5% as a nitrogen composition. From this result and the result of the X-ray diffraction measurement, the In composition was found to be about 15%. Furthermore, when the PL was measured at room temperature, the peak wavelength was 1.30 μm.

【0054】このように、アンモニアをキャリアガスと
して用い、UDMHyのような有機窒素化合物をさらに
追加して反応容器内に供給することで、アンモニアキャ
リアだけの場合よりもさらに窒素組成を大きくすること
が可能であり、約5%もの高窒素組成であるGaInN
As層4を容易に得ることができ、しかも良好な結晶で
あることを確認できた。
As described above, by using ammonia as a carrier gas and further adding an organic nitrogen compound such as UDMHy to the inside of the reaction vessel, the nitrogen composition can be further increased as compared with the case where only the ammonia carrier is used. GaInN, which is possible and has a high nitrogen composition of about 5%
It was confirmed that the As layer 4 could be easily obtained, and that it was a good crystal.

【0055】(実施例3)実施例3は、実施例2で説明
したGaInNAs層4を、半導体レーザの活性層に応
用したものである。
Third Embodiment In a third embodiment, the GaInNAs layer 4 described in the second embodiment is applied to an active layer of a semiconductor laser.

【0056】図3は、本発明に係る半導体素子としての
半導体レーザの構造を示す断面図である。
FIG. 3 is a sectional view showing the structure of a semiconductor laser as a semiconductor device according to the present invention.

【0057】図3に示すように、本発明に係る半導体レ
ーザ31は、Siドープしたn型GaAs基板32上
に、MOVPE法により、厚さ500nmのSiドープ
n型GaAsバッファ層33、厚さ1500nmのSi
ドープn型Al0.75Ga0.25As下部クラッド層34、
厚さ50nmのアンドープGaAs下部光ガイド層35
d、厚さ30nmのアンドープGa0.85In0.150.05
As0.95活性層36、厚さ50nmアンドープGaAs
上部光ガイド層35u、厚さ1500nmのMgドープ
p型Al0.75Ga0.25As上部クラッド層37、厚さ2
0nmのMgドープp型GaAsコンタクト層38をこ
の順に成長させ、エッチングにより、上部クラッド層3
7を断面凸状に形成すると共にコンタクト層38をスト
ライプ状に形成し、さらに、GaAs基板32の下面に
AuGeNi下部電極39を形成し、ストライプ状のG
aAsコンタクト層38の上面にAuZn上部電極40
を形成したものである。
As shown in FIG. 3, a semiconductor laser 31 according to the present invention comprises a Si-doped n-type GaAs buffer layer 33 having a thickness of 500 nm and a thickness of 1500 nm formed on a Si-doped n-type GaAs substrate 32 by MOVPE. Si
Doped n-type Al 0.75 Ga 0.25 As lower cladding layer 34,
50 nm thick undoped GaAs lower optical guide layer 35
d, undoped Ga 0.85 In 0.15 N 0.05 with a thickness of 30 nm
As 0.95 active layer 36, undoped GaAs 50 nm thick
Upper light guide layer 35u, 1500 nm thick Mg-doped p-type Al 0.75 Ga 0.25 As upper cladding layer 37, thickness 2
A 0 nm Mg-doped p-type GaAs contact layer 38 is grown in this order, and the upper cladding layer 3 is formed by etching.
7, a contact layer 38 is formed in a stripe shape, and an AuGeNi lower electrode 39 is formed on the lower surface of the GaAs substrate 32.
The AuZn upper electrode 40 is formed on the upper surface of the aAs contact layer 38.
Is formed.

【0058】このとき、Ga0.85In0.150.05As
0.95活性層36以外の作製には、Ga原料としてTMG
aを用い、Al原料としてトリメチルアルミニウム(T
MAl)を用い、As原料としてAsH3 を用い、それ
ぞれの原料は水素によって反応容器内に送り込んだ。反
応容器内に供給するキャリアガスは水素ガスとし、総流
量は4slmとした。また、反応容器内の圧力は66.
7hPa(50torr)、温度は650℃に保って結
晶の成長を行った。
At this time, Ga 0.85 In 0.15 N 0.05 As
For the fabrication other than the 0.95 active layer 36, use TMG as a Ga material.
a using trimethyl aluminum (T
MAl), AsH 3 was used as an As material, and each material was fed into the reaction vessel by hydrogen. The carrier gas supplied into the reaction vessel was hydrogen gas, and the total flow rate was 4 slm. The pressure in the reaction vessel was 66.
The crystal was grown while keeping the temperature at 7 hPa (50 torr) and the temperature at 650 ° C.

【0059】Ga0.85In0.150.05As0.95活性層3
6の作製は、実施例2で説明したGaInNAs層4と
同様である。すなわち、Ga原料としてTEGa、In
原料としてTMIn、As原料としてAsH3 を用い、
供給流量をそれぞれ0.37sccm(1.7×10-5
mol/min)、0.029sccm(1.3×10
-6mol/min)、10sccm(4.5×10-4
ol/min)とした。また、キャリアガスとしてはア
ンモニアガスを3.09slm用い、これを窒素原料と
するほか、UDMHy49sccm(2.2×10-3
ol/min)も反応容器内に供給した。反応容器内に
供給するガスの総流量は4slmであり、反応容器内の
圧力は66.7hPa(50torr)、温度は550
℃とした。
Ga 0.85 In 0.15 N 0.05 As 0.95 Active layer 3
The fabrication of 6 is the same as that of the GaInNAs layer 4 described in the second embodiment. That is, TEGa and In as Ga raw materials
Using TMIn as a raw material and AsH 3 as an As raw material,
The supply flow rate was set to 0.37 sccm (1.7 × 10 −5).
mol / min), 0.029 sccm (1.3 × 10
-6 mol / min), 10 sccm (4.5 × 10 -4 m)
ol / min). Ammonia gas is used as a carrier gas in an amount of 3.09 slm, which is used as a nitrogen material. In addition, UDMHy is 49 sccm (2.2 × 10 −3 m
ol / min) was also supplied into the reaction vessel. The total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel was 4 slm, the pressure inside the reaction vessel was 66.7 hPa (50 torr), and the temperature was 550.
° C.

【0060】このとき、反応容器内のIII族原料ガスの
分圧の和に対するV族原料ガスの分圧の和の比(V/II
I比)は約7900、V族原料ガスの分圧の和に対する
窒素原料ガスの分圧の比は0.997となる。
At this time, the ratio of the sum of the partial pressures of the group V source gas to the sum of the partial pressures of the group III source gas in the reaction vessel (V / II
I ratio) is about 7900, and the ratio of the partial pressure of the nitrogen source gas to the sum of the partial pressures of the group V source gas is 0.997.

【0061】また、反応容器内に供給するガスの全流量
に対する、窒素ガス以外の窒素原子を含むガスの合計流
量の比は約0.78となり、他の成分ガスの全流量に対
する流量比よりも大きい。
The ratio of the total flow rate of the gas containing nitrogen atoms other than the nitrogen gas to the total flow rate of the gas supplied into the reaction vessel is about 0.78, which is smaller than the flow rate ratio of the other component gases to the total flow rate. large.

【0062】このようにして成長したエピウェハを、ス
トライプ幅2μm、共振器長300μmのリッジ型ファ
ブリペローレーザに加工して半導体レーザ31を作製
し、そのレーザ特性を評価した。半導体レーザ31は、
室温で発振を確認することができ、その発振波長が約
1.30μmであった。
The epitaxial wafer thus grown was processed into a ridge-type Fabry-Perot laser having a stripe width of 2 μm and a cavity length of 300 μm to produce a semiconductor laser 31, and its laser characteristics were evaluated. The semiconductor laser 31
Oscillation could be confirmed at room temperature, and the oscillation wavelength was about 1.30 μm.

【0063】これにより、本発明によって作製されるG
0.85In0.150.05As0.95活性層36が良好な結晶
であることが確認できた。また、半導体レーザ31は、
窒素組成が大きいGa0.85In0.150.05As0.95活性
層36を備えているので、歪み量が小さく、従来より高
性能になったことも確認できた。さらに、上述した実施
例3と同様にして、発振波長が1.55μmの半導体レ
ーザを作製することもできる。
Thus, the G produced by the present invention
a 0.85 In 0.15 N 0.05 As 0.95 It was confirmed that the active layer 36 was a good crystal. Further, the semiconductor laser 31
Since the active layer 36 has a Ga 0.85 In 0.15 N 0.05 As 0.95 active layer 36 having a large nitrogen composition, it was also confirmed that the strain amount was small and the performance was higher than that of the related art. Further, a semiconductor laser having an oscillation wavelength of 1.55 μm can be manufactured in the same manner as in the third embodiment.

【0064】上記実施例では、アンモニアをキャリアガ
スとした例で説明したが、本発明は、窒素以外の窒素原
子を含むガスをキャリアガスとして用いることを特徴と
しているのであって、キャリアガスとしてアンモニアに
限定されるわけではない。窒素原子及び水素原子のみか
らなるヒドラジンをキャリアガスとして用いることがで
きるし、UDMHyのような有機窒素化合物をキャリア
ガスとして用いても、あるいは複数の窒素化合物をキャ
リアガスとして用いてもよい。いずれの場合にも、窒素
組成の大きなIII−V族化合物半導体を容易に作製でき
るという効果が得られる。
In the above embodiment, an example was described in which ammonia was used as the carrier gas. However, the present invention is characterized in that a gas containing nitrogen atoms other than nitrogen is used as the carrier gas. It is not limited to. Hydrazine consisting of only nitrogen and hydrogen atoms can be used as a carrier gas, an organic nitrogen compound such as UDMHy can be used as a carrier gas, or a plurality of nitrogen compounds can be used as a carrier gas. In any case, an effect is obtained that a III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition can be easily manufactured.

【0065】また、GaInNAs層4やGa0.85In
0.150.05As0.95活性層36を作製する際のGa、I
n、Asの材料についても、それぞれTEGa、TMI
n、AsH3 に限定されるわけではなく、それぞれTM
Ga、トリエチルインジウム(TEIn)、ターシャリ
ーブチルアルシン(TBAs)等、他の材料を用いても
よい。
The GaInNAs layer 4 and Ga 0.85 In
0.15 N 0.05 As 0.95 Ga, I when forming the active layer 36
The materials of n and As are also TEGa and TMI, respectively.
n and AsH 3 , respectively,
Other materials such as Ga, triethylindium (TEIn), and tertiary butyl arsine (TBAs) may be used.

【0066】実施例3では、本発明に係る化合物半導体
の製造方法によって作製されるGaInNAs結晶を、
端面発光ファブリペロー型半導体レーザに応用した例で
説明したが、応用例として端面発光ファブリペロー型半
導体レーザに限定されるわけではなく、端面発光分布帰
還型半導体レーザ、面発光型半導体レーザ、発光ダイオ
ードなどの発光素子、フォトダイオードなどの受光素
子、その他太陽電池及び電子デバイス等に応用しても、
歪み量を大きくしすぎることなく、従来よりも高性能に
なるという効果が得られる。
In Example 3, a GaInNAs crystal produced by the method for producing a compound semiconductor according to the present invention
Although the description has been given of the example applied to the edge-emitting Fabry-Perot semiconductor laser, the application examples are not limited to the edge-emitting Fabry-Perot semiconductor laser, but the edge-emitting distributed feedback semiconductor laser, the surface-emitting semiconductor laser, and the light-emitting diode Even when applied to light-emitting elements such as light-receiving elements such as photodiodes, other solar cells and electronic devices,
The effect of higher performance than before can be obtained without making the distortion amount too large.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したことから明らかなように、
本発明によれば、次のような優れた効果を発揮する。
As is apparent from the above description,
According to the present invention, the following excellent effects are exhibited.

【0068】(1)窒素以外の窒素原子を含むガスをキ
ャリアガスに用いることにより、容易に窒素組成の大き
なIII−V族化合物半導体を得ることができる。これに
より、歪み量をそれほど大きくすることなく、1.3μ
mのバンドギャップ波長を持つ結晶を得ることができ
る。
(1) By using a gas containing a nitrogen atom other than nitrogen as a carrier gas, a III-V compound semiconductor having a large nitrogen composition can be easily obtained. As a result, 1.3 μm can be obtained without increasing the distortion amount so much.
A crystal having a band gap wavelength of m can be obtained.

【0069】(2)1.55μmのバンドギャップ波長
を持つ結晶も容易に作製可能となる。
(2) A crystal having a bandgap wavelength of 1.55 μm can be easily produced.

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

【図1】本発明に係る半導体素子の構造を示す断面図で
ある。
FIG. 1 is a sectional view showing a structure of a semiconductor device according to the present invention.

【図2】図1に示した半導体素子をフォトルミネッセン
ス測定したスペクトル図である。
FIG. 2 is a spectrum diagram of the semiconductor device shown in FIG. 1 obtained by photoluminescence measurement.

【図3】本発明に係る半導体レーザの構造を示す断面図
である。
FIG. 3 is a sectional view showing a structure of a semiconductor laser according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 半導体素子 2 Siドープn型GaAs基板 3 アンドープGaAsバッファ層 4 アンドープGaInNAs層(窒素原子を含むIII
−V族化合物半導体層) 5 アンドープGaAsキャップ層
Reference Signs List 1 semiconductor element 2 Si-doped n-type GaAs substrate 3 undoped GaAs buffer layer 4 undoped GaInNAs layer (III containing nitrogen atom
-V group compound semiconductor layer) 5 Undoped GaAs cap layer

フロントページの続き (72)発明者 秋元 克弥 東京都千代田区大手町一丁目6番1号 日 立電線株式会社内 Fターム(参考) 4K030 AA09 AA13 AA17 BA08 BA11 BA38 CA04 CA12 FA10 JA05 JA06 LA13 5F045 AA04 AB14 AB18 AC01 AC08 AC09 AC12 AD10 AE23 BB12 CA12 DA53 DA63 5F073 AA13 AA45 CA17 DA05 Continuation of front page    (72) Inventor Katsuya Akimoto             1-6-1 Otemachi, Chiyoda-ku, Tokyo Sun             Standing wire company F term (reference) 4K030 AA09 AA13 AA17 BA08 BA11                       BA38 CA04 CA12 FA10 JA05                       JA06 LA13                 5F045 AA04 AB14 AB18 AC01 AC08                       AC09 AC12 AD10 AE23 BB12                       CA12 DA53 DA63                 5F073 AA13 AA45 CA17 DA05

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 V族原子として少なくとも窒素原子を含
むIII−V族化合物半導体を、気相成長法により、窒素
原子を含む一種類以上のガスを原料として製造する方法
において、反応容器内に供給するガスの全流量に対する
窒素ガス以外の窒素原子を含むガスの流量比の和を、他
のすべてのガスの全流量に対する流量比よりも大きくす
ることを特徴とする化合物半導体の製造方法。
1. A method for producing a group III-V compound semiconductor containing at least a nitrogen atom as a group V atom by a vapor phase growth method using at least one kind of gas containing a nitrogen atom as a raw material. Wherein the sum of the flow ratios of the gas containing nitrogen atoms other than the nitrogen gas to the total flow rate of the gas to be processed is made larger than the flow ratio of the total flow rate of all other gases.
【請求項2】 上記III−V族化合物半導体は、III族原
子として少なくともガリウム原子を含み、V族原子とし
て少なくとも窒素原子及び砒素原子の両方を含み、かつ
窒素原子の組成が砒素原子の組成よりも小さい請求項1
記載の化合物半導体の製造方法。
2. The group III-V compound semiconductor contains at least a gallium atom as a group III atom, at least a nitrogen atom and an arsenic atom as a group V atom, and the composition of the nitrogen atom is smaller than that of the arsenic atom. Claim 1
The method for producing a compound semiconductor according to the above.
【請求項3】 上記窒素ガス以外の窒素原子を含むガス
は、窒素原子及び水素原子の両方のみから構成される化
合物の中から選ばれる一種類以上のガスを含む請求項1
または2記載の化合物半導体の製造方法。
3. The gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas contains at least one kind of gas selected from a compound consisting of both a nitrogen atom and a hydrogen atom.
Or the method for producing a compound semiconductor according to 2.
【請求項4】 上記窒素原子及び水素原子の両方のみか
ら構成される化合物は、アンモニアあるいはヒドラジン
である請求項3記載の化合物半導体の製造方法。
4. The method for producing a compound semiconductor according to claim 3, wherein the compound composed of only both nitrogen atoms and hydrogen atoms is ammonia or hydrazine.
【請求項5】 上記窒素ガス以外の窒素原子を含むガス
は、有機窒素化合物の中から選ばれる一種類以上のガス
を含む請求項1または2記載の化合物半導体の製造方
法。
5. The method according to claim 1, wherein the gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas includes at least one gas selected from organic nitrogen compounds.
【請求項6】 上記窒素ガス以外の窒素原子を含むガス
は、窒素原子及び水素原子の両方のみから構成される化
合物の中から選ばれる一種類以上のガスと、有機窒素化
合物の中から選ばれる一種類以上のガスとの両方を含む
請求項1または2記載の化合物半導体の製造方法。
6. The gas containing a nitrogen atom other than the nitrogen gas is selected from one or more gases selected from compounds composed only of both nitrogen atoms and hydrogen atoms, and organic nitrogen compounds. The method for producing a compound semiconductor according to claim 1, wherein the method includes both of at least one kind of gas.
【請求項7】 請求項1〜請求項6のいずれかに記載さ
れた化合物半導体の製造方法を用いて作製される窒素原
子を含むIII−V族化合物半導体を備えたことを特徴と
する半導体素子。
7. A semiconductor device comprising a group III-V compound semiconductor containing a nitrogen atom, which is manufactured by using the method for manufacturing a compound semiconductor according to claim 1. .
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