JP2005136398A - 化合物半導体及びその製造方法並びに半導体装置及びその製造方法 - Google Patents

化合物半導体及びその製造方法並びに半導体装置及びその製造方法 Download PDF

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Abstract

【課題】 III-V族化合物半導体のp型のドーパントにマグネシウム(Mg)を用いる際のメモリ効果を防止して、制御性に優れたp型ドーピングを行なえるようにする。
【解決手段】 GaAsからなる基板10の上に、AlGaInPからなる第1の半導体層11をp型ドーパントであるマグネシウム(Mg)を添加しながら結晶成長により形成する。続いて、第1の半導体層11の上にGaAsからなる第2の半導体層12をマグネシウムを添加せずに成長させる。これにより、第2の半導体層12はマグネシウムにより生じる意図しないドーピング(メモリ効果)を防止することができる。
【選択図】 図1

Description

本発明は、AlGaInP系の半導体材料を用いて構成される化合物半導体及びその製造方法並びに半導体装置並びにその製造方法に関する。
デジタルヴァーサタイルディスク(DVD:Digital Versatile Disk)装置は、極めて高密度に情報を記録できることから、パーソナルコンピュータや映像音響機器の分野で急速に普及しつつある。特に近年、DVDに対する書き込み又は書き換えが可能なDVD装置は、例えば大容量の外部記憶装置(例えば、いわゆるDVD−RやDVD−RAM)又はビデオテープレコーダに替わる次世代の映像記録装置(DVDレコーダ)としてさらなる普及が期待されており、このためには書き込み速度の向上が重要な課題となる。
書き込み又は書き換えが可能なDVD装置において、データの読み出し又は書き換えを行なうためのピックアップ光源には、波長が約650nmの赤色光を出力する半導体レーザ装置が用いられている。このため、DVD装置の書き込み速度を向上するためには、半導体レーザ装置の高出力化が必要となる。
以下、従来の赤色光を出力可能な半導体レーザ装置について図面を参照しながら説明する。
図9は従来の半導体レーザ装置の断面構成を示している。図9に示すように、n型GaAsからなる基板60の主面上には、AlGaInPからなるn型クラッド層61、AlGaInP層とGaInP層とが交互に積層されてなる量子井戸構造を有する活性層62、AlGaInPからなる第1のp型クラッド層63及びGaInPからなるエッチングストップ層64が順次積層されている。エッチングストップ層64の上には、リッジ形状に加工されたAlGaInPからなる第2のp型クラッド層65が形成され、該第2のp型クラッド層65の上にはp型GaInPからなる第1のコンタクト層66が形成されている。エッチングストップ層64の上には第2のp型クラッド層65及び第1のコンタクト層66の側方領域を埋めるように、n型AlInPからなる第1の電流ブロック層67及びn型GaAsからなる第2の電流ブロック層68が形成されている。さらに、第1のコンタクト層66及び第2の電流ブロック層68の上にはp型GaAsからなる第2のコンタクト層69が形成されている。ここで、基板60上の各半導体層61〜69は、有機金属気相成長(MOCVD:Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法又は電子ビームエピタキシ(MBE)法を用いた結晶成長により形成される。
基板60におけるn型クラッド層61の反対側の面上にはオーミック性のn側電極70が形成され、第2のコンタクト層69の上にもオーミック性のp側電極71が形成されている。
ところで、AlGaInPのp型ドーパントには、一般に亜鉛(Zn)が用いられているが、亜鉛はAlGaInP系の半導体材料に対する拡散係数が大きいため、例えば半導体レーザ装置を製造する際の結晶成長工程又は熱処理工程の間に第1のp型クラッド層63から活性層62の量子井戸にまで亜鉛が拡散してしまう。この場合、活性層62の量子井戸に拡散した亜鉛により、活性層62に非発光性の再結合中心が生じるため、半導体レーザ装置の発光効率が低下する。また、ドーパントである亜鉛が活性層62中に拡散することにより、量子井戸の結晶性が劣化するため、半導体レーザ装置の信頼性が低下するという問題をも生じる。
これに対し、マグネシウム(Mg)は、AlGaInP中でp型の導電性を示し、且つ拡散係数が小さいドーパントであることが知られている。しかしながら、マグネシウムは、結晶成長装置における配管や反応炉に強く吸着し、原料の供給を停止した後や次の結晶成長の際にも、意図しないマグネシウムのドーピングが生じてしまう、いわゆるメモリ効果を有することが知られている。
図10は本願発明者らがマグネシウムのメモリ効果を確認するために行なった実験の結果を示している。ここでは、MOCVD法によりGaAsからなる基板の上にGaAsからなる半導体層を成長する際に、該半導体層の成長途中に互いに間隔をおいて4層のMgドーピング領域(Mgの原料を供給する領域)Aを形成し、4層のMgドーピング領域Aが形成された半導体層に対し、マグネシウムの濃度プロファイルを2次イオン質量分析(SIMS:Secondary Ion Mass Spectrometry)法により測定している。図10からは、GaAsからなる半導体層の成長時に、マグネシウムの原料の供給を停止した後においても、マグネシウムは少なくとも1016乗台後半の濃度を示すことが分かる。
このようなメモリ効果を回避するための方法として、例えばp型ドーパントをドープしない半導体層を成長させる反応炉と、p型ドーパントをドープする他の反応炉とを使い分ける方法が特許文献1に開示されている。
特開平11−112030号公報
しかしながら、特許文献1に記載された方法では複数の反応炉を用意する必要があり、その上、複数の反応炉の間で試料(基板)の移動が必要になる等、製造設備及び製造工程が複雑になるという問題がある。
さらに、複数の反応炉間で基板を移動させると、結晶成長を中断及び再開する必要があるため、一貫して多層構造を形成する場合と比べて、各半導体層の界面の平坦性や、界面における組成変化の急峻性が低下するという問題も生じる。
本発明は、前記従来の問題を解決し、III-V族化合物半導体におけるp型を示すドーパントにマグネシウム(Mg)を用いる際のメモリ効果を防止して、制御性に優れたp型ドーピングを行なえるようにすることを目的とする。
本願発明者は、メモリ効果の原因について種々の検討を重ねた結果、マグネシウム(Mg)をドーピングする化合物半導体の組成により、メモリ効果の程度が著しく異なるという第1の知見を得ている。すなわち、V族元素にヒ素(As)を含む化合物半導体にMgドーピングを行なう場合にはメモリ効果が大きいのに対し、V族元素にリン(P)を含む化合物半導体にMgドーピングを行なう場合にはメモリ効果が大きく低減されるというものである。これは、V族元素にヒ素(As)を含む化合物半導体にマグネシウムをドープする場合にはドーピング効率が低いことから成長炉内にMgが残留しやすいのに対し、V族元素にリンを含む化合物半導体にマグネシウムをドープする場合にはドーピング効率が高く、結晶内にマグネシウムが取り込まれやすくなる結果、反応炉に残留するマグネシウムが低減されるためであると考えられる。すなわち、ドーパントとしてのMgは、リンとの結合力がヒ素との結合力よりも強いと考えられる。
また、本願発明者は、マグネシウムの供給を停止した後に、V族元素にリンを含む化合物半導体を成長させると、マグネシウムの濃度プロファイルが成長方向で急峻となるという第2の知見を得ている。すなわち、V族元素にリンを含む化合物半導体層をアンドープで成長させた場合には、この化合物半導体層の成長の下地層にたとえマグネシウムをドープして成長したとしても、該アンドープの化合物半導体層におけるMg濃度は急激に減少する。これは、アンドープの化合物半導体層の成長工程において反応副生成物とマグネシウムとが何らかの形で結合して、該化合物半導体層の成長に寄与しない成分に変化するためと考えられる。
具体的に、本発明に係る第1の化合物半導体の製造方法は、第1の知見に基づいてなされ、リンを含む第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(a)と、第1の化合物半導体層の上に、第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(b)とを備えていることを特徴とする。
第1の化合物半導体の製造方法によると、リンを含む第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成した後に、該第1の化合物半導体層の上に、第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成するため、前記第1の知見から、リンを含む第1の化合物半導体層においては、マグネシウムのドーピング効率が向上すると共に第2の化合物半導体層には、マグネシウムのメモリ効果を防止することができ、従って、第2の化合物半導体層に不要なマグネシウムのドープが生じなくなる。
第1の化合物半導体の製造方法において、第2の化合物半導体層はヒ素又は窒素を含むことが好ましい。
本発明に係る第1の化合物半導体は、第1の知見に基づいてなされており、基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層と、第1の化合物半導体層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする。
本発明の第1の化合物半導体によると、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層は、マグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層の上に形成されているため、第2の化合物半導体層には、第1の化合物半導体層のドーパントであるマグネシウムのメモリ効果が生じないので、第1の化合物半導体と第2の化合物半導体との界面でのマグネシウム濃度のプロファイルは急峻となる。
本発明の第1の化合物半導体において、第2の化合物半導体層は組成にヒ素又は窒素を含むことが好ましい。
本発明に係る第2の化合物半導体の製造方法は、第2の知見に基づいてなされ、第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(a)と、第1の化合物半導体層の上に、リンを含む第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(b)とを備えていることを特徴とする。
第2の化合物半導体の製造方法によると、第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成した後、該第1の化合物半導体層の上に、リンを含む第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成するため、前記第2の知見から、リンを含む第2の化合物半導体層は、マグネシウムのメモリ効果を防止することができ、従って、第2の化合物半導体層に不要なマグネシウムのドープが生じなくなる。
第2の化合物半導体の製造方法において、第1の化合物半導体層はリンを含むことが好ましい。このようにすると、リンを含む第1の化合物半導体層にp型ドーパントであるマグネシウムを確実にドープすることができる。
第2の化合物半導体の製造方法は、工程(b)の後に、第2の化合物半導体層の上に、ヒ素又は窒素を含む第3の化合物半導体層を形成する工程(c)をさらに備えていることが好ましい。このようにすると、第2の化合物半導体層の上に形成されるヒ素又は窒素を含む第3の化合物半導体層へのマグネシウムのメモリ効果がさらに抑制される。
第2の化合物半導体の製造方法において、第1の化合物半導体層はヒ素又は窒素を含み、第2の化合物半導体の製造方法は、工程(b)の後に、第2の化合物半導体層を除去する工程(c)をさらに備えていることが好ましい。このように、リンを含む第2の化合物半導体層を除去するため、マグネシウムを添加する際のメモリ効果を防止しながら、マグネシウムをドープしたヒ素又は窒素を含む化合物半導体を得ることができる。
第2の化合物半導体の製造方法は、工程(b)において、第2の化合物半導体層を亜鉛を添加しながら形成することが好ましい。このようにすると、第2の化合物半導体層の導電型をもp型とすることができるので、第1の化合物半導体層と第2の化合物半導体層とを共にp型とすることができる。特に、第1の化合物半導体層と第2の化合物半導体層との材料組成が同一の場合は、第2の化合物半導体層を選択的に除去することはできないが、第2の化合物半導体層に亜鉛(Zn)を添加することにより、化合物半導体の全体をp型とすることが容易となる。その上、第1の化合物半導体層のドーパントは拡散係数が小さいマグネシウムであり、また、拡散係数が大きい亜鉛が添加された第2の化合物半導体層と基板との間には第1の化合物半導体層が形成されているため、第2の化合物半導体層から基板側への亜鉛の拡散を防止することができる。
第2の化合物半導体の製造方法において、第2の化合物半導体層はその厚さが0.1μm以上であることが好ましい。このようにすると、マグネシウムのメモリ効果を確実に低減することができる。
本発明に係る第2の化合物半導体は、第2の知見に基づいてなされており、基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第1の化合物半導体層と、第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする。
本発明の第2の化合物半導体によると、マグネシウムが添加された第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層には、ドーパントであるマグネシウムのメモリ効果が生じないため、第1の化合物半導体と第2の化合物半導体との界面でのマグネシウム濃度のプロファイルは急峻となる。
本発明の第2の化合物半導体において、第1の化合物半導体層は組成にリンを含むことが好ましい。
本発明に係る半導体装置の製造方法は、第2の知見に基づいてなされ、基板の上に、第1の化合物半導体層であるn型クラッド層を形成する工程(a)と、n型クラッド層の上に、第2の化合物半導体層である活性層を形成する工程(b)と、活性層の上に、第3の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(c)と、第3の化合物半導体層の上に、リンを含む第4の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(d)とを備えていることを特徴とする。
本発明の半導体装置の製造方法によると、活性層の上に形成される第3の化合物半導体層に添加するドーパントは拡散係数が小さいマグネシウムであるため、p型の第3の化合物半導体層から活性層への不純物の拡散が抑制されるので、発光効率が良好で且つ信頼性が高い半導体装置を得ることができる。また、第3の化合物半導体層の上にリンを含む第4の化合物半導体層を形成する工程においてはマグネシウムを添加しないため、第4の化合物半導体層にマグネシウムのメモリ効果が生じず、従って、第4の化合物半導体層にはマグネシウムが取り込まれにくくなる。
本発明の半導体装置の製造方法は、工程(d)において、第4の化合物半導体層を亜鉛を添加しながら形成することが好ましい。このようにすると、第4の化合物半導体層の導電型をもp型とすることができるため、第4の化合物半導体層を除去することなく、半導体装置を得ることができる。
第4の化合物半導体層に亜鉛を添加する場合に、第3の化合物半導体層及び第4の化合物半導体層はAlGaInPからなり、本発明の半導体装置の製造方法は、工程(c)と工程(d)との間に、第3の化合物半導体層の上に、GaInPからなる第5の化合物半導体層を成長する工程(e)をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、第3の化合物半導体層と第5の化合物半導体層、又は第4の化合物半導体層と第5の化合物半導体層との界面における混晶の組成の相違により、第4の化合物半導体層から基板側へのZnの拡散を防止することが可能となる。
この場合に、第5の化合物半導体層はその厚さが15nm以下であり、本発明の半導体装置の製造方法は、工程(d)の後に、第4の化合物半導体層をリッジ形状とする工程(f)をさらに備えていることが好ましい。
このようにすると、第5の化合物半導体層をエッチング停止層に利用して、第4の化合物半導体層をリッジ形状に加工することにより、リッジ導波型の半導体レーザ装置を得ることができる。
本発明の半導体装置の製造方法において、第4の化合物半導体層はその厚さが、0.1μm以上であることが好ましい。このようにすると、第4の化合物半導体層の上側の層に拡散係数が比較的大きい亜鉛をドーパントに用いた場合であっても、亜鉛の基板側への拡散を防止することができる。
本発明に係る第1の半導体装置は、基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層と、第1の化合物半導体層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする。
本発明に係る第2の半導体装置は、基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第1の化合物半導体層と、第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする。
本発明に係る第3の半導体装置は、基板の上に形成された第1の化合物半導体層であるn型クラッド層と、n型クラッド層の上に形成され、第2の化合物半導体層である活性層と、活性層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第3の化合物半導体層と、第3の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第4の化合物半導層とを備えていることを特徴とする。
本発明の第3の半導体装置において、第4の化合物半導体層は、ドーパントとして亜鉛が添加されていることが好ましい。
本発明の第3の半導体装置は、第3の化合物半導体層と第4の化合物半導体層との間に形成され、厚さが15nm以下のGaInPからなる第5の化合物半導体層をさらに備え、第4の化合物半導体層は、AlGaInPからなり且つリッジ形状を有していることが好ましい。
本発明に係る第4の半導体装置は、基板の上に形成された第1の化合物半導体層であるn型コレクタ層と、n型コレクタ層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第2の化合物半導体層であるp型ベース層と、p型ベース層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第3の化合物半導体層であるn型エミッタ層とを備えていることを特徴とする。
本発明に係る第1の化合物半導体及びその製造方法によると、リンを含む第1の化合物半導体層にマグネシウムを添加することにより、マグネシウムのドーピング効率が向上し、第1の化合物半導体層に続く第2の化合物半導体層の形成工程においてマグネシウムの第2の化合物半導体層への取り込まれ(メモリ効果)を抑制することができる。
本発明に係る第2の化合物半導体及びその製造方法によると、マグネシウムを添加しながら第1の化合物半導体層を形成した場合においても、マグネシウムを添加せずにリンを含む第2の化合物半導体層の形成を続いて行なうことにより、第2の化合物半導体層中のマグネシウムの濃度が急激に低下するため、マグネシウムのメモリ効果を抑制することができる。
本発明に係る半導体装置及びその製造方法によると、ドーパントにマグネシウムを用いた場合のメモリ効果を抑制することができるため、拡散係数が小さいマグネシウムをp型化合物半導体層のドーパントとして用いることが可能となる。このため、半導体装置を発光装置とした場合には、活性層へのドーパントの拡散による発光効率の低下が抑制され、信頼性が高い半導体発光装置を得ることができる。
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態について図面を参照しながら説明する。
本願明細書において、AlGaInPとは、III 族元素にアルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)及びインジウム(In)のうちの少なくとも1つを含み、V族元素にリン(P)を含む化合物であって、一般式がAlxGayIn1-x-yP(但し、x,yは、0≦x≦1,0≦y≦1,0≦x+y≦1である。)で表わされる化合物をいう。また、AlGaAsとは、III 族元素にAl及びGaのうちの少なくとも1つを含み、V族元素にヒ素(As)を含む化合物であって、一般式が AlzGa1-zAs(但し、zは、0≦z≦1である。)で表わされる化合物をいう。
図1は本発明の第1の実施形態に係る化合物半導体(例えばエピタキシャル基板)の断面構成を示している。図1に示すように、第1の実施形態に係る化合物半導体は、ヒ化ガリウム(GaAs)からなる基板10の上には、例えばAl0.35Ga0.15In0.5P からなり膜厚が約0.6μmの第1の半導体層11と、GaAsからなり膜厚が約0.3μmの第2の半導体層12とがエピタキシャル成長により順次形成されて構成されている。
第1の半導体層11及び第2の半導体層12は、例えば有機金属気相成長法(MOCVD)法により行ない、各半導体層11、12のうち、第1の半導体層11はp型のドーパントであるマグネシウム(Mg)を1×1018cm-3の濃度になるように添加しながら成長されている。
なお、第2の半導体層12は大気中で酸化されやすいAl0.35Ga0.15In0.5P からなる第1の半導体層11を保護する役割を有している。
以下、第2の半導体層12におけるMg濃度の測定結果を示し、マグネシウムにおけるメモリ効果が防止されている様子を説明する。
図2は図1に示す化合物半導体中のマグネシウム(Mg)の濃度プロファイルを2次イオン質量分析計(SIMS)により測定した結果を示している。図2から分かるように、Mgの濃度は第2の半導体層12において急峻に低下する濃度変化を示し、Mgの添加を終了した後、第2の半導体層12が0.1μmだけ成長した後には、Mg濃度は1×1016cm-3にまで低減しており、この場合のMg濃度の変化は2桁に達している。これに対し、図10に示した従来のMgドーピングにおいては、Mgの添加が終了した後で且つ0.1μmだけ成長した場合のMgの濃度変化は高々2分の1程度であり、Mg濃度の減少量は1桁にも満たない。
以上のことから、リンを含む化合物半導体からなる半導体層にp型ドーパントであるマグネシウム(Mg)を添加することにより、第2の半導体層12の上に他の半導体層を形成する半導体層形成工程において、Mgのメモリ効果が著しく低減することが分かる。
(第1の実施形態の第1変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る化合物半導体について図3を参照しながら説明する。
図3は本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る化合物半導体の断面構成を示している。図3に示すように、GaAsからなる基板10の上には、Al0.35Ga0.15In0.5P からなり膜厚が約0.5μmの第1の半導体層11、Al0.35Ga0.15In0.5P からなり膜厚が約0.1μmの第2の半導体層22及びGaAsからなり膜厚が約0.3μmの第3の半導体層23が順次エピタキシャル成長して形成されている。
図4に第1変形例に係る化合物半導体中のマグネシウム(Mg)の濃度プロファイルをSIMSにより測定した結果を示す。図4から分かるように、第3の半導体層23におけるMgの濃度は1×1015cm-3〜2×1015cm-3であり、第3の半導体層23のほぼ全体にわたってバックグラウンドに相当する低い値を示している。
Mgの供給を終了した位置(第2の半導体層22の成長開始時)から0.2μmの位置におけるMg濃度を第1の実施形態と比較すると、図2に示す第1の実施形態においては、7×1015cm-3のMg濃度を示し、これに対し、本変形例においては、図4に示すようにバックグラウンド値である2×1015cm-3のMg濃度を示している。
以上のことから、Mgを添加した第1の半導体層11を成長した後に、リンを含みMgを添加しない第2の半導体層22を成長することにより、第3の半導体層23においてマグネシウム(Mg)のメモリ効果がさらに抑制されることが分かる。
なお、本発明の化合物半導体において、第2の半導体層22にはp型ドーパントである亜鉛(Zn)が添加されていることが好ましい。このようにすると、第2の半導体層22の導電型もp型となるため、第1の半導体層11と第2の半導体層22とを共にp導電型とすることができる。すなわち、マグネシウム(Mg)を添加した化合物半導体のメモリ効果を防止するために、第2の半導体層22の表面側で低減する必要があるMgの濃度をZnを添加して補償することにより、第1の半導体層11及び第2の半導体層22の全体にわたってp型の導電型を維持することができる。
この場合に、第1の半導体層11のドーパントは拡散係数が小さいマグネシウムであり、一方、拡散係数が大きい亜鉛が添加された第2の半導体層22と基板10との間には第1の半導体層11が形成されることになるため、第1の半導体層11及び第2の半導体層22のp型ドーパントを共に亜鉛とした場合と比べて、p型である各半導体層11、22から基板10への亜鉛の拡散を抑制しながら、p型を有する化合物半導体層を作製することが可能となる。
また、本発明の化合物半導体において、第2の半導体層22の厚さが、0.1μm以上であることが好ましい。このようにすると、図4に示すように、第2の半導体層22に続いて形成される第3の半導体層23中のMgの濃度を確実に低減することが可能となる。
また、本変形例においては、第2の半導体層22に亜鉛(Zn)を添加する場合について説明したが、これに限られず、第2の半導体層22がp型の導電性を示すドーパントであれば良く、例えば炭素(C)をドーパントとして添加しても同様の効果を得ることができる。
(第1の実施形態の第2変形例)
以下、本発明の第1の実施形態の第2変形例について図5(a)及び図5(b)を用いて説明する。
まず、図5(a)に示すように、GaAsからなる基板10の上に、Al0.5Ga0.5Asからなり膜厚が約1μmの第1の半導体層11A及びAl0.35Ga0.15In0.5P からなり膜厚が約0.2μmの第2の半導体層22をMOCVD法により順次形成する。
ここでは、第1の半導体層11Aの成長時に、p型ドーパントであるMgを1×1018cm-3の濃度となるように添加しながら成長させる。
次に、図5(b)に示すように、第2の半導体層22を例えば塩酸(HCl)を主成分とするエッチャントを用いたウェットエッチングにより除去する。
これにより、マグネシウム(Mg)を添加する際のメモリ効果を抑制しつつ、MgがドープされたAl0.5Ga0.5Asからなる化合物半導体、すなわちリンを含まない化合物半導体を得ることができる。
なお、第2変形例においては、第1の半導体層11Aの組成をAl0.5Ga0.5Asとしたが、これに限られない。すなわち、第1の半導体層11Aとして、V族元素に窒素を用いたIII-V族窒化物半導体であるAlGaInNを用いた場合であっても、メモリ効果を抑制しつつ、MgがドープされたAlGaInNからなる化合物半導体を得ることができる。
(第2の実施形態)
以下、本発明の第2の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図6は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の断面構成を示している。図6に示すように、例えば、厚さが約100μmのヒ化ガリウム(GaAs)からなるn型基板30の上には、厚さが約2μmのn型Al0.35Ga0.15In0.5P からなるn型クラッド層31、アンドープのAlGaInPからなる多重量子井戸構造を有する活性層32、厚さが約0.2μmのp型Al0.35Ga0.15In0.5P からなる第1のp型クラッド層33及び厚さが約10nmのp型Ga0.5In0.5Pからなるエッチングストップ層34が順次結晶成長されて形成されている。
エッチングストップ層34の上面の中央部には、厚さが約1μmのp型Al0.35Ga0.15In0.5P からなり、第2のp型クラッド層35がリッジ状に形成されており、該リッジ状の第2のp型クラッド層35の上には、厚さが約50nmのp型Ga0.5In0.5Pからなる第1のコンタクト層36が形成されている。
エッチングストップ層34の上面と、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36の側面には、厚さが約0.3μmのn型Al0.5In0.5Pからなる第1の電流ブロック層37及び厚さが約0.3μmのn型GaAsからなる第2の電流ブロック層38が順次積層されて形成されている。
第1のコンタクト層36及び第2の電流ブロック層38の上には厚さが約3μmのp型GaAsからなる第2のコンタクト層39が形成されている。
n型基板30におけるn型クラッド層31の反対側の面上には、例えば金(Au)、ゲルマニウム(Ge)及びニッケル(Ni)を含む合金からなり、n型基板20とオーミック接触する金属材料からなるn側電極40が形成されている。また、第2のコンタクト層39の上には、クロム(Cr)、白金(Pt)及び金(Au)を含む合金からなり、第2のコンタクト層39とオーミック接触する金属材料からなるp側電極41が形成されている。
活性層32は、一例として、Ga0.5In0.5Pからなり厚さが約6nmの井戸層と、Al0.25Ga0.25In0.5P からなり厚さが約5nmの障壁層とが交互に積層された多重量子井戸層と、該多重量子井戸層を上下から挟み、厚さが約30nmのAl0.25Ga0.25In0.5P からなる光ガイド層とによって構成されている。
n型クラッド層31、第1のp型クラッド層33及び第2のp型クラッド層35は、活性層32を構成する各半導体層と比べてバンドギャップ(エネルギーギャップ)が大きい半導体材料により構成されているため、活性層32にはキャリアが閉じ込められる。知られているように、AlGaInP系の半導体材料においては、Alの組成を相対的に大きくすることによりバンドギャップを大きくすることができる。なお、第1のp型クラッド層33及び第2のp型クラッド層35には組成が同一の化合物半導体を用いているが、活性層32を構成する各半導体層と比べてバンドギャップが大きくなるように、それぞれのAlとGaとの組成比を調整してもよい。
第2の実施形態に係る半導体レーザ装置は、第2のp型クラッド層35がリッジ状に形成されることにより、n型クラッド層31、活性層32、第1のp型クラッド層33及びエッチングストップ層34における第2のp型クラッド層35の下側部分と該第2のp型クラッド層35とが導波路となる、いわゆるリッジストライプ型導波路構造を有している。
また、第1の電流ブロック層37の半導体材料にAl0.5In0.5Pを用いると、実屈折率型の導波路が形成される。
エッチングストップ層34は、第2のp型クラッド層35をリッジ状に形成する際に第1のp型クラッド層33がエッチングされないように、第2のp型クラッド層35とのエッチング選択比が大きい、すなわちAlの組成が小さい半導体材料により構成されており、ここでは、Alの組成が0であるp型のGa0.5In0.5Pを用いている。
第2のコンタクト層39は金属材料とのオーミック接触が容易となるようにGaAsを用いている。また、第1のコンタクト層36は第2のp型クラッド層35と第2のコンタクト層39との間のバンド不連続を緩和するようにその組成が調整されている。
[表1]に第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の各半導体層における具体的なドーパント種及びドーピング濃度を示す。
Figure 2005136398
[表1]に示すように、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置においては、p型半導体層のドーパントして、第1のp型クラッド層33、エッチングストップ層34及び第2のp型クラッド層35には成長時にマグネシウム(Mg)が添加され、また、第1のコンタクト層36及び第2のコンタクト層39には成長時に亜鉛(Zn)が添加されている。ここで、第1のp型クラッド層33及び第2のp型クラッド層35のドーピング濃度はいずれも約1×1018cm-3である。一方、n型のドーパントには濃度が約1×1018cm-3のシリコン(Si)を用いている。
ところで、第2のコンタクト層39のp型のドーパントには亜鉛(Zn)を用いている。これは、V族元素にリン(P)を含まないAlGaAs系の半導体のp型ドーパントとしてマグネシウム(Mg)を用いると、Mg原料を供給し始めてもAlGaAs系半導体にMgが添加されない、いわゆるドーピング遅れが生じてしまい、所定のドーピング濃度を得られないためである。なお、AlGaInP系の半導体に対してはp型ドーパントにMgを用いてもドーピング遅れが生じることはなく、所望のドーピング濃度を得ることができる。これらは本願発明者らの知見に基づく。
第2の実施形態に係る半導体レーザ装置は、n側電極40とp側電極41との間に所定の電圧を印加することにより、p側電極41から注入された正孔がn型の第1の電流ブロック層37及びn型の第2の電流ブロック層38と第2のp型クラッド層35とのpn接合により狭窄され、エッチングストップ層34及び第1のp型クラッド層33を経て活性層32に達する。これにより、活性層32における第2のp型クラッド層35の下側部分で高密度に正孔が注入され、注入された正孔とn側電極40から注入された電子との間で発光性の再結合が生じて、井戸層のバンドギャップと対応する波長が約650nmのレーザ光を発振する。
第2の実施形態の特徴は、Mgを添加しながら行なう第1のp型クラッド層33、エッチングストップ層34及び第2のp型クラッド層35の成長に続いて、Mgを添加することなく、Ga0.5In0.5Pからなる第1のコンタクト層36の成長を行なうことにある。
すなわち、図4を用いて説明したように、GaInPからなる第1のコンタクト層36におけるMgの濃度を急激に低減することができるため、第1のコンタクト層36の後にに形成される第1の電流ブロック層37等の半導体層へのMgの意図しない取り込まれを抑制することが可能となる。
また、ここでは、第1のコンタクト層36のp型ドーパントとして、マグネシウム(Mg)の代わりに亜鉛(Zn)を用いている。ZnはMgと比べて拡散係数が大きい元素であり、半導体レーザ装置を作製する際の熱工程等において、Znが拡散して活性層中に侵入すると発光効率や信頼性の低下を引き起こす。しかしながら、本実施形態においては、活性層32と第1のコンタクト層36との間には、合計の厚さが1μm以上となる第1のp型クラッド層33、エッチングストップ層34及び第2のp型クラッド層35が存在するため、ドーパントであるZnが活性層32にまで達することはない。
また、第2のコンタクト層39の下方におけるリッジ形状を持つ第2のp型クラッド層35を除く領域においては、n型の第1の電流ブロック層37及び第2の電流ブロック層38が設けられている。n型の半導体層はZnに対する拡散停止効果が大きいことが知られており、従って、これらのn型半導体層37、38においてはZnが確実に停止するため、活性層32にまでZnが達することはない。
以上説明したように、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置によると、V族元素にリン(P)を含むIII-V族化合物半導体層の結晶成長時に、n型半導体層(第1の電流ブロック層37)の直前に成長するp型半導体層(第1のコンタクト層36)には、ドーパントしてマグネシウム(Mg)を用いないないようにしている。これにより、n型半導体層に生じるメモリ効果が防止されるため、制御性に優れたp型ドーピングを行なうことができる。
また、拡散係数が小さいMgをp型ドーパントとして用いることができるため、活性層32へのドーパントの侵入が抑制されるので、信頼性が高い半導体発光装置を実現できる。
以下、前記のように構成された第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法について図面を参照しながら説明する。
図7(a)〜図7(d)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の工程順の断面構成を示している。
まず、図7(a)に示すように、GaAsからなるn型基板30の上に、例えば有機金属気相成長(MOCVD)法により、n型Al0.35Ga0.15In0.5P からなるn型クラッド層31、多重量子井戸構造を有する活性層32、p型Al0.35Ga0.15In0.5P からなる第1のp型クラッド層33、p型Ga0.5In0.5Pからなるエッチングストップ層34、p型Al0.35Ga0.15In0.5P からなる第2のp型クラッド層形成層35A、p型Ga0.5In0.5Pからなる第1のコンタクト層形成層36A及びGaAsからなるキャップ層42を順次成長する。ここで、キャップ層42は、次のフォトリソグラフィ工程に移行するまでの間に第1のコンタクト層形成層36Aの表面が酸化されることを防止するために設けている。
図7(a)は活性層32の詳細構成を示しており、符号32aは、Ga0.5In0.5Pからなる井戸層と、Al0.25Ga0.25In0.5P からなる障壁層とを交互に積層した多重量子井戸層32aであり、符号32bは、多重量子井戸層32aを上下から挟むAl0.25Ga0.25In0.5P からなる光ガイド層32bである。
各半導体層を形成するMOCVD法による成長条件は、III 族化合物の原料ガスとして、例えば、ガリウム源にトリエチルガリウム(TEG)を用い、アルミニウム源にトリメチルアルミニウム(TMA)を用い、インジウム源にトリメチルインジウム(TMI)を用いる。また、V族化合物の原料ガスとしてホスフィン(PH3 )及びアルシン(AsH3 )を用いる。これらIII 族化合物及びV族化合物を含む原料ガスを、水素をキャリアガスとして石英からなる反応管に導入する。反応管内の圧力は約1.0×104 Pa(約76Torr)とし、基板の温度を約750℃として、供給する原料ガスの種類と供給量とを適宜切り替えることにより、上記の各半導体層を順次結晶成長する。
各半導体層の結晶成長中のp型ドーパントであるマグネシウム(Mg)の原料ガスには、例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム((C55)2Mg)を用い、亜鉛(Zn)の原料ガスには、例えばジメチル亜鉛(Zn(CH32)を用いる。
次に、図7(b)に示すように、硫酸と過酸化水素水との混合溶液を用いたウェットエッチングにより、キャップ層42をエッチング除去して、第1のコンタクト層形成層36Aを露出した後、CVD法により第1のコンタクト層形成層36Aの上にマスクパターン形成用のシリコン酸化膜を形成し、形成したシリコン酸化膜をフォトリソグラフィ法及びドライエッチング法によりパターニングしてストライプ状のマスクパターン43を形成する。
次に、図7(c)に示すように、マスクパターン43を用いたエッチングにより、第1のコンタクト層形成層36A及び第2のp型クラッド層形成層35Aを順次選択的に除去する。これにより、第2のp型クラッド層形成層35Aからリッジ状の第2のp型クラッド層35を形成し、第1のコンタクト層形成層36Aから第2のp型クラッド層35の上面を覆う第1のコンタクト層36を得る。ここで、第1のコンタクト層36のエッチングには、例えば塩酸を主成分とするエッチャントを用いればよい。また、第2のp型クラッド層35に対する選択的エッチングには、GaInPに対するAlGaInPのエッチング選択比が大きいエッチャントとして、例えば硫酸を主成分とするエッチャントを用いるとよい。これにより、下地層であるエッチングストップ層34はほとんどエッチングされることがないため、第2のp型クラッド層35を確実にリッジ形状とすることができる。
次に、MOCVD法により、マスクパターン43を残した状態で、エッチングストップ層24の上に、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36の側面を含むように、n型Al0.5In0.5Pからなる第1の電流ブロック層37及びn型GaAsからなる第2の電流ブロック層38を順次結晶成長する。その後、マスクパターン43に対するリフトオフ法により、第1の電流ブロック層37及び第2の電流ブロック層38におけるマスクパターン43の上側部分をマスクパターン43と同時に除去して第1のコンタクト層36を露出すると、図7(d)に示す状態を得る。
次に、MOCVD法により、第1のコンタクト層36及び第2の電流ブロック層38の上に、p型GaAsからなる第2のコンタクト層39を成長する。その後、例えば電子線蒸着法により、n型基板30のn型クラッド層33の反対側の面上に、Au、Ge及びNiを含む合金からなる金属材料を蒸着してn側電極40を形成する。同様に電子線蒸着法により、第2のコンタクト層29の上には、例えばCr、Pt及びAuを含む合金からなる金属材料を蒸着してp側電極41を形成する。これにより、図6に示す半導体レーザ装置が完成する。
このように、第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法の特徴は、第1のp型クラッド層33、p型のエッチングストップ層34及び第2のp型クラッド層35を結晶成長する際にはマグネシウム(Mg)を添加しながら行ない、該第2のp型クラッド層35に続く第1のコンタクト層36に対しては、マグネシウム(Mg)を添加せずに結晶成長を行なっている点である。
(第2の実施形態の一変形例)
以下、本発明の第2の実施形態の一変形例に係る半導体レーザ装置について説明する。
本変形例に係る半導体レーザ装置の図6に示す第2の実施形態の半導体レーザ装置との相違点は、第2のp型クラッド層35に添加するp型のドーパントをマグネシウム(Mg)に代えて亜鉛(Zn)としている点である。
すなわち、本変形例においては、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36にはMgを添加しない構成としている。この場合、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36を合わせた厚さが1μm以上であることから、n型の第1の電流ブロック層37から後の各半導体層の成長時におけるMgのメモリ効果を確実に防止することができる。
また、本変形例においては、第2のp型クラッド層35、第1のコンタクト層36及び第2のコンタクト層39には導電型をp型とするために亜鉛(Zn)を添加している。ここで、第2のp型クラッド層35から活性層32までの距離は約0.2μmと、第2の実施形態の場合と比べて小さいものの、この距離は0.1μm程度であれば良く、Znの拡散を防止するには十分な厚さである。さらに、第2のp型クラッド層35の下側に位置するエッチングストップ層34はより効果的にZnの拡散を防止する。このZnの拡散防止効果は、第2のp型クラッド層35及び第1のp型クラッド層33の組成がAlGaInPであり、エッチングストップ層34の組成がGaInPであり、両者の組成の差異によって生じる。
また、本変形例においては、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36に対してMgを添加しない構成としたが、これに限られず、第1のp型クラッド層33、エッチングストップ層34、第2のp型クラッド層35及び第1のコンタクト層36からなるp型領域のうち、活性層32側の任意のp型領域にMgを添加し、残りのp型領域にはMgを添加しない構成としてもよい。
また、第2の実施形態及びその変形例においては、AlGaInP、GaInP又はAlInPからなる各半導体層31〜37において、n型基板30と格子整合するためにインジウム(In)の組成を0.5としているが、Inの組成が0.45以上且つ0.55以下の範囲であればよい。このようにすると、AlGaInP、GaInP又はAlInPからなる各半導体層31〜37を、n型基板30を構成するヒ化ガリウム(GaAs)に対して格子整合するように形成することができる。
また、第1の電流ブロック層37の半導体材料にはAl0.5In0.5Pを用いたが、AlInPに代えてGaAsを用いると、複素屈折率型の導波構造を持つ半導体レーザ装置を得ることができる。
また、活性層32は、多重量子井戸層32aに限られず、GaInPからなる1つの井戸層からなる単一量子井戸構造又は単一のバルク構造であってもよい。
(第3の実施形態)
以下、本発明の第3の実施形態について図面を参照しながら説明する。
図8は本発明の第3の実施形態に係る半導体装置であって、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT:Heterojunction Bipolar Transistor)の断面構成を示している。図8に示すように、例えば、アンドープのGaAsからなる基板50の上には、n型GaAsからなるコレクタコンタクト層51、n型GaInPからなるコレクタ層52、p型GaInPからなるベース層53、n型AlGaAsからなるエミッタ層54、n型GaAsからなるエミッタコンタクト層55が順次積層されて形成されている。
コレクタコンタクト層51及びベース層53はそれぞれの上面の一部が露出するように、コレクタ層52及びベース層53と、エミッタ層54及びエミッタコンタクト層55とは断面が階段状に形成されている。
コレクタコンタクト層51の露出面上には、金(Au)、ゲルマニウム(Ge)及びニッケル(Ni)からなるコレクタ電極56が形成され、ベース層53の露出面上には、チタン(Ti)、白金(Pt)及び金(Au)からなるベース電極57が形成され、エミッタコンタクト層55の上には、金(Au)、ゲルマニウム(Ge)及びニッケル(Ni)からなるエミッタ電極58が形成されている。
ここで、コレクタコンタクト層51、コレクタ層52、エミッタ層54及びエミッタコンタクト層55にはn型ドーパントとしてシリコン(Si)が添加されており、ベース層53にはp型ドーパントとしてマグネシウム(Mg)が添加されている。
[表2]に各半導体層における具体的な厚さ、組成、ドーパント種及びドーピング濃度を示す。
Figure 2005136398
[表2]に示すように、p型ドーパントであるMgはベース層53にのみ添加されており、該ベース層53はリン(P)を含むIII-V族化合物半導体からなることから、Mgのメモリ効果を防止することができる。すなわち、エミッタ層54におけるMgの濃度が十分に低減されるため、該エミッタ層54のn型キャリア(電子)の濃度を制御性良く調整することが可能となるので、HBTの電流特性を向上することができる。
なお、第3の実施形態においては、半導体装置としてHBTを説明したが、HBTには限られない。すなわち、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層と、該第1の化合物半導体層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層とを有する構成を採るか、又はドーパントとしてマグネシウムが添加された第1の化合物半導体層と、該第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層とを含む構成を採る半導体装置であればよい。
本発明に係る化合物半導体及び半導体装置並びにこれらの製造方法によると、マグネシウム(Mg)をp型のドーパントに用いる際のメモリ効果が防止されるという効果を有し、特に、AlGaInP系の半導体材料を用いて構成されるp導電型を持つ化合物半導体及びそれを用いた半導体レーザ装置を始めとする半導体装置並びにその製造方法等に有用である。
本発明の第1の実施形態に係る化合物半導体を示す構成断面図である。 本発明の第1の実施形態に係る化合物半導体におけるMgの濃度プロファイルを示すグラフである。 本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る化合物半導体を示す構成断面図である。 本発明の第1の実施形態の第1変形例に係る化合物半導体におけるMgの濃度プロファイルを示すグラフである。 本発明の第1の実施形態の第2変形例に係る化合物半導体の製造方法を示す工程順の構成断面図である。 本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装置を示す構成断面図である。 (a)〜(d)は本発明の第2の実施形態に係る半導体レーザ装置の製造方法を示す工程順の構成断面である。 本発明の第3の実施形態に係る半導体装置(HBT)を示す構成断面図である。 従来の半導体レーザ装置を示す構成断面図である。 従来の化合物半導体におけるMgの濃度プロファイルを示すグラフである。
符号の説明
10 基板
11 第1の半導体層
11A 第1の半導体層
12 第2の半導体層
22 第2の半導体層
23 第3の半導体層
30 n型基板
31 n型クラッド層
32 活性層
32a 多重量子井戸層
32b 光ガイド層
33 第1のp型クラッド層
34 エッチングストップ層
35 第2のp型クラッド層
35A 第2のp型クラッド層形成層
36 第1のコンタクト層
36A 第1のコンタクト層形成層
37 第1の電流ブロック層
38 第2の電流ブロック層
39 第2のコンタクト層
40 n側電極
41 p側電極
42 キャップ層
43 マスクパターン
50 基板
51 コレクタコンタクト層
52 コレクタ層
53 ベース層
54 エミッタ層
55 エミッタコンタクト層
56 コレクタ電極
57 ベース電極
58 エミッタ電極

Claims (24)

  1. リンを含む第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(a)と、
    前記第1の化合物半導体層の上に、第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(b)とを備えていることを特徴とする化合物半導体の製造方法。
  2. 前記第2の化合物半導体層はヒ素又は窒素を含むことを特徴とする請求項1に記載の化合物半導体の製造方法。
  3. 基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層と、
    前記第1の化合物半導体層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする化合物半導体。
  4. 前記第2の化合物半導体層は組成にヒ素又は窒素を含むことを特徴とする請求項3に記載の化合物半導体。
  5. 第1の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(a)と、
    前記第1の化合物半導体層の上に、リンを含む第2の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(b)とを備えていることを特徴とする化合物半導体の製造方法。
  6. 前記第1の化合物半導体層はリンを含むことを特徴とする請求項5に記載の化合物半導体の製造方法。
  7. 前記工程(b)の後に、前記第2の化合物半導体層の上に、ヒ素又は窒素を含む第3の化合物半導体層を形成する工程(c)をさらに備えていることを特徴とする請求項5又は6に記載の化合物半導体の製造方法。
  8. 前記第1の化合物半導体層はヒ素又は窒素を含み、
    前記工程(b)の後に、前記第2の化合物半導体層を除去する工程(c)をさらに備えていることを特徴とする請求項5に記載の化合物半導体の製造方法。
  9. 前記工程(b)において、前記第2の化合物半導体層は亜鉛を添加しながら形成することを特徴とする請求項5に記載の化合物半導体の製造方法。
  10. 前記第2の化合物半導体層はその厚さが0.1μm以上であることを特徴とする請求項5〜9のいずれか1項に記載の化合物半導体の製造方法。
  11. 基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第1の化合物半導体層と、
    前記第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする化合物半導体。
  12. 前記第1の化合物半導体層は組成にリンを含むことを特徴とする請求項11に記載の化合物半導体。
  13. 前記第2の化合物半導体層は、ドーパントとして亜鉛が添加されていることを特徴とする請求項11又は12に記載の化合物半導体。
  14. 基板の上に、第1の化合物半導体層であるn型クラッド層を形成する工程(a)と、
    前記n型クラッド層の上に、第2の化合物半導体層である活性層を形成する工程(b)と、
    前記活性層の上に、第3の化合物半導体層をマグネシウムを添加しながら形成する工程(c)と、
    前記第3の化合物半導体層の上に、リンを含む第4の化合物半導体層をマグネシウムを添加せずに形成する工程(d)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。
  15. 前記工程(d)において、前記第4の化合物半導体層は亜鉛を添加しながら形成することを特徴とする請求項14に記載の半導体装置の製造方法。
  16. 前記第3の化合物半導体層及び第4の化合物半導体層はAlGaInPからなり、
    前記工程(c)と前記工程(d)との間に、前記第3の化合物半導体層の上に、GaInPからなる第5の化合物半導体層を成長する工程(e)をさらに備えていることを特徴とする請求項15に記載の半導体装置の製造方法。
  17. 前記第5の化合物半導体層はその厚さが15nm以下であり、
    前記工程(d)の後に、前記第4の化合物半導体層をリッジ形状とする工程(f)をさらに備えていることを特徴とする請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
  18. 前記第4の化合物半導体層はその厚さが、0.1μm以上であることを特徴とする請求項14〜17のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
  19. 基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第1の化合物半導体層と、
    前記第1の化合物半導体層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
  20. 基板の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第1の化合物半導体層と、
    前記第1の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第2の化合物半導体層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
  21. 基板の上に形成された第1の化合物半導体層であるn型クラッド層と、
    前記n型クラッド層の上に形成され、第2の化合物半導体層である活性層と、
    前記活性層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加された第3の化合物半導体層と、
    前記第3の化合物半導体層の上に形成され、組成にリンを含む第4の化合物半導層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
  22. 前記第4の化合物半導体層は、ドーパントとして亜鉛が添加されていることを特徴とする請求項21に記載の半導体装置。
  23. 前記第3の化合物半導体層と前記第4の化合物半導体層との間に形成され、厚さが15nm以下のGaInPからなる第5の化合物半導体層をさらに備え、
    前記第4の化合物半導体層は、AlGaInPからなり且つリッジ形状を有していることを特徴とする請求項22に記載の半導体装置。
  24. 基板の上に形成された第1の化合物半導体層であるn型コレクタ層と、
    前記n型コレクタ層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加され且つ組成にリンを含む第2の化合物半導体層であるp型ベース層と、
    前記p型ベース層の上に形成され、ドーパントとしてマグネシウムが添加されていない第3の化合物半導体層であるn型エミッタ層とを備えていることを特徴とする半導体装置。
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