JP2010141242A - 窒化物半導体光素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】InGaN井戸層とInGaN障壁層とを含むInGaN系量子井戸活性層6を備えたInGaN系窒化物半導体光素子の製造において、InGaN障壁層を成長させる工程は、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気に1%以上の水素を添加してGaN層を成長させる第1工程と、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気でInGaN障壁層を成長させる第2工程とからなる。
【選択図】図11
Description
本発明の第1の実施例について、断面図(図11)およびバンド構造図(図12)を用いて説明する。有機金属気相成長法により、(0001)n型GaN基板1上にSiドープn型GaNバッファ層2(膜厚1000nm、Si濃度:1x1018cm−3)、Siドープn型AlGaNクラッド層3(Al組成比:0.04、膜厚:2500nm、Si濃度:1x1018cm−3)、Siドープn型GaNガイド層4(膜厚:100nm、Si濃度:5x1017cm−3))、アンドープInGaNガイド層5(In組成比:0.01、膜厚:60nm)、アンドープInGaN多重量子井戸活性層6(周期数:3、アンドープInGaN井戸層8のIn組成比:0.20、膜厚:3.0nm、GaN層9/アンドープInGaN障壁層7のIn組成比:0.02、膜厚:4nm/10nm)を形成した。図12は、この時のアンドープInGaN多重量子井戸活性層6の詳細をバンド構造図で示したものである。
図13は、本発明の第2の実施例であり、本発明をアンドープInGaNガイド層5に適用した時の活性層近傍のバンド構造図である。
図14は、本発明の第3の実施例であり、本発明をアンドープInGaNガイド層5とアンドープInGaN障壁層7との間に適用した時の活性層近傍のバンド構造図である。
図15は、本発明の第4の実施例であり、活性層内側の障壁層をGaN層に変えた時のバンド構造図である。
図16は、本発明の第5の実施例であり、前記実施例4に対し、中央部の障壁層をAlGaN/GaN構造とした時のバンド構造図である。
図17は、本発明の第6の実施例であり、水素添加によるIn偏析層低減の効果をアンドープInGaN井戸層8へ適用した時のバンド構造図である。
2 Siドープn型GaNバッファ層
3 Siドープn型AlGaNクラッド層
4 Siドープn型GaNガイド層
5 アンドープInGaNガイド層
6 アンドープInGaN多重量子井戸活性層
7 アンドープInGaN障壁層
8 アンドープInGaN井戸層
9 GaN層
10 InGaN障壁層
11 アンドープInGaNガイド層
12 Mgドープp型AlGaN電子ストッパー層
13 Mgドープp型AlGaNクラッド層
14 Mgドープp型GaNコンタクト層
15 メサストライプ
16 p型電極
17 n型電極
18 InGaNガイド層
19 GaN層
20 InGaNガイド層
21 InGaNガイド層
22、23 GaN層
24 AlGaN障壁層
25 GaN障壁層
26 アンドープInGaN井戸層
27 GaN井戸層
Claims (16)
- 半導体基板上に第1導電型クラッド層、ガイド層、InGaN系量子井戸活性層、第2導電型クラッド層および第2導電型コンタクト層を順次成長させる工程を有する窒化物半導体光素子の製造方法であって、
前記InGaN系量子井戸活性層を成長させる工程は、InGaN井戸層を成長させる工程と、InGaN障壁層を成長させる工程とを含み、
前記InGaN障壁層を成長させる工程は、
窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気に水素を添加して膜を成長させる第1工程と、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気で膜を成長させる第2工程とをさらに含むことを特徴とする窒化物半導体光素子の製造方法。 - 前記第1工程における前記水素の添加濃度は、前記ガス雰囲気の1%以上であることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 前記第1工程で成長させる膜の厚さは、1nm〜5nmであることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 前記第2工程で成長させる膜の厚さは、4nm以上であることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 前記InGaN系量子井戸活性層を有機金属気相成長法で成長させることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 前記InGaN井戸層を成長させる工程は、
窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気にパルス状に水素を添加して膜を成長させる第3工程と、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気で膜を成長させる第4工程とをさらに含むことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。 - 前記InGaN障壁層は、前記InGaN井戸層の上部に、第1工程の後、第2工程を経て形成されることを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 半導体基板上に第1導電型クラッド層、InGaNガイド層、InGaN系量子井戸活性層、第2導電型クラッド層および第2導電型コンタクト層を順次成長させる工程を有する窒化物半導体光素子の製造方法であって、
前記InGaNガイド層を成長させる工程は、
窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気で膜を成長させる第1工程と、前記第1工程の後、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気に水素を添加して膜を成長させる第2工程と、前記第2工程の後、窒素およびアンモニアからなるガス雰囲気で膜を成長させる第3工程とを含むことを特徴とする窒化物半導体光素子の製造方法。 - 前記第2工程における前記水素の添加濃度は、前記ガス雰囲気の1%以上であることを特徴とする請求項8記載の窒化物半導体光素子の製造方法。
- 半導体基板上に第1導電型クラッド層、ガイド層、InGaN系量子井戸活性層、第2導電型クラッド層および第2導電型コンタクト層が順次積層された窒化物半導体光素子であって、
前記InGaN系量子井戸活性層は、InGaN井戸層と、前記InGaN井戸層の上部に形成されたInGaN障壁層とを含み、
前記InGaN井戸層と前記InGaN障壁層との間に、さらにGaN層が形成されていることを特徴とする窒化物半導体光素子。 - 前記GaN層の厚さは、1nm〜5nmであることを特徴とする請求項10記載の窒化物半導体光素子。
- 前記InGaN障壁層の厚さは、4nm以上であることを特徴とする請求項10記載の窒化物半導体光素子。
- 前記InGaN井戸層は、InGaN層とGaN層との積層構造で構成されていることを特徴とする請求項10記載の窒化物半導体光素子。
- 前記ガイド層は、InGaN層とGaN層との積層構造で構成されていることを特徴とする請求項10記載の窒化物半導体光素子。
- 前記InGaN系量子井戸活性層の発光波長は、440nm以上であることを特徴とする請求項10記載の窒化物半導体光素子。
- レーザダイオードであることを特徴とする請求項15記載の窒化物半導体光素子。
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