JP2730922B2 - ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 - Google Patents
ＣａＡｌＩｎＰの形成方法Info
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- JP2730922B2 JP2730922B2 JP63245149A JP24514988A JP2730922B2 JP 2730922 B2 JP2730922 B2 JP 2730922B2 JP 63245149 A JP63245149 A JP 63245149A JP 24514988 A JP24514988 A JP 24514988A JP 2730922 B2 JP2730922 B2 JP 2730922B2
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- gaas substrate
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- alx
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はMOCVD法を用いたGaAlInPの形成方法に関す
る。
る。
（ロ） 従来の技術 （Ga1-xAlx）yIn1-yＰはｙ≒0.5とすることによってG
aAsの格子定数と一致したそれを持つことができ、その
光学的バンドギャップから可視光発光を可能とするた
め、半導体レーザ材料として用いられている。
aAsの格子定数と一致したそれを持つことができ、その
光学的バンドギャップから可視光発光を可能とするた
め、半導体レーザ材料として用いられている。
斯る（Ga1-xAlx）0.5In0.5Ｐは例えばIEEE journal o
f Quantum Electronics.Vol.QE-23,No.6,June 1987,p.7
04〜p.711に開示されている如く、MOCVD法によって形成
できる。
f Quantum Electronics.Vol.QE-23,No.6,June 1987,p.7
04〜p.711に開示されている如く、MOCVD法によって形成
できる。
また、半導体レーザの構造には、量子効率及び光閉込
め効率を向上させるため、相対的にバンドギャップの小
さい活性層をバンドギャップの大きいクラッド層で挟む
所謂ダブルヘテロ構造が多く採用されている。一方、
（Ga1-xAlx）0.5In0.5Ｐを用いた半導体レーザにおける
ダブルヘテロ構造は、クラッド層のAl混晶比ｘを活性層
のそれよりも高くすることによって達成される。
め効率を向上させるため、相対的にバンドギャップの小
さい活性層をバンドギャップの大きいクラッド層で挟む
所謂ダブルヘテロ構造が多く採用されている。一方、
（Ga1-xAlx）0.5In0.5Ｐを用いた半導体レーザにおける
ダブルヘテロ構造は、クラッド層のAl混晶比ｘを活性層
のそれよりも高くすることによって達成される。
しかし乍ら、斯るAl混晶比の高い（Ga1-xAlx）0.5In
0.5ＰをGaAs基板上に形成させた場合、結晶表面にヒロ
ックと呼ばれる結晶欠陥が多く発生するため、（IEEE j
ournal of Quantum Electronics.Vol.QE-23,No.6,June
1987,p.708,Fig7参照）、均一で鏡面をなす良質の結晶
を得ることは困難であった。この欠陥は0.4≦ｘ≦１の
範囲で顕著に現われる。そしてこの結晶欠陥は半導体レ
ーザにおいては非発光中心となり、レーザの製造歩留り
の低下の原因となる。
0.5ＰをGaAs基板上に形成させた場合、結晶表面にヒロ
ックと呼ばれる結晶欠陥が多く発生するため、（IEEE j
ournal of Quantum Electronics.Vol.QE-23,No.6,June
1987,p.708,Fig7参照）、均一で鏡面をなす良質の結晶
を得ることは困難であった。この欠陥は0.4≦ｘ≦１の
範囲で顕著に現われる。そしてこの結晶欠陥は半導体レ
ーザにおいては非発光中心となり、レーザの製造歩留り
の低下の原因となる。
本発明者がこの結晶欠陥の発生原因を鋭意探究した結
果、（Ga1-xAlx）yIn1-yＰの結晶成長初期において、II
I族元素のInやGaがGaAs基板上で局所的に高濃度な部分
を形成すること、及びこの部分で結晶欠陥が発生するこ
とが判明した。
果、（Ga1-xAlx）yIn1-yＰの結晶成長初期において、II
I族元素のInやGaがGaAs基板上で局所的に高濃度な部分
を形成すること、及びこの部分で結晶欠陥が発生するこ
とが判明した。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 したがって本発明は、（Ga1-xAlx）yIn1-yＰの結晶成
長初期において、GaAs基板上でInやGaが局所的に高濃度
な部分を形成することを抑制し、結晶欠陥の少ない均一
で良質なAl混晶比の高い（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
ることを技術的課題とする。
長初期において、GaAs基板上でInやGaが局所的に高濃度
な部分を形成することを抑制し、結晶欠陥の少ない均一
で良質なAl混晶比の高い（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
ることを技術的課題とする。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、MOCVD法を用いてGaAs基板上にMgが所望の
第１の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
る方法において、GaAs基板上にMgが前記所望の第１の濃
度よりも高い第２の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn
1-yＰ薄膜を形成し、次いでこの上にMgが前記第１の濃
度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成することを
特徴とする。
第１の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
る方法において、GaAs基板上にMgが前記所望の第１の濃
度よりも高い第２の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn
1-yＰ薄膜を形成し、次いでこの上にMgが前記第１の濃
度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成することを
特徴とする。
（ホ） 作用 理由は明らかにされていないが、GaAs基板上に、Mgが
高濃度に添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰ薄膜を形成す
ると、この上に形成される所望不純物濃度の（Ga1-xAl
x）yIn1-yＰは結晶欠陥の少ない良質なものとなる。
高濃度に添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰ薄膜を形成す
ると、この上に形成される所望不純物濃度の（Ga1-xAl
x）yIn1-yＰは結晶欠陥の少ない良質なものとなる。
（ヘ） 実施例 第１図は本発明方法の一実施例を示す工程別断面図で
ある。また、本実施例において、結晶成長は周知の減圧
MOCVD装置を用いて行うものである。
ある。また、本実施例において、結晶成長は周知の減圧
MOCVD装置を用いて行うものである。
先ず第１図（ａ）に示す如く、例えば面方位（100）
の表面が機械的、化学的に洗浄されたGaAs基板（１）を
準備する。そして、斯るGaAs基板を減圧MOCVD装置の反
応管内にセットし、反応管内の圧力を70Torrに減圧す
る。次いで反応管にAsH3（アルシン）を供給しながらGa
As基板を700℃に加熱保持する。ここで、AsH3を供給す
るのは加熱時にGaAs基板（１）から蒸気圧の高いAsが解
離するのを防ぐためである。
の表面が機械的、化学的に洗浄されたGaAs基板（１）を
準備する。そして、斯るGaAs基板を減圧MOCVD装置の反
応管内にセットし、反応管内の圧力を70Torrに減圧す
る。次いで反応管にAsH3（アルシン）を供給しながらGa
As基板を700℃に加熱保持する。ここで、AsH3を供給す
るのは加熱時にGaAs基板（１）から蒸気圧の高いAsが解
離するのを防ぐためである。
次に、AsH3の供給を止め、PH3（ホスフィン）を供給
する。約10秒後Cp2Mg（シクロペンタジエニルマグネシ
ウム）、TMGa（トリメチルガリウム）、TMAl（トリメチ
ルアルミニウム）、TMIn（トリメチルインジウム）をそ
れぞれ反応管に供給して結晶成長を開始し、第１図
（ｂ）に示す如く、Mgが高濃度に添加された（Ga0.5Al
0.5）0.5In0.5Ｐ（２）を膜厚50〜300Å程度形成する。
この時、Cp2MgのIII族原料に対するモル比はCp2Mg/（TM
Ga＋TMAl＋TMIn）≒10-3程度であり、キャリア濃度５×
1017cm-3を得る通常のモル比10-5に比して極めて大きな
ものである。またIII族原料に対するＶ族原料のモル比
は約500である。ここで、本実施例において、形成する
（Ga1-xAlx）yIn1-yＰはGaAs基板（１）と格子整合する
ようにｙを0.5とし、ｘを従来において欠陥の生じる0.5
に設定した。
する。約10秒後Cp2Mg（シクロペンタジエニルマグネシ
ウム）、TMGa（トリメチルガリウム）、TMAl（トリメチ
ルアルミニウム）、TMIn（トリメチルインジウム）をそ
れぞれ反応管に供給して結晶成長を開始し、第１図
（ｂ）に示す如く、Mgが高濃度に添加された（Ga0.5Al
0.5）0.5In0.5Ｐ（２）を膜厚50〜300Å程度形成する。
この時、Cp2MgのIII族原料に対するモル比はCp2Mg/（TM
Ga＋TMAl＋TMIn）≒10-3程度であり、キャリア濃度５×
1017cm-3を得る通常のモル比10-5に比して極めて大きな
ものである。またIII族原料に対するＶ族原料のモル比
は約500である。ここで、本実施例において、形成する
（Ga1-xAlx）yIn1-yＰはGaAs基板（１）と格子整合する
ようにｙを0.5とし、ｘを従来において欠陥の生じる0.5
に設定した。
次いで、Cp2Mgの供給を止め、他の原料ガスをそのま
ま流して第１図（ｃ）に示す如く、ノンドープの（Ga
0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）を形成する。勿論ノンドー
プの（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐの代りにCp2MgのIII族原
料に対するモル比を例えば10-5程度に下げることによ
り、キャリア濃度５×1017cm-3のｐ型（Ga0.5Al0.5）
0.5In0.5Ｐを形成する等、所望の不純物濃度の（Ga0.5A
l0.5）0.5In0.5Ｐを形成してもよい。
ま流して第１図（ｃ）に示す如く、ノンドープの（Ga
0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）を形成する。勿論ノンドー
プの（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐの代りにCp2MgのIII族原
料に対するモル比を例えば10-5程度に下げることによ
り、キャリア濃度５×1017cm-3のｐ型（Ga0.5Al0.5）
0.5In0.5Ｐを形成する等、所望の不純物濃度の（Ga0.5A
l0.5）0.5In0.5Ｐを形成してもよい。
しかる後、TMGa,TMAl,TMInの供給を止め、結晶成長を
停止すると共に、GaAs基板（１）の濃度を室温まで下げ
る。基板温度が室温に戻るとPH3の供給を止め、反応室
内の雰囲気をＮ2に置換した後、GaAs基板（１）を取り
出す。
停止すると共に、GaAs基板（１）の濃度を室温まで下げ
る。基板温度が室温に戻るとPH3の供給を止め、反応室
内の雰囲気をＮ2に置換した後、GaAs基板（１）を取り
出す。
本実施例方法によって、形成された積層体の深さ方向
におけるMgイオンの濃度分布をSIMS（secondary ion ma
ss spectroscopy）を用いて測定した。その測定結果を
第２図に示す。同図において、Mgイオンがノンドープの
（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）の領域にも現われてい
ることから、Mgイオンは結晶成長中に拡散していること
がわかる。しかし、斯る拡散は実際のデバイス製造にお
いて、GaAs基板（１）上に形成される（Ga1-xAlx）0.5I
n0.5Ｐが通常Ｐ型かｎ型かのどちらかの導電型（この場
合ｐ型が選択される）をとるため実用上問題とならな
い。またノンドープの（Ga1-xAlx）0.5In0.5Ｐが必要と
なる場合は、斯る膜の膜厚を十分厚く、例えば１〜２μ
ｍ形成すれば拡散の影響を受けないノンドープの（Ga
1-xAlx）0.5In0.5Ｐが得られる。
におけるMgイオンの濃度分布をSIMS（secondary ion ma
ss spectroscopy）を用いて測定した。その測定結果を
第２図に示す。同図において、Mgイオンがノンドープの
（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）の領域にも現われてい
ることから、Mgイオンは結晶成長中に拡散していること
がわかる。しかし、斯る拡散は実際のデバイス製造にお
いて、GaAs基板（１）上に形成される（Ga1-xAlx）0.5I
n0.5Ｐが通常Ｐ型かｎ型かのどちらかの導電型（この場
合ｐ型が選択される）をとるため実用上問題とならな
い。またノンドープの（Ga1-xAlx）0.5In0.5Ｐが必要と
なる場合は、斯る膜の膜厚を十分厚く、例えば１〜２μ
ｍ形成すれば拡散の影響を受けないノンドープの（Ga
1-xAlx）0.5In0.5Ｐが得られる。
次に、本実施例方法によって形成されたノンドープの
（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）の結晶欠陥密度を測定
した。また比較のため、従来方法としてGaAs基板上に直
接ノンドープの（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐを形成し、こ
の結晶欠陥密度を測定した。これらの測定結果を表１に
示す。
（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐ（３）の結晶欠陥密度を測定
した。また比較のため、従来方法としてGaAs基板上に直
接ノンドープの（Ga0.5Al0.5）0.5In0.5Ｐを形成し、こ
の結晶欠陥密度を測定した。これらの測定結果を表１に
示す。
表より本実施例方法は従来方法に比して大幅に結晶欠
陥密度が低減されていることがわかる。
陥密度が低減されていることがわかる。
また、形成する（Ga1-xAlx）yIn1-yＰのAl混晶比はｘ
＝0.5に限ることなく、欠陥が顕著に現われる範囲、即
ち0.4≦ｘ≦１では同様に結晶欠陥密度を低減できる。
ｙはGaAs基板と格子整合させた方が欠陥は少なく0.5付
近が良い。
＝0.5に限ることなく、欠陥が顕著に現われる範囲、即
ち0.4≦ｘ≦１では同様に結晶欠陥密度を低減できる。
ｙはGaAs基板と格子整合させた方が欠陥は少なく0.5付
近が良い。
（ト） 発明の効果 本発明方法によれば、GaAs基板上に所望不純物濃度
（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成するに先立ち、GaAs基板上
にMgを高濃度に添加した（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
ることによって、この上に結晶欠陥の少ない（Ga1-xAl
x）yIn1-yＰを形成することができる。したがって本発
明方法を用いて、（GaAlInP系の半導体レーザを製造す
れば、結晶欠陥による非発光中心の形成も抑制されるの
で製造歩留りの改善に貢献できる。
（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成するに先立ち、GaAs基板上
にMgを高濃度に添加した（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
ることによって、この上に結晶欠陥の少ない（Ga1-xAl
x）yIn1-yＰを形成することができる。したがって本発
明方法を用いて、（GaAlInP系の半導体レーザを製造す
れば、結晶欠陥による非発光中心の形成も抑制されるの
で製造歩留りの改善に貢献できる。
第１図は本発明方法の一実施例を示す工程別断面図、第
２図は本実施例によって形成された（Ga0.5Al0.5）0.5I
n0.5Ｐの深さ方向におけるMgイオンの濃度分布図であ
る。
２図は本実施例によって形成された（Ga0.5Al0.5）0.5I
n0.5Ｐの深さ方向におけるMgイオンの濃度分布図であ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平１−179489（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−194379（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−285991（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】MOCVD法を用いてGaAs基板上にMgが所望の
第１の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成す
る方法において、GaAs基板上にMgが前記所望の第１の濃
度よりも高い第２の濃度で添加された（Ga1-xAlx）yIn
1-yＰ薄膜を形成し、次いでこの上にMgが前記第１の濃
度で添加された（Ga1-xAlx）yIn1-yＰを形成することを
特徴とするGaAlInPの形成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245149A JP2730922B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63245149A JP2730922B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0291927A JPH0291927A (ja) | 1990-03-30 |
| JP2730922B2 true JP2730922B2 (ja) | 1998-03-25 |
Family
ID=17129351
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63245149A Expired - Fee Related JP2730922B2 (ja) | 1988-09-29 | 1988-09-29 | ＣａＡｌＩｎＰの形成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2730922B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63285991A (ja) * | 1987-05-19 | 1988-11-22 | Hitachi Ltd | 半導体レ−ザ |
| JPH01179489A (ja) * | 1988-01-07 | 1989-07-17 | Nec Corp | 半導体レーザ装置 |
| JPH01194379A (ja) * | 1988-01-29 | 1989-08-04 | Toshiba Corp | 可視光発光素子 |
-
1988
- 1988-09-29 JP JP63245149A patent/JP2730922B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0291927A (ja) | 1990-03-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |