JP3456980B2 - Method for forming compound semiconductor layer - Google Patents

Method for forming compound semiconductor layer

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JP3456980B2 JP2001128662A JP2001128662A JP3456980B2 JP 3456980 B2 JP3456980 B2 JP 3456980B2 JP 2001128662 A JP2001128662 A JP 2001128662A JP 2001128662 A JP2001128662 A JP 2001128662A JP 3456980 B2 JP3456980 B2 JP 3456980B2
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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、青色領域で発光可
能な半導体レーザおよび発光ダイオードの製造に適用で
きる化合物半導体形成方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention can be applied to the manufacture of semiconductor lasers and light emitting diodes capable of emitting light in the blue region.
And a method for forming a compound semiconductor layer .

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、V族元素を窒素(N)とするIII
−V族化合物半導体はエネルギーギャップが広いことか
ら可視および紫外域の発光材料として注目されている。
そのうち、AlGaN系材料を用いて、青色領域で発光
可能な半導体レーザおよび発光ダイオード等の発光素子
が検討されている。
2. Description of the Related Art Conventionally, the group V element is nitrogen (N) III
Since the group V compound semiconductor has a wide energy gap, it has attracted attention as a light emitting material in the visible and ultraviolet regions.
Among them, light emitting elements such as a semiconductor laser and a light emitting diode capable of emitting light in the blue region have been studied using an AlGaN-based material.

【0003】図3に、従来のAlGaN系半導体レーザ
[または発光ダイオード]の断面模式図を示す。なお、
[]内は発光ダイオードの場合である。
FIG. 3 is a schematic sectional view of a conventional AlGaN semiconductor laser [or light emitting diode]. In addition,
The value in [] is for a light emitting diode.

【0004】この素子は、サファイア基板101上に、
薄層のGaNまたはAlNからなるバッファ層102が
形成され、その上に、n型GaN層103、n型AlG
aN下部クラッド層104、ノンドープAlGaInN
系活性層[ZnをドープしたAlGaInN系発光層]
105、p型AlGaN上部クラッド層107、p型G
aNキャップ層108が積層形成されている。
This element is formed on a sapphire substrate 101.
A thin buffer layer 102 made of GaN or AlN is formed, on which an n-type GaN layer 103 and an n-type AlG are formed.
aN lower clad layer 104, undoped AlGaInN
System active layer [Zn-doped AlGaInN system light emitting layer]
105, p-type AlGaN upper cladding layer 107, p-type G
The aN cap layer 108 is laminated.

【0005】p型GaNキャップ層108の上にはp型
電極90が形成されている。また、n型GaN層103
の上部が一部露出するように、その上側のn型下部クラ
ッド層104、活性層[または発光層]105、p型上
部クラッド層107およびp型キャップ層108は部分
的に除去され、露出したn型GaN層103の部分の上
にn型電極100が形成されている。
A p-type electrode 90 is formed on the p-type GaN cap layer 108. In addition, the n-type GaN layer 103
Of the upper n-type lower clad layer 104, the active layer [or the light emitting layer] 105, the p-type upper clad layer 107 and the p-type cap layer 108 are partially removed and exposed. The n-type electrode 100 is formed on the portion of the n-type GaN layer 103.

【0006】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0007】まず、有機金属気相成長法(MOCVD
法)により、サファイア基板101を約1050℃で表
面処理し、次に、基板温度を約500℃に下げて薄層の
GaNまたはAlNからなるバッファ層102を成長さ
せる。
First, metalorganic vapor phase epitaxy (MOCVD
Surface treatment of the sapphire substrate 101 at about 1050 ° C., and then the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. to grow a thin buffer layer 102 made of GaN or AlN.

【0008】次に、基板温度を約1020℃に上げてn
型GaN層103を形成し、引き続いてn型AlGaN
下部クラッド層104を約1μm成長させる。
Next, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and n
-Type GaN layer 103 is formed, and then n-type AlGaN is formed.
The lower clad layer 104 is grown to about 1 μm.

【0009】続いて、基板温度を約800℃に下げてノ
ンドープAlGaInN活性層[またはZnドープ発光
層]105を約100オングストローム〜500オング
ストローム成長させる。
Subsequently, the substrate temperature is lowered to about 800 ° C. and the non-doped AlGaInN active layer [or Zn-doped light emitting layer] 105 is grown to about 100 Å to 500 Å.

【0010】その後、基板温度を約1020℃に上げて
p型AlGaN上部クラッド層107を約1μm成長さ
せ、引き続いてp型GaNキャップ層108を成長させ
る。
Thereafter, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. to grow the p-type AlGaN upper clad layer 107 to about 1 μm, and then the p-type GaN cap layer 108 is grown.

【0011】[0011]

【発明が解決しようとする課題】上記従来の半導体レー
ザ[または発光ダイオード]において、光を活性層およ
びクラッド層に有効に閉じ込め、注入電流を活性層に有
効に閉じ込めるためには、上部クラッド層107および
下部クラッド層104の層厚は約1μm程度必要であ
る。
In the above conventional semiconductor laser [or light emitting diode], in order to effectively confine light in the active layer and the cladding layer and effectively inject the injection current in the active layer, the upper cladding layer 107 is used. The layer thickness of the lower clad layer 104 needs to be about 1 μm.

【0012】しかし、従来の半導体レーザ[または発光
ダイオード]の素子構造および作製方法では、図4およ
び図5に示すように、AlGaN下部クラッド層104
を約1μm程度成長させた場合、表面にクラック109
が発生し、良質なクラッド層を得ることが困難であっ
た。
However, in the conventional semiconductor laser [or light emitting diode] device structure and manufacturing method, as shown in FIGS. 4 and 5, the AlGaN lower cladding layer 104 is formed.
Of about 1 μm, cracks 109
Occurred, and it was difficult to obtain a good quality clad layer.

【0013】本発明は、このようなクラックの発生を回
避できる化合物半導体層の形成を課題とし、より具体的
には、基板上に、MOCVD法によりAlyGa1-y
(0<y<1)からなる下部クラッド層および上部クラ
ッド層としての化合物半導体層を形成する際の、表面で
のクラックの発生の問題を解決するものである。
An object of the present invention is to form a compound semiconductor layer capable of avoiding the occurrence of such a crack, and more specifically, it is an Al y Ga 1-y N 2 film formed on a substrate by MOCVD.
(0 <y <1) lower cladding layer and upper cladding layer
It is intended to solve the problem of the occurrence of cracks on the surface when forming a compound semiconductor layer as a pad layer .

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明による化合物半導
体層の形成方法は、基板上に、MOCVD法によりAl
yGa1-yN(0<y<1)からなる化合物半導体層を形
成する方法において、前記化合物半導体層は、前記基板
側から順次、下部クラッド層と、活性層または発光層
と、上部クラッド層とを少なくとも備える化合物半導体
発光素子の前記下部クラッド層および上部クラッド層で
あって、これら下部クラッド層および上部クラッド層中
に緩衝層を単層または複数層形成することを特徴とす
る。
A method of forming a compound semiconductor layer according to the present invention is a method of forming Al on a substrate by MOCVD.
In the method of forming a compound semiconductor layer made of y Ga 1-y N (0 <y <1), the compound semiconductor layer is formed on the substrate.
From the side, the lower clad layer and the active layer or the light emitting layer
And at least an upper clad layer
In the lower clad layer and the upper clad layer of the light emitting device,
It is characterized by forming a single buffer layer or a plurality of buffer layers in the lower clad layer and the upper clad layer.

【0015】[0015]

【0016】その中に緩衝層を有するAl y Ga 1-y
(0<y<1)層と基板との間にGaN層を備えている
ものを用いることができる。
Al y Ga 1-y N with a buffer layer in it
A GaN layer may be provided between the (0 <y <1) layer and the substrate.

【0017】[0017]

【0018】以下に本発明の作用につき説明する。The operation of the present invention will be described below.

【0019】本発明にあっては、下部クラッド層および
上部クラッド層中に、緩衝層を1回乃至複数回繰り返し
て成長することにより、表面モフォロジーが良好でクラ
ックの無い良質な下部クラッド層および上部クラッド
を所望の厚みに成長できる。
In the present invention, the lower clad layer and
By repeating the growth of the buffer layer in the upper clad layer once or a plurality of times, it is possible to grow the lower clad layer and the upper clad layer having a good surface morphology and no cracks to a desired thickness.

【0020】例えば、AlyGa1-yN(0<y<1)ク
ラッド層とAlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層を繰り
返して成長することにより、下部クラッド層および上部
クラッド層の厚みを約1μm程度にすることが可能であ
る。
For example, by repeatedly growing an Al y Ga 1-y N (0 <y <1) cladding layer and an Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layer, the lower cladding layer and the The thickness of the upper clad layer can be about 1 μm.

【0021】このように良質で厚膜の上部クラッド層お
よび下部クラッド層を用い、AlwGazIn1-w-z
(0≦w≦1、0≦z≦1を活性層または発光層とし
て、AlGaInN系半導体レーザ素子および発光ダイ
オードが実現可能である。
[0021] Thus using the upper cladding layer and lower cladding layer of a thick film of good quality, Al w Ga z In 1- wz N
(The AlGaInN semiconductor laser device and the light emitting diode can be realized by using 0 ≦ w ≦ 1 and 0 ≦ z ≦ 1 as the active layer or the light emitting layer.

【0022】GaNからなる緩衝層は、AlyGa1-y
(0<y<1)クラッド層の成長温度よりも高い成長温
度で成長させてもよいが、AlyGa1-yN(0<y<
1)クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長さ
せると緩衝層の蒸発による影響がなく、より良好な
得られる。
The buffer layer made of GaN is made of Al y Ga 1-y N
(0 <y <1) The growth temperature may be higher than the growth temperature of the cladding layer, but Al y Ga 1-y N (0 <y <
1) When grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the cladding layer, there is no effect of evaporation of the buffer layer, and a better layer can be obtained.

【0023】AlNまたはAlxGa1-xN(0<x<
1)からなる緩衝層は、AlyGa1-yN(0<y<1)
クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させて
もよいが、緩衝層の蒸発を考慮する必要が無いのでAl
yGa1-yN(0<y<1)クラッド層の成長温度と同
じ、またはそれよりも高い成長温度で成長させることが
でき、製造が容易である。
AlN or Al x Ga 1-x N (0 <x <
The buffer layer composed of 1) is Al y Ga 1-y N (0 <y <1).
The growth temperature may be lower than the growth temperature of the clad layer, but since it is not necessary to consider evaporation of the buffer layer, Al
It can be grown at a growth temperature equal to or higher than the growth temperature of the y Ga 1-y N (0 <y <1) cladding layer, and is easy to manufacture.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態について
図面を参照しながら説明する。尚、以下の図において、
同一の機能を有する部分は同一の番号で示している。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. In addition, in the following figures,
Portions having the same function are indicated by the same numbers.

【0025】(実施形態1)図1は、本発明の一実施形
態であるAlGaN/InGaN/AlGaN系半導体
レーザ[または発光ダイオード]を示す断面図である。
(Embodiment 1) FIG. 1 is a sectional view showing an AlGaN / InGaN / AlGaN semiconductor laser [or a light emitting diode] according to an embodiment of the present invention.

【0026】この素子は、サファイア基板1上に、薄層
のGaNまたはAlNからなるバッファ層2が形成さ
れ、その上に、n型GaN層3、n型下部クラッド層
4、ノンドープまたはSiドープAlwGazIn1-w-z
N(0≦w≦1、0≦z≦1)活性層[または発光層]
6、p型上部クラッド層7およびp型GaNキャップ層
9が積層形成されている。
In this device, a thin buffer layer 2 made of GaN or AlN is formed on a sapphire substrate 1, and an n-type GaN layer 3, an n-type lower clad layer 4 and a non-doped or Si-doped Al layer are formed on the buffer layer 2. w Ga z In 1-wz
N (0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) active layer [or light emitting layer]
6, a p-type upper clad layer 7 and a p-type GaN cap layer 9 are laminated.

【0027】n型下部クラッド層4中には、n型Aly
Ga1-yN(0<y<1)クラッド層4aと薄層のn型
AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層5とが交互に積層
形成され、下部クラッド層4の厚みは約1μm程度にさ
れている。また、p型上部クラッド層7中には、p型A
yGa1-yN(0<y<1)クラッド層7aと薄層のp
型AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層8とが交互に積
層形成されて、上部クラッド層7の厚みは約1μm程度
にされている。
The n-type lower clad layer 4 contains n-type Al y.
The Ga 1-y N (0 <y <1) clad layers 4 a and the thin n-type Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layers 5 are alternately laminated to form the lower clad layer 4. Has a thickness of about 1 μm. In the p-type upper clad layer 7, p-type A
l y Ga 1-y N (0 <y <1) clad layer 7a and thin layer p
Type Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layers 8 are alternately laminated to form a thickness of the upper clad layer 7 of about 1 μm.

【0028】p型キャップ層9の上にはp型電極10が
形成されている。また、n型GaN層3の上部が一部露
出するように、その上側のn型下部クラッド層4、活性
層[または発光層]6、p型上部クラッド層7、p型緩
衝層8およびp型キャップ層9は部分的に除去され、露
出したn型GaN層3の部分の上にn型電極11が形成
されている。
A p-type electrode 10 is formed on the p-type cap layer 9. Further, the n-type lower clad layer 4, the active layer [or the light emitting layer] 6, the p-type upper clad layer 7, the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 and the p-type buffer layer 8 are provided so that the upper portion of the n-type GaN layer 3 is partially exposed. The mold cap layer 9 is partially removed, and the n-type electrode 11 is formed on the exposed part of the n-type GaN layer 3.

【0029】この実施形態1では、厚み約0.15〜
0.3μmのn型Al0.1Ga0.9Nクラッド層4aと厚
み約200オングストロームのn型GaN緩衝層5とを
繰り返し成長して約1μmとしている。また、厚み約
0.15〜0.3μmのp型Al 0.1Ga0.9Nクラッド
層7aと厚み約200オングストロームのp型GaN緩
衝層8とを繰り返し成長して下部クラッド層4および上
部クラッド層7の厚みを約1μmとしている。また、活
性層[または発光層]6としては、厚み約200オング
ストロームのノンドープまたはSiドープGa0.2In
0.8N層を形成している。
In the first embodiment, the thickness is about 0.15.
0.3 μm n-type Al0.1Ga0.9N-clad layer 4a and thickness
The n-type GaN buffer layer 5 having a thickness of about 200 Å
It is repeatedly grown to about 1 μm. Also, the thickness is about
0.15-0.3 μm p-type Al 0.1Ga0.9N-clad
Layer 7a and p-type GaN with a thickness of about 200 Å
The barrier layer 8 and the lower cladding layer 4 and the upper cladding layer 4 are grown repeatedly.
The partial cladding layer 7 has a thickness of about 1 μm. Also, live
The thickness of the light-transmitting layer [or the light-emitting layer] 6 is about 200 Å.
Stromm undoped or Si-doped Ga0.2In
0.8The N layer is formed.

【0030】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0031】各半導体層の成長はMOCVD法により行
い、基板としてサファイア(0001)C面を用いる。
III族ガス源としてはトリメチルガリウム(TMG)、
トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルインジ
ウム(TMI)を用い、V族ガス源としてはアンモニア
(NH3)を用いる。n型ドーパント源としてはモノシ
ラン(SiH4)を用い、p型ドーパント源としてはビ
スシクロペンタディエニルマグネシウム(Cp2Mg)
を用いる。また、キャリアガスとしてはH2を用いる。
The growth of each semiconductor layer is carried out by the MOCVD method, and a sapphire (0001) C plane is used as a substrate.
Trimethylgallium (TMG) as a group III gas source,
Trimethyl aluminum (TMA) and trimethyl indium (TMI) are used, and ammonia (NH 3 ) is used as a group V gas source. Monosilane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant source, and biscyclopentadienyl magnesium (Cp 2 Mg) is used as the p-type dopant source.
To use. Further, H 2 is used as the carrier gas.

【0032】まず、MOCVD装置内にサファイア基板
1を導入して、H2中で基板温度約1050℃で基板を
熱することにより、基板の表面処理を行う。次に、基板
温度を約500℃に下げてGaNまたはAlNからなる
バッファ層2を成長させる。GaNからなるバッファ層
の厚みは250オングストローム、AlNからなるバッ
ファ層の厚みは500オングストロームとする。
First, the sapphire substrate 1 is introduced into the MOCVD apparatus, and the substrate is surface-treated by heating the substrate in H 2 at a substrate temperature of about 1050 ° C. Next, the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. and the buffer layer 2 made of GaN or AlN is grown. The thickness of the buffer layer made of GaN is 250 angstroms, and the thickness of the buffer layer made of AlN is 500 angstroms.

【0033】次に、基板温度を約1020℃に上げてn
型GaN層3を厚み約4μm成長させる。
Next, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and n
The type GaN layer 3 is grown to a thickness of about 4 μm.

【0034】続いて、同じ基板温度でn型Al0.1Ga
0.9Nクラッド層4aを約0.15μm〜0.3μm成
長させ、その後、基板温度を約500℃に下げてn型G
aN緩衝層5を約200オングストローム成長させる。
さらに、上記n型クラッド層4a/n型緩衝層5の成長
を繰り返して、下部クラッド層4の厚みを約1μmとす
る。
Then, at the same substrate temperature, n-type Al 0.1 Ga
The 0.9 N clad layer 4a is grown to about 0.15 μm to 0.3 μm, and then the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. to n-type G
The aN buffer layer 5 is grown to about 200 Å.
Further, the growth of the n-type cladding layer 4a / n-type buffer layer 5 is repeated to make the thickness of the lower cladding layer 4 about 1 μm.

【0035】次に、基板温度を約800℃にしてノンド
ープまたはSiドープIn0.2Ga0 .8N活性層[または
発光層]6を厚み約200オングストローム成長させ
る。
Next, non-doped or Si-doped In 0.2 Ga 0 .8 N active layer and the substrate temperature to about 800 ° C. [or light emitting layer] 6 is grown thickness of about 200 angstroms.

【0036】続いて、基板温度を約1020℃に上げて
p型Al0.1Ga0.9Nクラッド層7aを約0.15μm
〜0.3μm成長させ、その後、基板温度を約500℃
に下げてp型GaN緩衝層8を約200オングストロー
ム成長させる。さらに、上記p型クラッド層7a/p型
緩衝層8の成長を繰り返して、上部クラッド層7の厚み
を約1μmにする。
Subsequently, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 7a is set to about 0.15 μm.
~ 0.3μm growth, then substrate temperature about 500 ℃
And the p-type GaN buffer layer 8 is grown to about 200 Å. Further, the growth of the p-type cladding layer 7a / p-type buffer layer 8 is repeated to make the thickness of the upper cladding layer 7 about 1 μm.

【0037】引き続いて、p型GaNキャップ層9を厚
み約1μm成長させる。
Subsequently, the p-type GaN cap layer 9 is grown to a thickness of about 1 μm.

【0038】成長後のウェハーに対して約700℃、N
2雰囲気中で熱アニーリングを行うことにより、p型緩
衝層8、p型クラッド層7aおよびp型キャップ層9を
高濃度のp型層に変化させる。
About 700 ° C. for the wafer after growth, N
The p-type buffer layer 8, the p-type cladding layer 7a, and the p-type cap layer 9 are changed into a high-concentration p-type layer by performing thermal annealing in 2 atmospheres.

【0039】その後、n型電極11形成のためにn型G
aN層3が露出するまでエッチングを行い、これにより
露出されたn型GaN層3上にn型電流11を形成し、
p型キャップ層9の上にp型電流10を形成する。
After that, n-type G is formed to form the n-type electrode 11.
Etching is performed until the aN layer 3 is exposed, and an n-type current 11 is formed on the n-type GaN layer 3 exposed by the etching.
A p-type current 10 is formed on the p-type cap layer 9.

【0040】なお、GaN緩衝層の成長は、約1000
℃または約1200℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、GaN緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約500℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
The growth of the GaN buffer layer is about 1000.
The growth temperature may be the same as or higher than that of the clad layer, such as C. or about 1200.degree. C., but considering the evaporation of the GaN buffer layer, the growth temperature is preferably about 500.degree. C. lower than that of the clad layer. .

【0041】この実施形態1においては、AlGaNク
ラッド層の間にGaN緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なAlGaNクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なAlGaInN系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
In the first embodiment, since the GaN buffer layer is formed between the AlGaN clad layers, the crystal growth of the good quality AlGaN clad layer having a good surface condition and no cracks was possible. Since a high-quality thick clad layer can be obtained in this manner, it is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser and a light emitting diode which are excellent in mass productivity and have good electric and optical characteristics.

【0042】(実施形態2)この実施形態2では、厚み
約0.15〜0.3μmのn型Al0.3Ga0.7Nクラッ
ド層4aと厚み約200オングストロームのn型GaN
緩衝層5とを繰り返し成長して下部クラッド層4の厚み
を約1μmとし、厚み約0.15〜0.3μmのp型A
0.3Ga0.7Nクラッド層7aと厚み約200オングス
トロームのp型GaN緩衝層8とを繰り返し成長して上
部クラッド層7の厚みを約1μmとしている。また、活
性層[または発光層]6としては、実施形態1と同様
に、厚み約200オングストロームのノンドープまたは
SiドープGa0.2In0.8N層を形成している。その他
の構造は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 2) In Embodiment 2, an n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a having a thickness of about 0.15 to 0.3 μm and an n-type GaN having a thickness of about 200 Å are used.
The p-type A having a thickness of about 0.15 to 0.3 μm is formed by repeatedly growing the buffer layer 5 to make the thickness of the lower clad layer 4 about 1 μm.
The 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 7a and the p-type GaN buffer layer 8 having a thickness of about 200 Å are repeatedly grown to make the thickness of the upper cladding layer 7 about 1 μm. As the active layer [or the light emitting layer] 6, a non-doped or Si-doped Ga 0.2 In 0.8 N layer having a thickness of about 200 Å is formed as in the first embodiment. Other structures are similar to those of the first embodiment.

【0043】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0044】各半導体層の成長は実施形態1と同様にM
OCVD法により行い、基板としてサファイア(000
1)C面を用いる。III族ガス源、V族ガス源、n型
ドーパント源、p型ドーパント源およびキャリアガスと
しては実施形態1と同様のものを用いる。
The growth of each semiconductor layer is the same as in the first embodiment.
Performed by OCVD method, and sapphire (000
1) Use the C plane. As the group III gas source, the group V gas source, the n-type dopant source, the p-type dopant source, and the carrier gas, those similar to those in the first embodiment are used.

【0045】まず、実施形態1と同様にして、サファイ
ア基板1上にバッファ層2およびn型GaN層3を成長
させる。
First, similarly to the first embodiment, the buffer layer 2 and the n-type GaN layer 3 are grown on the sapphire substrate 1.

【0046】続いて、n型GaN層3と同じ約1020
℃の基板温度でn型Al0.3Ga0.7Nクラッド層4aを
約0.15μm〜0.3μm成長させ、その後、基板温
度を約500℃に下げてn型GaN緩衝層5を約200
オングストローム成長させる。さらに、上記n型クラッ
ド層4a/n型緩衝層5の成長を繰り返して、下部クラ
ッド層4の厚みを約1μmにする。
Then, about 1020 which is the same as that of the n-type GaN layer 3 is formed.
The n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a is grown at about 0.15 μm to 0.3 μm at the substrate temperature of ° C, and then the substrate temperature is lowered to about 500 ° C to form the n-type GaN buffer layer 5 at about 200 ° C.
Grow angstroms. Further, the growth of the n-type cladding layer 4a / n-type buffer layer 5 is repeated to make the thickness of the lower cladding layer 4 about 1 μm.

【0047】次に、実施形態1と同様にして活性層[ま
たは発光層]6を成長させる。
Next, the active layer [or the light emitting layer] 6 is grown in the same manner as in the first embodiment.

【0048】続いて、基板温度を約1020℃に上げて
p型Al0.3Ga0.7Nクラッド層7aを約0.15μm
〜0.3μm成長させ、その後、基板温度を約500℃
に下げてp型GaN緩衝層8を約200オングストロー
ム成長させる。さらに、上記p型クラッド層7a/p型
緩衝層8の成長を繰り返して、上部クラッド層7の厚み
を約1μmとする。
Subsequently, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 7a is set to about 0.15 μm.
~ 0.3μm growth, then substrate temperature about 500 ℃
And the p-type GaN buffer layer 8 is grown to about 200 Å. Further, the growth of the p-type cladding layer 7a / p-type buffer layer 8 is repeated to make the thickness of the upper cladding layer 7 about 1 μm.

【0049】引き続いて、実施形態1と同様にしてp型
キャップ層9を成長させ、p型緩衝層8、p型クラッド
層7a、p型キャップ層9を高濃度のp型層に変化させ
る。その後、実施形態1と同様にしてp型電極10およ
びn型電極11を形成する。
Subsequently, the p-type cap layer 9 is grown in the same manner as in the first embodiment, and the p-type buffer layer 8, the p-type cladding layer 7a and the p-type cap layer 9 are changed to the high-concentration p-type layer. Then, the p-type electrode 10 and the n-type electrode 11 are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0050】なお、GaN緩衝層の成長は、約1000
℃または約1200℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、GaN緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約500℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
The growth of the GaN buffer layer is about 1000.
The growth temperature may be the same as or higher than that of the clad layer, such as C. or about 1200.degree. C., but considering the evaporation of the GaN buffer layer, the growth temperature is preferably about 500.degree. C. lower than that of the clad layer. .

【0051】この実施形態2においても、AlGaNク
ラッド層の間にGaN緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なAlGaNクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なAlGaInN系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
Also in the second embodiment, since the GaN buffer layer is formed between the AlGaN clad layers, the crystal growth of the good quality AlGaN clad layer having a good surface condition and no cracks was possible. Since a high-quality thick clad layer can be obtained in this manner, it is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser and a light emitting diode which are excellent in mass productivity and have good electric and optical characteristics.

【0052】(実施形態3)この実施形態3では、厚み
約0.15〜0.3μmのn型Al0.1Ga0.9Nクラッ
ド層4aと厚み約200オングストロームのn型AlN
緩衝層5とを繰り返し成長して下部クラッド層4の厚み
を約1μmとし、厚み約0.15〜0.3μmのp型A
0.1Ga0.9Nクラッド層7aと厚み約200オングス
トロームのp型AlN緩衝層8とを繰り返し成長して上
部クラッド層7の厚みを約1μmとしている。また、活
性層[または発光層]6としては、実施形態1と同様
に、厚み約200オングストロームのノンドープまたは
SiドープGa0.2In0.8N層を形成している。その他
の構造は、実施形態1と同様である。
(Embodiment 3) In this Embodiment 3, an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4 a having a thickness of about 0.15 to 0.3 μm and an n-type AlN having a thickness of about 200 Å are used.
The p-type A having a thickness of about 0.15 to 0.3 μm is formed by repeatedly growing the buffer layer 5 to make the thickness of the lower clad layer 4 about 1 μm.
The thickness of the upper clad layer 7 is set to about 1 μm by repeatedly growing the 0.1 Ga 0.9 N clad layer 7a and the p-type AlN buffer layer 8 having a thickness of about 200 Å. As the active layer [or the light emitting layer] 6, a non-doped or Si-doped Ga 0.2 In 0.8 N layer having a thickness of about 200 Å is formed as in the first embodiment. Other structures are similar to those of the first embodiment.

【0053】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0054】各半導体層の成長は実施形態1と同様にM
OCVD法により行い、基板としてサファイア(000
1)C面を用いる。III族ガス源、V族ガス源、n型ド
ーパント源、p型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態1と同様のものを用いる。
The growth of each semiconductor layer is the same as in the first embodiment.
Performed by OCVD method, and sapphire (000
1) Use the C plane. As the group III gas source, the group V gas source, the n-type dopant source, the p-type dopant source, and the carrier gas, those similar to those in the first embodiment are used.

【0055】まず、実施形態1と同様にして、サファイ
ア基板1上にバッファ層2およびn型GaN層3を成長
させる。
First, similarly to the first embodiment, the buffer layer 2 and the n-type GaN layer 3 are grown on the sapphire substrate 1.

【0056】続いて、n型GaN層3と同じ約1020
℃の基板温度でn型Al0.1Ga0.9Nクラッド層4aを
約0.15μm〜0.3μm成長させ、その後、基板温
度を約1000℃または約1200℃にしてn型AlN
緩衝層5を約200オングストローム成長させる。さら
に、上記n型クラッド層4a/n型緩衝層5の成長を繰
り返して、下部クラッド層4の厚みを約1μmにする。
Subsequently, about 1020 which is the same as that of the n-type GaN layer 3 is formed.
The n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4a is grown at about 0.15 μm to 0.3 μm at a substrate temperature of ° C., and then the substrate temperature is set at about 1000 ° C. or about 1200 ° C.
The buffer layer 5 is grown to about 200 Å. Further, the growth of the n-type cladding layer 4a / n-type buffer layer 5 is repeated to make the thickness of the lower cladding layer 4 about 1 μm.

【0057】次に、実施形態1と同様にして活性層[ま
たは発光層]6を成長させる。
Next, the active layer [or the light emitting layer] 6 is grown in the same manner as in the first embodiment.

【0058】続いて、基板温度を約1020℃に上げて
p型Al0.1Ga0.9Nクラッド層7aを約0.15μm
〜0.3μm成長させ、その後、基板温度を約500℃
に下げてp型AlN緩衝層8を約200オングストロー
ム成長させる。さらに、上記p型クラッド層7a/p型
緩衝層8の成長を繰り返して、上部クラッド層7の厚み
を約1μmにする。
Subsequently, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and the p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 7a is set to about 0.15 μm.
~ 0.3μm growth, then substrate temperature about 500 ℃
And the p-type AlN buffer layer 8 is grown to about 200 angstroms. Further, the growth of the p-type cladding layer 7a / p-type buffer layer 8 is repeated to make the thickness of the upper cladding layer 7 about 1 μm.

【0059】引き続いて、実施形態1と同様にしてp型
キャップ層9を成長させ、p型緩衝層8、p型上部クラ
ッド層7、p型キャップ層9を高濃度のp型層に変化さ
せる。
Subsequently, the p-type cap layer 9 is grown in the same manner as in the first embodiment, and the p-type buffer layer 8, the p-type upper clad layer 7 and the p-type cap layer 9 are changed to a high-concentration p-type layer. .

【0060】その後、実施形態1と同様にしてp型電極
10およびn型電極11を形成する。
After that, the p-type electrode 10 and the n-type electrode 11 are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0061】なお、AlN緩衝層の成長温度は、約50
0℃程度の低温でもよいが、AlN緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約1000℃または約1200℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
The growth temperature of the AlN buffer layer is about 50.
Although the temperature may be as low as 0 ° C., the evaporation of the AlN buffer layer need not be taken into consideration, and a high temperature such as about 1000 ° C. or about 1200 ° C. is preferable. Further, since the growth can be performed without lowering the temperature during the growth, the manufacturing becomes easy.

【0062】この実施形態3においては、AlGaNク
ラッド層の間にAlN緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なAlGaNクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。このように良質で厚膜
のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電気特性
および光学特性が良好なAlGaInN系半導体レーザ
および発光ダイオードの実現が可能となる。
In the third embodiment, since the AlN buffer layer is formed between the AlGaN cladding layers, the crystal growth of the AlGaN cladding layer having a good surface condition and no cracks was possible. Since a high-quality thick clad layer can be obtained in this manner, it is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser and a light emitting diode which are excellent in mass productivity and have good electric and optical characteristics.

【0063】(実施形態4)この実施形態4では、厚み
約0.15〜0.3μmのn型Al0.3Ga0.7Nクラッ
ド層4aと厚み約200オングストロームのn型Al
0.05Ga0.95N緩衝層5とを繰り返し成長して下部クラ
ッド層4の厚みを約1μmとし、厚み約0.15〜0.
3μmのp型Al0.3Ga0.7Nクラッド層7aと厚み約
200オングストロームのp型Al0.05Ga0.95N緩衝
層8とを繰り返し成長して上部クラッド層7aの厚みを
約1μmとしている。また、活性層[または発光層]6
としては、実施形態1と同様に、厚み約200オングス
トロームのノンドープまたはSiドープGa0.2In0.8
N層を形成している。その他の構造は、実施形態1と同
様である。
(Embodiment 4) In this Embodiment 4, an n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4 a having a thickness of about 0.15 to 0.3 μm and an n-type Al having a thickness of about 200 Å are used.
0.05 Ga 0.95 N buffer layer 5 was repeatedly grown to make the thickness of the lower cladding layer 4 about 1 μm, and the thickness was about 0.15 to 0.
A p-type Al 0.3 Ga 0.7 N clad layer 7a having a thickness of 3 μm and a p-type Al 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 8 having a thickness of approximately 200 Å are repeatedly grown to make the thickness of the upper clad layer 7a approximately 1 μm. In addition, the active layer [or the light emitting layer] 6
As in the first embodiment, a non-doped or Si-doped Ga 0.2 In 0.8 film having a thickness of about 200 Å is used.
The N layer is formed. Other structures are similar to those of the first embodiment.

【0064】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0065】各半導体層の成長は実施形態1と同様にM
OCVD法により行い、基板としてサファイア(000
1)C面を用いる。III族ガス源、V族ガス源、n型ド
ーパント源、p型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態1と同様のものを用いる。
The growth of each semiconductor layer is M as in the first embodiment.
Performed by OCVD method, and sapphire (000
1) Use the C plane. As the group III gas source, the group V gas source, the n-type dopant source, the p-type dopant source, and the carrier gas, those similar to those in the first embodiment are used.

【0066】まず、実施形態1と同様にして、サファイ
ア基板1上にバッファ層2およびn型GaN層3を成長
させる。
First, similarly to the first embodiment, the buffer layer 2 and the n-type GaN layer 3 are grown on the sapphire substrate 1.

【0067】続いて、n型GaN層3と同じ約1020
℃の基板温度でn型Al0.3Ga0.7Nクラッド層4aを
約0.15μm〜0.3μm成長させ、その後、基板温
度を約1000℃または約1200℃にしてn型Al
0.05Ga0.95N緩衝層5を約200オングストローム成
長させる。さらに、上記n型クラッド層4a/n型緩衝
層5の成長を繰り返して、下部クラッド層4の厚みを約
1μmにする。
Subsequently, about 1020, which is the same as that of the n-type GaN layer 3, is formed.
The n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a is grown at about 0.15 μm to 0.3 μm at a substrate temperature of ° C., and then the substrate temperature is set at about 1000 ° C. or about 1200 ° C.
A 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 5 is grown to about 200 Å. Further, the growth of the n-type cladding layer 4a / n-type buffer layer 5 is repeated to make the thickness of the lower cladding layer 4 about 1 μm.

【0068】次に、実施形態1と同様にして活性層[ま
たは発光層]6を成長させる。
Next, the active layer [or the light emitting layer] 6 is grown in the same manner as in the first embodiment.

【0069】続いて、基板温度を約1020℃に上げて
p型Al0.3Ga0.7Nクラッド層7aを約0.15μm
〜0.3μm成長させ、その後、基板温度を約1000
℃または約1200℃にしてp型Al0.05Ga0.95N緩
衝層8を約200オングストローム成長させる。さら
に、上記p型クラッド層7a/p型緩衝層8の成長を繰
り返して、上部クラッド層7の厚みを約1μmにする。
Subsequently, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 7a is set to about 0.15 μm.
~ 0.3 μm, and then the substrate temperature is about 1000
The p-type Al 0.05 Ga 0.95 N buffer layer 8 is grown at about 200 Å at about 200 Å. Further, the growth of the p-type cladding layer 7a / p-type buffer layer 8 is repeated to make the thickness of the upper cladding layer 7 about 1 μm.

【0070】引き続いて、実施形態1と同様にしてp型
キャップ層9を成長させ、p型緩衝層8、p型クラッド
層7a、p型キャップ層9を高濃度のp型層に変化させ
る。その後、実施形態1と同様にしてp型電極10およ
びn型電極11を形成する。
Subsequently, the p-type cap layer 9 is grown in the same manner as in the first embodiment, and the p-type buffer layer 8, the p-type cladding layer 7a and the p-type cap layer 9 are changed to the high-concentration p-type layer. Then, the p-type electrode 10 and the n-type electrode 11 are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0071】なお、AlN緩衝層の成長温度は、約50
0℃程度の低温でもよいが、AlN緩衝層はその蒸発を
考慮しなくてよく、約1000℃または約1200℃等
の高温の方が好ましい。また、成長中に温度を下げるこ
となく成長を行い得るため製造が容易になる。
The growth temperature of the AlN buffer layer is about 50.
Although the temperature may be as low as 0 ° C., the evaporation of the AlN buffer layer need not be taken into consideration, and a high temperature such as about 1000 ° C. or about 1200 ° C. is preferable. Further, since the growth can be performed without lowering the temperature during the growth, the manufacturing becomes easy.

【0072】この実施形態4においては、AlGaNク
ラッド層の間にAlGaN緩衝層が形成されているの
で、表面状態が良好でクラックの無い良質なAlGaN
クラッド層の結晶成長が可能であった。このように良質
で厚膜のクラッド層が得られるので、量産性に優れ、電
気特性および光学特性が良好なAlGaInN系半導体
レーザおよび発光ダイオードの実現が可能となる。
In the fourth embodiment, since the AlGaN buffer layer is formed between the AlGaN cladding layers, the surface condition is good and the AlGaN is of good quality without cracks.
Crystal growth of the clad layer was possible. Since a high-quality thick clad layer can be obtained in this manner, it is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser and a light emitting diode which are excellent in mass productivity and have good electric and optical characteristics.

【0073】(実施形態5)図2は、本発明の他の実施
形態であるAlGaN/InGaN/AlGaN系半導
体レーザ[または発光ダイオード]を示す断面図であ
る。
(Fifth Embodiment) FIG. 2 is a sectional view showing an AlGaN / InGaN / AlGaN semiconductor laser [or a light emitting diode] according to another embodiment of the present invention.

【0074】この素子は、サファイア基板1上に、薄層
のGaNまたはAlNからなるバッファ層2が形成さ
れ、その上に、n型GaN層3、n型下部クラッド層
4、ノンドープまたはSiドープAlwGazIn1-w-z
N(0≦w≦1、0≦z≦1)活性層[または発光層]
6、p型上部クラッド層7およびp型GaNキャップ層
9が積層形成されている。
In this device, a thin buffer layer 2 made of GaN or AlN is formed on a sapphire substrate 1, and an n-type GaN layer 3, an n-type lower clad layer 4 and a non-doped or Si-doped Al layer are formed on the buffer layer 2. w Ga z In 1-wz
N (0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) active layer [or light emitting layer]
6, a p-type upper clad layer 7 and a p-type GaN cap layer 9 are laminated.

【0075】n型下部クラッド層4中には、n型Aly
Ga1-yN(0<y<1)クラッド層4aと薄層のn型
AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層5が積層形成さ
れ、p型上部クラッド層7中には、p型AlyGa1-y
(0<y<1)クラッド層7aと薄層のp型AlxGa
1-xN(0≦x≦1)緩衝層8が積層形成されて、下部
クラッド層4および上部クラッド層7の厚みが約1μm
程度にされている。
In the n-type lower clad layer 4, n-type Al y
In the p-type upper clad layer 7, a Ga 1-y N (0 <y <1) clad layer 4a and a thin n-type Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layer 5 are formed. the, p-type Al y Ga 1-y N
(0 <y <1) clad layer 7a and thin p-type Al x Ga layer
The 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layer 8 is laminated and the thickness of the lower clad layer 4 and the upper clad layer 7 is about 1 μm.
Has been to a degree.

【0076】p型キャップ層9の上にはp型電極10が
形成されている。また、n型下部クラッド層4、活性層
[または発光層]6、p型上部クラッド層7、p型緩衝
層8およびp型キャップ層9は、n型GaN層3が一部
露出するように部分的に除去され、そのn型GaN3の
露出部上にn型電極11が形成されている。
A p-type electrode 10 is formed on the p-type cap layer 9. The n-type lower clad layer 4, the active layer [or the light emitting layer] 6, the p-type upper clad layer 7, the p-type buffer layer 8 and the p-type cap layer 9 are formed so that the n-type GaN layer 3 is partially exposed. Partially removed, the n-type electrode 11 is formed on the exposed part of the n-type GaN 3.

【0077】この実施形態5では、下部クラッド層4
は、厚み約0.3μmのn型Al0.1Ga0.9Nクラッド
層4a、厚み約200オングストロームのn型GaN緩
衝層5、厚み約0.25μmのn型Al0.1Ga0.9Nク
ラッド層4a、厚み約200オングストロームのn型G
aN緩衝層5および厚み約0.15μmのn型Al0. 1
Ga0.9Nクラッド層4aを順次成長している。また、
上部クラッド層7は、厚み約0.15μmのp型Al
0.1Ga0.9Nクラッド層7a、厚み約200オングスト
ロームのp型GaN緩衝層8、厚み約0.25μmのp
型Al0.1Ga0.9Nクラッド層7a、厚み約200オン
グストロームのp型GaN緩衝層8および厚み約0.3
μmのp型Al0.1Ga0.9Nクラッド層7aを順次成長
している。さらに、活性層[または発光層]6として
は、実施形態1と同様に、厚み約200オングストロー
ムのノンドープまたはSiドープGa0.2In0.8N層を
形成している。その他の構造は、実施形態1と同様であ
る。
In the fifth embodiment, the lower cladding layer 4
Is an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4a having a thickness of about 0.3 μm, an n-type GaN buffer layer 5 having a thickness of about 200 Å, an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 4a having a thickness of about 0.25 μm, and a thickness of about 200 angstrom n-type G
aN buffer layer 5 and the thickness of about 0.15 [mu] m n-type Al 0. 1
The Ga 0.9 N cladding layer 4a is sequentially grown. Also,
The upper clad layer 7 is made of p-type Al having a thickness of about 0.15 μm.
0.1 Ga 0.9 N clad layer 7a, p-type GaN buffer layer 8 with a thickness of about 200 Å, p with a thickness of about 0.25 μm
-Type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 7 a, p-type GaN buffer layer 8 having a thickness of about 200 Å, and thickness of about 0.3
A p-type Al 0.1 Ga 0.9 N cladding layer 7a having a thickness of μm is sequentially grown. Further, as the active layer [or the light emitting layer] 6, a non-doped or Si-doped Ga 0.2 In 0.8 N layer having a thickness of about 200 Å is formed as in the first embodiment. Other structures are similar to those of the first embodiment.

【0078】この半導体レーザ[または発光ダイオー
ド]の製造は、以下のようにして行われる。
This semiconductor laser [or light emitting diode] is manufactured as follows.

【0079】各半導体層の成長は実施形態1と同様にM
OCVD法により行い、基板としてサファイア(000
1)C面を用いる。III族ガス源、V族ガス源、n型ド
ーパント源、p型ドーパント源およびキャリアガスとし
ては実施形態1と同様のものを用いる。
The growth of each semiconductor layer is M as in the first embodiment.
Performed by OCVD method, and sapphire (000
1) Use the C plane. As the group III gas source, the group V gas source, the n-type dopant source, the p-type dopant source, and the carrier gas, those similar to those in the first embodiment are used.

【0080】まず、実施形態1と同様にして、サファイ
ア基板1上にバッファ層2およびn型GaN層3を成長
させる。
First, similarly to the first embodiment, the buffer layer 2 and the n-type GaN layer 3 are grown on the sapphire substrate 1.

【0081】続いて、n型GaN層3と同じ約1020
℃の基板温度でn型Al0.3Ga0.7Nクラッド層4aを
約0.3μm成長させ、その後、基板温度を約500℃
に下げてn型GaN緩衝層5を約200オングストロー
ム成長させる。次に、約1020℃の基板温度でn型A
0.3Ga0.7Nクラッド層4aを約0.25μm成長さ
せ、その後、基板温度を約500℃に下げてn型GaN
緩衝層5を約200オングストローム成長させる。さら
に、約1020℃の基板温度でn型Al0.3Ga0.7Nク
ラッド層4aを約0.15μm成長させる。
Subsequently, about 1020 which is the same as that of the n-type GaN layer 3 is used.
The n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a was grown to a thickness of about 0.3 μm at a substrate temperature of 500 ° C.
And the n-type GaN buffer layer 5 is grown to about 200 angstroms. Next, at the substrate temperature of about 1020 ° C., n-type A
The l 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a is grown to about 0.25 μm, and then the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. to form n-type GaN.
The buffer layer 5 is grown to about 200 Å. Further, the n-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 4a is grown by about 0.15 μm at the substrate temperature of about 1020 ° C.

【0082】次に、実施形態1と同様にして活性層[ま
たは発光層]6を成長させる。
Next, the active layer [or the light emitting layer] 6 is grown in the same manner as in the first embodiment.

【0083】続いて、基板温度を約1020℃に上げて
p型Al0.3Ga0.7Nクラッド層7aを約0.15μm
成長させ、その後、基板温度を約500℃に下げてp型
GaN緩衝層8を約200オングストローム成長させ
る。次に、約1020℃の基板温度でp型Al0.3Ga
0.7Nクラッド層7aを約0.25μm成長させ、その
後、基板温度を約500℃に下げてp型GaN緩衝層8
を約200オングストローム成長らはる。さらに、約1
020℃の基板温度でp型Al0.3Ga0.7Nクラッド層
7aを約0.3μm成長させる。
Then, the substrate temperature is raised to about 1020 ° C. and the p-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 7a is set to about 0.15 μm.
After the growth, the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. and the p-type GaN buffer layer 8 is grown to about 200 Å. Next, at a substrate temperature of about 1020 ° C., p-type Al 0.3 Ga
The 0.7 N cladding layer 7a is grown to about 0.25 μm, and then the substrate temperature is lowered to about 500 ° C. to p-type GaN buffer layer 8
Is about 200 angstroms. Furthermore, about 1
A p-type Al 0.3 Ga 0.7 N cladding layer 7a is grown to a thickness of about 0.3 μm at a substrate temperature of 020 ° C.

【0084】引き続いて、実施形態1と同様にしてp型
キャップ層9を成長させ、p型緩衝層8、p型クラッド
層7a、p型キャップ層9を高濃度のp型層に変化させ
る。その後、実施形態1と同様にしてp型電極10およ
びn型電極11を形成する。
Subsequently, similarly to the first embodiment, the p-type cap layer 9 is grown to change the p-type buffer layer 8, the p-type cladding layer 7a and the p-type cap layer 9 into the high-concentration p-type layer. Then, the p-type electrode 10 and the n-type electrode 11 are formed in the same manner as in the first embodiment.

【0085】なお、GaN緩衝層の成長は、約1000
℃または約1200℃等、クラッド層と同じかまたは高
い成長温度で行ってもよいが、GaN緩衝層の蒸発を考
慮すれば、約500℃程度のクラッド層よりも低い成長
温度で行うのが好ましい。
The growth of the GaN buffer layer is about 1000.
The growth temperature may be the same as or higher than that of the clad layer, such as C. or about 1200.degree. C., but considering the evaporation of the GaN buffer layer, the growth temperature is preferably about 500.degree. C. lower than that of the clad layer. .

【0086】この実施形態5においては、AlGaNク
ラッド層の間にGaN緩衝層が形成されているので、表
面状態が良好でクラックの無い良質なAlGaNクラッ
ド層の結晶成長が可能であった。また、活性層[または
発光層]に近付くにつれてAlGaNクラッド層を薄く
しているので、クラッド層の結晶状態をさらに良好にす
ることができた。このように良質で厚膜なクラッド層が
得られるので、量産性に優れ、電気特性および光学特性
が良好なAlGaInN系半導体レーザおよび発光ダイ
オードの実現が可能となる。
In the fifth embodiment, since the GaN buffer layer is formed between the AlGaN cladding layers, the crystal growth of the AlGaN cladding layer having a good surface condition and no cracks was possible. Moreover, since the AlGaN cladding layer is made thinner as it approaches the active layer [or the light emitting layer], the crystalline state of the cladding layer can be further improved. Since a high quality and thick clad layer is obtained in this manner, it is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser and a light emitting diode which are excellent in mass productivity and have good electric and optical characteristics.

【0087】尚、本発明は上記実施形態に限定されるも
のではなく、成長条件、有機金属化合物ガスの種類、使
用材料等は上記実施形態に示した以外のものを用いるこ
とができる。
The present invention is not limited to the above embodiment, and growth conditions, kinds of organometallic compound gas, materials used, etc. other than those shown in the above embodiment can be used.

【0088】[0088]

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
によれば、基板上に、MOCVD法によりAlyGa1-y
N(0<y<1)からなる化合物半導体層を形成する方
法において、前記化合物半導体層は、前記基板側から順
次、下部クラッド層と、活性層または発光層と、上部ク
ラッド層とを少なくとも備える化合物半導体発光素子の
前記下部クラッド層および上部クラッド層であって、こ
れら下部クラッド層および上部クラッド層中に緩衝層を
単層または複数層形成することにより、表面状態が良好
でクラックの無い良質な下部クラッド層および上部クラ
ッド層を所望の厚みに成長できる。
As is apparent from the above description, according to the present invention, Al y Ga 1-y is formed on a substrate by MOCVD.
In the method of forming a compound semiconductor layer made of N (0 <y <1), the compound semiconductor layer is sequentially formed from the substrate side.
Next, the lower cladding layer, the active layer or the light emitting layer, and the upper cladding layer.
Of a compound semiconductor light emitting device including at least a rud layer
The lower clad layer and the upper clad layer,
By forming a single buffer layer or a plurality of buffer layers in the lower clad layer and the upper clad layer, a good quality of the clad layer and the upper clad layer with good surface condition and no cracks can be obtained.
The pad layer can be grown to a desired thickness.

【0089】AlyGa1-yN(0<y<1)クラッド層
の場合、AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層とクラッ
ド層とを繰り返して成長することにより、上部クラッド
層および下部クラッド層を約1μm程度成長することが
可能である。この上部クラッド層、下部クラッド層およ
びAlwGazIn1-w-zN(0≦w≦1、0≦z≦1
活性層[または発光層]により、量産性に優れ、電気特
性および光学特性が良好なAlGaInN系半導体レー
ザ素子および発光ダイオードが実現可能である。
In the case of an Al y Ga 1-y N (0 <y <1) clad layer, by repeatedly growing an Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layer and a clad layer, It is possible to grow the upper clad layer and the lower clad layer to about 1 μm. The upper cladding layer, the lower cladding layer and the Al w Ga z In 1-wz N (0 ≦ w ≦ 1,0 ≦ z ≦ 1)
Due to the active layer [or light emitting layer], it has excellent mass productivity and electrical characteristics.
It is possible to realize an AlGaInN-based semiconductor laser device and a light-emitting diode having good properties and optical characteristics .

【0090】[0090]

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

【図1】本発明の一実施形態である半導体レーザ[また
は発光ダイオード]を示す断面模式図である。
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser [or a light emitting diode] according to an embodiment of the present invention.

【図2】本発明の他の実施形態である半導体レーザ[ま
たは発光ダイオード]を示す断面模式図である。
FIG. 2 is a schematic sectional view showing a semiconductor laser [or a light emitting diode] according to another embodiment of the present invention.

【図3】従来の半導体レーザ[または発光ダイオード]
を示す断面模式図である。
FIG. 3 Conventional semiconductor laser [or light emitting diode]
It is a cross-sectional schematic diagram which shows.

【図4】従来の半導体レーザにおけるAlGaNクラッ
ド層表面を示す平面模式図である。
FIG. 4 is a schematic plan view showing the surface of an AlGaN cladding layer in a conventional semiconductor laser.

【図5】従来の半導体レーザにおけるAlGaNクラッ
ド層の作製工程を示す断面模式図である。
FIG. 5 is a schematic sectional view showing a manufacturing process of an AlGaN cladding layer in a conventional semiconductor laser.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 サファイア(0001)基板 2 GaNまたはAlNバッファ層 3 n型GaN層 4 下部クラッド層 4a n型AlyGa1-yN(0<y<1)クラッド層 5 薄層n型AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層 6 ノンドープまたはSiドープAlwGazIn
1-w-zN(0≦w≦1、0≦z≦1)活性層または発光
層 7 上部クラッド層 7a p型AlyGa1-yN(0<y<1)クラッド層 8 薄層p型AlxGa1-xN(0≦x≦1)緩衝層 9 p型GaNキャップ層 10 p型電極 11 n型電極
1 Sapphire (0001) substrate 2 GaN or AlN buffer layer 3 n-type GaN layer 4 lower cladding layer 4a n-type Al y Ga 1-y N (0 <y <1) cladding layer 5 thin layer n-type Al x Ga 1- x N (0 ≦ x ≦ 1 ) buffer layer 6 doped or Si-doped Al w Ga z In
1-wz N (0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1) active layer or light-emitting layer 7 upper clad layer 7a p type Al y Ga 1-y N (0 <y <1) clad layer 8 thin layer p type Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) buffer layer 9 p-type GaN cap layer 10 p-type electrode 11 n-type electrode

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 基板上に、MOCVD法によりAly
1-yN(0<y<1)からなる化合物半導体層を形成
する方法において、前記化合物半導体層は、前記基板側
から順次、下部クラッド層と、活性層または発光層と、
上部クラッド層とを少なくとも備える化合物半導体発光
素子の前記下部クラッド層および上部クラッド層であっ
て、これら下部クラッド層および上部クラッド層中に緩
衝層を単層または複数層形成することを特徴とする化合
物半導体層の形成方法。
1. An Al y G film is formed on a substrate by MOCVD.
a 1-y N (0 <y <1), the compound semiconductor layer is formed on the substrate side.
Sequentially from the lower clad layer, the active layer or the light emitting layer,
Compound semiconductor light emission including at least an upper cladding layer
The lower clad layer and the upper clad layer of the device.
A method for forming a compound semiconductor layer, comprising forming a single buffer layer or a plurality of buffer layers in the lower clad layer and the upper clad layer.
【請求項2】 前記緩衝層は、AlxGa1-xN(0≦x
≦1)からなる化合物半導体からなることを特徴とする
請求項1に記載の化合物半導体層の形成方法。
2. The buffer layer comprises Al x Ga 1-x N (0 ≦ x
The method of forming a compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the compound semiconductor is formed of ≦ 1).
【請求項3】 前記緩衝層を含んだ前記下部クラッド層
および上部クラッド層としての化合物半導体層は、1μ
m程度の厚みを有することを特徴とする請求項1乃至2
のいずれかに記載の化合物半導体層の形成方法。
3. The lower clad layer including the buffer layer
And the compound semiconductor layer as the upper clad layer is 1 μm
3. The structure according to claim 1, which has a thickness of about m.
A method for forming a compound semiconductor layer according to any one of 1.
【請求項4】 前記緩衝層は、前記下部クラッド層およ
び上部クラッド層としてのAlyGa1-yN(0<y<
1)化合物半導体層の形成温度と異なる温度で形成され
ることを特徴とする請求項1乃至3のいずれかに記載の
化合物半導体層の形成方法。
4. The buffer layer comprises the lower cladding layer and the buffer layer.
And Al y Ga 1-y N (0 <y < as the upper clad layer
1) The method for forming a compound semiconductor layer according to any one of claims 1 to 3, wherein the compound semiconductor layer is formed at a temperature different from the formation temperature of the compound semiconductor layer.
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