JP3665911B2 - 半導体光素子の製造方法，及び半導体光素子 - Google Patents
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Description
【０００２】
【発明の属する技術分野】
この発明は、ドーピング制御が容易なＢｅドーピング方法，及び成長層表面を鏡面にできるエピタキシャル成長方法を用いた半導体光素子の製造方法、及びかかる製造方法により製造される半導体光素子に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
現在、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いたIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長においては、そのｐ型ドーパントとして亜鉛（Ｚｎ）が最も一般的に用いられている。しかしＺｎの拡散係数は、たとえば、ＧａＡｓ中において、７００℃で４×１０-14 cm-2／ｓと大きく、結晶中を早く動くため、Ｚｎの急峻なプロファイルを得るのは非常に困難で、設計通りのデバイス構造を得ることはできなかった。また、半導体レーザのｐ型クラッド層等のｐ型不純物としてＺｎを用いた場合、Ｚｎが活性層に拡散することにより、半導体レーザの発光効率等が悪くなるという問題もあった。
【０００４】
また、ＡｌＧａＩｎＰ結晶にＺｎをドーピングする場合は、ドーパントであるＺｎとホストのＡｌ＋Ｇａ＋Ｉｎの供給量はほぼ同じにする必要があり、ドーピング効率が悪いという問題があった。
【０００５】
一方、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法ではＺｎより拡散しにくいＢｅがｐ型ドーパントとして用いられており、ＭＯＣＶＤ法でもＢｅをｐ型ドーパントとして用いることが検討されてきた。
【０００６】
たとえば、Ｊ．Ｄ．パーソンズらは、ジャーナルオブクリスタルグロース（Journal of Crystal Growth 77(1986)32-36 North-Holland, Amsterdam "MOVPE GROWTH OF BERYLLIUM-DOPED GALLIUM ARSENIDE USING DIETHYLBERYLLIUM"）に、有機金属気相成長法によりＧａＡｓを結晶成長する際の、Ｂｅドーピングに関する研究成果を発表している。この文献では、ドーパント材料としてジエチルベリリウム（以下ＤＥＢｅと記す）を用いている。また、この文献の他にも、例えば、アプライドフィジックスレターズ(Appl.Phys.Lett. 53(24), 12 December 1988, 2411-2413) 等に、有機金属気相成長法によるIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長における、Ｂｅドーピングに関する記述は見られるが、いずれもＢｅのドーパント材料としてＤＥＢｅを用いたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長の際のＢｅドーピングには、Ｂｅの有機金属としてＤＥＢｅを用いていた。ＤＥＢｅは合成時に酸素の混入が避けられないため、材料の純度を上げることが困難であり、このため、従来のＤＥＢｅを用いたＢｅドーピング方法では、ドーピング時に酸素が不純物として結晶中に混入し、電気的特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００８】
また、ドーパント材料の蒸気圧は低い方がドーピング制御における取り扱いが容易であるという利点があるが、ＤＥＢｅの蒸気圧は取り扱いの容易さという観点からは、十分低いとはいえないものであった。
【００１１】
この発明は、上記の問題を解消するためになされたものであり、高性能の半導体光素子を容易に作製することのできる半導体光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、この発明は、高品質なＢｅドーピング層を備えた半導体光素子を実現することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１）は、ｐ型ＩｎＰ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００２９】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項２）は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３０】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項３）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３１】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項４）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体短波長レーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３３】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項５）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００３４】
【数１】
【００３５】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。
【００３６】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項６）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００３７】
【数２】
【００３８】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。
【００３９】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項７）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００４０】
【数３】
【００４１】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させることにより形成するものである。
【００４２】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項８）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００４３】
【数４】
【００４４】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより形成するものである。
【００４５】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項９）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてｐ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造するものである。
【００４６】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１０）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてｎ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造するものである。
【００４７】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１１）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてＩｎＰ基板を用い、フォトダイオードを製造するものである。
【００４９】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１２）は、ｐ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５０】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１３）は、ｎ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５１】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１４）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体可視光レーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５２】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１５）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体短波長レーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５４】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１６）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００５５】
【数１】
【００５６】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。
【００５７】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１７）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００５８】
【数２】
【００５９】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。
【００６０】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１８）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００６１】
【数３】
【００６２】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓからなるものである。
【００６３】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１９）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００６４】
【数４】
【００６５】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰからなるものである。
【００６６】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２０）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がｐ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザである。
【００６７】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２１）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がｎ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザである。
【００６８】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２２）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がＩｎＰ基板である、フォトダイオードである。
【００６９】
【発明の実施の形態】
参考例
構成１．
この発明の参考例におけるＢｅドーピング方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する際に、III-Ｖ族化合物半導体結晶中にベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたものである。これにより、図１に示すように、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅが、従来のベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として用いられていた有機金属であるジメチルベリリウム（ＤＭＢｅ）よりも蒸気圧が低いので、ドーピング制御を容易とでき、また、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅはＤＭＢｅよりも純度の高いものを容易に入手できるので、ドーピングの際に酸素等の不純物が結晶中に混入するのを抑制することが容易であり、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００７０】
構成２．
また、この発明の参考例におけるＢｅドーピング方法は、ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ法のいずれかによって、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する際に、III-Ｖ族化合物半導体結晶中にベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたものである。このため、ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ法のいずれかによって、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００７１】
実施例１．
以下、この発明の参考例の一実施例によるＢｅドーピング方法を図について説明する。
本実施例は、ＩｎＰを結晶成長する際に、このＩｎＰ結晶中にＢｅをドーピングするためのＢｅの有機金属として（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いたものである。
【００７２】
ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム（以下（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅと記す）は、室温で液体，蒸気圧は約０．０５torrである。
【００７３】
図１は、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅとＤＥＢｅの蒸気圧を比較して示した図であり、図において、曲線１は（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの蒸気圧を、曲線２はＤＥＢｅの蒸気圧をそれぞれ示す。図に示されるように、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの蒸気圧は、ＤＥＢｅの蒸気圧よりも低く、常温（３００°Ｋ）では１桁以上低い。
【００７４】
ドーピングガスは蒸気圧が低い方が取扱が容易であり、ドーピングガスの供給の制御が容易となる利点があり、特に細かいドーピング制御が必要な場合等には極めて有益である。
【００７５】
即ち、本実施例では、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いることにより、ＤＥＢｅをドーパント材料として用いる従来のＢｅドーピング方法に比して、制御性を向上することができる。
【００７６】
また、一般にＣやＨが多いと、金属元素と有機元素が熱分解し易いので、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ＝（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ＢｅはＤＥＢｅ＝（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｂｅよりも低温で分解し易い。ただし、この分解は１００℃以上で生ずるものであり、それ以下の温度では（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅは安定である。高温まで金属元素と有機元素の熱分解が生じにくい場合には、金属元素とともに有機元素、特に炭素（Ｃ）が結晶中に取り込まれ易く、ＧａＡｓのように、その結晶中でＣがアクセプタとなる半導体材料においては問題とはならないが、ＩｎＰのように、その結晶中でＣがドナーとなる半導体材料においては、ＢｅとともにＣが結晶中に取り込まれるとＢｅがＣによってコンペンセイトされ、ｐ型キャリア濃度が低下してしまうという問題がある。Ｂｅのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いる本実施例では、（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）が低温でＢｅと分解するので、結晶中にＣが取り込まれにくく、ＢｅのＣによるコンペンセイトが少ないため、ｐ型キャリア濃度の低下を抑制することができる。
【００７７】
以下、ＭＯＣＶＤ法によりＩｎＰ層を結晶成長する際に、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドーピングした時のドーピング特性について詳述する。
図２は、成長圧力７６torr、Ｖ／III 比１００で成長したＩｎＰの成長温度をパラメータとしたＢｅのドーピング特性を示す図である。（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの供給量（Ｈ2 のキャリアガス量）が増加するに従い、ホール濃度も線形に増加している。また成長温度を上げるに従い、ホール濃度は増加する。ＩｎＰの場合、不純物の濃度が４×１０18cm-3程度で飽和するが、この飽和領域までドーピングの線形性は保たれている。成長温度６６５°Ｃ，（ＭｅＣＰ2 ）2 Ｂｅの供給量６０cc/minでホール濃度３×１０18cm-3が得られている。成長したサンプルの表面モフォロジーはすべて鏡面である。
【００７８】
図３は（ＭｅＣＰ）2 ＢｅをＢｅのドーパント材料として用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール測定によるキャリア濃度とキャパシタンス−ボルテージ（Ｃ−Ｖ）測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。図に示されるように、ホール濃度とイオン化している不純物濃度はほぼ同じであり、酸素等のＢｅ以外の不純物が殆ど混入していないことがわかる。
【００７９】
また、図４は（ＭｅＣＰ）2 ＢｅをＢｅのドーパント材料として用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ＳＩＭＳによる濃度測定値とホール測定又はＣ−Ｖ測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。図に示されるように、ＩｎＰ中におけるＢｅの活性化率はほぼ１であり、Ｂｅは全てイオン化している。
【００８０】
また、実験では、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いたＢｅのドーピング効率は、ＤＥＺｎを用いてＺｎをドーピングした場合と比較して７〜８倍高いことも認められた。
【００８１】
図５は、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。図に示されるように、ＺｎドープＩｎＰはホール濃度を高くすると長波長側にシフトするが、ＢｅドープＩｎＰはホール濃度にかかわらずＰＬピーク波長は一定である。また、図６は、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてそれぞれ異なる成長温度で結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。ホール濃度とＰＬピーク波長との関係に成長温度への依存性は見られない。
【００８２】
図７はドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。図に示されるように、ＺｎドープＩｎＰ，ＢｅドープＩｎＰのいずれもホール濃度が高くなるとＰＬ半値巾は広くなる。また図８はドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、それぞれ異なる成長温度で結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。ホール濃度とＰＬ半値巾との関係に成長温度への依存性は見られない。
【００８３】
図９は、アンドープＩｎＰ層上にＢｅドープＩｎＰ層，又はＺｎドープＩｎＰ層を成長した時のＢｅ又はＺｎの深さ方向のｐ型不純物プロファイルをＳＩＭＳ測定した結果を示す図である。図に示されるように、ＺｎはアンドープＩｎＰ層に拡散するためアンドープＩｎＰ／ＺｎドープＩｎＰ界面で急峻に変化するｐ型不純物プロファイルが得られないのに対し、ＢｅはアンドープＩｎＰとＢｅドープＩｎＰ界面で急峻に変化するｐ型不純物プロファイルが得られる。これは、Ｂｅの拡散係数がＺｎに比してきわめて小さい（たとえば、ＧａＡｓ中において、７２５℃で４×１０-16 cm-2／ｓ）ためである。図７，図８で示したように、本実施例の方法によりＢｅをドーピングした場合であっても、ホール濃度を高くなるとＰＬ半値巾は広くなる。従って例えば、半導体レーザのｐ型クラッド層等のｐ型不純物としてＢｅを用いた場合に、活性層に大量に拡散するとすれば、Ｚｎをｐ型不純物として用いた場合と同様、レーザの特性に悪影響を及ぼす。しかしながら、図９から明らかなように、半導体レーザのｐ型クラッド層のｐ型不純物としてＢｅを用いた場合に、Ｂｅが活性層に大量に拡散することはなく、ｐ型不純物としてＺｎを用いた場合に問題となっていたレーザの特性の劣化は生じない。
【００８４】
このように、本実施例では、ＩｎＰ層をエピタキシャル成長する際に、該ＩｎＰ層中にＢｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅが、従来のベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として用いられていた有機金属であるジメチルベリリウム（ＤＭＢｅ）よりも蒸気圧が低いので、ドーピング制御を容易とでき、また、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅはＤＭＢｅよりも純度の高いものを容易に入手できるので、ドーピングの際に酸素等の不純物が結晶中に混入するのを抑制することが容易であり、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００８５】
なお、本実施例ではＩｎＰにドーピングした例について述べたが、結晶の母材がＩｎＰ系，ＡｌＧａＡｓ系，ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＮ系等III-Ｖ族化合物半導体すべての材料においてＢｅのドーピングが可能である。
【００８６】
また、結晶成長法もＭＯＣＶＤ法に限らず、ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ等、有機金属である（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅをドーパント材料として用いて結晶成長を行うことができる全ての結晶成長方法に適用することができる。
【００８７】
実施の形態１．
構成１．
この発明の実施の形態１における半導体光素子の製造方法は、図１１に示すように、基板１１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層１２，１６，１８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層１２，１６，１８を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【００８８】
構成２．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子の製造方法（請求項１）は、図１１に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する際に、上記ｐ型層１２，１６，１８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層１２，１６，１８を容易に実現でき、高性能の、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを作製することができる。
【００８９】
構成３．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子は、図１０に示すように、基板１１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層１２，１６，１８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層１３への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【００９０】
構成４．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子（請求項１２）は、図１０に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を備えた半導体長波長埋め込みレーザの、上記ｐ型層１２，１６，１８が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたから、ｐ型不純物の活性層１３への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを、容易に実現できる。
【００９１】
実施例２．
図１０は本発明の実施の形態１の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１１はその製造工程を示す斜視図である。図１０において、１１は（１００）面を有するｐ型ＩｎＰ基板である。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２は基板１１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３はｐ型ＩｎＰクラッド層１２上に配置され、Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層１４は活性層１３上に配置される。ｎ型クラッド層１４，活性層１３，及びｐ型クラッド層１２は、基板１１まで達するエッチングにより、メサ形状に成形されている。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層１６，Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７，及びＢｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８はメサの両側に、メサを埋め込むように、順次配置される。Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層１９は、メサ上、及びｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８上に配置される。ｐ側電極２０は基板１１裏面に、ｎ側電極２１はコンタクト層１９上にそれぞれ配置される。
【００９２】
次に、製造工程について説明する。
まず、不純物としてＺｎを３〜５×１０18cm-3を含む，（１００）面を有するｐ型ＩｎＰ基板１１の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3），アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３，Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層１４（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１１(a) ）。各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰクラッド層１２が２μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３が０．１μｍ、ｎ型ＩｎＰクラッド層１４が０．５μｍである。
【００９３】
結晶成長温度は６４０℃、結晶成長に使用する材料ガスは、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、ガリウムに関してはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓを用いる。Ｖ／III 比はほぼ１００である。
【００９４】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びにＨＦをエッチャントとして用いた化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯ2 マスク１５を形成し（図１１(b) ）、更に、ＨＢｒ系エッチャントを用いた化学エッチングによりメサ構造を形成する（図１１(c) ）。
【００９５】
このようにして作製したメサ構造に、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層１６（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3）を順次選択埋め込み成長をする（図１１(d) ）。
【００９６】
各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰバッファ層１６が０．７μｍ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７が０．８μｍ、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８が１μｍである。
【００９７】
ＳｉＯ2 ストライプ状マスク１５を化学エッチングにより除去した後、Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層１９（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長をする（図１１(e) ）。ｎ型ＩｎＰコンタクト層１９の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板１１裏面にｐ側電極２０を、コンタクト層１９上にｎ側電極２１をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１０に示す半導体レーザが完成する。
【００９８】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さいため、ＢｅがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、デバイスのリニアリティーが向上し、歪み特性が向上する。また、活性層へのＢｅの拡散が少ないため、ｐクラッド層のキャリア濃度を３×１０18cm-3まで上げることができ、デバイスの抵抗が下がって高出力化が可能になる。
【００９９】
また、本実施例では、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１００】
実施の形態２．
構成１．
この発明の実施の形態２における半導体光素子の製造方法は、図１３に示すように、基板３１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層３４，３６，３８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層３４，３６，３８を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１０１】
構成２．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子の製造方法（請求項２）は、図１３に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する際に、上記ｐ型層３４，３６，３８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたから、品質の高いｐ型層３４，３６，３８を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＩｎＰ基板３１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを作製することができる。
【０１０２】
構成３．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子は、図１２に示すように、基板３１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層３４，３６，３８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。
これにより、ｐ型不純物の活性層３３への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１０３】
構成４．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子（請求項１３）は、図１２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を備えた半導体長波長埋め込みレーザの、上記ｐ型層３４，３６，３８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成したものである。これにより、ｐ型不純物の活性層３３への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｎ型ＩｎＰ基板３１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを、容易に実現できる。
【０１０４】
実施例３．
図１２は本発明の実施の形態２の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、他のＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１３はその製造工程を示す斜視図である。図１２において、３１は（１００）面を有するｎ型ＩｎＰ基板である。Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層３２は基板３１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３はｎ型ＩｎＰクラッド層３２上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層３４は活性層３３上に配置される。ｐ型クラッド層３４，活性層３３，及びｎ型クラッド層３２は、基板３１まで達するエッチングにより、メサ形状に成形されている。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６，及びＳドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７はメサの両側に、メサを埋め込むように、順次配置される。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層３８は、メサ上、及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７上に配置される。ｎ側電極３９は基板３１裏面に、ｐ側電極４０はコンタクト層３８上にそれぞれ配置される。
【０１０５】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＩｎＰ基板３１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層３２（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3），アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３，ベリリウム（Ｂｅ）ドープｐ型ＩｎＰクラッド層３４（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する。各層の典型的な層厚は、ｎ型ＩｎＰクラッド層３２が１μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３が０．１μｍ、ｐ型ＩｎＰクラッド層３４が０．５μｍである（図１３(a) ）。
【０１０６】
結晶成長温度は６４０℃、結晶成長に使用する材料ガスは、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、ガリウムに関してはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓを用いる。Ｖ／III 比はほぼ１００である。
【０１０７】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びにＨＦをエッチャントとして用いた化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯ2 マスク３５を形成し（図１３(b) ）、更に、ＨＢｒ系エッチャントを用いた化学エッチングによりメサ構造を形成する（図１３(c) ）。
【０１０８】
このようにして作製したメサ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3）を順次選択埋め込み成長をする（図１３(d) ）。
各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６が１μｍ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７が１μｍである。
【０１０９】
ＳｉＯ2 ストライプ状マスク３５を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層３８（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長をする（図１３(e) ）。ｐ型ＩｎＰコンタクト層３８の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板３１裏面にｎ側電極３９を、コンタクト層３８上にｐ側電極４０をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１２に示す半導体レーザが完成する。
【０１１０】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３に拡散することによって光学的特性が劣化することはない。
【０１１１】
また、本実施例でも上記実施例２と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１１２】
なお、実施例２，実施例３で説明した、図１０，図１２の構造は、これに逆バイアス電圧を印加することにより変調器として使用することが可能であるが、この場合には、Ｂｅの拡散が少ないためアンドープ活性層３のキャリア濃度が５×１０16cm-3以下となり、活性層での光の吸収が抑えられて消光比を大きくすることができる。
【０１１３】
実施の形態３．
構成１．
この発明の実施の形態３における半導体光素子の製造方法は、図１５に示すように、基板５１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１１４】
構成２．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子の製造方法（請求項３）は、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する際に、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたから、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板５１を用いた半導体可視光レーザを作製することができる。
【０１１５】
構成３．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子は、図１４に示すように、基板５１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成してなるものである。これにより、ｐ型不純物の活性層５４への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１１６】
構成４．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子（請求項１４）は、図１４に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を備えた半導体可視光レーザにおいて、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板５１を用いた半導体可視光レーザを作製することができる。
【０１１７】
実施例４．
図１４は本発明の実施の形態３の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１５はその製造工程を示す斜視図である。図１４において、５１は（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板である。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層５２，Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５３，アンドープＧａＩｎＰ活性層５４，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５５，及びＢｅドープｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５６は、基板５１上に順次積層して配置される。また、Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５７はエッチングストッパ層５６上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層５８はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５７上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層５９はバンド不連続緩和層５８上に配置される。キャップ層５９，バンド不連続緩和層５８，及びｐ型クラッド層５７はリッジストライプ形状に成形されている。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１はリッジストライプの両側のエッチングストッパ層５６上に、リッジストライプを埋め込むように配置される。Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層６２は、リッジ上、及びｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１上に配置される。ｎ側電極６３は基板５１裏面に、ｐ側電極６４はコンタクト層６２上にそれぞれ配置される。
【０１１８】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板５１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層５２，Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５３（ｎ型不純物濃度４×１０17cm-3），アンドープＧａＩｎＰ活性層５４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５５（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｂｅドープｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐエッチングストッパ層５６（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５７（ｐ型不純物濃度９×１０17cm-3），Ｂｅドープｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバンド不連続緩和層５８（ｐ型不純物濃度３×１０18cm-3），及びＢｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層５９（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１５(a) ）。各層の典型的な層厚は、バッファ層５２が０．５μｍ、ｎ型クラッド層５３が１．５μｍ、活性層５４が７００オングストローム（７０ｎｍ）、ｐ型クラッド層５５が０．２５μｍ、エッチングストッパ層５６が５０オングストローム（５ｎｍ）、ｐ型クラッド層５７が１．４μｍ、バンド不連続緩和層５８が０．１μｍ、キャップ層５９が０．４μｍである。
【０１１９】
結晶成長温度は７００℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。また、ガリウムに関しては、ＧａＡｓ成長時にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、その他のＧａ化合物半導体の成長時には形成トリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を用いる。Ｖ／III 比はＡｌＧａＩｎＰ成長時には２００、ＧａＩｎＰ成長時には４００である。
【０１２０】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより〈０１／１〉方向にストライプ状のＳｉＮマスク６０を形成し（図１５(b) ）、更に化学エッチングによりリッジ構造を形成する（図１５(c) ）。
【０１２１】
このようにして作製したリッジ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１（ｎ型不純物濃度４×１０18cm-3）を選択埋め込み成長をする（図１５(d) ）。電流ブロック層６１の典型的な層厚は１．２μｍである。
【０１２２】
ＳｉＮストライプ状マスク６０を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層６２（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長する（図１５(e) ）。コンタクト層６２の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板５１裏面にｎ側電極６３を、コンタクト層６２上にｐ側電極６４をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１４に示す半導体レーザが完成する。
【０１２３】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＧａＩｎＰ活性層５４に拡散することによって光学的特性が劣化することはない。また、ドーパントにＺｎを用いた場合、ｐクラッド層のＺｎ濃度が９×１０17cm-3以上になるとＺｎが活性層に拡散してデバトス特性を劣化させるため、ｐクラッド層のキャリア濃度を上げることができなかったが、Ｂｅを用いることによりｐ型ドーパントの拡散が抑えられｐクラッド層のキャリア濃度を上げることができるため、デバイスの高速化，高出力化が可能となる。
【０１２４】
また、本実施例でも上記実施例２，実施例３と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１２５】
実施の形態４．
構成１．
この発明の実施の形態４における半導体光素子の製造方法は、図１７に示すように、基板７１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１２６】
構成２．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子の製造方法（請求項４）は、図１７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する際に、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板７１を用いた半導体短波長レーザを作製することができる。
【０１２７】
構成３．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子は、図１６に示すように、基板７１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層７４への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１２８】
構成４．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子（請求項１５）は、図１６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を備えた半導体短波長レーザにおいて、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層７４への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｎ型ＧａＡｓ基板７１を用いた半導体短波長レーザを、容易に実現できる。
【０１２９】
実施例５．
図１６は本発明の実施の形態４の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１７はその製造工程を示す斜視図である。図１６において、７１は（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板である。Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層７２，Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７３，アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７５，及びＢｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層７６は、基板７１上に順次積層して配置される。また、Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７７はエッチングストッパ層７６上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７８はクラッド層７７上に配置される。キャップ層７８，及びｐ型クラッド層７７はリッジストライプ形状に成形されている。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０はリッジストライプの両側のエッチングストッパ層７６上に、リッジストライプを埋め込むように配置される。Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１は、リッジ上、及びｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０上に配置される。ｎ側電極８２は基板７１裏面に、ｐ側電極８３はコンタクト層８１上にそれぞれ配置される。
【０１３０】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板７１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層７２（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3），Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７３（ｎ型不純物濃度４×１０17cm-3），アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７５（ｐ型不純物濃度２×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層７６，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７７（ｐ型不純物濃度２×１０18cm-3），及びＢｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７８（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１７(a) ）。各層の典型的な層厚は、ｎ型バッファ層７２が１μｍ、ｎ型クラッド層７３が１．５μｍ、活性層７４が０．１μｍ、ｐ型クラッド層７５が０．３μｍ、エッチングストッパ層７６が５０オングストローム（５ｎｍ）、ｐ型クラッド層７７が１．１μｍ、キャップ層７８が０．７μｍである。
【０１３１】
結晶成長温度は６７５℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ガリウムに関してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。また、Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｅドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を用いる。Ｖ／III 比は２００である。
【０１３２】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯＮマスク７９を形成し（図１７(b) ）、更に化学エッチングによりリッジ構造を形成する（図１７(c) ）。
【０１３３】
このようにして作製したリッジ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3）を選択埋め込み成長をする（図１７(d) ）。電流ブロック層８０の典型的な層厚は１．５μｍである。
【０１３４】
ＳｉＯＮストライプ状マスク７９を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長する（図１７(e) ）。コンタクト層８１の典型的な層厚は２．５μｍである。この後、基板７１裏面にｎ側電極８２を、コンタクト層８１上にｐ側電極８３をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１６に示す半導体レーザが完成する。
【０１３５】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、デバイスの信頼性が向上する。
【０１３６】
また、本実施例でも上記実施例２ないし実施例４と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１３７】
実施の形態５．
構成１．
この発明の実施の形態５における半導体光素子の製造方法は、図１９に示すように、基板９１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層９６，９７を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層９６，９７を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１３８】
構成２．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子の製造方法は、図１９に示すように、サファイア基板９１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体青色発光ダイオードを製造する際に、上記ｐ型層９６，９７を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層９６，９７を容易に実現でき、高性能の、サファイア基板９１を用いた半導体青色発光ダイオードを作製することができる。
【０１３９】
構成３．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子は、図１８に示すように、基板９１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層９６，９７が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層９５への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１４０】
構成４．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子は、図１８に示すように、サファイア基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を備えた半導体青色発光ダイオードにおいて、上記ｐ型層９６，９７が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層への拡散による光学的特性の劣化の少ない、サファイア基板９１を用いた半導体青色発光ダイオードを、容易に実現できる。
【０１４１】
実施例６．
図１８は本発明の実施の形態５の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＧａＮ系半導体青色発光ダイオードの構造を示す図であり、図１９はその製造工程を示す斜視図である。図１８において、９１は（０００１）面を有するサファイア基板である。アンドープＧａＮバッファ層９２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層９３，Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層９４，ＺｎドープＩｎＧａＮ活性層９５，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層９６，及びＢｅドープｐ型ＧａＮ層９７は、基板９１上に順次積層して配置される。ｐ型ＧａＮ層９７，ｐ型ＡｌＧａＮ層９６，ＩｎＧａＮ活性層９５，ｎ型ＡｌＧａＮ層９４，及びｎ型ＧａＮクラッド層９３は、その一部分が、ｐ型ＧａＮ層９７側からｎ型ＧａＮクラッド層９３の中ほどに達するまでエッチング除去されており、該部分においてｎ型ＧａＮクラッド層９３が露出している。ｎ側電極９９が露出したｎ型ＧａＮクラッド層９３上に設けられ、ｐ側電極１００がｐ型ＧａＮ層９７上に設けられている。
【０１４２】
次に製造工程について説明する。（０００１）面を有するサファイア基板９１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、アンドープＧａＮバッファ層９２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層９３（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3），Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層９４（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3），ＺｎドープＩｎＧａＮ層９５，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層９６（ｐ型不純物濃度５×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型ＧａＮ層９７（ｐ型不純物濃度８×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１９(a) ）。各層の典型的な層厚は、ＧａＮバッファ層９２が５００オングストローム（５０ｎｍ）、ｎ型ＧａＮクラッド層９３が４μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ層９４が０．２５μｍ、ＩｎＧａＮ層９５が５００オングストローム（５０ｎｍ）、ｐ型ＡｌＧａＮ層９６が０．２５μｍ、ｐ型ＧａＮ層９７が０．５μｍである。
【０１４３】
結晶成長温度は１０００℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ガリウムに関してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素に関してはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を、ＺｎドープのためのドーピングガスとしてはＤＥＺｎを用いる。Ｖ／III 比は１０００である。
結晶成長の後、更に窒素雰囲気で７００°Ｃにて１時間アニールを行い、ｐ型層の抵抗を下げる。
【０１４４】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより、マスク９８を形成し（図１９(b) ）、更に化学エッチングにより図１９(c) のように階段上の構造を形成する。
【０１４５】
マスク９８を化学エッチングにより除去した後、スパッタ技術，フォトリソグラフィーによりｎ側電極９９，及びｐ側電極１００を形成し、チップ分割工程等を経て図１８に示す半導体発光ダイオードが完成する。
【０１４６】
このようにして作製した半導体発光ダイオードは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがＺｎドープＩｎＧａＮ層９５に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、また、ｐ型層の抵抗が下がって高出力化が可能となる。
【０１４７】
また、本実施例でも上記実施例２ないし実施例５と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１４８】
実施の形態６.
構成１．
この発明の実施の形態６におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１４９】
【数１】
【０１５０】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＰを成長させることにより、図２１に示すように、ＩｎＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１５１】
構成２．
また、この発明の実施の形態６におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５２】
【数２】
【０１５３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＰを成長させることにより、図２０に示すように、ＩｎＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１５４】
構成３．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子の製造方法（請求項５）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５５】
【数１】
【０１５６】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザ装置を安定に再現性良く作製することができる。また、図２３に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を安定に、再現性良く作製することができる。
【０１５７】
構成４．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子の製造方法（請求項６）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５８】
【数２】
【０１５９】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザ装置を安定に再現性良く作製することができる。また、図２３に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を安定に、再現性良く作製することができる。
【０１６０】
構成５．
この発明の実施の形態６における半導体光素子（請求項１６）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１６１】
【数１】
【０１６２】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。これにより、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子において、図２２に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、エピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性が得られる。また、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザにおいて、図２３に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、良好なレーザ特性が得られる。
【０１６３】
構成６．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子（請求項１７）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１６４】
【数２】
【０１６５】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。これにより、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子において、図２２に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、エピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性が得られる。また、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザにおいて、図２３に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、良好なレーザ特性が得られる。
【０１６６】
実施例７．
この発明の実施の形態６による一実施例について説明する。
図２０に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＰ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＰ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔Ｋ〕、成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にあり、キャリア濃度は７×１０17ｃｍ-3以上である。図２０においては、ＩｎＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。成長温度が、６６５℃と高い時には、成長速度が３．５μｍ／ｈｏｕｒで鏡面が得られる。成長温度を下げるに従い、鏡面が得られる成長速度範囲は広がり、成長温度６００℃では成長速度が１．４μｍ／ｈｏｕｒでも鏡面が得られる。
【０１６７】
図２０からキャリア濃度７×１０17ｃｍ-3以上の上記ＢｅドープＩｎＰ層において鏡面が得られる成長条件範囲は、
【０１６８】
【数２】
【０１６９】
であることがわかる。
【０１７０】
また、図２１に、キャリア濃度が図２０に示したものより広い範囲の５×１０17ｃｍ-3以上の場合の上記ＢｅドープＩｎＰ層において、鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔Ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）を示す。図２０の場合と同様に成長温度を下げるに従い、成長速度を下げた条件でも鏡面を得ることができる。
【０１７１】
図２１から、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3以上のＢｅドープＩｎＰ層において鏡面が得られる成長条件範囲は、
【０１７２】
【数１】
【０１７３】
であることがわかる。
【０１７４】
上記ＩｎＰ層の表面モフォロジーは、成長膜厚や成長時間には依らない。また、上記ＢｅドープＩｎＰ層の成長は、減圧ＭＯＣＶＤ装置を用いて成長圧力７６〜１５０Ｔｏｒｒ、Ｖ／III 比＝５０〜４００で、その表面が（１００）面であるＩｎＰ基板上で行った。これは、ＭＯＣＶＤ法にとって一般的な成長条件である。
【０１７５】
図２２に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＰをクラッド層４に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。この製造方法においては、まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２，活性層３，上記Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層４，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を順にエピタキシャル成長させた後、コンタクト層５表面にストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成し、このＳｉＯ2 膜６をマスクとして上記のエピタキシャル成長層をメサエッチングする。このエッチングが完了した状態における断面図が図２２である。この後、上記実施例３において説明した、図１３に示した製造方法と同様に電流ブロック層を形成し、さらにｎ側電極，ｐ側電極を形成して、図１２に示したような長波長埋め込み半導体レーザが作製される。
【０１７６】
この際、もしＢｅドープＩｎＰ層４の表面が鏡面でなく荒れていると、続けて成長するコンタクト層５の表面も荒れて図２２のようにストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクに、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができなくなる。さらに、このサイドエッチング量の変動によって活性層３の幅が変動し、このため良好なレーザ特性を再現性良く得ることが困難となる。
【０１７７】
図２３に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＰをｐ型ＩｎＰ基板１１上に成長させるクラッド層１２に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。この製造方法においては、まず、ｐ型ＩｎＰ基板１１上に、上記Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２，活性層３，ｎ型ＩｎＰクラッド層２を順にエピタキシャル成長させる。この状態を示す断面図が図２３である。この後、上記実施例２において説明した、図１１に示した製造方法と同様に、上記エピタキシャル成長層をメサエッチし、このメサエッチにより除去された部分に電流ブロック層を形成し、さらにコンタクト層，ｎ側電極，ｐ側電極を形成して、図１０に示したような長波長埋め込み半導体レーザが作製される。
【０１７８】
この際、もしＢｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２の表面が鏡面でなく荒れていると、続けて成長する活性層３の表面も荒れて、レーザ特性悪化の原因となる。 本実施例７においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＰをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＰ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０１７９】
さらに、本実施例７においては、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１８０】
また、本実施例７においては、ｐ型ＩｎＰ基板を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させるようにしたので、このクラッド層上に成長させる活性層の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザを安定に、再現性良く作製することができる。
【０１８１】
実施の形態７．
構成１．
この発明の実施の形態７におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８２】
【数３】
【０１８３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＧａＡｓを成長させることにより、図２４に示すように、ＩｎＧａＡｓ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１８４】
構成２．
また、この発明の実施の形態７における半導体光素子の製造方法（請求項７）は、図２２に示すように、基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層４，５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１，２を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層５を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８５】
【数３】
【０１８６】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させることにより形成するものである。これにより、上記のエピタキシャル成長条件によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させることができるので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１８７】
構成３．
また、この発明の実施の形態７における半導体光素子（請求項１８）は、図２２に示すように、基板１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層４，５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層４．５の内少なくとも一層５が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８８】
【数３】
【０１８９】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓからなるものである。これにより、長波長埋め込み半導体レーザにおいて、上記のエピタキシャル成長条件によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させることができるので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、この膜の下のエピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を得ることができる。
【０１９０】
実施例８．
この発明の実施の形態７による一実施例について説明する。
図２４に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＧａＡｓ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＧａＡｓ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にある。図２４においては、図２０，２１と同様に、ＩｎＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。成長温度が、６２５℃と高い時は、成長速度２μｍ／ｈｏｕｒで鏡面が得られる。成長温度を下げるに従い鏡面が得られる成長速度範囲は広がり、１．４μｍ／ｈｏｕｒでも鏡面が得られる。
【０１９１】
図２４からＢｅドープＩｎＧａＡｓの鏡面が得られる成長条件の範囲は、
【０１９２】
【数３】
【０１９３】
であることがわかる。
【０１９４】
図２２に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓをコンタクト層５に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。ただし、このＩｎＧａＡｓの組成はＩｎＰに格子整合する組成であり、Ｇａの組成比は０．４６７である。この製造方法は、上記実施例７に記したものと同じであるため、その説明は省略する。
【０１９５】
この際、もしＢｅドープＩｎＧａＡｓコンタクト層５の表面が荒れていると電極の金属材料が、異常に沈みこむことが考えられる。また、コンタクト層５上にストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成して、これをマスクとしてＳｉＯ2 膜６下のエピタキシャル成長層をメサエッチングをする時に、コンタクト層５の表面が荒れてサイドエッチング量を精密に制御することができなくなり、このため活性層３の幅が変動し、良好なレーザの初期活性を有する半導体レーザを安定に、再現性良く作製することができない。
【０１９６】
本実施例８においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＧａＡｓをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＧａＡｓ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０１９７】
さらに、本実施例８においては、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させるようにしたので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１９８】
実施の形態８．
構成１．
この発明の実施の形態８におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１９９】
【数４】
【０２００】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより、図２５に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０２０１】
構成２．
また、この発明の実施の形態８における半導体光素子の製造方法（請求項８）は、図２６に示すように、基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１１０，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層１１０を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２０２】
【数４】
【０２０３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより形成するものである。このエピタキシャル成長条件によって半導体レーザの多重量子井戸活性層１０３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層を成長させることにより、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、このため、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好な初期特性をを有する半導体レーザを得ることができる。
【０２０４】
構成３．
また、この発明の実施の形態８における半導体光素子（請求項１９）は、図２６に示すように、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１１０，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層１１０が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２０５】
【数４】
【０２０６】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰからなるものである。このため、多重量子井戸活性層１０３を備えた半導体レーザにおいて、上記のエピタキシャル成長条件によって多重量子井戸活性層１０３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０を成長させることができるので、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層１０３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好なレーザの初期特性を得ることができる。
【０２０７】
実施例９．
この発明の実施の形態８による一実施例について説明する。
図２５に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＧａＡｓＰ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＧａＡｓＰ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にある。図２５においても、図２０，２１，２４と同様に、ＩｎＧａＡｓＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。上記実施例７，８と同様に成長温度を下げることにより、成長速度の低い条件でも鏡面が得られる。
【０２０８】
図２５からＢｅドープＩｎＧａＡｓＰの鏡面が得られる成長条件の範囲は、
【０２０９】
【数４】
【０２１０】
であることがわかる。
【０２１１】
図２６に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓＰをバリア層１１０に用いた、レーザの多重量子井戸活性層１０３のエネルギーバンド図を示す。図の右側が禁制帯側であり、左側が伝導帯側である。また、図中の１１１はＩｎＧａＡｓウェル層である。ただし、このＩｎＧａＡｓＰの組成は、Ｇａの組成比が０．２０２５、Ａｓの組成比が０．４４１であるものであり、このときのバンドギャップに対応する光の波長λg ＝１．１８μｍである。
【０２１２】
この際、もし上記ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０の表面が鏡面でなく、白濁面であると、このバリア層１１０の上に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚にゆらぎが生じ、良好な多重量子井戸構造を得ることができず、多重量子井戸活性層１０３のフォトルミネッセンス（以下ＰＬと略記する）のスペクトルの半値幅が増大し、レーザ初期特性が劣化する。
【０２１３】
本実施例９においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＧａＡｓＰをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＧａＡｓＰ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０２１４】
さらに、本実施例９においては、半導体レーザの多重量子井戸活性層１０３において、上記のエピタキシャル成長方法によって、表面が鏡面のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０を成長させるようにしたので、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、このため、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層１０３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好な初期特性を有する半導体レーザを得ることができる。
【０２１５】
実施の形態９．
構成１．
この発明の実施の形態９における半導体光素子の製造方法（請求項１１）は、図２８に示すように、ＩｎＰ基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２３，１２４，１２５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２，１２１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層１２３，１２４，１２５を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングし、かつ成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） として成長させるとともに、
上記ｐ型層の内ＩｎＰ層１２４については、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２１６】
【数１】
【０２１７】
とし、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3 以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２１８】
【数２】
【０２１９】
として成長させてその表面を鏡面とし、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓ層１２５については、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２０】
【数３】
【０２２１】
として成長させてその表面を鏡面とし、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓＰ層１２３については、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２２】
【数４】
【０２２３】
として成長させてその表面を鏡面とし、フォトダイオードを製造するものである。このように、ｐ型層の成長を上記の条件で行うため、容易にその表面を鏡面とすることができ、このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触を良好なものとすることができる。また、ＳｉＯ2 膜６をマスクにした成長層のメサエッチングにおいて、この成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このため、高速応答特性の良好なＰＤを得ることができる。
【０２２４】
構成２．
また、この発明の実施の形態９における半導体光素子（請求項２２）は、図２７に示すように、ＩｎＰ基板１上にエピタキシャル成長された、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２３，１２４，１２５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２，１２１を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層１２３，１２４，１２５が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングし、かつ成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） として成長させたものであるとともに、
上記ｐ型層の内ＩｎＰ層１２４は、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２５】
【数１】
【０２２６】
とし、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3 以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２７】
【数２】
【０２２８】
として成長させてその表面を鏡面とした層であり、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓ層１２５は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２９】
【数３】
【０２３０】
として成長させてその表面を鏡面とした層であり、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓＰ層１２３は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２３１】
【数４】
【０２３２】
として成長させてその表面を鏡面とした層であるフォトダイオード（ＰＤ）である。このＰＤは、上記の条件で成長させた、その表面が鏡面であるｐ型層を備えており、このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触が良好なものとなる。また、ＩｎＰ基板上のエピタキシャル成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このため、ＰＤの高速応答特性を良好なものとすることができる。
【０２３３】
実施例１０．
この発明の実施の形態９による一実施例について説明する。
図２７は、上記の実施の形態６〜８で示した、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用い、成長温度と成長速度を前述の成長層の表面が鏡面となる条件でエピタキシャル成長させたｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３，ｐ型ＩｎＰクラッド層１２４，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５を備えた高速応答導波路フォトダイオード（Photo Diode; ＰＤ）の斜視図（図２７(a)），及びこのＰＤの本体１４０を拡大した斜視図（図２７(b)）である。
【０２３４】
このＰＤにおいては、図２７(a) に示すように、光はアンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に入射し、ここで電子・正孔対を発生させる。表面電極１２７，裏面電極１２８の間には逆方向バイアス電圧が印加されているため、上記の電子・正孔対を電流として取り出すことができる。表面電極１２７は、ＰＤ本体１４０上の領域においては、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５と接触しているが、この領域以外では、ＳｉＮ膜１２９上またはＳｉＯ2 膜１３０上に形成されており、半導体層（ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１２６）とは絶縁されている。
【０２３５】
次に、本実施例１０における上記高速応答導波路ＰＤの製造方法について説明する。図２８は、このＰＤの製造方法を示す断面図である。
まず、図２８(a)に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２（膜厚：１μｍ，キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3），ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２１（０．８μｍ，１×１０18ｃｍ-3），アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２（０．６μｍ，１×１０15ｃｍ-3以下），ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３（０．８μｍ，１×１０18ｃｍ-3），ｐ型ＩｎＰクラッド層１２４（２μｍ，１×１０18ｃｍ-3），ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５（０．２５μｍ，１×１０19ｃｍ-3）を順にＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長させる。ただし、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２の組成は、ＩｎＰに格子整合する組成であり、Ｇａの組成比は０．４６７である。また、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２１，１２３の組成は、λg＝１．４μｍとなる組成であり、Ｇａの組成比は０．３４，Ａｓの組成比は０．７３４である。この際、これらの成長層の内のｐ型層は、上記のように実施の形態６〜８で示した、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用い、成長温度と成長速度を前述の成長層の表面が鏡面となる条件でエピタキシャル成長させる。これは、成長温度が ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内であれば、すべての層の成長速度を３．５μｍ／ｈ以上とすることにより実現できる。また、成長層の膜厚の制御性を向上させるため、あるいはＭＯＣＶＤ装置の制約から、成長速度を３．５μｍ／ｈより低くしなくてはいけない場合は、全ての層を低温で成長するか、またはｐ型層の成長を開始する前のいずれかの層あるいはヘテロ接合界面の成長時に成長温度を下げて成長させることによりｐ型層の表面を鏡面とすることができる。
【０２３６】
次に、スパッタにより、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５の表面の全面にＳｉＯ2 膜６を被着させた後、通常の写真製版技術とエッチングを用いて幅１０μｍ，長さ（図２８の断面に垂直な方向）２５μｍのストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成し、さらにこのＳｉＯ2 膜６をマスクとして上記のエピタキシャル成長層をウェットエッチングして、図２８(b) に示すようなメサを形成する。このメサの高さ（すなわちメサエッチングの深さ）は５μｍである。
【０２３７】
次に、上記ＳｉＯ2 膜６をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法によりＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１２６を選択成長させ、上記のメサエッチングにより除去された成長層の部分に、電流ブロック層１２６を埋め込む。さらに、ＳｉＯ2 膜６をＨＦ系のエッチング液を用いて除去した後、図２８(c) に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５表面にＴｉ／Ａｕからなる表面電極１２７を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ａｕからなる裏面電極１２８を形成する。
【０２３８】
本実施例１０においては、ｐ型層の成長を上記の条件で行うため、容易にその表面を鏡面とすることができる。このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触を良好なものとすることができる。また、ＳｉＯ2 膜６をマスクにした成長層のメサエッチングにおいて、この成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このｐ型不純物が光吸収層１２２に拡散すると、この光吸収層を挟んで形成されているp-n 接合容量が増加し、ＰＤの高速応答特性が劣化するが、本実施例１０においては、上記のように、光吸収層１２２に対するｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３からのｐ型不純物の拡散が抑制されているため、高速応答特性の良好なＰＤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ＭｅＣＰ）2 ＢｅとＤＭＢｅの蒸気圧を示す図である。
【図２】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いたＢｅドーピング特性を示す図である。
【図３】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール測定によるキャリア濃度とＣ−Ｖ測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。
【図４】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、キャリア濃度とＳＩＭＳによる不純物濃度測定値との関係を示す図である。
【図５】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。
【図６】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。
【図７】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。
【図８】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。
【図９】 アンドープＩｎＰ層上にＢｅドープＩｎＰ層，又はＺｎドープＩｎＰ層を成長した時のＢｅ又はＺｎの深さ方向のｐ型不純物プロファイルをＳＩＭＳ測定した結果を示す図である。
【図１０】 この発明の第２の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｐ−ＩｎＰ基板を用いた半導体長波長埋め込みレーザを示す斜視図である。
【図１１】 この発明の第２の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１２】 この発明の第３の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＩｎＰ基板を用いた半導体長波長埋め込みレーザを示す斜視図である。
【図１３】 この発明の第３の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１４】 この発明の第４の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＧａＡｓ基板を用いた半導体可視光レーザを示す斜視図である。
【図１５】 この発明の第４の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１６】 この発明の第５の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＧａＡｓ基板を用いた半導体短波長レーザを示す斜視図である。
【図１７】 この発明の第５の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１８】 この発明の第６の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたサファイア基板を用いた青色半導体発光ダイオードを示す斜視図である。
【図１９】 この発明の第６の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２０】 この発明の第７の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２１】 この発明の第７の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２２】 この発明の第７の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２３】 この発明の第７の実施例による他の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２４】 この発明の第８の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２５】 この発明の第９の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２６】 この発明の第９の実施例による半導体光素子の多重量子井戸活性層のエネルギーバンド図である。
【図２７】 この発明の第１０の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製された高速応答導波路ＰＤを示す斜視図(a) ，及びその導波路ＰＤ本体を拡大して示す斜視図(b) である。
【図２８】 この発明の第１０の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＩｎＰ基板、２ ｎ型ＩｎＰクラッド層、３ 活性層、４ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、５ Ｂｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、６ ＳｉＯ2 膜、１１ ｐ型ＩｎＰ基板、１２ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、１３ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、１４ Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層、１６ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層、１７ Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１８ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、１９ Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層、２０ ｐ側電極、２１ ｎ側電極、３１ ｎ型ＩｎＰ基板、
３２ Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層、３３ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、３４ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、３６ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、３７ Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、３８ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層、３９ ｎ側電極、４０ ｐ側電極、５１ ｎ型ＧａＡｓ基板、５２ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層、５３ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５４ アンドープＧａＩｎＰ活性層、５５ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５６ Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、５７ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５８ Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、５９ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層、
６１ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、６２ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層、６３ ｎ側電極、６４ ｐ側電極、７１ ｎ型ＧａＡｓ基板、
７２ Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層、７３ Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７４ アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸活性層、７５ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７６ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層、７７ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７８ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層、８０ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、８１ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層、８２ ｎ側電極、８３ ｐ側電極、９１ サファイア基板、９２ アンドープＧａＮバッファ層、９３ Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層、９４ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層、９５ ＺｎドープＩｎＧａＮ層、９６ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層、９７ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層、
９９ ｎ側電極、１００ ｐ側電極、１０３ 多重量子井戸活性層、１１０ ＢｅドープＩｎＧａＡｓＰバリア層、１１１ ＩｎＧａＡｓウェル層、１２１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２２ アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層、１２３ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２４ ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２５ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１２６ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、１２７表面電極（Ｔｉ／Ａｕ）、１２８ 裏面電極（ＡｕＧｅ／Ａｕ）、１２９ ＳｉＮ膜、１３０ ＳｉＯ2 膜、１４０ 導波路ＰＤ本体。
【発明の属する技術分野】
この発明は、ドーピング制御が容易なＢｅドーピング方法，及び成長層表面を鏡面にできるエピタキシャル成長方法を用いた半導体光素子の製造方法、及びかかる製造方法により製造される半導体光素子に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
現在、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）を用いたIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長においては、そのｐ型ドーパントとして亜鉛（Ｚｎ）が最も一般的に用いられている。しかしＺｎの拡散係数は、たとえば、ＧａＡｓ中において、７００℃で４×１０-14 cm-2／ｓと大きく、結晶中を早く動くため、Ｚｎの急峻なプロファイルを得るのは非常に困難で、設計通りのデバイス構造を得ることはできなかった。また、半導体レーザのｐ型クラッド層等のｐ型不純物としてＺｎを用いた場合、Ｚｎが活性層に拡散することにより、半導体レーザの発光効率等が悪くなるという問題もあった。
【０００４】
また、ＡｌＧａＩｎＰ結晶にＺｎをドーピングする場合は、ドーパントであるＺｎとホストのＡｌ＋Ｇａ＋Ｉｎの供給量はほぼ同じにする必要があり、ドーピング効率が悪いという問題があった。
【０００５】
一方、分子線エピタキシ（ＭＢＥ）法ではＺｎより拡散しにくいＢｅがｐ型ドーパントとして用いられており、ＭＯＣＶＤ法でもＢｅをｐ型ドーパントとして用いることが検討されてきた。
【０００６】
たとえば、Ｊ．Ｄ．パーソンズらは、ジャーナルオブクリスタルグロース（Journal of Crystal Growth 77(1986)32-36 North-Holland, Amsterdam "MOVPE GROWTH OF BERYLLIUM-DOPED GALLIUM ARSENIDE USING DIETHYLBERYLLIUM"）に、有機金属気相成長法によりＧａＡｓを結晶成長する際の、Ｂｅドーピングに関する研究成果を発表している。この文献では、ドーパント材料としてジエチルベリリウム（以下ＤＥＢｅと記す）を用いている。また、この文献の他にも、例えば、アプライドフィジックスレターズ(Appl.Phys.Lett. 53(24), 12 December 1988, 2411-2413) 等に、有機金属気相成長法によるIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長における、Ｂｅドーピングに関する記述は見られるが、いずれもＢｅのドーパント材料としてＤＥＢｅを用いたものである。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
上述のように、従来のIII-Ｖ族化合物半導体の結晶成長の際のＢｅドーピングには、Ｂｅの有機金属としてＤＥＢｅを用いていた。ＤＥＢｅは合成時に酸素の混入が避けられないため、材料の純度を上げることが困難であり、このため、従来のＤＥＢｅを用いたＢｅドーピング方法では、ドーピング時に酸素が不純物として結晶中に混入し、電気的特性に悪影響を及ぼすという問題があった。
【０００８】
また、ドーパント材料の蒸気圧は低い方がドーピング制御における取り扱いが容易であるという利点があるが、ＤＥＢｅの蒸気圧は取り扱いの容易さという観点からは、十分低いとはいえないものであった。
【００１１】
この発明は、上記の問題を解消するためになされたものであり、高性能の半導体光素子を容易に作製することのできる半導体光素子の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
さらに、この発明は、高品質なＢｅドーピング層を備えた半導体光素子を実現することを目的とする。
【００２８】
【課題を解決するための手段】
この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１）は、ｐ型ＩｎＰ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００２９】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項２）は、ｎ型ＩｎＰ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３０】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項３）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３１】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項４）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体短波長レーザを製造する方法において、上記ｐ型層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。
【００３３】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項５）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００３４】
【数１】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。
【００３６】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項６）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００３７】
【数２】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。
【００３９】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項７）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００４０】
【数３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させることにより形成するものである。
【００４２】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項８）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００４３】
【数４】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより形成するものである。
【００４５】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項９）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてｐ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造するものである。
【００４６】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１０）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてｎ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造するものである。
【００４７】
また、この発明に係る半導体光素子の製造方法（請求項１１）は、上記の半導体光素子の製造方法（請求項５ないし８のいずれか）において、上記基板としてＩｎＰ基板を用い、フォトダイオードを製造するものである。
【００４９】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１２）は、ｐ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５０】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１３）は、ｎ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５１】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１４）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体可視光レーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５２】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１５）は、ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体短波長レーザにおいて、上記ｐ型層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。
【００５４】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１６）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００５５】
【数１】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。
【００５７】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１７）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００５８】
【数２】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。
【００６０】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１８）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００６１】
【数３】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓからなるものである。
【００６３】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項１９）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【００６４】
【数４】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰからなるものである。
【００６６】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２０）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がｐ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザである。
【００６７】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２１）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がｎ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザである。
【００６８】
また、この発明に係る半導体光素子（請求項２２）は、上記の半導体光素子（請求項１６ないし１９のいずれか）において、上記半導体光素子は、上記基板がＩｎＰ基板である、フォトダイオードである。
【００６９】
【発明の実施の形態】
参考例
構成１．
この発明の参考例におけるＢｅドーピング方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する際に、III-Ｖ族化合物半導体結晶中にベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたものである。これにより、図１に示すように、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅが、従来のベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として用いられていた有機金属であるジメチルベリリウム（ＤＭＢｅ）よりも蒸気圧が低いので、ドーピング制御を容易とでき、また、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅはＤＭＢｅよりも純度の高いものを容易に入手できるので、ドーピングの際に酸素等の不純物が結晶中に混入するのを抑制することが容易であり、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００７０】
構成２．
また、この発明の参考例におけるＢｅドーピング方法は、ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ法のいずれかによって、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する際に、III-Ｖ族化合物半導体結晶中にベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたものである。このため、ＭＯＣＶＤ法，ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ法のいずれかによって、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００７１】
実施例１．
以下、この発明の参考例の一実施例によるＢｅドーピング方法を図について説明する。
本実施例は、ＩｎＰを結晶成長する際に、このＩｎＰ結晶中にＢｅをドーピングするためのＢｅの有機金属として（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いたものである。
【００７２】
ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム（以下（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅと記す）は、室温で液体，蒸気圧は約０．０５torrである。
【００７３】
図１は、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅとＤＥＢｅの蒸気圧を比較して示した図であり、図において、曲線１は（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの蒸気圧を、曲線２はＤＥＢｅの蒸気圧をそれぞれ示す。図に示されるように、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの蒸気圧は、ＤＥＢｅの蒸気圧よりも低く、常温（３００°Ｋ）では１桁以上低い。
【００７４】
ドーピングガスは蒸気圧が低い方が取扱が容易であり、ドーピングガスの供給の制御が容易となる利点があり、特に細かいドーピング制御が必要な場合等には極めて有益である。
【００７５】
即ち、本実施例では、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いることにより、ＤＥＢｅをドーパント材料として用いる従来のＢｅドーピング方法に比して、制御性を向上することができる。
【００７６】
また、一般にＣやＨが多いと、金属元素と有機元素が熱分解し易いので、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ＝（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ＢｅはＤＥＢｅ＝（Ｃ2 Ｈ5 ）2 Ｂｅよりも低温で分解し易い。ただし、この分解は１００℃以上で生ずるものであり、それ以下の温度では（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅは安定である。高温まで金属元素と有機元素の熱分解が生じにくい場合には、金属元素とともに有機元素、特に炭素（Ｃ）が結晶中に取り込まれ易く、ＧａＡｓのように、その結晶中でＣがアクセプタとなる半導体材料においては問題とはならないが、ＩｎＰのように、その結晶中でＣがドナーとなる半導体材料においては、ＢｅとともにＣが結晶中に取り込まれるとＢｅがＣによってコンペンセイトされ、ｐ型キャリア濃度が低下してしまうという問題がある。Ｂｅのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いる本実施例では、（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）が低温でＢｅと分解するので、結晶中にＣが取り込まれにくく、ＢｅのＣによるコンペンセイトが少ないため、ｐ型キャリア濃度の低下を抑制することができる。
【００７７】
以下、ＭＯＣＶＤ法によりＩｎＰ層を結晶成長する際に、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドーピングした時のドーピング特性について詳述する。
図２は、成長圧力７６torr、Ｖ／III 比１００で成長したＩｎＰの成長温度をパラメータとしたＢｅのドーピング特性を示す図である。（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅの供給量（Ｈ2 のキャリアガス量）が増加するに従い、ホール濃度も線形に増加している。また成長温度を上げるに従い、ホール濃度は増加する。ＩｎＰの場合、不純物の濃度が４×１０18cm-3程度で飽和するが、この飽和領域までドーピングの線形性は保たれている。成長温度６６５°Ｃ，（ＭｅＣＰ2 ）2 Ｂｅの供給量６０cc/minでホール濃度３×１０18cm-3が得られている。成長したサンプルの表面モフォロジーはすべて鏡面である。
【００７８】
図３は（ＭｅＣＰ）2 ＢｅをＢｅのドーパント材料として用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール測定によるキャリア濃度とキャパシタンス−ボルテージ（Ｃ−Ｖ）測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。図に示されるように、ホール濃度とイオン化している不純物濃度はほぼ同じであり、酸素等のＢｅ以外の不純物が殆ど混入していないことがわかる。
【００７９】
また、図４は（ＭｅＣＰ）2 ＢｅをＢｅのドーパント材料として用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ＳＩＭＳによる濃度測定値とホール測定又はＣ−Ｖ測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。図に示されるように、ＩｎＰ中におけるＢｅの活性化率はほぼ１であり、Ｂｅは全てイオン化している。
【００８０】
また、実験では、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いたＢｅのドーピング効率は、ＤＥＺｎを用いてＺｎをドーピングした場合と比較して７〜８倍高いことも認められた。
【００８１】
図５は、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。図に示されるように、ＺｎドープＩｎＰはホール濃度を高くすると長波長側にシフトするが、ＢｅドープＩｎＰはホール濃度にかかわらずＰＬピーク波長は一定である。また、図６は、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてそれぞれ異なる成長温度で結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。ホール濃度とＰＬピーク波長との関係に成長温度への依存性は見られない。
【００８２】
図７はドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。図に示されるように、ＺｎドープＩｎＰ，ＢｅドープＩｎＰのいずれもホール濃度が高くなるとＰＬ半値巾は広くなる。また図８はドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、それぞれ異なる成長温度で結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。ホール濃度とＰＬ半値巾との関係に成長温度への依存性は見られない。
【００８３】
図９は、アンドープＩｎＰ層上にＢｅドープＩｎＰ層，又はＺｎドープＩｎＰ層を成長した時のＢｅ又はＺｎの深さ方向のｐ型不純物プロファイルをＳＩＭＳ測定した結果を示す図である。図に示されるように、ＺｎはアンドープＩｎＰ層に拡散するためアンドープＩｎＰ／ＺｎドープＩｎＰ界面で急峻に変化するｐ型不純物プロファイルが得られないのに対し、ＢｅはアンドープＩｎＰとＢｅドープＩｎＰ界面で急峻に変化するｐ型不純物プロファイルが得られる。これは、Ｂｅの拡散係数がＺｎに比してきわめて小さい（たとえば、ＧａＡｓ中において、７２５℃で４×１０-16 cm-2／ｓ）ためである。図７，図８で示したように、本実施例の方法によりＢｅをドーピングした場合であっても、ホール濃度を高くなるとＰＬ半値巾は広くなる。従って例えば、半導体レーザのｐ型クラッド層等のｐ型不純物としてＢｅを用いた場合に、活性層に大量に拡散するとすれば、Ｚｎをｐ型不純物として用いた場合と同様、レーザの特性に悪影響を及ぼす。しかしながら、図９から明らかなように、半導体レーザのｐ型クラッド層のｐ型不純物としてＢｅを用いた場合に、Ｂｅが活性層に大量に拡散することはなく、ｐ型不純物としてＺｎを用いた場合に問題となっていたレーザの特性の劣化は生じない。
【００８４】
このように、本実施例では、ＩｎＰ層をエピタキシャル成長する際に、該ＩｎＰ層中にＢｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅが、従来のベリリウムをドーピングするためのドーパント材料として用いられていた有機金属であるジメチルベリリウム（ＤＭＢｅ）よりも蒸気圧が低いので、ドーピング制御を容易とでき、また、（ＭｅＣＰ）2 ＢｅはＤＭＢｅよりも純度の高いものを容易に入手できるので、ドーピングの際に酸素等の不純物が結晶中に混入するのを抑制することが容易であり、品質の高いｐ型層を容易に実現できる。
【００８５】
なお、本実施例ではＩｎＰにドーピングした例について述べたが、結晶の母材がＩｎＰ系，ＡｌＧａＡｓ系，ＡｌＧａＩｎＰ系，ＧａＮ系等III-Ｖ族化合物半導体すべての材料においてＢｅのドーピングが可能である。
【００８６】
また、結晶成長法もＭＯＣＶＤ法に限らず、ＭＯＭＢＥ法，ＣＢＥ等、有機金属である（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅをドーパント材料として用いて結晶成長を行うことができる全ての結晶成長方法に適用することができる。
【００８７】
実施の形態１．
構成１．
この発明の実施の形態１における半導体光素子の製造方法は、図１１に示すように、基板１１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層１２，１６，１８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層１２，１６，１８を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【００８８】
構成２．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子の製造方法（請求項１）は、図１１に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する際に、上記ｐ型層１２，１６，１８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層１２，１６，１８を容易に実現でき、高性能の、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを作製することができる。
【００８９】
構成３．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子は、図１０に示すように、基板１１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層１２，１６，１８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層１３への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【００９０】
構成４．
また、この発明の実施の形態１における半導体光素子（請求項１２）は、図１０に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２，１６，１８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１４，１７，１９を備えた半導体長波長埋め込みレーザの、上記ｐ型層１２，１６，１８が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたから、ｐ型不純物の活性層１３への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを、容易に実現できる。
【００９１】
実施例２．
図１０は本発明の実施の形態１の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１１はその製造工程を示す斜視図である。図１０において、１１は（１００）面を有するｐ型ＩｎＰ基板である。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２は基板１１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３はｐ型ＩｎＰクラッド層１２上に配置され、Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層１４は活性層１３上に配置される。ｎ型クラッド層１４，活性層１３，及びｐ型クラッド層１２は、基板１１まで達するエッチングにより、メサ形状に成形されている。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層１６，Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７，及びＢｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８はメサの両側に、メサを埋め込むように、順次配置される。Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層１９は、メサ上、及びｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８上に配置される。ｐ側電極２０は基板１１裏面に、ｎ側電極２１はコンタクト層１９上にそれぞれ配置される。
【００９２】
次に、製造工程について説明する。
まず、不純物としてＺｎを３〜５×１０18cm-3を含む，（１００）面を有するｐ型ＩｎＰ基板１１の上に、有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3），アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３，Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層１４（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１１(a) ）。各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰクラッド層１２が２μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３が０．１μｍ、ｎ型ＩｎＰクラッド層１４が０．５μｍである。
【００９３】
結晶成長温度は６４０℃、結晶成長に使用する材料ガスは、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、ガリウムに関してはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓを用いる。Ｖ／III 比はほぼ１００である。
【００９４】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びにＨＦをエッチャントとして用いた化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯ2 マスク１５を形成し（図１１(b) ）、更に、ＨＢｒ系エッチャントを用いた化学エッチングによりメサ構造を形成する（図１１(c) ）。
【００９５】
このようにして作製したメサ構造に、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層１６（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3）を順次選択埋め込み成長をする（図１１(d) ）。
【００９６】
各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰバッファ層１６が０．７μｍ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層１７が０．８μｍ、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層１８が１μｍである。
【００９７】
ＳｉＯ2 ストライプ状マスク１５を化学エッチングにより除去した後、Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層１９（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長をする（図１１(e) ）。ｎ型ＩｎＰコンタクト層１９の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板１１裏面にｐ側電極２０を、コンタクト層１９上にｎ側電極２１をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１０に示す半導体レーザが完成する。
【００９８】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さいため、ＢｅがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層１３に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、デバイスのリニアリティーが向上し、歪み特性が向上する。また、活性層へのＢｅの拡散が少ないため、ｐクラッド層のキャリア濃度を３×１０18cm-3まで上げることができ、デバイスの抵抗が下がって高出力化が可能になる。
【００９９】
また、本実施例では、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１００】
実施の形態２．
構成１．
この発明の実施の形態２における半導体光素子の製造方法は、図１３に示すように、基板３１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層３４，３６，３８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層３４，３６，３８を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１０１】
構成２．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子の製造方法（請求項２）は、図１３に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する際に、上記ｐ型層３４，３６，３８を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたから、品質の高いｐ型層３４，３６，３８を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＩｎＰ基板３１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを作製することができる。
【０１０２】
構成３．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子は、図１２に示すように、基板３１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層３４，３６，３８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。
これにより、ｐ型不純物の活性層３３への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１０３】
構成４．
また、この発明の実施の形態２における半導体光素子（請求項１３）は、図１２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板３１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層３４，３６，３８，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層３２，３７を備えた半導体長波長埋め込みレーザの、上記ｐ型層３４，３６，３８を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成したものである。これにより、ｐ型不純物の活性層３３への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｎ型ＩｎＰ基板３１を用いた半導体長波長埋め込みレーザを、容易に実現できる。
【０１０４】
実施例３．
図１２は本発明の実施の形態２の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、他のＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１３はその製造工程を示す斜視図である。図１２において、３１は（１００）面を有するｎ型ＩｎＰ基板である。Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層３２は基板３１上に配置され、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３はｎ型ＩｎＰクラッド層３２上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層３４は活性層３３上に配置される。ｐ型クラッド層３４，活性層３３，及びｎ型クラッド層３２は、基板３１まで達するエッチングにより、メサ形状に成形されている。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６，及びＳドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７はメサの両側に、メサを埋め込むように、順次配置される。Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層３８は、メサ上、及びｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７上に配置される。ｎ側電極３９は基板３１裏面に、ｐ側電極４０はコンタクト層３８上にそれぞれ配置される。
【０１０５】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＩｎＰ基板３１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層３２（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3），アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３，ベリリウム（Ｂｅ）ドープｐ型ＩｎＰクラッド層３４（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する。各層の典型的な層厚は、ｎ型ＩｎＰクラッド層３２が１μｍ、アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３が０．１μｍ、ｐ型ＩｎＰクラッド層３４が０．５μｍである（図１３(a) ）。
【０１０６】
結晶成長温度は６４０℃、結晶成長に使用する材料ガスは、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、ガリウムに関してはトリエチルガリウム（ＴＥＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓを用いる。Ｖ／III 比はほぼ１００である。
【０１０７】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びにＨＦをエッチャントとして用いた化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯ2 マスク３５を形成し（図１３(b) ）、更に、ＨＢｒ系エッチャントを用いた化学エッチングによりメサ構造を形成する（図１３(c) ）。
【０１０８】
このようにして作製したメサ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７（ｎ型不純物濃度７×１０18cm-3）を順次選択埋め込み成長をする（図１３(d) ）。
各層の典型的な層厚は、ｐ型ＩｎＰ電流ブロック層３６が１μｍ、ｎ型ＩｎＰ電流ブロック層３７が１μｍである。
【０１０９】
ＳｉＯ2 ストライプ状マスク３５を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層３８（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長をする（図１３(e) ）。ｐ型ＩｎＰコンタクト層３８の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板３１裏面にｎ側電極３９を、コンタクト層３８上にｐ側電極４０をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１２に示す半導体レーザが完成する。
【０１１０】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層３３に拡散することによって光学的特性が劣化することはない。
【０１１１】
また、本実施例でも上記実施例２と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１１２】
なお、実施例２，実施例３で説明した、図１０，図１２の構造は、これに逆バイアス電圧を印加することにより変調器として使用することが可能であるが、この場合には、Ｂｅの拡散が少ないためアンドープ活性層３のキャリア濃度が５×１０16cm-3以下となり、活性層での光の吸収が抑えられて消光比を大きくすることができる。
【０１１３】
実施の形態３．
構成１．
この発明の実施の形態３における半導体光素子の製造方法は、図１５に示すように、基板５１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１１４】
構成２．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子の製造方法（請求項３）は、図１５に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する際に、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたから、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板５１を用いた半導体可視光レーザを作製することができる。
【０１１５】
構成３．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子は、図１４に示すように、基板５１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成してなるものである。これにより、ｐ型不純物の活性層５４への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１１６】
構成４．
また、この発明の実施の形態３における半導体光素子（請求項１４）は、図１４に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板５１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層５２，５３，６１を備えた半導体可視光レーザにおいて、上記ｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、品質の高いｐ型層５５，５６，５７，５８，５９，６２を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板５１を用いた半導体可視光レーザを作製することができる。
【０１１７】
実施例４．
図１４は本発明の実施の形態３の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＡｌＧａＩｎＰ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１５はその製造工程を示す斜視図である。図１４において、５１は（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板である。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層５２，Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５３，アンドープＧａＩｎＰ活性層５４，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５５，及びＢｅドープｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層５６は、基板５１上に順次積層して配置される。また、Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５７はエッチングストッパ層５６上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層５８はｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層５７上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層５９はバンド不連続緩和層５８上に配置される。キャップ層５９，バンド不連続緩和層５８，及びｐ型クラッド層５７はリッジストライプ形状に成形されている。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１はリッジストライプの両側のエッチングストッパ層５６上に、リッジストライプを埋め込むように配置される。Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層６２は、リッジ上、及びｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１上に配置される。ｎ側電極６３は基板５１裏面に、ｐ側電極６４はコンタクト層６２上にそれぞれ配置される。
【０１１８】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板５１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層５２，Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５３（ｎ型不純物濃度４×１０17cm-3），アンドープＧａＩｎＰ活性層５４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５５（ｐ型不純物濃度７×１０17cm-3），Ｂｅドープｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐエッチングストッパ層５６（ｐ型不純物濃度１×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.35Ｇａ0.15Ｉｎ0.5 Ｐクラッド層５７（ｐ型不純物濃度９×１０17cm-3），Ｂｅドープｐ型Ｇａ0.5 Ｉｎ0.5 Ｐバンド不連続緩和層５８（ｐ型不純物濃度３×１０18cm-3），及びＢｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層５９（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１５(a) ）。各層の典型的な層厚は、バッファ層５２が０．５μｍ、ｎ型クラッド層５３が１．５μｍ、活性層５４が７００オングストローム（７０ｎｍ）、ｐ型クラッド層５５が０．２５μｍ、エッチングストッパ層５６が５０オングストローム（５ｎｍ）、ｐ型クラッド層５７が１．４μｍ、バンド不連続緩和層５８が０．１μｍ、キャップ層５９が０．４μｍである。
【０１１９】
結晶成長温度は７００℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、インジウムに関してはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、リンに関してはホスフィン（ＰＨ3 ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。また、ガリウムに関しては、ＧａＡｓ成長時にはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、その他のＧａ化合物半導体の成長時には形成トリエチルガリウム（ＴＥＧ）を用いる。Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を用いる。Ｖ／III 比はＡｌＧａＩｎＰ成長時には２００、ＧａＩｎＰ成長時には４００である。
【０１２０】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより〈０１／１〉方向にストライプ状のＳｉＮマスク６０を形成し（図１５(b) ）、更に化学エッチングによりリッジ構造を形成する（図１５(c) ）。
【０１２１】
このようにして作製したリッジ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層６１（ｎ型不純物濃度４×１０18cm-3）を選択埋め込み成長をする（図１５(d) ）。電流ブロック層６１の典型的な層厚は１．２μｍである。
【０１２２】
ＳｉＮストライプ状マスク６０を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層６２（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長する（図１５(e) ）。コンタクト層６２の典型的な層厚は２μｍである。この後、基板５１裏面にｎ側電極６３を、コンタクト層６２上にｐ側電極６４をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１４に示す半導体レーザが完成する。
【０１２３】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＧａＩｎＰ活性層５４に拡散することによって光学的特性が劣化することはない。また、ドーパントにＺｎを用いた場合、ｐクラッド層のＺｎ濃度が９×１０17cm-3以上になるとＺｎが活性層に拡散してデバトス特性を劣化させるため、ｐクラッド層のキャリア濃度を上げることができなかったが、Ｂｅを用いることによりｐ型ドーパントの拡散が抑えられｐクラッド層のキャリア濃度を上げることができるため、デバイスの高速化，高出力化が可能となる。
【０１２４】
また、本実施例でも上記実施例２，実施例３と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１２５】
実施の形態４．
構成１．
この発明の実施の形態４における半導体光素子の製造方法は、図１７に示すように、基板７１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１２６】
構成２．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子の製造方法（請求項４）は、図１７に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する際に、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を容易に実現でき、高性能の、ｎ型ＧａＡｓ基板７１を用いた半導体短波長レーザを作製することができる。
【０１２７】
構成３．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子は、図１６に示すように、基板７１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を備えた半導体光素子の、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものとしたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層７４への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１２８】
構成４．
また、この発明の実施の形態４における半導体光素子（請求項１５）は、図１６に示すように、ｎ型ＧａＡｓ基板７１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層７５，７６，７７，７８，８１，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層７２，７３，８０を備えた半導体短波長レーザにおいて、上記ｐ型層７５，７６，７７，７８，８１が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層７４への拡散による光学的特性の劣化の少ない、ｎ型ＧａＡｓ基板７１を用いた半導体短波長レーザを、容易に実現できる。
【０１２９】
実施例５．
図１６は本発明の実施の形態４の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザの構造を示す図であり、図１７はその製造工程を示す斜視図である。図１６において、７１は（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板である。Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層７２，Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７３，アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７５，及びＢｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層７６は、基板７１上に順次積層して配置される。また、Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７７はエッチングストッパ層７６上に配置され、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７８はクラッド層７７上に配置される。キャップ層７８，及びｐ型クラッド層７７はリッジストライプ形状に成形されている。Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０はリッジストライプの両側のエッチングストッパ層７６上に、リッジストライプを埋め込むように配置される。Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１は、リッジ上、及びｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０上に配置される。ｎ側電極８２は基板７１裏面に、ｐ側電極８３はコンタクト層８１上にそれぞれ配置される。
【０１３０】
次に製造工程について説明する。まず、（１００）面を有するｎ型ＧａＡｓ基板７１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層７２（ｎ型不純物濃度１×１０18cm-3），Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７３（ｎ型不純物濃度４×１０17cm-3），アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７５（ｐ型不純物濃度２×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層７６，Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層７７（ｐ型不純物濃度２×１０18cm-3），及びＢｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層７８（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１７(a) ）。各層の典型的な層厚は、ｎ型バッファ層７２が１μｍ、ｎ型クラッド層７３が１．５μｍ、活性層７４が０．１μｍ、ｐ型クラッド層７５が０．３μｍ、エッチングストッパ層７６が５０オングストローム（５ｎｍ）、ｐ型クラッド層７７が１．１μｍ、キャップ層７８が０．７μｍである。
【０１３１】
結晶成長温度は６７５℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ガリウムに関してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、砒素に関してはアルシン（ＡｓＨ3 ）を用いる。また、Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｅドープのためのドーピングガスとしてはＨ2 Ｓｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を用いる。Ｖ／III 比は２００である。
【０１３２】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより〈０１１〉方向にストライプ状のＳｉＯＮマスク７９を形成し（図１７(b) ）、更に化学エッチングによりリッジ構造を形成する（図１７(c) ）。
【０１３３】
このようにして作製したリッジ構造に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層８０（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3）を選択埋め込み成長をする（図１７(d) ）。電流ブロック層８０の典型的な層厚は１．５μｍである。
【０１３４】
ＳｉＯＮストライプ状マスク７９を化学エッチングにより除去した後、Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層８１（ｐ型不純物濃度１×１０19cm-3）をＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長する（図１７(e) ）。コンタクト層８１の典型的な層厚は２．５μｍである。この後、基板７１裏面にｎ側電極８２を、コンタクト層８１上にｐ側電極８３をそれぞれ形成し、さらに、劈開による端面形成工程等を経て、図１６に示す半導体レーザが完成する。
【０１３５】
このようにして作製した半導体レーザは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがアンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ活性層７４に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、デバイスの信頼性が向上する。
【０１３６】
また、本実施例でも上記実施例２ないし実施例４と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１３７】
実施の形態５．
構成１．
この発明の実施の形態５における半導体光素子の製造方法は、図１９に示すように、基板９１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する際に、上記ｐ型層９６，９７を（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層９６，９７を容易に実現でき、高性能の半導体光素子を作製することができる。
【０１３８】
構成２．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子の製造方法は、図１９に示すように、サファイア基板９１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体青色発光ダイオードを製造する際に、上記ｐ型層９６，９７を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成するようにしたものである。これにより、品質の高いｐ型層９６，９７を容易に実現でき、高性能の、サファイア基板９１を用いた半導体青色発光ダイオードを作製することができる。
【０１３９】
構成３．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子は、図１８に示すように、基板９１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層９６，９７が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層９５への拡散による光学的特性の劣化の少ない半導体光素子を、容易に実現できる。
【０１４０】
構成４．
また、この発明の実施の形態５における半導体光素子は、図１８に示すように、サファイア基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層９６，９７，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層９３，９４を備えた半導体青色発光ダイオードにおいて、上記ｐ型層９６，９７が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングして形成されたものである。これにより、ｐ型不純物の活性層への拡散による光学的特性の劣化の少ない、サファイア基板９１を用いた半導体青色発光ダイオードを、容易に実現できる。
【０１４１】
実施例６．
図１８は本発明の実施の形態５の一実施例による半導体光素子の製造方法によって作製した、ＧａＮ系半導体青色発光ダイオードの構造を示す図であり、図１９はその製造工程を示す斜視図である。図１８において、９１は（０００１）面を有するサファイア基板である。アンドープＧａＮバッファ層９２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層９３，Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層９４，ＺｎドープＩｎＧａＮ活性層９５，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層９６，及びＢｅドープｐ型ＧａＮ層９７は、基板９１上に順次積層して配置される。ｐ型ＧａＮ層９７，ｐ型ＡｌＧａＮ層９６，ＩｎＧａＮ活性層９５，ｎ型ＡｌＧａＮ層９４，及びｎ型ＧａＮクラッド層９３は、その一部分が、ｐ型ＧａＮ層９７側からｎ型ＧａＮクラッド層９３の中ほどに達するまでエッチング除去されており、該部分においてｎ型ＧａＮクラッド層９３が露出している。ｎ側電極９９が露出したｎ型ＧａＮクラッド層９３上に設けられ、ｐ側電極１００がｐ型ＧａＮ層９７上に設けられている。
【０１４２】
次に製造工程について説明する。（０００１）面を有するサファイア基板９１の上に、ＭＯＣＶＤ法を用いて、アンドープＧａＮバッファ層９２，Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層９３（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3），Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層９４（ｎ型不純物濃度５×１０18cm-3），ＺｎドープＩｎＧａＮ層９５，Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層９６（ｐ型不純物濃度５×１０18cm-3），Ｂｅドープｐ型ＧａＮ層９７（ｐ型不純物濃度８×１０18cm-3）を順次エピタキシャル成長する（図１９(a) ）。各層の典型的な層厚は、ＧａＮバッファ層９２が５００オングストローム（５０ｎｍ）、ｎ型ＧａＮクラッド層９３が４μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮ層９４が０．２５μｍ、ＩｎＧａＮ層９５が５００オングストローム（５０ｎｍ）、ｐ型ＡｌＧａＮ層９６が０．２５μｍ、ｐ型ＧａＮ層９７が０．５μｍである。
【０１４３】
結晶成長温度は１０００℃、結晶成長に使用する材料ガスは、アルミニウムに関してはトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ガリウムに関してはトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を、窒素に関してはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、Ｂｅドープのためのドーピングガスとしては（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを、ＳｉドープのためのドーピングガスとしてはＳｉＨ4 を、ＺｎドープのためのドーピングガスとしてはＤＥＺｎを用いる。Ｖ／III 比は１０００である。
結晶成長の後、更に窒素雰囲気で７００°Ｃにて１時間アニールを行い、ｐ型層の抵抗を下げる。
【０１４４】
次にスパッタ技術，フォトリソグラフィー，並びに化学エッチングにより、マスク９８を形成し（図１９(b) ）、更に化学エッチングにより図１９(c) のように階段上の構造を形成する。
【０１４５】
マスク９８を化学エッチングにより除去した後、スパッタ技術，フォトリソグラフィーによりｎ側電極９９，及びｐ側電極１００を形成し、チップ分割工程等を経て図１８に示す半導体発光ダイオードが完成する。
【０１４６】
このようにして作製した半導体発光ダイオードは、ｐ型ドーパントであるＢｅの拡散が十分に小さく、ＢｅがＺｎドープＩｎＧａＮ層９５に拡散することによって光学的特性が劣化することはなく、また、ｐ型層の抵抗が下がって高出力化が可能となる。
【０１４７】
また、本実施例でも上記実施例２ないし実施例５と同様、Ｂｅをドーピングするためのドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いるようにしたから、ドーピング制御が容易であり、かつ、品質の高いｐ型層を容易に実現でき、デバイスの特性をさらに向上することができる。
【０１４８】
実施の形態６.
構成１．
この発明の実施の形態６におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１４９】
【数１】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＰを成長させることにより、図２１に示すように、ＩｎＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１５１】
構成２．
また、この発明の実施の形態６におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５２】
【数２】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＰを成長させることにより、図２０に示すように、ＩｎＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１５４】
構成３．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子の製造方法（請求項５）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５５】
【数１】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザ装置を安定に再現性良く作製することができる。また、図２３に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を安定に、再現性良く作製することができる。
【０１５７】
構成４．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子の製造方法（請求項６）は、基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１５８】
【数２】
として、その表面が鏡面となるＩｎＰを成長させることにより形成するものである。これにより、図２２に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザ装置を安定に再現性良く作製することができる。また、図２３に示すように、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子を製造するに際して、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザ素子を安定に、再現性良く作製することができる。
【０１６０】
構成５．
この発明の実施の形態６における半導体光素子（請求項１６）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１６１】
【数１】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。これにより、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子において、図２２に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、エピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性が得られる。また、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザにおいて、図２３に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、良好なレーザ特性が得られる。
【０１６３】
構成６．
また、この発明の実施の形態６における半導体光素子（請求項１７）は、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１６４】
【数２】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＰからなるものである。これにより、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザ素子において、図２２に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、エピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性が得られる。また、ｐ型ＩｎＰ基板１１を用いた長波長埋め込み半導体レーザにおいて、図２３に示すように、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層１２を成長させるようにしたので、このクラッド層１２上に成長させる活性層３の表面をも鏡面とすることができ、良好なレーザ特性が得られる。
【０１６６】
実施例７．
この発明の実施の形態６による一実施例について説明する。
図２０に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＰ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＰ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔Ｋ〕、成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にあり、キャリア濃度は７×１０17ｃｍ-3以上である。図２０においては、ＩｎＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。成長温度が、６６５℃と高い時には、成長速度が３．５μｍ／ｈｏｕｒで鏡面が得られる。成長温度を下げるに従い、鏡面が得られる成長速度範囲は広がり、成長温度６００℃では成長速度が１．４μｍ／ｈｏｕｒでも鏡面が得られる。
【０１６７】
図２０からキャリア濃度７×１０17ｃｍ-3以上の上記ＢｅドープＩｎＰ層において鏡面が得られる成長条件範囲は、
【０１６８】
【数２】
であることがわかる。
【０１７０】
また、図２１に、キャリア濃度が図２０に示したものより広い範囲の５×１０17ｃｍ-3以上の場合の上記ＢｅドープＩｎＰ層において、鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔Ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）を示す。図２０の場合と同様に成長温度を下げるに従い、成長速度を下げた条件でも鏡面を得ることができる。
【０１７１】
図２１から、キャリア濃度５×１０17ｃｍ-3以上のＢｅドープＩｎＰ層において鏡面が得られる成長条件範囲は、
【０１７２】
【数１】
であることがわかる。
【０１７４】
上記ＩｎＰ層の表面モフォロジーは、成長膜厚や成長時間には依らない。また、上記ＢｅドープＩｎＰ層の成長は、減圧ＭＯＣＶＤ装置を用いて成長圧力７６〜１５０Ｔｏｒｒ、Ｖ／III 比＝５０〜４００で、その表面が（１００）面であるＩｎＰ基板上で行った。これは、ＭＯＣＶＤ法にとって一般的な成長条件である。
【０１７５】
図２２に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＰをクラッド層４に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。この製造方法においては、まず、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２，活性層３，上記Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層４，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を順にエピタキシャル成長させた後、コンタクト層５表面にストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成し、このＳｉＯ2 膜６をマスクとして上記のエピタキシャル成長層をメサエッチングする。このエッチングが完了した状態における断面図が図２２である。この後、上記実施例３において説明した、図１３に示した製造方法と同様に電流ブロック層を形成し、さらにｎ側電極，ｐ側電極を形成して、図１２に示したような長波長埋め込み半導体レーザが作製される。
【０１７６】
この際、もしＢｅドープＩｎＰ層４の表面が鏡面でなく荒れていると、続けて成長するコンタクト層５の表面も荒れて図２２のようにストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクに、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができなくなる。さらに、このサイドエッチング量の変動によって活性層３の幅が変動し、このため良好なレーザ特性を再現性良く得ることが困難となる。
【０１７７】
図２３に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＰをｐ型ＩｎＰ基板１１上に成長させるクラッド層１２に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。この製造方法においては、まず、ｐ型ＩｎＰ基板１１上に、上記Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２，活性層３，ｎ型ＩｎＰクラッド層２を順にエピタキシャル成長させる。この状態を示す断面図が図２３である。この後、上記実施例２において説明した、図１１に示した製造方法と同様に、上記エピタキシャル成長層をメサエッチし、このメサエッチにより除去された部分に電流ブロック層を形成し、さらにコンタクト層，ｎ側電極，ｐ側電極を形成して、図１０に示したような長波長埋め込み半導体レーザが作製される。
【０１７８】
この際、もしＢｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層１２の表面が鏡面でなく荒れていると、続けて成長する活性層３の表面も荒れて、レーザ特性悪化の原因となる。 本実施例７においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＰをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＰ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０１７９】
さらに、本実施例７においては、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層４を成長させるようにしたので、このｐ型クラッド層４に続けて成長するコンタクト層５の表面をも鏡面とすることができ、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動が抑制され、このため良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１８０】
また、本実施例７においては、ｐ型ＩｎＰ基板を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＰクラッド層を成長させるようにしたので、このクラッド層上に成長させる活性層の表面をも鏡面とすることができ、レーザ特性の良好な半導体レーザを安定に、再現性良く作製することができる。
【０１８１】
実施の形態７．
構成１．
この発明の実施の形態７におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８２】
【数３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＧａＡｓを成長させることにより、図２４に示すように、ＩｎＧａＡｓ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０１８４】
構成２．
また、この発明の実施の形態７における半導体光素子の製造方法（請求項７）は、図２２に示すように、基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層４，５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層１，２を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層５を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８５】
【数３】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓを成長させることにより形成するものである。これにより、上記のエピタキシャル成長条件によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させることができるので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１８７】
構成３．
また、この発明の実施の形態７における半導体光素子（請求項１８）は、図２２に示すように、基板１上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層４，５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層４．５の内少なくとも一層５が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１８８】
【数３】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓからなるものである。これにより、長波長埋め込み半導体レーザにおいて、上記のエピタキシャル成長条件によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させることができるので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、この膜の下のエピタキシャル成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を得ることができる。
【０１９０】
実施例８．
この発明の実施の形態７による一実施例について説明する。
図２４に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＧａＡｓ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＧａＡｓ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にある。図２４においては、図２０，２１と同様に、ＩｎＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。成長温度が、６２５℃と高い時は、成長速度２μｍ／ｈｏｕｒで鏡面が得られる。成長温度を下げるに従い鏡面が得られる成長速度範囲は広がり、１．４μｍ／ｈｏｕｒでも鏡面が得られる。
【０１９１】
図２４からＢｅドープＩｎＧａＡｓの鏡面が得られる成長条件の範囲は、
【０１９２】
【数３】
であることがわかる。
【０１９４】
図２２に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓをコンタクト層５に用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法を示す。ただし、このＩｎＧａＡｓの組成はＩｎＰに格子整合する組成であり、Ｇａの組成比は０．４６７である。この製造方法は、上記実施例７に記したものと同じであるため、その説明は省略する。
【０１９５】
この際、もしＢｅドープＩｎＧａＡｓコンタクト層５の表面が荒れていると電極の金属材料が、異常に沈みこむことが考えられる。また、コンタクト層５上にストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成して、これをマスクとしてＳｉＯ2 膜６下のエピタキシャル成長層をメサエッチングをする時に、コンタクト層５の表面が荒れてサイドエッチング量を精密に制御することができなくなり、このため活性層３の幅が変動し、良好なレーザの初期活性を有する半導体レーザを安定に、再現性良く作製することができない。
【０１９６】
本実施例８においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＧａＡｓをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＧａＡｓ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０１９７】
さらに、本実施例８においては、ｎ型ＩｎＰ基板１を用いた長波長埋め込み半導体レーザの製造方法において、上記のエピタキシャル成長方法によってｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層５を成長させるようにしたので、このコンタクト層５の表面を鏡面とすることができ、このため、コンタクト層５とこの層の表面に形成されるｐ側電極との接触を良好なオーミック接触とすることができる。さらに、ストライプ状のＳｉＯ2 膜６をマスクとして、この膜の下の成長層をメサエッチングする時に、そのサイドエッチング量を精度よく制御することができ、活性層３の幅の変動を抑制することができるので、良好なレーザ特性を有する長波長埋め込み半導体レーザを安定に再現性良く作製することができる。
【０１９８】
実施の形態８．
構成１．
この発明の実施の形態８におけるエピタキシャル成長方法は、III-Ｖ族化合物半導体をエピタキシャル成長する方法において、ドーパント材料として、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０１９９】
【数４】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させるものである。この成長条件を用いてＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより、図２５に示すように、ＩｎＧａＡｓＰ成長層の表面を鏡面とすることができる。
【０２０１】
構成２．
また、この発明の実施の形態８における半導体光素子の製造方法（請求項８）は、図２６に示すように、基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１１０，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層の内少なくとも一層１１０を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングするとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２０２】
【数４】
として、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰを成長させることにより形成するものである。このエピタキシャル成長条件によって半導体レーザの多重量子井戸活性層１０３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層を成長させることにより、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、このため、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好な初期特性をを有する半導体レーザを得ることができる。
【０２０４】
構成３．
また、この発明の実施の形態８における半導体光素子（請求項１９）は、図２６に示すように、基板上にエピタキシャル成長されたIII-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１１０，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層の内少なくとも一層１１０が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングされるとともに、成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２０５】
【数４】
として成長させた、その表面が鏡面となるＩｎＧａＡｓＰからなるものである。このため、多重量子井戸活性層１０３を備えた半導体レーザにおいて、上記のエピタキシャル成長条件によって多重量子井戸活性層１０３のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０を成長させることができるので、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層１０３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好なレーザの初期特性を得ることができる。
【０２０７】
実施例９．
この発明の実施の形態８による一実施例について説明する。
図２５に、ドーパント材料として前述の（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて、ＢｅドープＩｎＧａＡｓＰ層をＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させる際に、このＩｎＧａＡｓＰ層表面において鏡面が得られる成長条件（成長温度：Ｔｇ〔ｋ〕，成長速度：Ｒｇ〔μｍ／ｈｏｕｒ〕）について示す。ただし、成長温度Ｔｇは ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内にある。図２５においても、図２０，２１，２４と同様に、ＩｎＧａＡｓＰ層の表面が鏡面である点を○で示し、白濁面である点を●で示している。上記実施例７，８と同様に成長温度を下げることにより、成長速度の低い条件でも鏡面が得られる。
【０２０８】
図２５からＢｅドープＩｎＧａＡｓＰの鏡面が得られる成長条件の範囲は、
【０２０９】
【数４】
であることがわかる。
【０２１１】
図２６に、上記の表面が鏡面となる成長条件で成長させたＢｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓＰをバリア層１１０に用いた、レーザの多重量子井戸活性層１０３のエネルギーバンド図を示す。図の右側が禁制帯側であり、左側が伝導帯側である。また、図中の１１１はＩｎＧａＡｓウェル層である。ただし、このＩｎＧａＡｓＰの組成は、Ｇａの組成比が０．２０２５、Ａｓの組成比が０．４４１であるものであり、このときのバンドギャップに対応する光の波長λg ＝１．１８μｍである。
【０２１２】
この際、もし上記ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０の表面が鏡面でなく、白濁面であると、このバリア層１１０の上に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚にゆらぎが生じ、良好な多重量子井戸構造を得ることができず、多重量子井戸活性層１０３のフォトルミネッセンス（以下ＰＬと略記する）のスペクトルの半値幅が増大し、レーザ初期特性が劣化する。
【０２１３】
本実施例９においては、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてＢｅをドープしたＩｎＧａＡｓＰをエピタキシャル成長する際に、その成長温度と成長速度を上記の条件の範囲内としたので、ＩｎＧａＡｓＰ層表面において鏡面が容易に得られる。
【０２１４】
さらに、本実施例９においては、半導体レーザの多重量子井戸活性層１０３において、上記のエピタキシャル成長方法によって、表面が鏡面のｐ型ＩｎＧａＡｓＰバリア層１１０を成長させるようにしたので、このバリア層１１０の表面を鏡面とすることができ、このため、バリア層１１０の表面に成長するＩｎＧａＡｓウェル層１１１の膜厚を均一なものとすることができる。これにより、良好な多重量子井戸構造を形成することができ、多重量子井戸活性層１０３におけるＰＬのスペクトルの半値幅を狭くすることができるとともに、良好な初期特性を有する半導体レーザを得ることができる。
【０２１５】
実施の形態９．
構成１．
この発明の実施の形態９における半導体光素子の製造方法（請求項１１）は、図２８に示すように、ＩｎＰ基板１上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２３，１２４，１２５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２，１２１を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、上記ｐ型層１２３，１２４，１２５を、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングし、かつ成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） として成長させるとともに、
上記ｐ型層の内ＩｎＰ層１２４については、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２１６】
【数１】
とし、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3 以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２１８】
【数２】
として成長させてその表面を鏡面とし、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓ層１２５については、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２０】
【数３】
として成長させてその表面を鏡面とし、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓＰ層１２３については、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２２】
【数４】
として成長させてその表面を鏡面とし、フォトダイオードを製造するものである。このように、ｐ型層の成長を上記の条件で行うため、容易にその表面を鏡面とすることができ、このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触を良好なものとすることができる。また、ＳｉＯ2 膜６をマスクにした成長層のメサエッチングにおいて、この成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このため、高速応答特性の良好なＰＤを得ることができる。
【０２２４】
構成２．
また、この発明の実施の形態９における半導体光素子（請求項２２）は、図２７に示すように、ＩｎＰ基板１上にエピタキシャル成長された、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層１２３，１２４，１２５，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層２，１２１を備えた半導体光素子において、上記ｐ型層１２３，１２４，１２５が、（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いてベリリウムをドーピングし、かつ成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） として成長させたものであるとともに、
上記ｐ型層の内ＩｎＰ層１２４は、上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２５】
【数１】
とし、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3 以上とした場合は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２７】
【数２】
として成長させてその表面を鏡面とした層であり、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓ層１２５は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２２９】
【数３】
として成長させてその表面を鏡面とした層であり、
上記ｐ型層の内ＩｎＧａＡｓＰ層１２３は、成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
【０２３１】
【数４】
として成長させてその表面を鏡面とした層であるフォトダイオード（ＰＤ）である。このＰＤは、上記の条件で成長させた、その表面が鏡面であるｐ型層を備えており、このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触が良好なものとなる。また、ＩｎＰ基板上のエピタキシャル成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このため、ＰＤの高速応答特性を良好なものとすることができる。
【０２３３】
実施例１０．
この発明の実施の形態９による一実施例について説明する。
図２７は、上記の実施の形態６〜８で示した、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用い、成長温度と成長速度を前述の成長層の表面が鏡面となる条件でエピタキシャル成長させたｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３，ｐ型ＩｎＰクラッド層１２４，ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５を備えた高速応答導波路フォトダイオード（Photo Diode; ＰＤ）の斜視図（図２７(a)），及びこのＰＤの本体１４０を拡大した斜視図（図２７(b)）である。
【０２３４】
このＰＤにおいては、図２７(a) に示すように、光はアンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に入射し、ここで電子・正孔対を発生させる。表面電極１２７，裏面電極１２８の間には逆方向バイアス電圧が印加されているため、上記の電子・正孔対を電流として取り出すことができる。表面電極１２７は、ＰＤ本体１４０上の領域においては、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５と接触しているが、この領域以外では、ＳｉＮ膜１２９上またはＳｉＯ2 膜１３０上に形成されており、半導体層（ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１２６）とは絶縁されている。
【０２３５】
次に、本実施例１０における上記高速応答導波路ＰＤの製造方法について説明する。図２８は、このＰＤの製造方法を示す断面図である。
まず、図２８(a)に示すように、ｎ型ＩｎＰ基板１上に、ｎ型ＩｎＰクラッド層２（膜厚：１μｍ，キャリア濃度：１×１０18ｃｍ-3），ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２１（０．８μｍ，１×１０18ｃｍ-3），アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２（０．６μｍ，１×１０15ｃｍ-3以下），ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３（０．８μｍ，１×１０18ｃｍ-3），ｐ型ＩｎＰクラッド層１２４（２μｍ，１×１０18ｃｍ-3），ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５（０．２５μｍ，１×１０19ｃｍ-3）を順にＭＯＣＶＤ法を用いてエピタキシャル成長させる。ただし、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２の組成は、ＩｎＰに格子整合する組成であり、Ｇａの組成比は０．４６７である。また、ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２１，１２３の組成は、λg＝１．４μｍとなる組成であり、Ｇａの組成比は０．３４，Ａｓの組成比は０．７３４である。この際、これらの成長層の内のｐ型層は、上記のように実施の形態６〜８で示した、ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用い、成長温度と成長速度を前述の成長層の表面が鏡面となる条件でエピタキシャル成長させる。これは、成長温度が ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ）の範囲内であれば、すべての層の成長速度を３．５μｍ／ｈ以上とすることにより実現できる。また、成長層の膜厚の制御性を向上させるため、あるいはＭＯＣＶＤ装置の制約から、成長速度を３．５μｍ／ｈより低くしなくてはいけない場合は、全ての層を低温で成長するか、またはｐ型層の成長を開始する前のいずれかの層あるいはヘテロ接合界面の成長時に成長温度を下げて成長させることによりｐ型層の表面を鏡面とすることができる。
【０２３６】
次に、スパッタにより、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５の表面の全面にＳｉＯ2 膜６を被着させた後、通常の写真製版技術とエッチングを用いて幅１０μｍ，長さ（図２８の断面に垂直な方向）２５μｍのストライプ状のＳｉＯ2 膜６を形成し、さらにこのＳｉＯ2 膜６をマスクとして上記のエピタキシャル成長層をウェットエッチングして、図２８(b) に示すようなメサを形成する。このメサの高さ（すなわちメサエッチングの深さ）は５μｍである。
【０２３７】
次に、上記ＳｉＯ2 膜６をマスクとして、ＭＯＣＶＤ法によりＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層１２６を選択成長させ、上記のメサエッチングにより除去された成長層の部分に、電流ブロック層１２６を埋め込む。さらに、ＳｉＯ2 膜６をＨＦ系のエッチング液を用いて除去した後、図２８(c) に示すように、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５表面にＴｉ／Ａｕからなる表面電極１２７を形成し、ｎ型ＩｎＰ基板１の裏面にＡｕＧｅ／Ａｕからなる裏面電極１２８を形成する。
【０２３８】
本実施例１０においては、ｐ型層の成長を上記の条件で行うため、容易にその表面を鏡面とすることができる。このため、ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層１２５とこの層の表面に形成する表面電極１２７との接触を良好なものとすることができる。また、ＳｉＯ2 膜６をマスクにした成長層のメサエッチングにおいて、この成長層のサイドエッチング量を精度よく制御することができ、光吸収層１２２の幅の変動を抑制することができる。これによりＰＤ特性を向上させることができる。また、上記のようにこれらのｐ型層のｐ型不純物にはＢｅを用いているため、これにＺｎを用いた場合と比較して、上記ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３から、アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層１２２に対するｐ型不純物の拡散が抑制される。このｐ型不純物が光吸収層１２２に拡散すると、この光吸収層を挟んで形成されているp-n 接合容量が増加し、ＰＤの高速応答特性が劣化するが、本実施例１０においては、上記のように、光吸収層１２２に対するｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層１２３からのｐ型不純物の拡散が抑制されているため、高速応答特性の良好なＰＤを得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 （ＭｅＣＰ）2 ＢｅとＤＭＢｅの蒸気圧を示す図である。
【図２】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いたＢｅドーピング特性を示す図である。
【図３】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール測定によるキャリア濃度とＣ−Ｖ測定によるキャリア濃度との関係を示す図である。
【図４】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、キャリア濃度とＳＩＭＳによる不純物濃度測定値との関係を示す図である。
【図５】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。
【図６】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬピーク波長との関係を示す図である。
【図７】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰ，及びドーパント材料としてＤＭＺｎを用いて結晶成長したＺｎドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。
【図８】 ドーパント材料として（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅを用いて結晶成長したＢｅドープＩｎＰの、ホール濃度とＰＬ半値巾との関係を示す図である。
【図９】 アンドープＩｎＰ層上にＢｅドープＩｎＰ層，又はＺｎドープＩｎＰ層を成長した時のＢｅ又はＺｎの深さ方向のｐ型不純物プロファイルをＳＩＭＳ測定した結果を示す図である。
【図１０】 この発明の第２の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｐ−ＩｎＰ基板を用いた半導体長波長埋め込みレーザを示す斜視図である。
【図１１】 この発明の第２の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１２】 この発明の第３の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＩｎＰ基板を用いた半導体長波長埋め込みレーザを示す斜視図である。
【図１３】 この発明の第３の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１４】 この発明の第４の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＧａＡｓ基板を用いた半導体可視光レーザを示す斜視図である。
【図１５】 この発明の第４の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１６】 この発明の第５の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたｎ−ＧａＡｓ基板を用いた半導体短波長レーザを示す斜視図である。
【図１７】 この発明の第５の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図１８】 この発明の第６の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製されたサファイア基板を用いた青色半導体発光ダイオードを示す斜視図である。
【図１９】 この発明の第６の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２０】 この発明の第７の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２１】 この発明の第７の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２２】 この発明の第７の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２３】 この発明の第７の実施例による他の半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【図２４】 この発明の第８の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２５】 この発明の第９の実施例によるエピタキシャル成長方法における成長層表面が鏡面となる成長温度Ｔg ，成長速度Ｒg を示す図である。
【図２６】 この発明の第９の実施例による半導体光素子の多重量子井戸活性層のエネルギーバンド図である。
【図２７】 この発明の第１０の実施例による半導体光素子の製造方法によって作製された高速応答導波路ＰＤを示す斜視図(a) ，及びその導波路ＰＤ本体を拡大して示す斜視図(b) である。
【図２８】 この発明の第１０の実施例による半導体光素子の製造方法を示す工程図である。
【符号の説明】
１ ｎ型ＩｎＰ基板、２ ｎ型ＩｎＰクラッド層、３ 活性層、４ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、５ Ｂｅドープｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、６ ＳｉＯ2 膜、１１ ｐ型ＩｎＰ基板、１２ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、１３ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、１４ Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層、１６ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰバッファ層、１７ Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、１８ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、１９ Ｓドープｎ型ＩｎＰコンタクト層、２０ ｐ側電極、２１ ｎ側電極、３１ ｎ型ＩｎＰ基板、
３２ Ｓドープｎ型ＩｎＰクラッド層、３３ アンドープＩｎＧａＡｓＰ活性層、３４ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰクラッド層、３６ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰ電流ブロック層、３７ Ｓドープｎ型ＩｎＰ電流ブロック層、３８ Ｂｅドープｐ型ＩｎＰコンタクト層、３９ ｎ側電極、４０ ｐ側電極、５１ ｎ型ＧａＡｓ基板、５２ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓバッファ層、５３ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５４ アンドープＧａＩｎＰ活性層、５５ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５６ Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰエッチングストッパ層、５７ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＩｎＰクラッド層、５８ Ｂｅドープｐ型ＧａＩｎＰバンド不連続緩和層、５９ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層、
６１ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、６２ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層、６３ ｎ側電極、６４ ｐ側電極、７１ ｎ型ＧａＡｓ基板、
７２ Ｓｅドープｎ型ＧａＡｓバッファ層、７３ Ｓｅドープｎ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７４ アンドープＡｌ0.1 Ｇａ0.9 Ａｓ／Ａｌ0.35Ｇａ0.65Ａｓ量子井戸活性層、７５ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７６ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.7 Ｇａ0.3 Ａｓエッチングストッパ層、７７ Ｂｅドープｐ型Ａｌ0.48Ｇａ0.52Ａｓクラッド層、７８ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓキャップ層、８０ Ｓｉドープｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層、８１ Ｂｅドープｐ型ＧａＡｓコンタクト層、８２ ｎ側電極、８３ ｐ側電極、９１ サファイア基板、９２ アンドープＧａＮバッファ層、９３ Ｓｉドープｎ型ＧａＮクラッド層、９４ Ｓｉドープｎ型ＡｌＧａＮ層、９５ ＺｎドープＩｎＧａＮ層、９６ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層、９７ Ｂｅドープｐ型ＡｌＧａＮ層、
９９ ｎ側電極、１００ ｐ側電極、１０３ 多重量子井戸活性層、１１０ ＢｅドープＩｎＧａＡｓＰバリア層、１１１ ＩｎＧａＡｓウェル層、１２１ ｎ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２２ アンドープＩｎＧａＡｓ光吸収層、１２３ｐ型ＩｎＧａＡｓＰガイド層、１２４ ｐ型ＩｎＰクラッド層、１２５ ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、１２６ ＦｅドープＩｎＰ電流ブロック層、１２７表面電極（Ｔｉ／Ａｕ）、１２８ 裏面電極（ＡｕＧｅ／Ａｕ）、１２９ ＳｉＮ膜、１３０ ＳｉＯ2 膜、１４０ 導波路ＰＤ本体。
Claims (22)
- ｐ型ＩｎＰ基板上に、III-Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及びIII-Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - ｎ型ＩｎＰ基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体長波長埋め込みレーザを製造する方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - ｎ型ＧａＡｓ基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体可視光レーザを製造する方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - ｎ型ＧａＡｓ基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体短波長レーザを製造する方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - 基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層のエピタキシャル成長は、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 請求項５に記載の半導体光素子の製造方法において、
上記ベリリウムをドーピングした後の上記ＩｎＰのキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層のエピタキシャル成長は、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 基板上に、 III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を気相エピタキシャル成長法によってエピタキシャル成長して半導体光素子を製造する半導体光素子の製造方法において、
上記ｐ型層を、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層のエピタキシャル成長は、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、 成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 請求項５ないし８のいずれかに記載の半導体光素子の製造方法において、
上記基板としてｐ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - 請求項５ないし８のいずれかに記載の半導体光素子の製造方法において、
上記基板としてｎ型ＩｎＰ基板を用い、半導体長波長埋め込みレーザを製造することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - 請求項５ないし８のいずれかに記載の半導体光素子の製造方法において、
上記基板としてＩｎＰ基板を用い、フォトダイオードを製造することを特徴とする半導体光素子の製造方法。 - ｐ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成されたものであることを特徴とする半導体光素子。 - ｎ型ＩｎＰ基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体長波長埋め込みレーザにおいて、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成されたものであることを特徴とする半導体光素子。 - ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体可視光レーザにおいて、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成されたものであることを特徴とする半導体光素子。 - ｎ型ＧａＡｓ基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体短波長レーザにおいて、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成されたものであることを特徴とする半導体光素子。 - 基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層が、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を５×１０17／ｃｍ3以上とし、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 請求項１６記載の半導体光素子において、
上記ベリリウムをドーピングした後のキャリア濃度を７×１０17／ｃｍ3以上とし、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層が、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 基板上にエピタキシャル成長された III- Ｖ族化合物半導体からなるｐ型層，及び III- Ｖ族化合物半導体からなるｎ型層を備えた半導体光素子において、
上記ｐ型層が、有機金属（ＣＨ 3 Ｃ 5 Ｈ 4 ） 2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ） 2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングして形成し、
上記ｐ型層の内少なくとも一層が、
有機金属（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｂｅ（＝（ＭｅＣＰ）2 Ｂｅ：ビスメチルシクロペンタジエニルベリリウム）を用いてベリリウムをドーピングするとともに、
成長温度Ｔｇ（単位：Ｋ）を ７７３≦Ｔｇ≦９７３（Ｋ） とし、
成長速度Ｒｇ（単位：μｍ／ｈｏｕｒ）を
- 請求項１６ないし１９のいずれかに記載の半導体光素子において、
上記半導体光素子は、上記基板がｐ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザであることを特徴とする半導体光素子。 - 請求項１６ないし１９のいずれかに記載の半導体光素子において、
上記半導体光素子は、上記基板がｎ型ＩｎＰ基板である、半導体長波長埋め込みレーザであることを特徴とする半導体光素子。 - 請求項１６ないし１９のいずれかに記載の半導体光素子において、
上記半導体光素子は、上記基板がＩｎＰ基板である、フォトダイオードであることを特徴とする半導体光素子。
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