JP3985977B2

JP3985977B2 - 化合物半導体の気相成長方法

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Publication number: JP3985977B2
Application number: JP13270597A
Authority: JP
Inventors: 文弘厚主; 伸洋大久保
Original assignee: Sharp Corp
Current assignee: Sharp Corp
Priority date: 1997-05-23
Filing date: 1997-05-23
Publication date: 2007-10-03
Anticipated expiration: 2017-05-23
Also published as: JPH10321963A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化合物半導体薄膜の結晶成長方法に関わり、特にＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体薄膜の有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）に関する。
【０００２】
また、有機金属気相成長法で形成された化合物半導体膜からなる発光素子に関するものである。
【０００３】
【従来の技術】
光デバイス又は高周波電子デバイス用として供されるＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の結晶成長方法としては、液相成長法（ＬＰＥ）、有機金属気相成長法（ＭＯＣＶＤ）、分子線エピタキシャル法（ＭＢＥ）があるが、その中でもＭＯ−ＣＶＤ法は量産性や超薄膜層の制御性及びその再現性に優れることから、将来的にも最も技術の向上が期待されている。現状のＭＯＣＶＤ法ではＩＩＩ族原料に液体又は固体の有機金属化合物を用い、Ｖ族原料に気体の水素化合物又は液体の有機金属化合物を用いられている。これらの原料はキャリアガスによって反応室に導入され、さらに配管中又は反応室内で混合され、加熱された基板上に供給される。原料ガスは基板上で熱分解し、その結果、基板上に化合物半導体薄膜が結晶成長する。一般に、原料を基板上に輸送するためのキャリアガスとしては不活性であり、且つ高純度なものが要求されており、パラジウム膜透過の精製水素が広く用いられ、実際に光デバイス及び高周波電子デバイスの生産が行われている。以下に従来のＭＯＣＶＤ法をＡｌＧａＡｓ結晶薄膜の成長を例にとって詳細に説明をする。
【０００４】
図４は従来のＭＯＣＶＤ法によってＡｌＧａＡｓ結晶を成長する場合のガス供給概念図を示す。ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）並びにトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、Ｖ族原料としてアルシン（ＡｓＨ₃）、ｐ型、ｎ型のドーピング原料としてジエチル亜鉛（ＤＥＺｎ）、セレン化水素（Ｈ₂Ｓｅ）をそれぞれ用いる。ＩＩＩ族原料のＴＭＧ、ＴＭＡとｐ型ドーピング原料のＤＥＺｎはいずれも常温で液体の有機金属であり、マスフローコントローラ（ＭＦＣ）で流量調整された水素によってバブリングされ、さらにＭＦＣによって流量調整された水素で希釈されて反応室に導入される。一方Ｖ族原料のＡｓＨ₃とｎ型ドーピング原料のＨ₂Ｓｅは常温で気体の水素化合物であり、ＭＦＣによって単独で流量調整され、さらにＭＦＣによって流量調整された水素で希釈されて反応室に導入される。これらの原料ガスはそれぞれ単独の供給ラインで反応室に導入された後、反応室で混合されて基板上に供給される。この方法では、ＴＭＡとＴＭＧのバブリング流量比を変化させることによって、所定の混晶比組成のＡｌＧａＡｓ結晶薄膜を再現性良く作製できる。また、ｐｎ制御もドーピングガスの流量制御によって容易に行うことができる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のように作製された化合物半導体結晶薄膜中には少なからず不純物が混入し、結晶品質を低下させる場合がある。とりわけ、酸素の混入は発光デバイスにおいて著しく特性を劣化させる要因となる。酸素混入の起源としては、原料として用いる有機金属や水素化物中に水分や会合水分子或いはメトキシ基のような酸素を含んだ化合物として存在することが知られている。このような酸素を含んだ化合物はキャリアガスで原料とともに反応室に輸送され、酸素が成長結晶中に取り込まれてしまうという問題があった。また、このような原料中に含まれる酸素化合物が供給配管の管壁に吸着し、メモリー効果によって数ランの成長をかさねても結晶品質が回復しないという問題もある。特に反応室の洗浄等のメンテナンス時には反応室自体と配管の一部が大気に晒されるため、それらの表面に酸素化合物が吸着し、デバイス作製のための結晶品質を確保するためのベーキングと空成長に相当の時間を要する。
【０００６】
本発明は上記の問題を解決することを目的とするものである。つまり、有機金属気相成長方法において、成長結晶中の不純物の低減やアンドープ結晶のキャリア濃度の低減を図って結晶品質を向上することができる結晶成長の方法を提供するものである。特にこの結晶成長方法で得た化合物半導体膜で構成して、特性の向上を図った半導体レーザ、ＬＥＤ等の発光素子を提供するものである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明の化合物半導体の気相成長方法は、反応室と、該反応室にＩＩＩ族原料を導入するための単独の供給ラインであるＩＩＩ族供給ラインと、該反応室にＶ族原料を供給するための単独の供給ラインであるＶ族供給ラインとを備えた気相成長装置によって、前記ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウムを用い、前記Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ_３）を用い、これらの各原料をキャリアガスによってそれぞれ前記ＩＩＩ族供給ラインおよびＶ族供給ラインを介して前記反応室に導入してＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を結晶成長させる方法において、前記ＩＩＩ族供給ラインおよびＶ族供給ラインにおける少なくとも一方のキャリアガスとして、水素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスと窒素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスのいずれか一方又は両方を用いることを特徴とする。
【０００８】
前記キャリアガスの全体中のモノシランガスの濃度が、１〜１０００ｐｐｂであってもよい。
【００１５】
以下、本発明の作用を記載する。
【００１６】
本発明によれば、ＩＩＩ族原料として有機金属化合物を用い、Ｖ族原料として水素化合物又は有機金属化合物を用い、これらをキャリアガスによって反応室に導入して化合物半導体薄膜を結晶成長させる方法において、キャリアガスに水素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガス又は窒素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスのいずれか或いは両方を用いるため、原料として用いる有機金属や水素化物中の水分や会合水分子或いはメトキシ基のような酸素を含んだ化合物は充填容器中でモノシラン（ＳｉＨ_４）と反応し、ＳｉＯ_ｘ或いはＳｉＨ_ｘＯ_ｙとなって装置外に排出又は非常に蒸気圧低い物質に変換されるため、反応室に輸送される有機金属や水素化物ガス中の酸素濃度が減少する。また、供給配管及び反応室の管壁に吸着した酸素化合物も、モノシラン（ＳｉＨ_４）と反応し、ＳｉＯｘ或いはＳｉＨ_ｘＯ_ｙとなって成長膜中に取り込まれにくくなり、装置外に排出されるため、供給配管の管壁、反応室の管壁及び反応室内の雰囲気が清浄化される。
【００１７】
このように、酸素及び酸素化合物は結晶膜内に取り込まれないため、不純物及び結晶欠陥の低減が出来、その電気的、光学的特性が向上する。とりわけ、ｎ型ドーピングにおいてはドーピング効率の向上が図られる等有効な手段となる。また、デバイス作製のための結晶品質を確保するためのベーキングと空成長が不要となり、生産効率が飛躍的に向上する。
【００１８】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面を参照して説明する。
【００１９】
実施例１（キャリアガスに水素とモノシランを用いたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ成長）
ｎ型ＧａＡｓ基板上にＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜を成長するのにトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ｈ₂で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ₃）を原料として用い、Ｖ族原料であるＡｓＨ₃とＩＩＩ族原料であるＴＭＧａ、ＴＭＡｌのキャリアガスに水素（Ｈ₂）とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガスを使用した。
【００２０】
用いた気相成長装置は図１に示した有機金属気相成長装置で、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温度７５０℃に安定した後、全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度を３０ｐｐｂとして、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃を供給し、Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜を成長させた。成長時間は９０ｍｉｎで２μｍの厚さを有するＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜が得られた。
【００２１】
得られた成長層の結晶性を２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅で評価した。また、比較例としてキャリアガスを水素に変えて得られたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜も同時に２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅で評価した。
【００２２】
得られた結果は、キャリアガスに水素のみを用いて得られたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜の２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅は１５秒、キャリアガスに水素とモノシランの混合ガスを用いて得られたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜の２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅は１２秒となり、キャリアガスに水素とモノシランの混合ガスを用いた方が、得られる成長膜の結晶性が向上している事がわかる。また、成長後の表面欠陥密度も、キャリアガスに水素のみを用いて得られたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜に比べて、水素とモノシランの混合ガスを用いて得られたＡｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜の方が、欠陥密度を半減することが出来た。
【００２３】
本実施例では、すべての原料のキャリアガスとして水素とモノシランの混合ガスを用いているが、ＩＩＩ族原料のキャリアガスのみに水素とモノシランの混合ガスを用いても良いし、Ｖ族原料のキャリアガスのみに水素とモノシランの混合ガスを用いても良い。さらに、窒素とモノシランの混合ガスをキャリアガスとして用いた場合も同様の効果がある。
【００２４】
また、本実施例では、Ｖ族原料として水素化合物であるＡｓＨ₃を用いているが、有機金属化合物であるターシャリーブチルアルシン（ＴＢＡｓ）を用いても、同様の効果が得られる。
【００２５】
実施例２（キャリアガスに水素とモノシランを用いたｐ型及びｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ成長）
ｎ型ＧａＡｓ基板上にｎ型ＧａＡｓ薄膜を成長し、その上にｐ型及びｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜を成長するのにトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ｈ₂で１０％に希釈したアルシン（ＡｓＨ₃）、ｐ型不純物原料としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を原料に用い、キャリアガスは水素（Ｈ₂）とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガス及び水素を使用した。
【００２６】
用いた気相成長装置は図１に示した有機金属気相成長装置で、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温度７５０℃に安定した後、全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度を２００ｐｐｂとして、ｎ型ＧａＡｓ基板上にＴＭＧａ、ＡｓＨ₃を供給し、０．５μｍの厚さを有するｎ型ＧａＡｓ薄膜を成長させた。
【００２７】
その後、全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度を１０ｐｐｂとして、ｎ型ＧａＡｓ薄膜上にＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃、ＤＥＺｎを供給し、２μｍの厚さを有するｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜を成長させた。また、この時、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＤＥＺｎのキャリアガスに水素を使用し、ＡｓＨ₃のキャリアガスに水素（Ｈ₂）とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガスを使用した。
【００２８】
さらに、全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度を２００ｐｐｂとして、ｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜上にＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃を供給し、２μｍの厚さを有するｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜を成長させた。
【００２９】
まず、得られたｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜のキャリア濃度をＣ−Ｖ測定で評価した。また、比較例としてｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜成長時のキャリアガスを水素だけにして得られたｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜も同時にＣ−Ｖで評価した。
【００３０】
得られた結果は、キャリアガスに水素のみを用いて得られたｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜のキャリア濃度は５×１０¹⁷ｃｍ^-3、キャリアガスに水素とモノシランの混合ガスと水素を用いて得られたｐ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜のキャリア濃度は８×１０¹⁶ｃｍ^-3となり、キャリアガスに水素とモノシランの混合ガスを用いることにより、２×１０¹⁷ｃｍ^-3以下の低キャリア濃度を得られることがわかる。
【００３１】
次に、ｎ型Ａｌ_0.5Ｇａ_0.5Ａｓ薄膜層を２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅で評価した。実施例１で述べたように２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅はキャリアガスに水素とモノシランの混合ガスを用いた方が狭くなり、得られる成長膜の結晶性が向上している事がわかった。
【００３２】
実施例３（キャリアガスに水素とモノシランを用いた半導体レーザ）
図２は実施例３の半導体レーザ素子の断面図である。ｎ型ＧａＡｓ基板１上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２、ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層３、ＡｌＧａＡｓ活性層４、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層５、ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層６、ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層７、ｐ型ＧａＡｓ保護層８が順次積層される。ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層６の上部よりストライプ状のメサ構造をなす。メサストライプの両側は、ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層９、ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層１０、ｐ型ＧａＡｓ平坦化層１１で埋め込まれる。ｐ型ＧａＡｓ保護層８とｐ型ＧａＡｓ平坦化層１１の上には、ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２が形成されている。ｐ型ＧａＡｓコンタクト層１２の上にはｐ側金属電極１３、ｎ型ＧａＡｓ基板上１にはｎ側金属電極１４が蒸着されている。
【００３３】
上記半導体レーザ素子の１〜１４の各層は、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、Ａｌ原料としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ）、Ａｓ原料としてアルシン（ＡｓＨ₃）、ｎ型不純物であるＳｉ原料としてジシラン（Ｓｉ₂Ｈ₆）、ｐ型不純物であるＺｎ原料としてジエチルジンク（ＤＥＺｎ）を用い、キャリアガスは水素（Ｈ₂）とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガス及び水素を使用した。
【００３４】
用いた気相成長装置は図１に示した有機金属気相成長装置で、炉内圧力は７６Ｔｏｒｒ、基板温度７００℃、ＩＩＩ族元素を含む原料化合物の供給量（ＴＭＧａ供給量または、ＴＭＧａ供給量とＴＭＡｌ供給量の和）とＶ族元素を含む原料化合物の供給量（ＡｓＨ₃）の比を６０とし、結晶成長を行った。
【００３５】
ｎ型ＧａＡｓ層（２、１１）を成長する場合、ＴＭＧａ、ＡｓＨ₃、Ｓｉ₂Ｈ₆を基板上に供給し、ｎ型ＡｌＧａＡｓ（３、１０）を成長する場合、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃、Ｓｉ₂Ｈ₆を基板上に供給し、ＡｌＧａＡｓ活性層４を成長する場合、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃を基板上に供給し、ｐ型ＧａＡｓ層（６、８、１２、１３）を成長する場合、ＴＭＧａ、ＡｓＨ₃、ＤＥＺｎを基板上に供給し、ｐ型ＡｌＧａＡｓ層（５、７）を成長する場合、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＡｓＨ₃、ＤＥＺｎを基板上に供給する。
【００３６】
ｎ型結晶膜を形成するときのキャリアガスは、全ての原料に対して水素とモノシランの混合ガスを使用し、ｐ型結晶膜を形成するときのキャリアガスは、ＡｓＨ₃に対して水素とモノシランの混合ガスを使用し、ＴＭＧａ、ＴＭＡｌ、ＤＥＺｎに対して水素を使用した。この時の全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度は１０ｐｐｂである。
【００３７】
以上の方法によって得られた本発明の半導体レーザ素子の電流ブロック部の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた結果を図３に示す。又、比較のため、キャリアガスを全ての原料に対して水素を使用して得られた半導体レーザ素子の電流ブロック部の不純物分析を２次イオン質量分析（ＳＩＭＳ）装置で測定し、得られた結果を図５に示す。図３、５において横軸は成長膜深さを表し、縦軸はシリコン（Ｓｉ）及び酸素（Ｏ）の不純物濃度を表す。
【００３８】
キャリアガスを水素から水素とモノシランの混合ガスにすることにより、ＡｌＧａＡｓ層内の酸素原子濃度が６×１０¹⁶ｃｍ^-3からＳＩＭＳの検出限界以下である２×１０¹⁶ｃｍ^-3に低減され、また、基板との界面及び再成長界面の酸素のスパイクが低くなっている。このことから、キャリアガスに水素とモノシランの混合ガスを用いることにより、飛躍的に不純物の低減と結晶性の向上が可能となることが解る。
【００３９】
本発明の半導体レーザ素子は再現性も良く、６０℃、３５ｍＷ出力の信頼性試験においても５０００時間安定に走行している。また、従来方法による半導体レーザ素子と比較すると、歩留まりが飛躍的に向上した。
【００４０】
本実施例ではｎ型添加不純物としてＳｉを用いたが、Ｓｅであっても同様の効果が得られる。また、本実施例ではｐ型添加不純物としてＺｎを用いたが、Ｍｇ及びＢｅであっても同様の効果が得られる。
【００４１】
実施例４（キャリアガスに窒素とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガス又は窒素と水素とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガスを用いたＧａＮ成長法）
サファイア（０００１）１ｉｎｃｈ基板上にＧａＮ薄膜を成長するのにトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、アンモニア（ＮＨ₃）を原料として用い、Ｖ族原料であるＮＨ₃と、ＩＩＩ族原料であるＴＭＧａのキャリアガスに窒素（Ｎ₂）とモノシラン（ＳｉＨ₄）の混合ガスを使用した。用いた気相成長装置は有機金属気相成長装置で、炉内圧力は７４０Ｔｏｒｒ、基板温度を水素フロー中で１２００℃に上昇させ、その後５５０℃に下降させ、５５０℃に安定した後、全キャリアガス中のモノシラン（ＳｉＨ₄）濃度を３０ｐｐｂとして、サファイヤ基板上にＴＭＧａ、ＮＨ₃を供給し、ＧａＮバッファ層を３０ｎｍ成長させる。バッファ層成長後、原料の供給を止め、ＮＨ₃及び窒素フロー中で、基板温度を１１００℃に上昇させ、ＴＭＧａ、ＮＨ₃を供給し、ＧａＮを４μｍ成長させた。成長時のＴＭＧ供給量は４×１０^-6ｍｏｌ／ｍｉｎ、アンモニアの供給量は２×１０^-2ｍｏｌ／ｍｉｎであり、リアクタ内のガスの流速の平均は２．３ｍ／ｓｅｃである。
【００４２】
得られた成長層の結晶性を２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅で評価した。また、比較例としてキャリアガスを窒素のみで得られたＧａＮ薄膜も同時に２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅で評価した。得られた結果は、キャリアガスに窒素のみを用いて得られたＧａＮ薄膜の２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅は５分、キャリアガスに窒素とモノシランの混合ガスを用いて得られたＧａＮ薄膜の２結晶Ｘ線回折ロッキングカーブの半値幅は３．８分となり、キャリアガスに窒素とモノシランの混合ガスを用いた方が、得られる成長膜の結晶性が向上している事がわかる。得られた薄膜の表面モホロジーについてもキャリアガスに窒素とシランの混合ガスを持ちいた場合、１ｉｎｃｈ全面が良好なモホロジーで有るのに対し、キャリアガスが窒素のみでは成長膜（１ｉｎｃｈ基板）の中心から８ｍｍより外側では６角形の表面構造が現れた。
【００４３】
本実施例では、すべての原料のキャリアガスとして窒素とモノシランの混合ガスを用いているが、ＩＩＩ族原料のキャリアガスのみに窒素とモノシランの混合ガスを用いても良いし、Ｖ族原料のキャリアガスのみに窒素とモノシランの混合ガスを用いても良い。さらに、水素をキャリアガスとして用いた場合も同様の効果があり、ＩＩＩ族原料のキャリアガスのみに窒素とモノシランの混合ガスを用い、Ｖ族原料のキャリアガスのみに水素とモノシランの混合ガスという組み合わせでも従来にない高い品質の結晶薄膜が得られる。
【００４４】
【発明の効果】
以上説明したように、ＩＩＩ族原料として有機金属化合物を用い、Ｖ族原料として水素化合物又は有機金属化合物を用い、これらをキャリアガスによって反応室に導入して化合物半導体薄膜を結晶成長させる方法において、キャリアガスに水素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガス又は窒素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスのいずれかを用いるため、本発明によれば、従来の化合物半導体の気相成長方法とは異なって、前記原料中の酸素を含んだ化合物及び供給配管及び反応室の管壁に吸着した酸素関連の物質はまずモノシラン（ＳｉＨ_４）と反応し、ＳｉＯ_ｘ或いはＳｉＨ_ｘＯ_ｙとなって装置外に排出又は非常に蒸気圧低い物質に変換されるため、反応室に輸送される有機金属や水素化物ガス中の酸素濃度が減少する。
【００４５】
また、供給配管及び反応室の管壁に吸着した酸素化合物も、モノシラン（ＳｉＨ_４）と反応し、ＳｉＯ_ｘ或いはＳｉＨ_ｘＯ_ｙとなって成長膜中に取り込まれにくくなり、装置外に排出されるため、酸素及び酸素化合物は結晶膜内に取り込まれず、不純物及び結晶欠陥の低減が出来、結晶基板上に良好な結晶性を有する化合物半導体を形成することができ、半導体レーザ、ＬＥＤ等の発光素子の特性向上に寄与するところが大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１〜３の実施例に関わる有機金属気相成長装置を示す概略図である。
【図２】本発明の第３の実施例に関わる半導体レーザ素子の断面を示す図である。
【図３】本発明の第３の実施例に関わるＳＩＭＳ測定結果を示す図である。
【図４】従来例を示す図である。
【図５】従来例を示す図である。
【符号の説明】
１ｎ型ＧａＡｓ基板
２ｎ型ＧａＡｓバッファ層
３ｎ型ＡｌＧａＡｓクラッド層
４ＡｌＧａＡｓ活性層
５ｐ型ＡｌＧａＡｓ第一クラッド層
６ｐ型ＧａＡｓエッチングストップ層
７ｐ型ＡｌＧａＡｓ第二クラッド層
８ｐ型ＧａＡｓ保護層
９ｎ型ＡｌＧａＡｓ電流ブロック層
１０ｎ型ＧａＡｓ電流ブロック層
１１ｐ型ＧａＡｓ平坦化層
１２ｐ型ＧａＡｓコンタクト層
１３ｐ側金属電極
１４ｎ側金属電極

Claims

反応室と、該反応室にＩＩＩ族原料を導入するための単独の供給ラインであるＩＩＩ族供給ラインと、該反応室にＶ族原料を供給するための単独の供給ラインであるＶ族供給ラインとを備えた気相成長装置によって、前記ＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウムを用い、前記Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ_３）を用い、これらの各原料をキャリアガスによってそれぞれ前記ＩＩＩ族供給ラインおよびＶ族供給ラインを介して前記反応室に導入してＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を結晶成長させる方法において、
前記ＩＩＩ族供給ラインおよびＶ族供給ラインにおける少なくとも一方のキャリアガスとして、水素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスと窒素とモノシラン（ＳｉＨ_４）の混合ガスのいずれか一方又は両方を用いることを特徴とする化合物半導体の気相成長方法。
前記キャリアガスの全体中のモノシランガスの濃度が、１〜１０００ｐｐｂであることを特徴とする請求項１に記載の化合物半導体の気相成長方法。