JP4078891B2 - Compound semiconductor epitaxial wafer manufacturing method and compound semiconductor epitaxial wafer - Google Patents

Compound semiconductor epitaxial wafer manufacturing method and compound semiconductor epitaxial wafer Download PDF

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Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法および化合物半導体エピタキシャルウェハ、特に光素子用として適したエピタキシャルウェハに関するものである。
【0002】
【従来の技術】
AlGaInP系半導体材料を用いた従来の半導体レーザダイオード(LD)の一例を、図5に示す。図において、201はn型GaAs基板、202は基板201上に形成されたn型AlGaInPからなるクラッド層である。203はAlGaInPからなる活性層である。204は、p型AlGaInPからなるクラッド層である。すなわち、AlGaInP活性層203のエネルギーギャップが、AlGaInPクラッド層202及び204のエネルギーギャップより小さくなるよう混晶比が設定されており、ダブルヘテロ構造をなしている。206はコンタクト層である。
【0003】
205はGaAsからなる電流ブロック層である。電流ブロック層205は、レーザー発振に必要な電流密度を得るために、いわゆる、電流狭窄を行う目的で設けられる。205は、層204を選択エッチングしてリッジを形成した後、SiNxなどのアモルファス膜を用いて選択成長させることによって形成する。
【0004】
上記LDのような光素子に用いられる従来のエピタキシャルウェハの構造を図3に示す。これは、n型GaAs基板1上に、順次、n型GaInPバッファ層2、n型AlGaInPクラッド層3、量子井戸活性層4、p型AlGaInPクラッド層5、p型GaInP中間層6、p型GaAsコンタクト層7を積層した構成である。
【0005】
この構成の特色は次の点にある。すなわち、p型クラッド層5にアルミニウム・ガリウム・インジウム燐(p−AlGaInP)が、またp型コンタクト層7にガリウム砒素(p−GaAs)が用いられる。さらに、上記p型クラッド層5の直上にp型コンタクト層を形成すると、急激なバンドギャップ不連続のために、その界面が抵抗成分となってしまうため、その間に中間層6としてp型ガリウム・インジウム燐(p−GaInP)が挿入される。そしてこれらの各層のキャリア濃度は層内一様である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記の従来技術においては、p型AlGaInPクラッド層5とp型GaInP中間層6との界面や、p型GaInP中間層6とp型GaAsコンタクト層7との界面に、急なバンドギャップ不連続のための抵抗成分が残る。特にこれらの界面には、両材料系の仕事関数の違いから、図4に示すように、ノッチ8と呼ばれる局所的で急峻なエネルギー障壁ができやすいため、抵抗成分を増加させる傾向があるという問題があった。
【0007】
そこで本発明の目的は、上記課題を解決し、これら化合物半導体層の界面の抵抗成分を低減し、より高出力な半導体レーザダイオードを作製するのに適したエピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【0009】
請求項1の発明に係る化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法は、ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより化合物半導体層を成長する有機金属気相成長法を用いて、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで化合物半導体層のGaP組成比を段階的または連続的にAlGaInPクラッド層の側から低下させることを特徴とする。
【0010】
これには、GaP組成の傾斜領域ないし遷移領域を、作成する層と層の界面近傍に配置する形態がすべて含まれる。代表的には次の二つの形態が含まれる。第一は、ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで、上記GaInP中間層のGaP組成比を段階的または連続的に低下させる形態(請求項2の形態)である。第二は、ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで、上記AlGaInPクラッド層の層内の、GaInP中間層側に、GaP組成比を低下させる遷移領域を形成する形態である。すなわち、上記中間層内ではなく又は上記中間層と共に、この中間層に隣接するクラッド層内における中間層側の界面近傍に、上記遷移領域を形成する形態である。
【0011】
請求項2の発明に係る化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法は、ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を、有機金属気相成長法を用いて連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで、上記GaInP中間層のGaP組成比を段階的または連続的にAlGaInPクラッド層の側から低下させることを特徴とする。
【0012】
請求項3の発明に係る化合物半導体エピタキシャルウェハは、GaAs基板上に、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層が連続的に有機金属気相成長法を用いて成長された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、上記GaInP中間層の亜鉛の添加によるキャリア濃度が上記AlGaInPクラッド層の側から徐々に増加しており、上記有機金属気相成長法における原料ガスの流量を変化させないで上記亜鉛を添加することで、上記GaInP中間層のGaP組成比がAlGaInPクラッド層側から段階的または連続的に減少して成長されていることを特徴とする。
【0013】
<発明の要点>
上記目的を達成するため、本発明では、有機金属気相成長法で成長したガリウム・インジウム燐(GaInP)や、アルミニウム・ガリウム・インジウム燐(AlGaInP)に、p型不純物、特に亜鉛(Zn)を添加すると、混晶組成が変化するという性質を利用した。
【0014】
例えば、GaInPでは不純物を故意に添加しないアンドープの状態でGaAs基板に格子整合、すなわち基板との格子定数のずれ△θ(デルタシータ)がゼロ近傍となるようにガリウムとインジウムの原料流量を調整した場合、成長時に亜鉛(Zn)を添加してp型層とすると△θがシフトし、ガリウムとインジウムの成長膜への取り込まれ率が変化することがわかる。しかもこの変化は添加する亜鉛の量に従って変化し、膜中のp型キャリア濃度が高くなるほど、△θのずれ量も大きくなる。
【0015】
この△θのずれは、プラス側(基板より格子定数が大きくなる方向)にずれる場合と、マイナス側(基板より格子定数が小さくなる方向)にずれる場合があるが、成長条件を調整することでマイナス側にずれるようにすることができる。
【0016】
この条件でp型ガリウム・インジウム燐(GaInP)を成長すると、亜鉛を添加し、その添加量を徐々に増加させることで、ガリウムとインジウムの原料流量を変えること無しに、アンドープ層よりも△θを徐々にマイナス側、すなわちガリウム組成を低い側にずらした層を成長することができる。
【0017】
良く知られているように、亜鉛は拡散し易い元素であるが、ガリウムとインジウムの取り込まれ率は亜鉛を供給している成長時に決まるので、層の成長後に亜鉛が拡散したとしても、ガリウムとインジウムの組成比が変化することはない。
【0018】
このようにして作製する組成の傾斜領域を層と層の界面近傍に配置することにより、従来の問題点を解決できる。
【0019】
なお、中間層のGaxlnx-1Pにおいて、混晶比xを小さくするとバンドギャップエネルギーEgが小さくなり、混晶比x=0としたときのGaPのバンドギャップエネルギーEgは2.26(eV)となる。逆に、混晶比xを大きくするとバンドギャップエネルギーEgが大きくなり、混晶比x=1としたときのInPのバンドギャップエネルギーEgは1.35(eV)となる。
【0020】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を図示の実施形態に基づいて説明する。
【0021】
図1に示すごとく、n型GaAs基板1上に、これと格子整合したn型GaInPバッファ層2、n型(Al0.7Ga0.3)InPクラッド層3を順次エピタキシャル成長し、その上にアンドープ(Al0.5Ga0.5)InPガイド層、障壁層と歪GaInP井戸層とからなる量子井戸活性層4、さらにp型(Al0.7Ga0.3)InPクラッド層5、p型GaInP中間層6、p型GaAsコンタクト層7を成長し、ダブルヘテロ構造を作製した。
【0022】
ここでp型GaInP中間層6は膜厚を300nmとするが、この層の成長条件は、アンドープで△θがほぼゼロとなるようにガリウム原料とインジウム原料の流量を条件出しにてあらかじめ調整しておいた。
【0023】
図1に示すように、実際にこのp型GaInP中間層6を成長する場合は、p型AlGaInPクラッド層5を成長した後、ガリウム原料とインジウム原料の流量はアンドープの条件出し時の値に設定し、亜鉛の添加による層のキャリア濃度が、最初の30nmは5×1017cm-3(6−1)、次の150nmは1×1018cm-3(6−2)、続いて30nmが1.5×1018cm-3(6−3)、30nmが2×1018cm-3(6−4)、30nmが2.5×1018cm-3(6−5)、30nmが3×1018cm-3(6−6)となるように亜鉛の流量を増加させながら成長した。このとき、△θのずれは、別に調査したところ、5×1017cm-3の層で−50秒程度、1×1018cm-3の層で−150秒程度、さらに3×1018cm-3の層では−600秒程度であった。
【0024】
他の層は従来の成長条件で成長した。
【0025】
ちなみに従来の中間層は、キャリア濃度が1.2×1018cm-3の、このキャリア濃度で△θがほぼゼロとなるようなガリウム・インジウム燐(GaInP)の一様な層であった。
【0026】
本実施形態の中間層6での遷移領域のエネルギーバンドのイメージを図2に示す。これに対して従来の中間層のエネルギーバンドのイメージを図4に示す。本発明では、従来例の界面に存在するノッチ8と呼ばれるエネルギー障壁が、傾斜領域の挿入によって消滅し、その分抵抗成分が低減されていると考えられる。
【0027】
本実施形態のエピタキシャルウェハを用いて、半導体レーザダイオードを作製したところ、素子の直列抵抗成分は、15パーセント低減することができた。また、素子の発振しきい値電流も5〜10パーセント低減された。
【0028】
上記実施形態では、不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、原料ガスの流量を変化させないで、p型GaInP中間層6のGaP組成比を段階的に低下させる構成とした。しかし、連続的に低下させる構成とすることもできる。また上記実施形態に加えて、p型(Al0.7Ga0.3)InPクラッド層5の層内の、p型GaInP中間層6側にも、同様のキャリア濃度の傾斜領域を設けることもでき、これによっても同様の効果が期待できることは言うまでもない。
【0029】
【発明の効果】
以上説明したように本発明によれば、次のような優れた効果が得られる。すなわち、有機金属気相成長法で成長したGaInPや、AlGaInPにp型不純物、特に亜鉛を添加することで混晶組成が変化するという性質を利用し、亜鉛の添加量を徐々に増加させることで、ガリウムとインジウムの原料流量を変えること無しに、キャリア濃度の変更のみでガリウム組成を低い側にずらした層を成長することができる。このようにして作製する組成の傾斜領域を層と層の界面近傍に配置することにより、界面の抵抗成分を低減し、より高出力な半導体レーザダイオード等を作製するのに適したエピタキシャルウェハを簡便に作製することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の光素子用の化合物半導体エピタキシャルウェハの構成を例示した断面模式図である。
【図2】本発明の光素子用の化合物半導体エピタキシャルウェハにおけるGaInP中間層のエネルギーバンドのイメージ図である。
【図3】従来の光素子用の化合物半導体エピタキシャルウェハの構造を示した断面模式図である。
【図4】図3に示した従来例のGaInP中間層のエネルギーバンドのイメージ図である。
【図5】従来の半導体レーザダイオードの構造を示した断面模式図である。
【符号の説明】
1 n型GaAs基板
2 n型GaInPバッファ層
3 n型AlGaInPクラッド層
4 量子井戸活性層
5 p型AlGaInPクラッド層
6 p型GaInP中間層
7 p型GaAsコンタクト層
8 ノッチ(エネルギー障壁)
[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer and a compound semiconductor epitaxial wafer, and more particularly to an epitaxial wafer suitable for use in an optical element.
[0002]
[Prior art]
An example of a conventional semiconductor laser diode (LD) using an AlGaInP-based semiconductor material is shown in FIG. In the figure, 201 is an n-type GaAs substrate, and 202 is a clad layer made of n-type AlGaInP formed on the substrate 201. Reference numeral 203 denotes an active layer made of AlGaInP. Reference numeral 204 denotes a clad layer made of p-type AlGaInP. That is, the mixed crystal ratio is set so that the energy gap of the AlGaInP active layer 203 is smaller than the energy gap of the AlGaInP cladding layers 202 and 204, and a double heterostructure is formed. Reference numeral 206 denotes a contact layer.
[0003]
Reference numeral 205 denotes a current blocking layer made of GaAs. The current blocking layer 205 is provided for the purpose of so-called current confinement in order to obtain a current density necessary for laser oscillation. 205 is formed by selectively etching the layer 204 to form a ridge and then selectively growing it using an amorphous film such as SiNx.
[0004]
FIG. 3 shows a structure of a conventional epitaxial wafer used for an optical element such as the LD. The n-type GaInP buffer layer 2, the n-type AlGaInP cladding layer 3, the quantum well active layer 4, the p-type AlGaInP cladding layer 5, the p-type GaInP intermediate layer 6, and the p-type GaAs are sequentially formed on the n-type GaAs substrate 1. The contact layer 7 is laminated.
[0005]
The feature of this configuration is as follows. That is, aluminum, gallium, indium phosphide (p-AlGaInP) is used for the p-type cladding layer 5, and gallium arsenide (p-GaAs) is used for the p-type contact layer 7. Further, when a p-type contact layer is formed immediately above the p-type cladding layer 5, the interface becomes a resistance component due to a sudden band gap discontinuity. Indium phosphide (p-GaInP) is inserted. The carrier concentration of each of these layers is uniform within the layer.
[0006]
[Problems to be solved by the invention]
However, in the above-described prior art, a steep band gap is not formed at the interface between the p-type AlGaInP cladding layer 5 and the p-type GaInP intermediate layer 6 or the interface between the p-type GaInP intermediate layer 6 and the p-type GaAs contact layer 7. The resistance component for continuation remains. In particular, these interfaces have a tendency to increase the resistance component because a local and steep energy barrier called a notch 8 is easily formed as shown in FIG. was there.
[0007]
Accordingly, an object of the present invention is to provide an epitaxial wafer suitable for manufacturing a higher-power semiconductor laser diode and a method for manufacturing the same, in which the above-described problems are solved and the resistance component at the interface of these compound semiconductor layers is reduced. It is in.
[0008]
[Means for Solving the Problems]
In order to achieve the above object, the present invention is configured as follows.
[0009]
A method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer according to claim 1 is a metal organic vapor phase epitaxy method in which a compound semiconductor layer is grown by introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas on a substrate heated by a heater. In the method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer in which at least an AlGaInP cladding layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously vapor-phase grown using the above, by increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas, The GaP composition ratio of the compound semiconductor layer is lowered stepwise or continuously from the AlGaInP cladding layer side without changing the flow rate of the source gas.
[0010]
This includes all forms in which the gradient region or transition region of the GaP composition is arranged in the vicinity of the interface between the layers to be created. Typically, the following two forms are included. The first is a compound semiconductor epitaxial in which at least an AlGaInP cladding layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously grown in a vapor phase by introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas onto a substrate heated by a heater. In the wafer manufacturing method, by increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas, the GaP composition ratio of the GaInP intermediate layer is lowered stepwise or continuously without changing the flow rate of the source gas. It is a form (form of Claim 2). The second is a compound semiconductor epitaxial in which at least an AlGaInP cladding layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously grown in a vapor phase by introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas onto a substrate heated by a heater. In the wafer manufacturing method, by increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas, the GaP composition is formed on the GaInP intermediate layer side of the AlGaInP cladding layer without changing the flow rate of the source gas. This is a mode of forming a transition region that lowers the ratio. That is, the transition region is formed not in the intermediate layer or in the vicinity of the interface on the intermediate layer side in the cladding layer adjacent to the intermediate layer together with the intermediate layer.
[0011]
According to a second aspect of the present invention, there is provided a method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer comprising introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas onto a substrate heated by a heater, so that at least an AlGaInP cladding layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact are provided. In the method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer in which a layer is continuously vapor-grown using a metal organic vapor phase growth method, the flow rate of the source gas is increased by increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas. The GaP composition ratio of the GaInP intermediate layer is decreased stepwise or continuously from the side of the AlGaInP cladding layer without changing.
[0012]
The compound semiconductor epitaxial wafer according to the invention of claim 3 is a compound semiconductor epitaxial wafer in which at least an AlGaInP clad layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously grown on a GaAs substrate by using a metal organic chemical vapor deposition method. In this case, the carrier concentration by the addition of zinc in the GaInP intermediate layer is gradually increased from the AlGaInP cladding layer side, and the zinc is added without changing the flow rate of the source gas in the metal organic chemical vapor deposition method. Then, the GaP composition ratio of the GaInP intermediate layer is grown in a stepwise or continuous manner from the AlGaInP cladding layer side.
[0013]
<Key points of the invention>
In order to achieve the above object, in the present invention, a p-type impurity, particularly zinc (Zn), is added to gallium indium phosphide (GaInP) or aluminum gallium indium phosphide (AlGaInP) grown by metal organic chemical vapor deposition. Utilizing the property that, when added, the mixed crystal composition changes.
[0014]
For example, in GaInP, when the raw material flow rates of gallium and indium are adjusted so that the lattice matching with the GaAs substrate is undoped without intentionally adding impurities, that is, the deviation of the lattice constant Δθ (delta theta) from the substrate is close to zero. When zinc (Zn) is added at the time of growth to form a p-type layer, Δθ shifts, and the rate of incorporation of gallium and indium into the growth film changes. In addition, this change changes according to the amount of zinc to be added. The higher the p-type carrier concentration in the film, the larger the shift amount of Δθ.
[0015]
This Δθ deviation may be shifted to the plus side (the direction in which the lattice constant is larger than that of the substrate) or may be shifted to the negative side (the direction in which the lattice constant is smaller than that of the substrate). However, by adjusting the growth conditions, It can be shifted to the minus side.
[0016]
When p-type gallium indium phosphide (GaInP) is grown under these conditions, zinc is added, and the addition amount is gradually increased, so that Δθ is larger than that of the undoped layer without changing the raw material flow rates of gallium and indium. It is possible to grow a layer in which the gallium composition is gradually shifted to the negative side, that is, the gallium composition is shifted to the lower side.
[0017]
As is well known, zinc is an easily diffusing element, but the rate of gallium and indium incorporation is determined during the growth of supplying zinc, so even if zinc diffuses after layer growth, The composition ratio of indium does not change.
[0018]
The conventional problems can be solved by disposing the gradient region of the composition to be produced in the vicinity of the interface between the layers.
[0019]
In Ga x ln x-1 P of the intermediate layer, the band gap energy Eg is reduced when the mixed crystal ratio x is reduced, and the band gap energy Eg of GaP when the mixed crystal ratio x = 0 is 2.26 ( eV). Conversely, when the mixed crystal ratio x is increased, the band gap energy Eg is increased, and when the mixed crystal ratio x = 1, the band gap energy Eg of InP is 1.35 (eV).
[0020]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Hereinafter, the present invention will be described based on illustrated embodiments.
[0021]
As shown in FIG. 1, an n-type GaInP buffer layer 2 and an n-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) InP clad layer 3 lattice-matched with this are epitaxially grown on an n-type GaAs substrate 1 sequentially, and undoped (Al 0.5 Ga 0.5 ) InP guide layer, quantum well active layer 4 composed of a barrier layer and strained GaInP well layer, p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) InP cladding layer 5, p-type GaInP intermediate layer 6, p-type GaAs contact layer 7 To grow a double heterostructure.
[0022]
Here, the thickness of the p-type GaInP intermediate layer 6 is set to 300 nm. The growth conditions of this layer are adjusted in advance by adjusting the flow rates of the gallium raw material and the indium raw material so that Δθ becomes almost zero when undoped. I left it.
[0023]
As shown in FIG. 1, when this p-type GaInP intermediate layer 6 is actually grown, after the p-type AlGaInP clad layer 5 is grown, the flow rates of the gallium source material and the indium source material are set to the values when the undoped conditions are determined. The carrier concentration of the layer by addition of zinc is 5 × 10 17 cm −3 (6-1) for the first 30 nm, 1 × 10 18 cm −3 (6-2) for the next 150 nm, and then 30 nm. 1.5 × 10 18 cm −3 (6-3), 30 nm is 2 × 10 18 cm −3 (6-4), 30 nm is 2.5 × 10 18 cm −3 (6-5), and 30 nm is 3 The growth was carried out while increasing the flow rate of zinc so as to be × 10 18 cm −3 (6-6). At this time, the deviation of Δθ was investigated separately, about 5 seconds for a layer of 5 × 10 17 cm −3 , about −50 seconds for a layer of 1 × 10 18 cm −3 , and about 3 × 10 18 cm. It was about -600 seconds in the -3 layer.
[0024]
The other layers were grown under conventional growth conditions.
[0025]
Incidentally, the conventional intermediate layer was a uniform layer of gallium indium phosphide (GaInP) having a carrier concentration of 1.2 × 10 18 cm −3 and Δθ being substantially zero at this carrier concentration.
[0026]
An image of the energy band of the transition region in the intermediate layer 6 of this embodiment is shown in FIG. On the other hand, the image of the energy band of the conventional intermediate layer is shown in FIG. In the present invention, it is considered that the energy barrier called the notch 8 existing at the interface of the conventional example disappears due to the insertion of the inclined region, and the resistance component is reduced accordingly.
[0027]
When a semiconductor laser diode was manufactured using the epitaxial wafer of this embodiment, the series resistance component of the element could be reduced by 15%. Also, the oscillation threshold current of the element was reduced by 5 to 10 percent.
[0028]
In the above embodiment, the GaP composition ratio of the p-type GaInP intermediate layer 6 is decreased stepwise without increasing the flow rate of the source gas by increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas. However, it can also be configured to continuously decrease. In addition to the above embodiment, a gradient region having the same carrier concentration can also be provided on the p-type GaInP intermediate layer 6 side in the p-type (Al 0.7 Ga 0.3 ) InP cladding layer 5, thereby Needless to say, a similar effect can be expected.
[0029]
【The invention's effect】
As described above, according to the present invention, the following excellent effects can be obtained. In other words, by using the property that the mixed crystal composition changes by adding p-type impurities, especially zinc, to GaInP grown by metalorganic vapor phase epitaxy or AlGaInP, Without changing the raw material flow rates of gallium and indium, a layer in which the gallium composition is shifted to the lower side can be grown only by changing the carrier concentration. By arranging the gradient region of the composition to be produced in the vicinity of the interface between the layers, the resistance component of the interface is reduced, and an epitaxial wafer suitable for producing a higher-power semiconductor laser diode or the like can be easily obtained. Can be produced.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating the configuration of a compound semiconductor epitaxial wafer for an optical element of the present invention.
FIG. 2 is an image diagram of an energy band of a GaInP intermediate layer in a compound semiconductor epitaxial wafer for an optical element of the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional compound semiconductor epitaxial wafer for optical elements.
4 is an image diagram of an energy band of a GaInP intermediate layer of the conventional example shown in FIG. 3;
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a conventional semiconductor laser diode.
[Explanation of symbols]
1 n-type GaAs substrate 2 n-type GaInP buffer layer 3 n-type AlGaInP cladding layer 4 quantum well active layer 5 p-type AlGaInP cladding layer 6 p-type GaInP intermediate layer 7 p-type GaAs contact layer 8 notch (energy barrier)

Claims (3)

ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより化合物半導体層を成長する有機金属気相成長法を用いて、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで化合物半導体層のGaP組成比を段階的または連続的にAlGaInPクラッド層の側から低下させることを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
At least an AlGaInP clad layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are formed using a metal organic vapor phase growth method in which a compound semiconductor layer is grown on a substrate heated by a heater by introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas. In the method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer in which the vapor phase is continuously vapor- grown,
By increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas, the GaP composition ratio of the compound semiconductor layer can be decreased stepwise or continuously from the AlGaInP cladding layer side without changing the flow rate of the source gas. A method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer.
ヒータにより加熱された基板上に、原料ガス、不純物ガス、キャリアガスを導入することにより、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層を、有機金属気相成長法を用いて連続的に気相成長させる化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法において、
上記不純物ガスにより導入されるZnの導入量を増加させることにより、上記原料ガスの流量を変化させないで、上記GaInP中間層のGaP組成比を段階的または連続的にAlGaInPクラッド層の側から低下させることを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェハの製造方法。
By introducing a source gas, an impurity gas, and a carrier gas onto a substrate heated by a heater, at least an AlGaInP cladding layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously vaporized using a metal organic chemical vapor deposition method. In the method of manufacturing a compound semiconductor epitaxial wafer for phase growth,
By increasing the amount of Zn introduced by the impurity gas, the GaP composition ratio of the GaInP intermediate layer is decreased stepwise or continuously from the side of the AlGaInP cladding layer without changing the flow rate of the source gas. A method for producing a compound semiconductor epitaxial wafer, comprising:
GaAs基板上に、少なくともAlGaInPクラッド層、GaInP中間層、GaAsコンタクト層が連続的に有機金属気相成長法を用いて成長された化合物半導体エピタキシャルウェハにおいて、
上記GaInP中間層の亜鉛の添加によるキャリア濃度が上記AlGaInPクラッド層の側から徐々に増加しており、上記有機金属気相成長法における原料ガスの流量を変化させないで上記亜鉛を添加することで、上記GaInP中間層のGaP組成比がAlGaInPクラッド層側から段階的または連続的に減少して成長されていることを特徴とする化合物半導体エピタキシャルウェハ。
In a compound semiconductor epitaxial wafer in which at least an AlGaInP clad layer, a GaInP intermediate layer, and a GaAs contact layer are continuously grown on a GaAs substrate by using a metal organic chemical vapor deposition method .
The carrier concentration due to the addition of zinc in the GaInP intermediate layer is gradually increased from the side of the AlGaInP cladding layer, and by adding the zinc without changing the flow rate of the source gas in the metal organic chemical vapor deposition method, A compound semiconductor epitaxial wafer, wherein the GaP composition ratio of the GaInP intermediate layer is grown while decreasing stepwise or continuously from the AlGaInP cladding layer side.
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