JP5110074B2 - 結晶の製造方法および発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
図1を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャル膜を説明する。図1に示すように、エピタキシャル膜25は、主表面20aを有する基板20と、基板20の主表面20a上に形成されたバッファ層21と、バッファ層21上に形成されたInAlGaN層22とを備えている。
図3を参照して、本実施の形態におけるエピタキシャル膜30について説明する。エピタキシャル膜30は、基板20と、n型バッファ層32と、n型クラッド層33と、アンドープ光ガイド層34、36と、活性層35と、p型電子ブロック層37と、p型クラッド層38と、p型コンタクト層39とを備えている。
図4を参照して、本実施の形態における発光素子の一例としての半導体レーザ40について説明する。半導体レーザ40は、図3に示す実施の形態2のエピタキシャル膜30と、絶縁膜41と、p型電極42と、n型電極43とを備えている。絶縁膜41は、開口部を有し、p型コンタクト層39上に形成され、たとえば二酸化ケイ素(SiO2)よりなる。p型電極42は、絶縁膜41の開口部から露出したp型コンタクト層39に接するように形成され、たとえばニッケル(Ni)/金(Au)よりなる。n型電極43は、基板20の裏面に形成され、たとえばチタン(Ti)/Alよりなる。
試料1では、図2に示すMOCVD装置1を用いた実施の形態1にしたがって、図1に示すエピタキシャル膜25を製造した。
(試料2)
試料2のエピタキシャル膜は、基本的には試料1のエピタキシャル膜を同様に製造したが、InAlGaN層を形成する工程において第1原料ガスG1の流速を0.34m/sとした点においてのみ異なっていた。
試料1および試料2のエピタキシャル膜について、InAlGaN層22の成長速度を測定した。その結果を図5に示す。
図5に示すように、反応容器内の圧力が40kPaで、かつ第1原料ガスの流速を第2原料ガスの流速の0.5とした試料1は、第1原料ガスの流速を第2原料ガスの流速の1.0とした試料2に比べて、第2原料ガスG2の有機金属ガスが上流側で基板20に到達しやすくなり、上流側の成長速度が増加して、成長速度分布が直線状になっていることがわかった。
本発明例1〜5は、図2に示すMOCVD装置1を用いた実施の形態1にしたがって、図1に示すエピタキシャル膜25を製造した。
(比較例1〜4)
比較例1〜4のエピタキシャル膜は、基本的には本発明例1〜5のエピタキシャル膜を同様に製造したが、InAlGaN層を形成する工程において第1原料の流速を第2原料ガスの流速の0.5〜0.8の範囲外および/または反応容器内の圧力を60kPaにした点において異なっていた。
本発明例1〜5および比較例1〜4のエピタキシャル膜のInAlGaN層について、成長速度、InxAlyGa(1-x-y)N結晶のIn組成比xおよびAl組成比yを実施例1と同様に測定した。本発明例5の結果をそれぞれ図8〜図10に示す。
表1に示すように、第1原料ガスの流速を第2原料ガスの流速の0.5以上0.8以下にし、かつ反応容器内の圧力を20kPa以上60kPa未満にした本発明例1〜5のエピタキシャル膜のInAlGaN層22は、成長速度の中央値からの分布が0.074以下であり、基板20の主表面20aに垂直な方向の成長速度が均一であったことがわかった。このため、InAlGaN層の厚みを均一にできることがわかった。さらに、本発明例1〜5のInAlGaN層22の成長速度の最小値は0.41μm/h以上となり、3種の有機金属ガスが互いに反応することを抑制できたことがわかった。このため、InAlGaN層の成長速度を向上できることがわかった。
Claims (3)
- 反応容器内でInxAlyGa(1-x-y)N結晶(0≦x<1、0≦y<1、0<x+y≦1)を製造する方法であって、
主表面を有する基板を準備する工程と、
前記基板の前記主表面に沿った方向に原料ガスを供給しながら、前記基板を加熱することにより前記基板の前記主表面に前記InxAlyGa(1-x-y)N結晶を成長する工程とを備え、
前記InxAlyGa(1-x-y)N結晶を成長する工程では、
前記基板の前記主表面に垂直な方向において前記主表面に近い側に位置する第1のガス供給部からV族元素の原料を含む第1原料ガスを前記基板の前記主表面上に供給するとともに、前記基板の前記主表面に垂直な方向において前記第1のガス供給部より前記主表面から遠い側に位置する第2のガス供給部から、複数のIII族元素の原料である有機金属を含む第2原料ガスを前記基板の前記主表面上に供給し、
前記第1原料ガスの流速を前記第2原料ガスの流速の0.5以上0.8以下にし、
前記反応容器内の圧力を20kPa以上60kPa未満にする、結晶の製造方法。 - 前記InxAlyGa(1-x-y)N結晶を成長する工程では、前記第1原料ガスの流速を0.18m/s以上0.35m/s以下にする、請求項1に記載の結晶の製造方法。
- 請求項1または2に記載の結晶の製造方法により、前記基板の前記主表面に前記InxAlyGa(1-x-y)N結晶を成長する工程と、
前記InxAlyGa(1-x-y)N結晶上に電極を形成する工程とを備えた、発光素子の製造方法。
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