JPH02156522A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JPH02156522A JPH02156522A JP31111288A JP31111288A JPH02156522A JP H02156522 A JPH02156522 A JP H02156522A JP 31111288 A JP31111288 A JP 31111288A JP 31111288 A JP31111288 A JP 31111288A JP H02156522 A JPH02156522 A JP H02156522A
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Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
情報処理および通信用に要求される高性能化合物半導体
デバイスの製造方法に関するものである。
デバイスの製造方法に関するものである。
従来の技術
化合物半導体デバイスは、一般に化合物半導体基板上に
薄膜の半導体層が複数層形成された＋ｉａ造からなりた
っている。化合物半導体層の膜厚９組成、不純物濃度の
高度の制御が要求されるデバイスの形成には、結晶成長
方法として、従来の液相成長方法（ＬＰＥ法）にかわり
有機金属気相成長方法（ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタ
キシ法（ＭＢＥ法）などが用いられる。この複数の半導
体層は通常へテロ接合構造から成り立っており、ヘテロ
接合間において格子定数の整合（格子整合）をとる必要
がある。格子整合がとれていなかったり。
薄膜の半導体層が複数層形成された＋ｉａ造からなりた
っている。化合物半導体層の膜厚９組成、不純物濃度の
高度の制御が要求されるデバイスの形成には、結晶成長
方法として、従来の液相成長方法（ＬＰＥ法）にかわり
有機金属気相成長方法（ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタ
キシ法（ＭＢＥ法）などが用いられる。この複数の半導
体層は通常へテロ接合構造から成り立っており、ヘテロ
接合間において格子定数の整合（格子整合）をとる必要
がある。格子整合がとれていなかったり。
ペテロ接合界面が良好な状態でない場合は、上記の例え
ばＭＯＶＰＥ法で良好な半導体層をエピタキシャル成長
することがむずかしい。上記半導体層に欠陥が導入され
て光学的特性や電気的が悪くなったり９表面モフォロジ
イが悪くなったりして。
ばＭＯＶＰＥ法で良好な半導体層をエピタキシャル成長
することがむずかしい。上記半導体層に欠陥が導入され
て光学的特性や電気的が悪くなったり９表面モフォロジ
イが悪くなったりして。
良好なデバイスを得ることが困難となる。
半導体基板中の欠陥が上部エピタキシャル層にそのまま
延びたり、半導体基板表面上の結晶性の悪さ（表面欠陥
、不純物の析出、 ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ等）が
上部エピタキシャル層に悪影響を及ぼすことがある。第
４図に一般的なＡ ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系半導体レー
ザの主要半導体層の断面図を示す。用いる結晶成長方法
をＭＯＶＰＥ法とすると１反応ガスはＴＭＧ （トリメ
チルガリウム）、ＴＭＡ（）リメチルアルミニウム）、
ＤＥＺ（ジエチルジンク）などの打機金属。
延びたり、半導体基板表面上の結晶性の悪さ（表面欠陥
、不純物の析出、 ｎａｔｉｖｅ ｏｘｉｄｅ等）が
上部エピタキシャル層に悪影響を及ぼすことがある。第
４図に一般的なＡ ｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系半導体レー
ザの主要半導体層の断面図を示す。用いる結晶成長方法
をＭＯＶＰＥ法とすると１反応ガスはＴＭＧ （トリメ
チルガリウム）、ＴＭＡ（）リメチルアルミニウム）、
ＤＥＺ（ジエチルジンク）などの打機金属。
ＡｓＨ３、Ｈ２Ｓｅなどの水素化ガス、そしてキャリヤ
ガスとしての水素である。以下に結晶成長のプロセスを
しめす。成長温度、 Ｔｇ、は７５０℃とする。まず
。
ガスとしての水素である。以下に結晶成長のプロセスを
しめす。成長温度、 Ｔｇ、は７５０℃とする。まず
。
ｎ−ＧａＡｓ（ｎ＞１ｘｌｏ”ａｍ−” ）基板１上に
ＴＭＧ、入５）１３ 、Ｈ２Ｓｅを用いてｎ−ＣａＡｓ
（ｎ）ｌｘｌｏ”ａｍ−３）バッファ層２を０．５μｍ
エビタキンヤル成長し、さらにＴＭＡを加えてｎ−Ａｔ
ＧａＡｓ（ｎ＞１ｘｌＯ”ｃｍ−３）クラッド層３を１
μｍ、 ＴＭＧとＴＭＡを用いてＧａＡｓ活性層４を
０．１μｍ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ３、ＤＭＺを用い
てｐ−ＡＩＧａＡｓ（ｐ＞１ｘｌＯ”ｃｒ３）クラッド
層５を１μｍ、 そして最後にＴＭＧ、ＡｓＨ３，Ｄ
ＭＺを用いてｐ型電極用のコンタクトａとしてのｐ−Ｇ
ａＡｓ層６を１μｍ、それぞれエピタキシャル成長する
。尚、クラッド層３としてのＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ層の
組成Ｘは０．３となるようにＴＭＧ、ＴＭＡの供給量を
それぞれのバブラの保持温度、マスフローの目盛りで制
御する。
ＴＭＧ、入５）１３ 、Ｈ２Ｓｅを用いてｎ−ＣａＡｓ
（ｎ）ｌｘｌｏ”ａｍ−３）バッファ層２を０．５μｍ
エビタキンヤル成長し、さらにＴＭＡを加えてｎ−Ａｔ
ＧａＡｓ（ｎ＞１ｘｌＯ”ｃｍ−３）クラッド層３を１
μｍ、 ＴＭＧとＴＭＡを用いてＧａＡｓ活性層４を
０．１μｍ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、ＡｓＨ３、ＤＭＺを用い
てｐ−ＡＩＧａＡｓ（ｐ＞１ｘｌＯ”ｃｒ３）クラッド
層５を１μｍ、 そして最後にＴＭＧ、ＡｓＨ３，Ｄ
ＭＺを用いてｐ型電極用のコンタクトａとしてのｐ−Ｇ
ａＡｓ層６を１μｍ、それぞれエピタキシャル成長する
。尚、クラッド層３としてのＡｌｘＧａ＋−ｘＡｓ層の
組成Ｘは０．３となるようにＴＭＧ、ＴＭＡの供給量を
それぞれのバブラの保持温度、マスフローの目盛りで制
御する。
この場合、 ｎ−ＧａＡｓ基板１とｎ−ＡｌＧａＡｓ
クラッド層３の層間にＩＩ−Ｇａｐｓバッファ層２を形
成している。
クラッド層３の層間にＩＩ−Ｇａｐｓバッファ層２を形
成している。
もしこのｎ−ＧａＡｓバッファＢ２を成長せずして、直
接ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド届３をＭＯＶＰＥ法で成長
しようとしても、 １−ＧａＡｓ基板１上の表面欠陥
やｎａｔｉｖｅ 。
接ｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド届３をＭＯＶＰＥ法で成長
しようとしても、 １−ＧａＡｓ基板１上の表面欠陥
やｎａｔｉｖｅ 。
ｘ ｌｄｅのため、良好なｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層
３を得ることは難しい。ＬＰＥ法ではメルトバック工程
で表面欠陥やｎａｔｌｖｅ ｏｘｉｄｅを取り除くこと
ができるが。
３を得ることは難しい。ＬＰＥ法ではメルトバック工程
で表面欠陥やｎａｔｌｖｅ ｏｘｉｄｅを取り除くこと
ができるが。
一般にＭＯＶＰＥ法ではこれらを取り除くことが難しい
。比較的成長が簡単なｎ−ＧａＡｓ層をバッファ層とし
て、 ｎ−ＧａＡｓ基板１から導入される欠陥がな（
なる（消滅する）までの膜厚まで成長して、ｎａｔｉｖ
ｅｏｘｉｄｅなどの存在しないエピタキシャルＧａＡｓ
届２の上にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を成長するこ
とにより、良好なｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を得る
ことができる。このＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のエピタ
キシャル結晶成長では格子整合がよくあっており（Δａ
／ａ＜１．２ｘｌＯ−３）、成長上問題となる供給ガス
の切り換えもなく、ｎ−Ａ ｌＧａＡｓクラッド届２を
用いることで良好なｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を得
ることができさえすればそのあとは特に問題なく良好な
半導体層を積層することができる。
。比較的成長が簡単なｎ−ＧａＡｓ層をバッファ層とし
て、 ｎ−ＧａＡｓ基板１から導入される欠陥がな（
なる（消滅する）までの膜厚まで成長して、ｎａｔｉｖ
ｅｏｘｉｄｅなどの存在しないエピタキシャルＧａＡｓ
届２の上にｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を成長するこ
とにより、良好なｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を得る
ことができる。このＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系のエピタ
キシャル結晶成長では格子整合がよくあっており（Δａ
／ａ＜１．２ｘｌＯ−３）、成長上問題となる供給ガス
の切り換えもなく、ｎ−Ａ ｌＧａＡｓクラッド届２を
用いることで良好なｎ−ＡｌＧａＡｓクラッド層３を得
ることができさえすればそのあとは特に問題なく良好な
半導体層を積層することができる。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、たとえば最近注目を集めている可視光半
導体レーザ用のＡ ＩＧａ ｌｎＰ／ＧａＡｓ系は、
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系と違って常に格子整合（少
なくともＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の格子整合度合以内
）に十分配慮しなければならない。またこのＡＩＧａＩ
ｎＰ／ＧａＡｓ系はエピタキシャル成長の材料として（
ＡｌｘＧａ＋−ｘ）ｉ＋、５ｌｎａ、ｓＰ 、Ｇａ９．
ｓ １ｎＩ１．ｓＰとＧａＡｓの３種類が必要となる。
導体レーザ用のＡ ＩＧａ ｌｎＰ／ＧａＡｓ系は、
ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系と違って常に格子整合（少
なくともＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の格子整合度合以内
）に十分配慮しなければならない。またこのＡＩＧａＩ
ｎＰ／ＧａＡｓ系はエピタキシャル成長の材料として（
ＡｌｘＧａ＋−ｘ）ｉ＋、５ｌｎａ、ｓＰ 、Ｇａ９．
ｓ １ｎＩ１．ｓＰとＧａＡｓの３種類が必要となる。
この場合、 （ＡｌｘＧａ＋−ｘ）ａ、６１ｎＩ１．
６Ｐ＋Ｇａ１ｌ、ｓｌｎ＠、ｓＰとＧａＡｓでは、■族
構成元素用の供給反応ガスであるＰ）１３とＡｓＨ３を
層間で急峻に切り換える必要がある。反応ガスの切り換
えがまずいと表面モフオロジイが悪く結晶性は当然低下
する。また一般に（Ａ１．Ｇａ＋−ｘ）、。
６Ｐ＋Ｇａ１ｌ、ｓｌｎ＠、ｓＰとＧａＡｓでは、■族
構成元素用の供給反応ガスであるＰ）１３とＡｓＨ３を
層間で急峻に切り換える必要がある。反応ガスの切り換
えがまずいと表面モフオロジイが悪く結晶性は当然低下
する。また一般に（Ａ１．Ｇａ＋−ｘ）、。
ｓｌｎ＠、ｓＰとＧａ５５１ｎａ、ｓＰやＧａＡｓでは
、所望のキャリヤ１度も含めて良好な結晶を得るための
最適成長温度や反応ガスのＶ／ＩＩＩ供給比が異なるこ
とがしられている。
、所望のキャリヤ１度も含めて良好な結晶を得るための
最適成長温度や反応ガスのＶ／ＩＩＩ供給比が異なるこ
とがしられている。
課題を解決するための手段
特に、上記ＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系材料の結晶成長
の問題点を解決するための本発明の技術的手段は、たと
えばＧａＡｓ半導体基板上にＡ ＩＧａ ＩｎＰ／Ｇａ
Ａｓ系多層半導体薄膜多層半導体薄膜装置を作製する際
９例えばＡｔ（ｉａｌｎＰとＧａＡｓ半導体層間のＧａ
ＩｎＰバッファ層の形成開始時と形成終了時において、
該バッファ層の結晶成長温度が異なるようにすることに
ある。
の問題点を解決するための本発明の技術的手段は、たと
えばＧａＡｓ半導体基板上にＡ ＩＧａ ＩｎＰ／Ｇａ
Ａｓ系多層半導体薄膜多層半導体薄膜装置を作製する際
９例えばＡｔ（ｉａｌｎＰとＧａＡｓ半導体層間のＧａ
ＩｎＰバッファ層の形成開始時と形成終了時において、
該バッファ層の結晶成長温度が異なるようにすることに
ある。
また、 ＧａＩｎＰバッファ層の結晶成長開始時と結
晶成長終了時において該バッファ届結晶成長用の供給元
素の構成比、 Ｖ／ＩＩＩ比が異なるようにすること
にある。
晶成長終了時において該バッファ届結晶成長用の供給元
素の構成比、 Ｖ／ＩＩＩ比が異なるようにすること
にある。
またＧａＩｎＰ半導体層にＧａＡｓ半導体層を成長する
場合、 ＧａＡｓ半導体層の形成開始時とそれ以降の
結晶成長時において、該ＧａＡｓ半導体層の結晶成長温
度が異なるようにすることにある。また、任意の半導体
層の結晶成長開始時とそれ以降の結晶成長時において該
半導体層結晶成長用の供給元素の構成比、 Ｖ／ＩＩ
Ｉ比が異なるようにすることにある。上記のようにして
１本発明は良好な特性を有するＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＡ
ｓ系デバイスを提供するものである。
場合、 ＧａＡｓ半導体層の形成開始時とそれ以降の
結晶成長時において、該ＧａＡｓ半導体層の結晶成長温
度が異なるようにすることにある。また、任意の半導体
層の結晶成長開始時とそれ以降の結晶成長時において該
半導体層結晶成長用の供給元素の構成比、 Ｖ／ＩＩ
Ｉ比が異なるようにすることにある。上記のようにして
１本発明は良好な特性を有するＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＡ
ｓ系デバイスを提供するものである。
作用
本発明の作用は以下のように説明できる。例えばＧａＡ
ｓ半導体層上にＡｌＧａｌｎＰ層を直接成長することは
概して難しいがＧａＩｎＰは比較的容易である。何故な
らば９反応供給ガスの切り換えはいずれの場合も同じで
あるが、 ＧａＩｎＰは３元混晶半導体であり。
ｓ半導体層上にＡｌＧａｌｎＰ層を直接成長することは
概して難しいがＧａＩｎＰは比較的容易である。何故な
らば９反応供給ガスの切り換えはいずれの場合も同じで
あるが、 ＧａＩｎＰは３元混晶半導体であり。
かつＡＩを含んでいないからである。そこでまずＧａＡ
ｓ半導体層上にバッファ層としてＧａｌｎＰ層を成長し
。
ｓ半導体層上にバッファ層としてＧａｌｎＰ層を成長し
。
その上にＡｌＧａｌｎＰ層を成長する。しかしながらこ
の場合、最適成長温度が異なる故ＧａＩｎＰバッファ層
の形成途中にてＡＩＧａＩｎＰの最適成長温度まで昇温
すればより良好なＡＩＧａＩｎＰ半導体層が得ることが
できる。
の場合、最適成長温度が異なる故ＧａＩｎＰバッファ層
の形成途中にてＡＩＧａＩｎＰの最適成長温度まで昇温
すればより良好なＡＩＧａＩｎＰ半導体層が得ることが
できる。
またＧａＡｓ半導体層上にＧａ ｌｎＰ半導体層を形成
する場合、その成長温度におけるＰｌｈ供給量には最適
量があり、不純物のドーピングも考慮したＡ ＩＧａ
ＩｎＰ半導体層の最適 Ｐｌｈ供給量（つまりＶ／ＩＩＩ比に相当する）が存在
する。そこでＧａＩｎＰバッファ層の成長開始時と成長
終了近傍においてＶ／ＩＩＩ比を換えることにより、よ
り良好なＡ ＩＧａ ＩｎＰ半導体層が得ることができ
る。
する場合、その成長温度におけるＰｌｈ供給量には最適
量があり、不純物のドーピングも考慮したＡ ＩＧａ
ＩｎＰ半導体層の最適 Ｐｌｈ供給量（つまりＶ／ＩＩＩ比に相当する）が存在
する。そこでＧａＩｎＰバッファ層の成長開始時と成長
終了近傍においてＶ／ＩＩＩ比を換えることにより、よ
り良好なＡ ＩＧａ ＩｎＰ半導体層が得ることができ
る。
ＧａＩｎＰ上のＧａＡｓ半導体層の成長においては、
ＰＨ３からＡｓＨ３への■放水素化ガスの切り換えが
あり。
ＰＨ３からＡｓＨ３への■放水素化ガスの切り換えが
あり。
Ａ ｓ Ｉｔ ３ガスは高温で流しすぎるとＭＯＶＰＥ
反応炉内にＡＳが残留し１次のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩ
ｎＰの結晶成長に支障をきたす。それ故、 ＧａＡｓ
半導体層の成長途中から成長温度を下げることによって
上記の問題を回避できる。
反応炉内にＡＳが残留し１次のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩ
ｎＰの結晶成長に支障をきたす。それ故、 ＧａＡｓ
半導体層の成長途中から成長温度を下げることによって
上記の問題を回避できる。
ＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ半導体レーザにおいて、一
般にｐ型ＡＩＧａＩｎＰの低抵抗化が望まれる。この場
合、一般にＶ／ＩＩＩ比を大きくとることによりｐ型不
純物がドーピングしやすいといわれている。しかしなが
ら。
般にｐ型ＡＩＧａＩｎＰの低抵抗化が望まれる。この場
合、一般にＶ／ＩＩＩ比を大きくとることによりｐ型不
純物がドーピングしやすいといわれている。しかしなが
ら。
ＧａＩｎＰ活性届とｐ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層の界
面でＶ／ＩＩＩ比を換えることは、 ｐ−ＡＩ（ｉａ
ｌｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化などをまね
く恐れが十分にあるのでｐ−ＡＩＧａＩｎＰクラツド届
の成長途中でＶ／ＩＩＩ比を換えることによりｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化など
がおこることなく十分な低抵抗ｐ−ＡＩＧａＩｎＰクラ
ツド層を得ることができる。
面でＶ／ＩＩＩ比を換えることは、 ｐ−ＡＩ（ｉａ
ｌｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化などをまね
く恐れが十分にあるのでｐ−ＡＩＧａＩｎＰクラツド届
の成長途中でＶ／ＩＩＩ比を換えることによりｐ−Ａ
ｌＧａＩｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化など
がおこることなく十分な低抵抗ｐ−ＡＩＧａＩｎＰクラ
ツド層を得ることができる。
実施例
第１図に本発明の実施例に用いる多層半導体薄膜構造の
概略を示す。構造としてはＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ
系半導体レーザの主要断面図である。本発明のこの実施
例の目的は、 ＧａＡｓ半導体基板上に、■族反応ガ
スの切り換えが伴いかつ厳密な格子整合が要求されるＡ
ＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の良好なヘテロ接合デバイ
スを提供することにある。
概略を示す。構造としてはＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ
系半導体レーザの主要断面図である。本発明のこの実施
例の目的は、 ＧａＡｓ半導体基板上に、■族反応ガ
スの切り換えが伴いかつ厳密な格子整合が要求されるＡ
ＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系の良好なヘテロ接合デバイ
スを提供することにある。
用いるエピタキシャル結晶成長方法は減圧ＭＯＶＰＥ法
としく１ｏＯＴｏｒｒ）、 反応ガスは、 ＴＭＡ
、ＴＥＧ （トリエチルガリウム）、Ｔ旧（トリメチル
インジウム）、ｃＰＪｇ（シクロペンタジエチルマグネ
シウム）などの有機金属＋ ＡＳＨ３１ＰＨ３＋１１
２Ｓｅなどの水素化ガス、キャリヤガスとしての水素で
ある。
としく１ｏＯＴｏｒｒ）、 反応ガスは、 ＴＭＡ
、ＴＥＧ （トリエチルガリウム）、Ｔ旧（トリメチル
インジウム）、ｃＰＪｇ（シクロペンタジエチルマグネ
シウム）などの有機金属＋ ＡＳＨ３１ＰＨ３＋１１
２Ｓｅなどの水素化ガス、キャリヤガスとしての水素で
ある。
以下に結晶成長の手順をしめす。ｎ−ＧａＡｓ基板１上
にＴＥＧ、 ＡｓＨ３を用いて成長温度（Ｔｇ）８５
０°Ｃで、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層２を約５００Ｏ
Ａ成長してｎＧａＡｓ基板１から導入される欠陥などの
ない結晶性良好なＧａＡｓ表面雇表面酸し、その上に■
族反応ガスのＡｓ１ｈをＰＨ３に切り換え、 ＴＥＧ
、Ｔ旧、 Ｈ２Ｓｅを用いてｎ−ＧａＩｎＰバッファ層
７の成長を開始する。Ａｓ）Ｉ３がらＰＨ３への切り換
えはこの場合短時間に適当なタイミングでもって行い、
成長温度（Ｔｇ）は６５０Ｃを維持する。そして次にｎ
−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８の最適成長温度７５０°
Ｃまで昇温しｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７の成長を行う
。第２図にこのプロセスを示す。昇温期間はなるべく短
時間（２分以内）とし。
にＴＥＧ、 ＡｓＨ３を用いて成長温度（Ｔｇ）８５
０°Ｃで、 ｎ−ＧａＡｓバッファ層２を約５００Ｏ
Ａ成長してｎＧａＡｓ基板１から導入される欠陥などの
ない結晶性良好なＧａＡｓ表面雇表面酸し、その上に■
族反応ガスのＡｓ１ｈをＰＨ３に切り換え、 ＴＥＧ
、Ｔ旧、 Ｈ２Ｓｅを用いてｎ−ＧａＩｎＰバッファ層
７の成長を開始する。Ａｓ）Ｉ３がらＰＨ３への切り換
えはこの場合短時間に適当なタイミングでもって行い、
成長温度（Ｔｇ）は６５０Ｃを維持する。そして次にｎ
−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８の最適成長温度７５０°
Ｃまで昇温しｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７の成長を行う
。第２図にこのプロセスを示す。昇温期間はなるべく短
時間（２分以内）とし。
期間中は成長を継続してもＰＨ３のみを流して成長を中
断してもいずれでもよい。ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７
の膜厚は例えば昇温前後でそれぞれ１５００Ａ、５００
Ａ、 合計約２００ＯＡテある。昇温後ハＧａＩｎＰ
の最適温度ではないのでできるだけ薄いほうが望ましい
。次にＴｇ＋反応反応ガス流上のままの状態で一定にし
てＴＭＡを付加してｎ−Ａｌ（ｉａｌｎＰクラッド層８
を成長する。ＴＭＡ 、ＴＥＧ 、Ｔ旧の供給量は（Ａ
ＩｘＧａ＋−ｘ）ａ、５ｌｎａ、ｓＰの組成Ｘが例えば
０．６となるようにバブラの保持温度、マスフローの目
盛りで制御する。
断してもいずれでもよい。ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７
の膜厚は例えば昇温前後でそれぞれ１５００Ａ、５００
Ａ、 合計約２００ＯＡテある。昇温後ハＧａＩｎＰ
の最適温度ではないのでできるだけ薄いほうが望ましい
。次にＴｇ＋反応反応ガス流上のままの状態で一定にし
てＴＭＡを付加してｎ−Ａｌ（ｉａｌｎＰクラッド層８
を成長する。ＴＭＡ 、ＴＥＧ 、Ｔ旧の供給量は（Ａ
ＩｘＧａ＋−ｘ）ａ、５ｌｎａ、ｓＰの組成Ｘが例えば
０．６となるようにバブラの保持温度、マスフローの目
盛りで制御する。
Ｖ／Ｉ比は例えば５００となるようにＰＨ３供給量を決
める。ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラツドＢ８の成長開始直前
は微量のＴＭＡの付加以外の成長条件はほぼ整っており
。
める。ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラツドＢ８の成長開始直前
は微量のＴＭＡの付加以外の成長条件はほぼ整っており
。
それ故良好なｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８が得られ
る。
る。
良好なｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８が得られればそ
の後のＣａ１ｎＰ活性居９． Ｉ）−ＡＩＧａｌｎＰ
クラッド層１０゜ｐ−ＧａＩｎＰバッファ層１１は構成
元素用の微量のＴＭＡ、 ドーパントとしてのＨ２Ｓｅ
’、ＣＦ２ Ｍｇの切り換えにより、連続成長で比較的
容易に良好な結晶性のそれぞれの半導体層が得られる。
の後のＣａ１ｎＰ活性居９． Ｉ）−ＡＩＧａｌｎＰ
クラッド層１０゜ｐ−ＧａＩｎＰバッファ層１１は構成
元素用の微量のＴＭＡ、 ドーパントとしてのＨ２Ｓｅ
’、ＣＦ２ Ｍｇの切り換えにより、連続成長で比較的
容易に良好な結晶性のそれぞれの半導体層が得られる。
ｐ−ＧａＩｎＰバッファ層１１はｐ−ＡＩＧａＩｎＰク
ラッ、ド層１０上に直接ｐ−ＧａＡＳ層１２が成長が難
しいという理由で入っているのではなく、エネルギーバ
ンド的にみてヘテロバリヤーの障壁を小さくするためや
デバイスの構造上のために入っている。
ラッ、ド層１０上に直接ｐ−ＧａＡＳ層１２が成長が難
しいという理由で入っているのではなく、エネルギーバ
ンド的にみてヘテロバリヤーの障壁を小さくするためや
デバイスの構造上のために入っている。
第２の実施例は第１図のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系
半導体レーザの主要断面図において、 ｎ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層７の形成条件としてその成長温度において
は（ＡＩＧａｌｎＰに比べ比較的低温、６００°Ｃ〜７
００″Ｃ）Ｐ）Ｉ３の供給量が比較的多めに必要とする
。また、ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８の成長におい
ては最適成長温度も比較的高温（＞７００°Ｃ）となり
、また不純物ト°−ピンク°効率を上げ、低抵抗化をは
かるためにはｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７の形成途中の
昇温の際、 ＰＨＩの供給■を多くすることが重要と
なってくる（第２図）。ｐｔｔ３の供給１の切り換えは
その時の成長条件によって、昇温開始時、昇温途中、昇
温後、いずれかの場合をとればよい。このようにｎ−Ｇ
ａＩｎＰバッファ層７の形成時の成長開始時と成長途中
以降でＰＩ（３の供給１を換える。つまり■族と■族ガ
スの供給渚比、 Ｖ／ＩＩＩ比を換えることにより、
より良好なｎ−Ａ ｌＧａＩｎＰクラッド層８の成長が
可能となる。
半導体レーザの主要断面図において、 ｎ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層７の形成条件としてその成長温度において
は（ＡＩＧａｌｎＰに比べ比較的低温、６００°Ｃ〜７
００″Ｃ）Ｐ）Ｉ３の供給量が比較的多めに必要とする
。また、ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層８の成長におい
ては最適成長温度も比較的高温（＞７００°Ｃ）となり
、また不純物ト°−ピンク°効率を上げ、低抵抗化をは
かるためにはｎ−ＧａＩｎＰバッファ層７の形成途中の
昇温の際、 ＰＨＩの供給■を多くすることが重要と
なってくる（第２図）。ｐｔｔ３の供給１の切り換えは
その時の成長条件によって、昇温開始時、昇温途中、昇
温後、いずれかの場合をとればよい。このようにｎ−Ｇ
ａＩｎＰバッファ層７の形成時の成長開始時と成長途中
以降でＰＩ（３の供給１を換える。つまり■族と■族ガ
スの供給渚比、 Ｖ／ＩＩＩ比を換えることにより、
より良好なｎ−Ａ ｌＧａＩｎＰクラッド層８の成長が
可能となる。
第３の実施例は第１図のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系
半導体レーザの主要断面図において、 ｐ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層１１上のｐ−ＧａＡｓ層１２の形成の際、
第３図のごとく、ｐ−ＧａＡｓ層１２のＴｇを成長開始
時（例えば７５０°Ｃ）と成長途中以降（例えば７００
〜８５０”Ｃ）で換えることである。Ｔｇの変更はきわ
めて短時間（数分以内）で行い、その間ＰＨａからＡｓ
Ｈ３へのＶ １Ｍガスの切り換えをおこなう。そしてＴ
ｇを下げることによってＡｓの分解を抑え、 ＭＯＶ
ＰＥ反応炉内壁やサセプタに付着するＡｓの量を少なく
して次のＡＩＧａＩｎＰ／Ｇａ Ｉ ｎＰヘテロ接合多
層積層構造の結晶成長に支障をきたさないようにするこ
とができる。またこの場合、温度を下げることにより、
ドーピング効率が上がり、Ｐ−ＧａＡｓの低抵抗化がは
かれる。 （〜ＩＱ Ｉ ９０Ｂ−３） 第４の実施
例は第１図のＡ ＩＧａ ＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系半導体
レーザの主半導体レーザいて、 ｐ−ＡＩＧａＩｎＰ
クラッド層１０の低抵抗化をめざすものである。この場
合、一般に■／■比を大きくとることによりｐ型不純物
がドーピングしやすいといわれている。そこで１）−Ａ
ＩＧａｌｎＰクラッド層１０の成長開始時は避けて成長
途中でＶ／ＩＩＩ比を大きくとることにより、 ｐ−
ＡＩＧａＩｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化な
どがおこることなく十分な低抵抗ｐ−ＡＩＧａＩｎＰク
ラツド層を得ることができる。ただし、 ｐ−ＡＩＧ
ａＩｎＰクラッド層１０は４元混晶半導体であるので、
■／■比を換えるときにはｎ−ＧａＡｓ基板１が載置さ
れたサセプタ近傍のガス流が乱れないように圧力バラン
シングを含め成長条件の最適化が必要である。
半導体レーザの主要断面図において、 ｐ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層１１上のｐ−ＧａＡｓ層１２の形成の際、
第３図のごとく、ｐ−ＧａＡｓ層１２のＴｇを成長開始
時（例えば７５０°Ｃ）と成長途中以降（例えば７００
〜８５０”Ｃ）で換えることである。Ｔｇの変更はきわ
めて短時間（数分以内）で行い、その間ＰＨａからＡｓ
Ｈ３へのＶ １Ｍガスの切り換えをおこなう。そしてＴ
ｇを下げることによってＡｓの分解を抑え、 ＭＯＶ
ＰＥ反応炉内壁やサセプタに付着するＡｓの量を少なく
して次のＡＩＧａＩｎＰ／Ｇａ Ｉ ｎＰヘテロ接合多
層積層構造の結晶成長に支障をきたさないようにするこ
とができる。またこの場合、温度を下げることにより、
ドーピング効率が上がり、Ｐ−ＧａＡｓの低抵抗化がは
かれる。 （〜ＩＱ Ｉ ９０Ｂ−３） 第４の実施
例は第１図のＡ ＩＧａ ＩｎＰ／ＧａＩｎＰ系半導体
レーザの主半導体レーザいて、 ｐ−ＡＩＧａＩｎＰ
クラッド層１０の低抵抗化をめざすものである。この場
合、一般に■／■比を大きくとることによりｐ型不純物
がドーピングしやすいといわれている。そこで１）−Ａ
ＩＧａｌｎＰクラッド層１０の成長開始時は避けて成長
途中でＶ／ＩＩＩ比を大きくとることにより、 ｐ−
ＡＩＧａＩｎＰクラッド層の表面モフォロジイの劣化な
どがおこることなく十分な低抵抗ｐ−ＡＩＧａＩｎＰク
ラツド層を得ることができる。ただし、 ｐ−ＡＩＧ
ａＩｎＰクラッド層１０は４元混晶半導体であるので、
■／■比を換えるときにはｎ−ＧａＡｓ基板１が載置さ
れたサセプタ近傍のガス流が乱れないように圧力バラン
シングを含め成長条件の最適化が必要である。
また、成長途中でＶ／ＩＩＩ比を換えることは、 ｐ
−ＧａＩｎＰバッファ層１１上のｐ−ＧａＡｓ層１２の
形成の際にも有効である。つまりＶ／ＩＩＩ比を小さく
することにより余分なＡｓｈの熱分解を抑えることがで
き、結果として次のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰヘテロ
接合多層積層構造の結晶成長に悪影響を及ぼすＭＯＶＰ
Ｅ反応炉内Ａｓの付着を少なくすることができる。
−ＧａＩｎＰバッファ層１１上のｐ−ＧａＡｓ層１２の
形成の際にも有効である。つまりＶ／ＩＩＩ比を小さく
することにより余分なＡｓｈの熱分解を抑えることがで
き、結果として次のＡＩＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰヘテロ
接合多層積層構造の結晶成長に悪影響を及ぼすＭＯＶＰ
Ｅ反応炉内Ａｓの付着を少なくすることができる。
尚、上記実施例では減圧下での説明をしたが、成長初期
時や、層間時において、ＭＯＶＰＥ反応炉内の圧力変動
がおこると良好な結晶が得られないので、圧力を一定に
保つように圧力コントロールされている。 （圧力差を
電気信号としてマスフローコントローラへフィードバッ
クをかけている。）また常圧下での成長でも同様に本発
明が適用されることは言うまでもない。
時や、層間時において、ＭＯＶＰＥ反応炉内の圧力変動
がおこると良好な結晶が得られないので、圧力を一定に
保つように圧力コントロールされている。 （圧力差を
電気信号としてマスフローコントローラへフィードバッ
クをかけている。）また常圧下での成長でも同様に本発
明が適用されることは言うまでもない。
発明の効果
本発明は、精密な格子整合の制御を必要とし。
たとえば、ＡｓＨ，とＰＨｓの切り換えが要求され、
Ａｌを含んだ系として、極めて結晶成長が難しいＡＩ
ＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系半導体デバイスの
形成に大きな威力を発揮する。材料系は■−■やＩＩ−
Ｖｌ、 カルコパイライトとを問わずどんな化合物半
導体系にも適用できる。結晶成長方法もＭＯＶＰＥ法に
限らず他の気相成長方法やＭＢＥ法など、構成元素の供
給量、不純物のドーピング量、ヘテロ界面の急峻性の高
度の制御が可能な方法であればどんな方法を用いてもよ
い。
Ａｌを含んだ系として、極めて結晶成長が難しいＡＩ
ＧａＩｎＰ／ＧａＩｎＰ／ＧａＡｓ系半導体デバイスの
形成に大きな威力を発揮する。材料系は■−■やＩＩ−
Ｖｌ、 カルコパイライトとを問わずどんな化合物半
導体系にも適用できる。結晶成長方法もＭＯＶＰＥ法に
限らず他の気相成長方法やＭＢＥ法など、構成元素の供
給量、不純物のドーピング量、ヘテロ界面の急峻性の高
度の制御が可能な方法であればどんな方法を用いてもよ
い。
第１図は本発明に用いる一例の化合物半導体デバイス債
層構造主要断面図、第２図は本発明の１実施例の方法を
示す図、第３図は他の実施例の方法を示す図、第４図は
従来の化合物半導体デバイス積層構造主要断面図である
。 １ ｍ ＊ ＊ ｎ−ＧａＡｓ基板＋ ７ ＊ ｅ
＊ ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層＋ ８ ＊ ＊ ＊
ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層、ＩＣ１＊＊ｐ−ＡＩＧ
ａＩｎＰクラッド層＋ １１ ・・＊ ｐ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層＊ １２ ｍ ａ ｏｐ−ＧａＡｓ
層。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ほか１名第１図 第２図 ７？Ｌ−眞１各Ｅノ（ソファ層
層構造主要断面図、第２図は本発明の１実施例の方法を
示す図、第３図は他の実施例の方法を示す図、第４図は
従来の化合物半導体デバイス積層構造主要断面図である
。 １ ｍ ＊ ＊ ｎ−ＧａＡｓ基板＋ ７ ＊ ｅ
＊ ｎ−ＧａＩｎＰバッファ層＋ ８ ＊ ＊ ＊
ｎ−ＡＩＧａＩｎＰクラッド層、ＩＣ１＊＊ｐ−ＡＩＧ
ａＩｎＰクラッド層＋ １１ ・・＊ ｐ−ＧａＩｎ
Ｐバッファ層＊ １２ ｍ ａ ｏｐ−ＧａＡｓ
層。 代理人の氏名 弁理士 栗野重孝 ほか１名第１図 第２図 ７？Ｌ−眞１各Ｅノ（ソファ層
Claims (9)
- （１）半導体基板上に多層半導体薄膜からなる半導体装
置を作製する際、任意の半導体層間のバッファ層の形成
開始時と形成終了時において前記バッファ層の結晶成長
温度が異なることを特徴とするの半導体装置の製造方法
。 - （２）半導体基板上に多層半導体薄膜からなる半導体装
置を作製する際、任意の半導体層間のバッファ層の結晶
成長開始時と結晶成長終了時において前記バッファ層結
晶成長用の供給元素の構成比が異なることを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - （３）III−Ｖ族化合物半導体からなるバッファ層の結
晶成長において、Ｖ／III比が異なることを特徴とする
特許請求の範囲第２項に記載の半導体装置の製造方法。 - （４）半導体基板上に多層半導体薄膜からなる半導体装
置を作製する際、任意の半導体層の形成開始時とそれ以
降の形成時において前記半導体層の結晶成長温度が異な
ることを特徴とするの半導体装置の製造方法。 - （５）半導体基板上に多層半導体薄膜からなる半導体装
置を作製する際、任意の半導体層の結晶成長開始時とそ
れ以降の結晶成長時において前記半導体層結晶成長用の
供給元素の構成比が異なることを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - （６）III−Ｖ族化合物半導体からなる半導体層の結晶
成長において、Ｖ／III比が異なることを特徴とする特
許請求の範囲第５項に記載の半導体装置の製造方法。 - （７）ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層、ＧａＩｎ
Ｐ第一バッファ層、ＡＩＧａＩｎＰ第一クラッド層、Ｇ
ａＩｎＰ活性層、ＡＩＧａＩｎＰ第二クラッド層、Ｇａ
ＩｎＰ第二バッファ層、ＧａＡｓ層を順次エピタキシャ
ル成長する工程において、前記ＧａＩｎＰ第一バッファ
層の形成開始時と形成終了時において、前記第一バッフ
ァ層の結晶成長温度が異なることを特徴とする半導体装
置の製造方法。 - （８）ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層、ＧａＩｎ
Ｐ第一バッファ層、ＡＩＧａＩｎＰ第一クラッド層、Ｇ
ａＩｎＰ活性層、ＡＩＧａＩｎＰ第二クラッド層、Ｇａ
ＩｎＰ第二バッファ層、ＧａＡｓ層を順次エピタキシャ
ル成長する工程において、前記ＧａＩｎＰ第二バッファ
層の形成開始時と形成終了時において、前記バッファ層
の結晶成長温度が異なることを特徴とする半導体装置の
製造方法。 - （９）ＧａＡｓ基板上にＧａＡｓバッファ層、ＧａＩｎ
Ｐ第一バッファ層、ＡＩＧａＩｎＰ第一クラッド層、Ｇ
ａＩｎＰ活性層、ＡＩＧａＩｎＰ第二クラッド層、Ｇａ
ＩｎＰ第二バッファ層、ＧａＡｓ層を順次エピタキシャ
ル成長する工程において、前記ＧａＡｓ層の形成開始時
とそれ以降の形成時において、前記ＧａＡｓ層の結晶成
長温度が異なることを特徴とする半導体装置の製造方法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31111288A JPH02156522A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31111288A JPH02156522A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02156522A true JPH02156522A (ja) | 1990-06-15 |
Family
ID=18013291
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31111288A Pending JPH02156522A (ja) | 1988-12-08 | 1988-12-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02156522A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5189680A (en) * | 1991-04-16 | 1993-02-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Visible light laser diode |
| JPH05260345A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 複合同期信号分離回路 |
| JP2010182769A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 薄膜形成方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342114A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Hitachi Ltd | 結晶成長方法 |
-
1988
- 1988-12-08 JP JP31111288A patent/JPH02156522A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6342114A (ja) * | 1986-08-08 | 1988-02-23 | Hitachi Ltd | 結晶成長方法 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5189680A (en) * | 1991-04-16 | 1993-02-23 | Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha | Visible light laser diode |
| JPH05260345A (ja) * | 1992-03-12 | 1993-10-08 | Mitsubishi Electric Corp | 複合同期信号分離回路 |
| JP2010182769A (ja) * | 2009-02-04 | 2010-08-19 | Fuji Electric Systems Co Ltd | 薄膜形成方法 |
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