JPH0373517A - 半導体光デバイス - Google Patents
半導体光デバイスInfo
- Publication number
- JPH0373517A JPH0373517A JP21031489A JP21031489A JPH0373517A JP H0373517 A JPH0373517 A JP H0373517A JP 21031489 A JP21031489 A JP 21031489A JP 21031489 A JP21031489 A JP 21031489A JP H0373517 A JPH0373517 A JP H0373517A
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- Japan
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- crystal
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- grown
- semiconductor optical
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- Pending
Links
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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〕
本発明は、半導体光デバイスの構造に関し、特に気相エ
ピタキシャル成長方法によって製造サレる■−■族元素
混晶を用いた半導体光デバイスに関する。
ピタキシャル成長方法によって製造サレる■−■族元素
混晶を用いた半導体光デバイスに関する。
従来、この種の■−■族混晶を用いた半導体光デバイス
は、基板に用いた二元系結晶ε格子定数が整合し、なお
かつ必要とする光の成長帯域に対応する禁制帯幅をもつ
ように調整されたエピタキシャル混晶によって構成され
ている。そして、Ａｓ系結晶層とＰ系結晶層が混在する
構造を気相エピタキシャル成長法によって作製する場合
、それぞれの層を成長させる間の待機時間に、原料ガス
であるＡｓＨｓ、ＰＨｓ等を切り換えることによって行
なっていた。
は、基板に用いた二元系結晶ε格子定数が整合し、なお
かつ必要とする光の成長帯域に対応する禁制帯幅をもつ
ように調整されたエピタキシャル混晶によって構成され
ている。そして、Ａｓ系結晶層とＰ系結晶層が混在する
構造を気相エピタキシャル成長法によって作製する場合
、それぞれの層を成長させる間の待機時間に、原料ガス
であるＡｓＨｓ、ＰＨｓ等を切り換えることによって行
なっていた。
上述した従来の構造の光デバイスでは、気相エピタキシ
ャル成長工程においてＡ８系結晶層とＰ系結晶層との間
でＡｓＨ３とＰＨｓのガス切換がむずかしく、界面に変
成層が形成されたり、結晶欠陥密度が高くなる欠点があ
った。つまり、結晶成長時は６００〜８００℃程度の高
温下であるため、結晶表面のＶ族元素が解離しないよう
にＡｓ系結晶ではＡＳ４．Ｐ系結晶ではＰ４の分圧を与
えておく必要がある。そのためガスの切換時に残存した
ガスと新たに流したガスが混合して、供給したガスと組
成の異なる状態が生じ、成長初期に格子定数や禁制帯域
幅がずれた変成層が形成されたり、結晶欠陥を含む核が
形成されることがあった。そして、こうしたエピタキシ
ャル結晶による半導体光デバイスでは、信頼性が著しく
低下していた。
ャル成長工程においてＡ８系結晶層とＰ系結晶層との間
でＡｓＨ３とＰＨｓのガス切換がむずかしく、界面に変
成層が形成されたり、結晶欠陥密度が高くなる欠点があ
った。つまり、結晶成長時は６００〜８００℃程度の高
温下であるため、結晶表面のＶ族元素が解離しないよう
にＡｓ系結晶ではＡＳ４．Ｐ系結晶ではＰ４の分圧を与
えておく必要がある。そのためガスの切換時に残存した
ガスと新たに流したガスが混合して、供給したガスと組
成の異なる状態が生じ、成長初期に格子定数や禁制帯域
幅がずれた変成層が形成されたり、結晶欠陥を含む核が
形成されることがあった。そして、こうしたエピタキシ
ャル結晶による半導体光デバイスでは、信頼性が著しく
低下していた。
そこで本発明の目的は、気相エピタキシャル成長によっ
てＡｓ系結晶とＰ系結晶が混在するエピタキシャル層を
成長しても、結晶品位を損ねることがないような構造の
半導体光デバイスを提供することにある。
てＡｓ系結晶とＰ系結晶が混在するエピタキシャル層を
成長しても、結晶品位を損ねることがないような構造の
半導体光デバイスを提供することにある。
本発明の構成は、気相エピタキシャル成長法を用いてＧ
ａＡｓ基板上にＰを含む結晶層を形成させること、もし
くはＩｎＰ基板上にＡｓを含む結晶層を形成させること
によって製造される半導体光デバイスにおいて、Ａｓを
含む系の結晶とＰを含む結晶との間に、ＡｓとＰを同時
に含み格子不整合度が０．３％以下の結晶層を形成して
おくようになっている。
ａＡｓ基板上にＰを含む結晶層を形成させること、もし
くはＩｎＰ基板上にＡｓを含む結晶層を形成させること
によって製造される半導体光デバイスにおいて、Ａｓを
含む系の結晶とＰを含む結晶との間に、ＡｓとＰを同時
に含み格子不整合度が０．３％以下の結晶層を形成して
おくようになっている。
〔実施例１〕
次に本発明について図面を参照して説明する。
第１図は本発明の一実施例として、ＧａＡｓ結晶上にＧ
ａＩｎＰ系結晶をエピタキシャル成長させて作製した短
波長レーザ・ダイオードの断面図である。有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｎ系ＧａＡｓ基板１の
上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２を成長させるとする。こ
のｎ型ＧａＡｓ基板ｌは、成長装置の反応管内で６００
〜８００の にはＡ ｓ Ｈｓガスを流して、Ａｓ分圧を結晶表面に
加えて平衡させておくようにする。次にｎ型Ｇ ａ Ｉ
ｎ Ｐ Ａ ｓ層３を成長させる。これは今までのＡ
ｓ系結晶とこれからのＰ系結晶との中間としてガス切換
を円滑にするためであるから、組成はＰとＡｓが約半分
ずつで格子整合がとれている割合とし、実験の結果整合
度が０．３以下であるとき欠陥の少ない結晶となった。
ａＩｎＰ系結晶をエピタキシャル成長させて作製した短
波長レーザ・ダイオードの断面図である。有機金属気相
エピタキシャル成長法を用いて、ｎ系ＧａＡｓ基板１の
上にｎ型ＧａＡｓバッファ層２を成長させるとする。こ
のｎ型ＧａＡｓ基板ｌは、成長装置の反応管内で６００
〜８００の にはＡ ｓ Ｈｓガスを流して、Ａｓ分圧を結晶表面に
加えて平衡させておくようにする。次にｎ型Ｇ ａ Ｉ
ｎ Ｐ Ａ ｓ層３を成長させる。これは今までのＡ
ｓ系結晶とこれからのＰ系結晶との中間としてガス切換
を円滑にするためであるから、組成はＰとＡｓが約半分
ずつで格子整合がとれている割合とし、実験の結果整合
度が０．３以下であるとき欠陥の少ない結晶となった。
また層厚は０゜１μｍ程度以上あれば良い。その後順次
ｎ型Ａｊ２ＧａＩｎＰクラッド層４．アンドープＧａＩ
ｎ層５． ｐ型ＡｆＧａＩｎＰケラッド層６とＰを含む
系の結晶を成長させる。これらのＰ系結晶ではＰ Ｈ１
の熱分解によるＰ４ガスによって各層成長間の待期中に
おける結晶表面の保護をするようにする。それからｎ型
ＧａＡｓブロック層７を成長させ、−度取り出して電流
注入溝８を化学エツチングによって形成してから、再び
気相エピタキシャル法によってＰ型ＧａＡｓキャップ層
を成長させるとレーザー・ダイオードとなる。ここで、
ｎ型ＧａＡｓブμツク層のところでもＰ系結晶とＡｓ系
結晶の切換えがあるが既にアンドープＧａ Ｉ ｎ Ｐ
活性層５を成長した後であるから結晶欠陥はそれほど敏
感でないため、連続してエピタキシャル成長させても信
頼性の高いレーザー・ダイオードを得ることができる。
ｎ型Ａｊ２ＧａＩｎＰクラッド層４．アンドープＧａＩ
ｎ層５． ｐ型ＡｆＧａＩｎＰケラッド層６とＰを含む
系の結晶を成長させる。これらのＰ系結晶ではＰ Ｈ１
の熱分解によるＰ４ガスによって各層成長間の待期中に
おける結晶表面の保護をするようにする。それからｎ型
ＧａＡｓブロック層７を成長させ、−度取り出して電流
注入溝８を化学エツチングによって形成してから、再び
気相エピタキシャル法によってＰ型ＧａＡｓキャップ層
を成長させるとレーザー・ダイオードとなる。ここで、
ｎ型ＧａＡｓブμツク層のところでもＰ系結晶とＡｓ系
結晶の切換えがあるが既にアンドープＧａ Ｉ ｎ Ｐ
活性層５を成長した後であるから結晶欠陥はそれほど敏
感でないため、連続してエピタキシャル成長させても信
頼性の高いレーザー・ダイオードを得ることができる。
〔実施例２〕
第２図は本発明の第２の実施例としてＩｎＰ結晶上にＩ
ｎＧａＡｓ系結晶をエピタキシャル成長させて作製した
長波長フォト・ダイオードの断面図である。気相エピタ
キシャル成長法を用いてｎ型ＩｎＰ基板２１上にｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層２２を成長した後、ｎ型ＧａＩｎＰＡｓ
層２３を成長させる。これも実施例１と同様にＰをＡｓ
が約半分ずつで格子整合がとれている組成とし、層厚は
０．１μｍ程度とする。それから順次ｎ型ＧａＩｎＡｓ
光吸収層２４．ｎ型ＩｎＰキャップ層２５をエピタキシ
ャル成長させて、受光部分にＺｎ拡散領域２６を形成さ
せるとフォト・ダイオードとなる。そしてｎ型ＩｎＰキ
ャップ層２５のところのＡｓ系結晶とＰ系結晶の切換は
、ｎ型ＧａＩｎＡｓ光吸収層を成長した後であるから、
結晶欠陥にはそれぼど敏感ではないため、連続して結晶
成長させてもかまわない。
ｎＧａＡｓ系結晶をエピタキシャル成長させて作製した
長波長フォト・ダイオードの断面図である。気相エピタ
キシャル成長法を用いてｎ型ＩｎＰ基板２１上にｎ型Ｉ
ｎＰバッファ層２２を成長した後、ｎ型ＧａＩｎＰＡｓ
層２３を成長させる。これも実施例１と同様にＰをＡｓ
が約半分ずつで格子整合がとれている組成とし、層厚は
０．１μｍ程度とする。それから順次ｎ型ＧａＩｎＡｓ
光吸収層２４．ｎ型ＩｎＰキャップ層２５をエピタキシ
ャル成長させて、受光部分にＺｎ拡散領域２６を形成さ
せるとフォト・ダイオードとなる。そしてｎ型ＩｎＰキ
ャップ層２５のところのＡｓ系結晶とＰ系結晶の切換は
、ｎ型ＧａＩｎＡｓ光吸収層を成長した後であるから、
結晶欠陥にはそれぼど敏感ではないため、連続して結晶
成長させてもかまわない。
以上説明したように、本発明は気相エピタキシャル成長
過程においてＡ ｓ ＨｓガスとＰ Ｈｓガスの切換と
なるときに、ＡｓとＰが約半分となる組或のエピタキシ
ャル層を形成させることによって、次の層のガス混合に
よる組成ずれを最小限におさえることができる効果があ
る。そしてこれは、レーザー・ダイオードの発光活性層
やフォト・ダイオードの光吸収層のように、結晶欠陥に
敏感な層の前において、欠陥低減の効果があり、デバイ
スの高信頼化に役立っている。
過程においてＡ ｓ ＨｓガスとＰ Ｈｓガスの切換と
なるときに、ＡｓとＰが約半分となる組或のエピタキシ
ャル層を形成させることによって、次の層のガス混合に
よる組成ずれを最小限におさえることができる効果があ
る。そしてこれは、レーザー・ダイオードの発光活性層
やフォト・ダイオードの光吸収層のように、結晶欠陥に
敏感な層の前において、欠陥低減の効果があり、デバイ
スの高信頼化に役立っている。
またここで用いているＱａ工ｎＰＡｓにおる四元混晶は
、比較的自由度が大きいために欠陥密度を低くできる混
晶として知られており、この四元混晶を活性層とするレ
ーザー・ダイオードは基板結晶の欠陥の影響を受けにく
く、他の混晶を活性層とするレーザ・ダイオードよりも
高信頼性となることが知られているものである。
、比較的自由度が大きいために欠陥密度を低くできる混
晶として知られており、この四元混晶を活性層とするレ
ーザー・ダイオードは基板結晶の欠陥の影響を受けにく
く、他の混晶を活性層とするレーザ・ダイオードよりも
高信頼性となることが知られているものである。
バッファ層、３・・・・・・ｎ型ＧａＩｎＰＡｓ層、４
・・・・・・ｎ型ＡｕＧａＩｎＰクラッド層、５・・・
・・・アンドープＧａ Ｉ ｎＰ活性層、６・・・・・
・Ｐ型Ａｌ２ＧａＩｎＰクラッド層、７・・・・・・ｎ
型ＧａＡｓブロック層、８・・・・・・電流注入溝、９
・・・・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層、２１・・
・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２２・・・・・・ｎ型ＩｎＰ
バッファ層、２３・・・・・・ｎ型ＧａＩｎＰＡｓ層、
２４−− ｎ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ光吸収層、２５
・・・・・・ｎ型ＩｎＰキャップ層、２６・・・・・・
Ｚｎ拡散領域。
・・・・・・ｎ型ＡｕＧａＩｎＰクラッド層、５・・・
・・・アンドープＧａ Ｉ ｎＰ活性層、６・・・・・
・Ｐ型Ａｌ２ＧａＩｎＰクラッド層、７・・・・・・ｎ
型ＧａＡｓブロック層、８・・・・・・電流注入溝、９
・・・・・・ｐ型Ｇ ａ Ａ ｓキャップ層、２１・・
・・・・ｎ型ＩｎＰ基板、２２・・・・・・ｎ型ＩｎＰ
バッファ層、２３・・・・・・ｎ型ＧａＩｎＰＡｓ層、
２４−− ｎ型Ｇ ａ Ｉ ｎ Ａ ｓ光吸収層、２５
・・・・・・ｎ型ＩｎＰキャップ層、２６・・・・・・
Ｚｎ拡散領域。
Claims (1)
- 気相エピタキシャル成長法を用いて、ＧａＡｓ基板上に
Ｐを含む結晶層を形成させること、もしくはＩｎＰ基板
上にＡｓを含む結晶層を形成させることによって製造さ
れる半導体光デバイスにおいて、Ａｓを含む系の結晶と
Ｐを含む系の結晶との間に、ＡｓとＰとを同時に含み格
子不整合度が０．３％以下の結晶層を形成しておくこと
を特徴とする半導体光デバイス。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21031489A JPH0373517A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体光デバイス |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21031489A JPH0373517A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体光デバイス |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0373517A true JPH0373517A (ja) | 1991-03-28 |
Family
ID=16587368
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21031489A Pending JPH0373517A (ja) | 1989-08-14 | 1989-08-14 | 半導体光デバイス |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0373517A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5317066A (en) * | 1976-07-30 | 1978-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Vapor phase epitaxial growth method |
| JPS6196726A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Nec Corp | エピタキシヤル成長方法 |
| JPS61144015A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-01 | Nec Corp | 基板のない半導体装置及びその製造方法 |
| JPS62137821A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体気相成長方法 |
-
1989
- 1989-08-14 JP JP21031489A patent/JPH0373517A/ja active Pending
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5317066A (en) * | 1976-07-30 | 1978-02-16 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | Vapor phase epitaxial growth method |
| JPS6196726A (ja) * | 1984-10-17 | 1986-05-15 | Nec Corp | エピタキシヤル成長方法 |
| JPS61144015A (ja) * | 1984-12-18 | 1986-07-01 | Nec Corp | 基板のない半導体装置及びその製造方法 |
| JPS62137821A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体気相成長方法 |
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