JPH04278523A - Semiconductor material having si-doped gainp buffer layer - Google Patents

Semiconductor material having si-doped gainp buffer layer

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JPH04278523A
JPH04278523A JP3068081A JP6808191A JPH04278523A JP H04278523 A JPH04278523 A JP H04278523A JP 3068081 A JP3068081 A JP 3068081A JP 6808191 A JP6808191 A JP 6808191A JP H04278523 A JPH04278523 A JP H04278523A
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JP
Japan
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layer
substrate
gainp
semiconductor material
buffer layer
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JP3068081A
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Japanese (ja)
Inventor
Shigeo Maeda
重雄 前田
Osamu Toyama
修 遠山
Shinichi Watabe
信一 渡部
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Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
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Publication date
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  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
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Abstract

PURPOSE:To obtain semiconductor material wherein propagation of a particular crosshatched pattern and dislocation caused by a GaAsP substrate is prevented. CONSTITUTION:An Si-doped GaInP layer 2 and a GaInP layer 3 are formed in order on a GaAsP substrate 1, and a device structure is obtained. When a GaInP epitaxial layer 2 doped with Si is formed, a layer of low dislocation density having a flat surface is obtained. Hence, when an LED or an LD is formed by using the semiconductor material obtained by this invention, the quality and the reliability can be remarkably improved. The above material is especially effective for orange to blue light emitting elements.

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

【0001】0001

【産業上の利用分野】本発明は、直接遷移型のIII 
−V族系化合物半導体であるGaInP 系混晶から構
成される発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(L
D)などの半導体素子の材料に関する。
[Industrial Field of Application] The present invention relates to direct transition type III
-Light emitting diodes (LEDs) and semiconductor lasers (L
D) and other materials for semiconductor devices.

【0002】0002

【従来の技術】III −V族系の化合物半導体材料で
あるGaInP を主成分とするGaInP 系は、窒
化物を除く直接遷移型III −V族系化合物半導体中
で最大のバンドギャップを有し、赤色発光はもちろんの
こと緑色〜橙色の光を放射する発光素子を構成する材料
として最も有利な材料であり、現在赤色LEDおよびL
D用材料として使用されている。
[Background Art] GaInP, which is a III-V group compound semiconductor material and whose main component is GaInP, has the largest band gap among direct transition type III-V group compound semiconductors excluding nitrides. It is the most advantageous material for composing light emitting elements that emit not only red light, but also green to orange light, and is currently used in red LEDs and L
It is used as a material for D.

【0003】これら、現在実用化されている赤色LED
およびLDは、高品質の結晶として得られているGaA
s基板を使用し、GaAsと格子整合するGaInP 
およびAlGaInP 混晶の層から構成されている。
[0003] These red LEDs are currently in practical use.
and LD are GaA obtained as high quality crystals.
GaInP is lattice-matched to GaAs using a s-substrate.
and a layer of AlGaInP mixed crystal.

【0004】すなわち、組成傾斜層を基板上に設けるこ
となく、GaAs基板上にAlGaInP クラッド層
およびGaInP 活性層を直接成長させて作製したも
のである。この系では、〔Aly Ga1−y 〕x 
In1−x P (0≦y≦1,x=0.51)がGa
Asと格子整合し、たとえばy=0なる組成の活性層、
およびy=0.7 なる組成のクラッド層でヘテロ構造
を有した赤色発光素子が得られる。また、活性層のyの
値を適当に選ぶことによりさらに短波長(例えば黄色)
の発光素子も得られている。さらに、理論的には緑色の
発光素子とすることも可能である。
That is, it is fabricated by directly growing an AlGaInP cladding layer and a GaInP active layer on a GaAs substrate without providing a compositionally graded layer on the substrate. In this system, [Aly Ga1-y ] x
In1-x P (0≦y≦1, x=0.51) is Ga
an active layer that is lattice matched to As and has a composition such that y=0, for example;
A red light-emitting device having a heterostructure with a cladding layer having a composition of y=0.7 can be obtained. In addition, by appropriately selecting the value of y of the active layer, it is possible to produce even shorter wavelengths (for example, yellow).
Light-emitting devices have also been obtained. Furthermore, it is theoretically possible to use a green light emitting element.

【0005】しかしながら、この系で緑色〜橙色の短波
長の発光を得るためには、Alを含有するAlGaIn
P で発光領域を形成しなければならず、酸化され易い
Alの存在のために発光素子の信頼性、性能が低いもの
になっている。
However, in order to obtain green to orange short wavelength light emission with this system, it is necessary to use AlGaIn containing Al.
The light emitting region must be formed of P, and the reliability and performance of the light emitting device are low due to the presence of Al, which is easily oxidized.

【0006】そこで、Alの含有量の低いAlGaIn
P またはAlを含まないGaInP を発光領域とし
て使い、緑色〜橙色の発光を可能とするためには、発光
部の混晶〔Aly Ga1−y 〕x In1−x P
 において、y〜0、xの値を0.51から適切な値に
増加してやることが必要であり、またこのような混晶に
格子整合する基板を特別に用意することが要求される。
[0006] Therefore, AlGaIn with a low Al content
In order to use GaInP which does not contain P or Al as a light emitting region and to enable green to orange light emission, the mixed crystal [AlyGa1-y]x In1-x P of the light emitting part is
In this case, it is necessary to increase the values of y~0 and x from 0.51 to appropriate values, and it is also required to specially prepare a substrate that lattice matches such a mixed crystal.

【0007】このために、GaAs基板もしくはGaP
 基板上に格子整合のためのGaAsP 組成傾斜層を
設けたものを基板として用い、該GaAsP 基板上に
格子整合するGaInP 系の第二層を成長させたもの
が開発されている。
For this purpose, a GaAs substrate or a GaP substrate is used.
A substrate has been developed in which a GaAsP composition gradient layer for lattice matching is provided on the substrate, and a GaInP-based second layer for lattice matching is grown on the GaAsP substrate.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかし、該GaAsP
 基板は、通常気相成長で作製されるが、格子状の約2
μmの段差を持ったリッジから形成されている特有のク
ロスハッチパターンの表面モホロジーを有している。そ
のため、当該基板上に多層を形成しても表面モホロジー
の改善はされ難く、平坦な界面は得られない。
[Problem to be solved by the invention] However, the GaAsP
The substrate is usually produced by vapor phase epitaxy, but it has a lattice shape of about 2
It has a unique crosshatch pattern surface morphology formed from ridges with micrometer steps. Therefore, even if multiple layers are formed on the substrate, it is difficult to improve the surface morphology and a flat interface cannot be obtained.

【0009】また、該GaAsP 基板には高密度のミ
スフィット転位が多数存在し、該基板上に多層を成長し
ても通常この転位は伝播していく。これらのクロスハッ
チパターンと高転位密度とが、LED、LDを作製した
場合にその性能、信頼性を著しく損なう原因となる。
Further, the GaAsP substrate has a large number of high-density misfit dislocations, and these dislocations usually propagate even if multiple layers are grown on the substrate. These cross-hatch patterns and high dislocation densities significantly impair the performance and reliability of LEDs and LDs when they are manufactured.

【0010】本発明は、緑色〜橙色の高品質、高信頼性
発光素子を実現するために、GaAsP基板上に表面が
平坦で転位が少ないGaInP のエピタキシャル層を
成長させた半導体材料を提供することを目的とする。
The present invention provides a semiconductor material in which a GaInP epitaxial layer with a flat surface and few dislocations is grown on a GaAsP substrate in order to realize a green to orange light emitting device of high quality and high reliability. With the goal.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者らは、下記の半導体材料を開発するに到っ
た。
[Means for Solving the Problems] In order to achieve the above object, the present inventors have developed the following semiconductor material.

【0012】即ち、図1で示すように本発明の半導体材
料においては、GaAsP 基板上に、SiドープGa
InP 混晶を主成分とするバッファー層(以下単に「
バッファー層」ともいう。)およびGaInP 混晶を
主成分とするデバイス層(以下単に「デバイス層」とも
いう。)が順次形成されてなる構造を少なくとも有する
ことを特徴とするものである。
That is, as shown in FIG. 1, in the semiconductor material of the present invention, Si-doped Ga is deposited on a GaAsP substrate.
A buffer layer mainly composed of InP mixed crystal (hereinafter simply referred to as “
Also called a buffer layer. ) and a device layer (hereinafter also simply referred to as "device layer") mainly composed of GaInP mixed crystal are formed in sequence.

【0013】また、本発明材料の望ましい態様は、該バ
ッファー層およびデバイス層が、液相成長により形成さ
れてなることを特徴とするものである。
Further, a desirable embodiment of the material of the present invention is characterized in that the buffer layer and the device layer are formed by liquid phase growth.

【0014】本発明に使用されるGaAsP 基板とし
ては、例えばGaAs基板上にGaAsy P2y か
らなる組成傾斜層、すなわち、このyの値を徐々に小さ
くした層(Pの含有量を徐々に大きくした層)を基板上
に順次成長させたものを用いることができる。
The GaAsP substrate used in the present invention is, for example, a compositionally graded layer made of GaAsy P2y on a GaAs substrate, that is, a layer in which the value of y is gradually decreased (a layer in which the P content is gradually increased). ) can be used that are grown sequentially on a substrate.

【0015】GaP またはGaAs基板上にGaAs
P をエピタキシャル成長させる方法として、従来既知
の気相成長(クロライド法、ハライド法)、MOVPE
(有機金属気相エピタキシャル成長法)、MBE(分子
線エピタキシャル成長法)、LPE(液相エピタキシャ
ル成長法)などから選ばれる方法を用いる。
[0015] GaAs on GaP or GaAs substrate
Conventionally known methods for epitaxially growing P include vapor phase growth (chloride method, halide method) and MOVPE.
A method selected from (organic metal vapor phase epitaxial growth method), MBE (molecular beam epitaxial growth method), LPE (liquid phase epitaxial growth method), etc. is used.

【0016】GaAsP 基板上のバッファー層の混晶
組成は、GaAsP 基板と格子整合させる必要がある
ことは言うまでもない。具体的な混晶組成は、GaP 
のモル分率で表すと0.51〜0.75であり、好まし
くは0.60〜0.74である。 GaP のモル分率は橙色から緑色の所望の発光波長に
よって選択される。なお、本発明においてGaAsP 
基板上のGaInP 層を構成する混晶は、Alの含有
量の低いAlGaInP 混晶からAlを含まないGa
InP 混晶までを包含する。
It goes without saying that the mixed crystal composition of the buffer layer on the GaAsP substrate needs to be lattice matched with the GaAsP substrate. The specific mixed crystal composition is GaP
When expressed as a molar fraction, it is 0.51 to 0.75, preferably 0.60 to 0.74. The mole fraction of GaP is selected depending on the desired orange to green emission wavelength. In addition, in the present invention, GaAsP
The mixed crystal forming the GaInP layer on the substrate ranges from AlGaInP mixed crystal with a low Al content to GaInP containing no Al.
Includes up to InP mixed crystal.

【0017】GaAsP 基板上にバッファー層および
デバイス層を成長させる手段としては、特に制限はない
が、従来既知のLPE(液相エピタキシャル成長法)に
より行えばよく、特にスライドボード法により行うこと
が層の均一性を保持する点で望ましい。
There are no particular restrictions on the means for growing the buffer layer and device layer on the GaAsP substrate, but the conventionally known LPE (liquid phase epitaxial growth method) may be used. In particular, the slide board method may be used to grow the buffer layer and the device layer. Desirable in terms of maintaining uniformity.

【0018】バッファー層およびデバイス層は、一連の
工程として連続的に成長させることができ、通常インジ
ウム(In)を溶媒とし適当なドーパント(Siなど)
を混入して、ガリウム(Ga)と燐化インジウム(In
P )あるいは燐化ガリウム(GaP )とInP を
加えた溶液を作製し、この溶液を既知の手段によって基
板上に順次成長させることができる。この際、In溶媒
中に加えるInP とGaP またはGaとInP の
分量は、前述した如くこれらの溶液から析出するそれぞ
れのGaInP 成長層の混晶組成がGaP のモル分
率で0.51〜0.75の範囲になるようにすればよい
。しかし、In溶媒中にGaとInP を加えた溶液で
はメルトバックが生じるため、InP とGaP の溶
液でGaInP 層を作製する方がより好ましい。
Buffer layers and device layers can be grown sequentially as a series of steps, typically using indium (In) as a solvent and a suitable dopant (such as Si).
gallium (Ga) and indium phosphide (In
A solution containing InP (P) or gallium phosphide (GaP) and InP can be prepared, and this solution can be sequentially grown on a substrate by known means. At this time, the amounts of InP and GaP or Ga and InP to be added to the In solvent are determined so that the mixed crystal composition of each GaInP growth layer precipitated from these solutions is 0.51 to 0.0 in molar fraction of GaP, as described above. 75 range. However, since a solution containing Ga and InP in an In solvent causes meltback, it is more preferable to prepare the GaInP layer using a solution of InP and GaP.

【0019】バッファー層に混入するドーパント(Si
)の量は1017〜1019/cm3 程度、好ましく
は1018/cm3 程度である。添加するSiの量は
、成長する温度における偏析係数および設定キャリヤー
濃度によって決まる。一方、デバイス層に混入するドー
パントは、S、Te、Sn、Seなどのドナー不純物、
あるいはGe、Be、Cd、Mg、Znなどのアクセプ
タ不純物であり、ドーパントの量は設定キャリヤ濃度に
よって決まる。
Dopant (Si) mixed into the buffer layer
) is about 1017 to 1019/cm3, preferably about 1018/cm3. The amount of Si added depends on the segregation coefficient at the growth temperature and the set carrier concentration. On the other hand, dopants mixed into the device layer include donor impurities such as S, Te, Sn, and Se.
Alternatively, it is an acceptor impurity such as Ge, Be, Cd, Mg, or Zn, and the amount of dopant is determined by the set carrier concentration.

【0020】デバイス層は、バッファー層の成長工程の
後、または一連の工程として連続的に成長させることが
できる。デバイス層は、拡散または二層成長によりpn
接合を形成して、LEDやLD用材料として供すること
が可能である。
The device layer can be grown sequentially after the buffer layer growth step or as a series of steps. The device layers are formed by diffusion or bilayer growth.
It is possible to form a bond and use it as a material for LEDs or LDs.

【0021】また、バッファー層の成長工程の後、該バ
ッファー層の上にMOCVDやMBEなどの気相成長法
により、GaInP 活性層およびAlGaInP ク
ラッド層のヘテロ構造を形成して、LEDやLD用材料
として供することも可能である。
After the growth process of the buffer layer, a heterostructure of a GaInP active layer and an AlGaInP cladding layer is formed on the buffer layer by a vapor phase growth method such as MOCVD or MBE, thereby forming a material for LED or LD. It is also possible to serve it as

【0022】なお、スライドボード法によりバッファー
層の厚みは1〜20μmとすることが可能であるが、5
〜10μmとすることが望ましい。
[0022] The thickness of the buffer layer can be set to 1 to 20 μm using the slide board method;
It is desirable to set it to 10 micrometers.

【0023】Siの働きは科学的には究明されていない
が、GaAsP 基板上のクロスハッチパターンを形成
している格子状のリッジや、GaAsP 基板中に多数
存在している転位のエピタキシャル層中への伝播を妨げ
る働きをしていることは実験的事実である。
[0023] Although the function of Si has not been scientifically clarified, it appears in the lattice-like ridges forming the crosshatch pattern on the GaAsP substrate and in the epitaxial layer of dislocations that exist in large numbers in the GaAsP substrate. It is an experimental fact that it acts as a hindrance to the spread of.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明に係る半導体材料を図面に基づ
いて詳細に説明する。図1は、GaAsP 基板1上に
バッファー層2およびデバイス層3を成長させた本発明
の半導体材料の構造を示し、図2は、本発明の材料を製
造する際に使用される結晶成長装置の概略を示す。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The semiconductor material according to the present invention will be explained in detail below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the structure of the semiconductor material of the present invention in which a buffer layer 2 and a device layer 3 are grown on a GaAsP substrate 1, and FIG. 2 shows the structure of the crystal growth apparatus used in manufacturing the material of the present invention. Outline.

【0025】まず、GaP のモル分率で表すと0.0
5〜0.45の混晶組成のGaAsP を、(100)
 または(111) の面方位のGaP またはGaA
s基板上に成長させたGaAsP 基板1を用意する。 基板の混晶比は、設定したGaInP 混晶の組成に格
子整合する組成から一意に決まる。
First, expressed as the mole fraction of GaP, it is 0.0.
GaAsP with a mixed crystal composition of 5 to 0.45, (100)
Or GaP or GaA with (111) plane orientation
A GaAsP substrate 1 grown on an S substrate is prepared. The mixed crystal ratio of the substrate is uniquely determined by the composition that lattice matches the set composition of the GaInP mixed crystal.

【0026】このGaAsP 基板1を用いてスライド
ボード法によりバッファー層2(以下、「第二層」とも
いう。)およびデバイス層3(以下、「第三層」ともい
う。)を成長させる。
Using this GaAsP substrate 1, a buffer layer 2 (hereinafter also referred to as "second layer") and a device layer 3 (hereinafter also referred to as "third layer") are grown by a slide board method.

【0027】図2に示す如き結晶成長装置のスライダ1
3に、該GaAsP 基板1をセットする。そして化学
エッチングおよび洗浄によって清浄化した所定量のIn
、InP 、GaP およびSiをスライドボート10
の溶液溜11aに挿入する。同様に溶液溜11bには、
第三層となるGaInP (デバイス)層3を成長する
ための所定量のIn、InP 、GaP およびS、T
e、Sn、Seなどのドナー不純物を挿入する。なお、
溶液溜11aに挿入する材料として、予め適当な方法を
用いて充分に混合したSi−In−Ga−P合金を、ま
た、溶液溜11bに挿入する材料として、Seなどのド
ナー不純物を混合したIn−Ga−P合金を用いても差
し支えない。
Slider 1 of a crystal growth apparatus as shown in FIG.
3, the GaAsP substrate 1 is set. Then, a predetermined amount of In was cleaned by chemical etching and cleaning.
, InP, GaP and Si in a slide boat 10
into the solution reservoir 11a. Similarly, in the solution reservoir 11b,
Predetermined amounts of In, InP, GaP, S, and T to grow GaInP (device) layer 3, which is the third layer.
Donor impurities such as e, Sn, and Se are inserted. In addition,
The material to be inserted into the solution reservoir 11a is Si-In-Ga-P alloy, which is sufficiently mixed in advance using an appropriate method, and the material to be inserted into the solution reservoir 11b is In, which is mixed with donor impurities such as Se. -Ga-P alloy may be used.

【0028】具体的な仕込量の例を挙げれば、第二層の
バッファー層2においては、In3gに対してInP 
60mg、GaP 40mg、Si 0.01 〜0.
1 mg、第三層のデバイス層3においては、In3g
に対してInP 60mg、GaP 40mg、Se 
0.05 〜0.2 mgを仕込む。溶液溜11a,1
1b にこれらの材料を挿入した後、燐などの揮発を防
止するためにフタ16を溶液溜11a,11b にそれ
ぞれ取付ける。
To give a specific example of the amount of preparation, in the second buffer layer 2, InP is
60mg, GaP 40mg, Si 0.01~0.
1 mg, In3g in the third device layer 3
InP 60mg, GaP 40mg, Se
Charge 0.05 to 0.2 mg. Solution reservoir 11a, 1
After inserting these materials into the solution reservoirs 11a and 11b, lids 16 are attached to the solution reservoirs 11a and 11b, respectively, to prevent evaporation of phosphorus and the like.

【0029】スライドボート10は、たとえばパラジウ
ム膜を透過させるなど適当な方法で精製された高純度水
素、あるいは高純度窒素やアルゴンなどの不活性ガスを
通じた石英管15内に設置されている。石英管15内に
残留酸素や水蒸気が存在しないよう、充分上記ガスを通
じた後、電気炉12によってそれぞれの層の成長温度よ
り多少高い温度、たとえば2〜20℃程度高い温度に当
該成長用材料を加熱し、かつその温度で一定時間(たと
えば2〜4時間)保つことによって、それぞれの成長用
溶液の均質化をはかる。
The slide boat 10 is installed in a quartz tube 15 through which high-purity hydrogen purified by an appropriate method such as permeation through a palladium membrane or an inert gas such as high-purity nitrogen or argon is passed. After passing the above gas sufficiently so that no residual oxygen or water vapor exists in the quartz tube 15, the growth material is heated in an electric furnace 12 to a temperature slightly higher than the growth temperature of each layer, for example, 2 to 20°C higher. Each growth solution is homogenized by heating and holding at that temperature for a certain period of time (for example, 2 to 4 hours).

【0030】しかる後、第二層の成長開始温度たとえば
820 ℃まで適当な速度0.01〜2.0 ℃/分で
徐々に冷却する。このとき第二層の成長用のIn溶液が
、GaInP が飽和あるいはほぼ飽和に近い過飽和の
状態となるように、該仕込み組成は調製されている。そ
の後、スライダ操作棒17を用いてスライダ13を動か
し、GaAsP 基板1を溶液溜11a の真下に移動
させ、溶液溜11a 内の成長溶液とGaAsP 基板
1とを接触させる。
[0030] Thereafter, it is gradually cooled at an appropriate rate of 0.01 to 2.0°C/min to the growth starting temperature of the second layer, for example 820°C. At this time, the charging composition is adjusted so that the In solution for growing the second layer is in a supersaturated state where GaInP is saturated or almost saturated. Thereafter, the slider 13 is moved using the slider operating rod 17 to move the GaAsP substrate 1 directly below the solution reservoir 11a, and the growth solution in the solution reservoir 11a is brought into contact with the GaAsP substrate 1.

【0031】溶液は適当な速度たとえば0.01〜2.
0 ℃/分で徐冷されているので、溶液中ではGaIn
P が過飽和になり、それがGaAsP 基板1上に析
出されて、バッファー(SiドープGaInP )層2
が成長する。この第二層が適当な厚み、たとえば10μ
m程度になった時点でスライダ13を動かし、GaAs
P 基板1を溶液溜11b の真下に移動させて、第三
層のデバイス(GaInP )層3の成長を行なう。 厚みが所定の値、たとえば20μm程度になった時点で
再びスライダ13を動かし、溶液溜11b の成長溶液
をデバイス層3の表面から離れさせて、両者が接触しな
いようにすることによって成長を終了する。
The solution is applied at a suitable rate, for example 0.01 to 2.
Since it is slowly cooled at 0 °C/min, GaIn
P becomes supersaturated and it is deposited on the GaAsP substrate 1 to form a buffer (Si-doped GaInP) layer 2.
grows. This second layer has a suitable thickness, for example 10μ.
When the temperature reaches about m, move the slider 13 and
The P substrate 1 is moved directly below the solution reservoir 11b, and a third device (GaInP) layer 3 is grown. When the thickness reaches a predetermined value, for example, about 20 μm, the slider 13 is moved again to move the growth solution in the solution reservoir 11b away from the surface of the device layer 3 so that the two do not come into contact with each other, thereby finishing the growth. .

【0032】このようにして、所定のGaInP 混晶
組成たとえばGaP を70モル%含む組成のバッファ
ー層2、引き続いてデバイス層3を得ることができる。 GaAsP 基板上に直接デバイス層を形成した場合、
デバイス層は転位密度(EPD)にして1×105 c
m−2以上の転位を有し、クロスハッチを形成する格子
状のリッジの段差は約2μmであったが、バッファー層
を介在させてデバイス層を形成した場合、EPDにして
1×104 cm−2以下に、該リッジの段差は0.5
 μm以下にそれぞれ低減していた。
In this manner, the buffer layer 2 having a predetermined GaInP mixed crystal composition, for example, a composition containing 70 mol % of GaP, and subsequently the device layer 3 can be obtained. When a device layer is formed directly on a GaAsP substrate,
The device layer has a dislocation density (EPD) of 1×105 c
The height difference of the lattice-like ridge having m-2 or more dislocations and forming a crosshatch was about 2 μm, but when the device layer was formed with a buffer layer interposed, the EPD was 1 × 104 cm- 2 or less, the step of the ridge is 0.5
They were reduced to below μm.

【0033】以上の如き製造例によって得られた第三層
目のデバイス層3は、Seなどのドナー不純物が混入す
るので、得られたGaInP 結晶の伝導型は通常n型
を示す。 従って、図3に示すように、このデバイス層3にGe、
Be、Cd、Mg、Znなどのアクセプタ不純物を拡散
し、デバイス層3(n型;20μm)の一部の伝導型を
p型に反転させてpn接合を形成し、デバイス層4(p
型;10μm)とすることができる。
Since the third device layer 3 obtained by the above manufacturing example is contaminated with donor impurities such as Se, the conductivity type of the obtained GaInP crystal is usually n-type. Therefore, as shown in FIG.
By diffusing acceptor impurities such as Be, Cd, Mg, and Zn, the conductivity type of a part of device layer 3 (n type; 20 μm) is inverted to p type to form a pn junction, and device layer 4 (p
(type; 10 μm).

【0034】また、第三層目のデバイス層3(n型;2
0μm)の上に、さらにLPE法(例えばスライドボー
ド法)により、伝導型がp型であるGaInP 結晶〔
デバイス層4(n型;20μm)〕を成長させ、図4に
示すようにpn接合を形成させることも可能である。デ
バイス層4の成長は、前述のデバイス層3の成長工程に
おいて、Seなどのドナー不純物の代わりに、Znなど
のアクセプタ不純物を用い、同様の処理を行えばよい。
In addition, the third device layer 3 (n type;
0 μm), a GaInP crystal with a p-type conductivity is further formed using the LPE method (for example, the slide board method).
It is also possible to grow a device layer 4 (n-type; 20 μm) to form a pn junction as shown in FIG. The growth of the device layer 4 may be performed in the same manner as in the growth process of the device layer 3 described above, using an acceptor impurity such as Zn instead of a donor impurity such as Se.

【0035】さらに、ダブルヘテロ接合のデバイス層を
成長させることも可能であり、図5に示すように、(A
l)GaInP 活性層6およびAlGaInP クラ
ッド層5,7をLPE法ではなく、MOCVDやMBE
などの気相成長法により成長させることもできる。
Furthermore, it is also possible to grow a double heterojunction device layer, as shown in FIG.
l) GaInP active layer 6 and AlGaInP cladding layers 5 and 7 are formed by MOCVD or MBE instead of LPE.
It can also be grown by a vapor phase growth method such as.

【0036】上述においては、種子結晶基板としてGa
AsP の(100)面あるいは(111) 面を使う
例で説明したが、その他任意の面を使用することができ
る。また、オフ基板であってもジャスト基板であっても
よいが、望ましくは1〜5度のオフアングルを持った基
板の方が表面モホロジーは良好である。
In the above description, Ga is used as the seed crystal substrate.
Although the example using the (100) or (111) plane of AsP has been explained, any other plane can be used. Further, although it may be an off-board or a just-board, a board with an off-angle of 1 to 5 degrees preferably has better surface morphology.

【0037】[0037]

【発明の効果】本発明の半導体材料は、以上説明したよ
うに構成されているので、以下のような効果を奏する。
[Effects of the Invention] Since the semiconductor material of the present invention is constructed as described above, it exhibits the following effects.

【0038】GaAsP 基板には特有なクロスハッチ
パターンを形成する格子状のリッジ、および高密度のミ
スフィット転位が多数存在している。従って、通常のエ
ピタキシャル成長を行なうと、リッジおよび転位の伝播
を防ぐことは困難である。
A GaAsP substrate has many lattice-like ridges forming a unique crosshatch pattern and high-density misfit dislocations. Therefore, when normal epitaxial growth is performed, it is difficult to prevent the propagation of ridges and dislocations.

【0039】しかし、GaInP エピタキシャル層を
形成する前に、SiをドーピングしたGaInP層(バ
ッファー層)を形成することによって、低転位密度でか
つ表面が平坦な層を得ることができる。従って、該バッ
ファー層上にデバイス層を形成してLEDまたはLDを
作製した場合に、その性能および信頼性を著しく向上さ
せることができる。
However, by forming a Si-doped GaInP layer (buffer layer) before forming the GaInP epitaxial layer, a layer with a low dislocation density and a flat surface can be obtained. Therefore, when an LED or LD is manufactured by forming a device layer on the buffer layer, its performance and reliability can be significantly improved.

【0040】また、GaAsP 基板の混晶比を適当に
選択することにより、多種多様な格子定数の基板を作製
することができ、様々な用途に応用できる。
Furthermore, by appropriately selecting the mixed crystal ratio of the GaAsP substrate, substrates with a wide variety of lattice constants can be manufactured and can be applied to various uses.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

【図1】本発明の一実施例を示す半導体素子材料の断面
図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view of a semiconductor element material showing one embodiment of the present invention.

【図2】本発明の材料を製造する際に使用される結晶成
長装置の概略断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a crystal growth apparatus used in manufacturing the material of the present invention.

【図3】本発明の変更実施例の成長前後を示す各半導体
素子材料の断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view of each semiconductor element material before and after growth in a modified example of the present invention.

【図4】本発明の変更実施例の成長前後を示す各半導体
素子材料の断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view of each semiconductor element material before and after growth in a modified example of the present invention.

【図5】本発明の変更実施例の成長前後を示す各半導体
素子材料の断面図である。
FIG. 5 is a cross-sectional view of each semiconductor element material before and after growth in a modified example of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1        :GaAsP基板 2        :バッファー層(SiドープGaI
nP層)3        :デバイス層(n型GaI
nP層)4        :デバイス層(p型GaI
nP層)5        :n型AlGaInP層6
        :p型(Al)GaInP層7   
     :p型AlGaInP層10       
 :スライドボート11a、11b:溶液溜 12        :電気炉 13        :スライダ 15        :石英管 16        :フタ
1: GaAsP substrate 2: Buffer layer (Si-doped GaI
nP layer) 3: Device layer (n-type GaI
nP layer) 4: Device layer (p-type GaI
nP layer) 5: n-type AlGaInP layer 6
:p-type (Al) GaInP layer 7
:p-type AlGaInP layer 10
: Slide boat 11a, 11b : Solution reservoir 12 : Electric furnace 13 : Slider 15 : Quartz tube 16 : Lid

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】  GaAsP 基板上に、SiドープG
aInP 混晶を主成分とするバッファー層およびGa
InP 混晶を主成分とするデバイス層が順次形成され
てなる構造を少なくとも有する半導体材料。
[Claim 1] Si-doped G on a GaAsP substrate.
A buffer layer mainly composed of aInP mixed crystal and Ga
A semiconductor material having at least a structure in which device layers containing InP mixed crystal as a main component are sequentially formed.
【請求項2】  該バッファー層およびデバイス層が、
液相成長により形成されてなることを特徴とする請求項
1記載の半導体材料。
2. The buffer layer and the device layer include:
2. The semiconductor material according to claim 1, wherein the semiconductor material is formed by liquid phase growth.
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