JPH0786184A - 結晶成長方法 - Google Patents
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶欠陥の少ない高信頼度の半導体レーザの
製造を目的とする。 【構成】 n型GaAs基板1上に成長するn型GaA
sバッファ層2のGa原料とさらにその上に形成された
(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P(0≦x≦1)系の
結晶上に成長するn型GaAsブロック層9及びP型G
aAsコンタクト層11のGa原料をTMG(トリメチ
ルガリウム)にすることによってIn原料として使用さ
れるTMI(トリメチルインジウム)TEI(トリメチ
ルインジウム)との結晶成長装置内のメモリー効果によ
る中間生成物の形成をなくし、格子不整のない高品質の
結晶構造物を形成する。
製造を目的とする。 【構成】 n型GaAs基板1上に成長するn型GaA
sバッファ層2のGa原料とさらにその上に形成された
(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P(0≦x≦1)系の
結晶上に成長するn型GaAsブロック層9及びP型G
aAsコンタクト層11のGa原料をTMG(トリメチ
ルガリウム)にすることによってIn原料として使用さ
れるTMI(トリメチルインジウム)TEI(トリメチ
ルインジウム)との結晶成長装置内のメモリー効果によ
る中間生成物の形成をなくし、格子不整のない高品質の
結晶構造物を形成する。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化合物半導体装置、例
えば、可視光半導体レーザの結晶の高品質化を可能とす
る製造方法に関するものである。
えば、可視光半導体レーザの結晶の高品質化を可能とす
る製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、この種の結晶の製造方法は、図3
に示すように有機金属熱分解を用いた気相成長エピタキ
シャル法(MO−VPE)等によってn型GaAs基板
上1の上にn型GaAsバッファ層3,n型(Alx G
a1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0<x≦1)4,
Ga0.5 In0.5 P活性層5,P型(Alx Ga1-x )
0.5 In0.5 Pクラッド層(0<x≦1)6,P型Ga
0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8,n型GaAsブロ
ック層10,P型GaAsコンタクト層12を順次成長
せしめていた。(例えば、特開平3−53577号公
報)
に示すように有機金属熱分解を用いた気相成長エピタキ
シャル法(MO−VPE)等によってn型GaAs基板
上1の上にn型GaAsバッファ層3,n型(Alx G
a1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0<x≦1)4,
Ga0.5 In0.5 P活性層5,P型(Alx Ga1-x )
0.5 In0.5 Pクラッド層(0<x≦1)6,P型Ga
0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8,n型GaAsブロ
ック層10,P型GaAsコンタクト層12を順次成長
せしめていた。(例えば、特開平3−53577号公
報)
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の結晶の製造方法においてn型GaAsバッファ
層3やP型GaAsIn0.5 Pヘテロバッファ層7以降
のn型GaAsブロック層10,P型コンタクト層12
を成長する際、Ga原料にTEG(トリエチルガリウ
ム)等を使用すると(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P
(0≦X≦1)系の結晶成長にIn原料として使用され
るトリメチルインジユーム(以下TMI)やエチルイン
ジウム(以下TEI)等の結晶成長装置内のメモリー効
果によって中間生成物を形成し、GaAs層内にIn
(インジウム)を取り込んで、InGaAs層となる。
た従来の結晶の製造方法においてn型GaAsバッファ
層3やP型GaAsIn0.5 Pヘテロバッファ層7以降
のn型GaAsブロック層10,P型コンタクト層12
を成長する際、Ga原料にTEG(トリエチルガリウ
ム)等を使用すると(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P
(0≦X≦1)系の結晶成長にIn原料として使用され
るトリメチルインジユーム(以下TMI)やエチルイン
ジウム(以下TEI)等の結晶成長装置内のメモリー効
果によって中間生成物を形成し、GaAs層内にIn
(インジウム)を取り込んで、InGaAs層となる。
【0003】形成されたInGaAs層は、図5(a)
に示すように、GaAs基板の格子定数(i)より、格
子定数(j)となり、GaAs基板及びGaAs基板に
格子定数を一致させて成長した(Alx Ga1-x )0.5
In0.5 P(0≦X≦)系結晶との間に格子不整を生じ
させる。
に示すように、GaAs基板の格子定数(i)より、格
子定数(j)となり、GaAs基板及びGaAs基板に
格子定数を一致させて成長した(Alx Ga1-x )0.5
In0.5 P(0≦X≦)系結晶との間に格子不整を生じ
させる。
【0004】そしてこの格子不整を生じた結晶により作
製された半導体レーザに電源を注入しつづけると<11
0>暗線欠陥を増殖するため、図5(b)に示すように
動作電流が増加し、終には、劣化して発振しなくなると
いう問題点があった。
製された半導体レーザに電源を注入しつづけると<11
0>暗線欠陥を増殖するため、図5(b)に示すように
動作電流が増加し、終には、劣化して発振しなくなると
いう問題点があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明の結晶の成長方法
はその成長工程の前にInを含む結晶の成長を行った設
備によるものであって、Gaの原料としてトリメチルガ
リウム(以下TMG)を使用する有機金属熱分解法であ
ることを特徴とするGaAs結晶の成長法である。
はその成長工程の前にInを含む結晶の成長を行った設
備によるものであって、Gaの原料としてトリメチルガ
リウム(以下TMG)を使用する有機金属熱分解法であ
ることを特徴とするGaAs結晶の成長法である。
【0006】さらに具体的にはn型GaAs基板上に成
長するn型GaAsバッファ層、さらにその上に形成さ
れた(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P(0≦X≦1)
系の結晶上に成長するn型GaAsブロック層及びP型
GaAsコンタクト層の内の少なくともどれかのGaA
s層に適用することができ、好ましくはブロック層、コ
ンタクト層のInを含む層の後の成長工程に適用する方
が効果がある。
長するn型GaAsバッファ層、さらにその上に形成さ
れた(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 P(0≦X≦1)
系の結晶上に成長するn型GaAsブロック層及びP型
GaAsコンタクト層の内の少なくともどれかのGaA
s層に適用することができ、好ましくはブロック層、コ
ンタクト層のInを含む層の後の成長工程に適用する方
が効果がある。
【0007】さらに上記n型GaAsブロック素の下地
としてP型Aly Ga1-y Asヘテロバッファ層を使用
する場合はその成長のGa原料を同様にTMGとすると
同様な効果がある。
としてP型Aly Ga1-y Asヘテロバッファ層を使用
する場合はその成長のGa原料を同様にTMGとすると
同様な効果がある。
【0008】
【作用】上記の構成によるとn型GaAsバッファ層、
n型GaAsブロック層及びP型GaAsコンタクト層
成長時に、TMGを使用すると、(Alx Ga1-x )
0.5 In0.5 P(0≦X≦1)系の結晶成長に使用され
るTMI(トリメチルインジウム)又はTEI(トリエ
チルインジウム)等との結晶成長装置内のメモリー効果
による中間生成物を形成しないため、n型GaAsバッ
ファ層、n型GaAsブロック層及びP型GaAsコン
タクト層の格子定数は、GaAs基板に一致し、格子不
整を生じない。このため、この結晶により作製された半
導体レーザに電流を注入しつづけても<110>暗線欠
陥を生じない、高信頼性の半導体レーザを提供すること
ができる。
n型GaAsブロック層及びP型GaAsコンタクト層
成長時に、TMGを使用すると、(Alx Ga1-x )
0.5 In0.5 P(0≦X≦1)系の結晶成長に使用され
るTMI(トリメチルインジウム)又はTEI(トリエ
チルインジウム)等との結晶成長装置内のメモリー効果
による中間生成物を形成しないため、n型GaAsバッ
ファ層、n型GaAsブロック層及びP型GaAsコン
タクト層の格子定数は、GaAs基板に一致し、格子不
整を生じない。このため、この結晶により作製された半
導体レーザに電流を注入しつづけても<110>暗線欠
陥を生じない、高信頼性の半導体レーザを提供すること
ができる。
【0009】
【実施例】以下、この発明について図面を参照して説明
する。
する。
【0010】説明に先立ち、従来例を示したものと同一
符号は、同一呼称であり、説明を省く。
符号は、同一呼称であり、説明を省く。
【0011】図1は、本発明の実施例1の結晶構造の断
面図を示したものである。n型GaAs基板1上に形成
するn型GaAsバッファ層2のGa原料をTMG(ト
リメチルガリウム)にて成長を行い、さらにその上にn
型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0≦
X≦1)4,Ga0.5 In0.5 P活性層5,P型(Al
x Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0≦X≦1)
6,P型Ga0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8を順次
成長する。そして、その上に成長するn型GaAsブロ
ック層9,P型GaAsコンタクト層11のGa原料を
TMGにすることにより、各GaAs層はTMI,TE
I等との装置内のメモリ効果による中間生成物を形成し
ないため、n型GaAsバッファ層2とn型GaAsブ
ロック層9及びn型GaAsコンタクト層11の格子定
数(j)は、図4(a)に示すようにGaAs基板の格
子定数(i)に一致する。
面図を示したものである。n型GaAs基板1上に形成
するn型GaAsバッファ層2のGa原料をTMG(ト
リメチルガリウム)にて成長を行い、さらにその上にn
型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0≦
X≦1)4,Ga0.5 In0.5 P活性層5,P型(Al
x Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層(0≦X≦1)
6,P型Ga0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8を順次
成長する。そして、その上に成長するn型GaAsブロ
ック層9,P型GaAsコンタクト層11のGa原料を
TMGにすることにより、各GaAs層はTMI,TE
I等との装置内のメモリ効果による中間生成物を形成し
ないため、n型GaAsバッファ層2とn型GaAsブ
ロック層9及びn型GaAsコンタクト層11の格子定
数(j)は、図4(a)に示すようにGaAs基板の格
子定数(i)に一致する。
【0012】このため、この結晶により作成された半導
体レーザに電流を注入しつづけても<110>暗線欠陥
を生じず、図5(b)に示す半導体レーザの自動光出力
制御動作電流において、安定した動作電流を示し、究発
的な劣化は生じない。
体レーザに電流を注入しつづけても<110>暗線欠陥
を生じず、図5(b)に示す半導体レーザの自動光出力
制御動作電流において、安定した動作電流を示し、究発
的な劣化は生じない。
【0013】
【実施例2】図2は、本発明の実施例2の結晶構造の断
面図を示したものである。
面図を示したものである。
【0014】この実施例は、前記実施例1のP型Ga
0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8の代わりにP型Al
y Ga1-y Asヘテロバッファ層(0.3<y<0.
7)7をもうけてP型(Alx Ga1-y )Pクラッド層
(0<X≦1)6とn型GaAsブロック層9または、
P型GaAsコンタクト層11とヘテロ界面で生じるい
わゆるヘテロ界面のバンド不連続であるバレソスバンド
スパイクの低減を行う。
0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層8の代わりにP型Al
y Ga1-y Asヘテロバッファ層(0.3<y<0.
7)7をもうけてP型(Alx Ga1-y )Pクラッド層
(0<X≦1)6とn型GaAsブロック層9または、
P型GaAsコンタクト層11とヘテロ界面で生じるい
わゆるヘテロ界面のバンド不連続であるバレソスバンド
スパイクの低減を行う。
【0015】P型Aly Ga1-y Asヘテロバッファ層
(0.3<y<0.7)7のGa原料は、TMGを使用
し、さらに実施例1と同様にn型GaAsブロック層
9,P型GaAsコンタクト層11のGa原料をTMG
(トリメチルガリウム)とすることにより、Aly Ga
1-y Asヘテロバッファ層(0.3<y<0.7)7,
n型GaAs層ブロック層9,n型GaAsコンタクト
層11の格子定数(j)は、図4(a)に示すようにG
aAs基板に一致する。
(0.3<y<0.7)7のGa原料は、TMGを使用
し、さらに実施例1と同様にn型GaAsブロック層
9,P型GaAsコンタクト層11のGa原料をTMG
(トリメチルガリウム)とすることにより、Aly Ga
1-y Asヘテロバッファ層(0.3<y<0.7)7,
n型GaAs層ブロック層9,n型GaAsコンタクト
層11の格子定数(j)は、図4(a)に示すようにG
aAs基板に一致する。
【0016】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の製造方法
を採用することによって格子不整を生じない結晶が作製
できるため、この結晶にて作製された半導体レーザは、
電流を注入しつづけても<110>暗線欠陥による劣化
を生じない高信頼度の半導体レーザを製作することがで
きる。
を採用することによって格子不整を生じない結晶が作製
できるため、この結晶にて作製された半導体レーザは、
電流を注入しつづけても<110>暗線欠陥による劣化
を生じない高信頼度の半導体レーザを製作することがで
きる。
【図1】 本発明に係る実施例1の結晶構造の断面図
【図2】 本発明に係る実施例2の結晶構造の断面図
【図3】 従来の結晶構造の断面図
【図4】 aは、本発明に係る実施例1,実施例2の結
晶構造のX線回析強度曲線図 bは、aにて作製した半導体レーザの自動光出力制御動
作電流一時間の図
晶構造のX線回析強度曲線図 bは、aにて作製した半導体レーザの自動光出力制御動
作電流一時間の図
【図5】 aは、従来の結晶構造のX線回析強度曲線図 bは、aにて作製した半導体レーザの自動光出力制御動
作電流一時間の図
作電流一時間の図
1 n型GaAs基板 2 n型GaAsバッファ層 3 n型In混入GaAsバッファ層(InGaAs
層) 4 n型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層
(0<x≦1) 5 Ga0.5 In0.5 P活性層 6 P型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層
(0<x≦1) 7 P型Aly Ga1-y Asヘテロバッファ層(0.3
<y<0.7) 8 P型Ga0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層 9 n型GaAsブロック層 10 n型In混入GaAs層ブロック層(InGaA
s層) 11 P型GaAsコンタクト層 12 P型In混入GaAsコンタクト層(InGaA
s層)
層) 4 n型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層
(0<x≦1) 5 Ga0.5 In0.5 P活性層 6 P型(Alx Ga1-x )0.5 In0.5 Pクラッド層
(0<x≦1) 7 P型Aly Ga1-y Asヘテロバッファ層(0.3
<y<0.7) 8 P型Ga0.5 In0.5 Pヘテロバッファ層 9 n型GaAsブロック層 10 n型In混入GaAs層ブロック層(InGaA
s層) 11 P型GaAsコンタクト層 12 P型In混入GaAsコンタクト層(InGaA
s層)
Claims (6)
- 【請求項1】その成長工程の前にInを含む結晶の成長
を行った設備による結晶成長であって、Gaの原料とし
てトリメチルガリウムを使用する有機金属熱分解法によ
ることを特徴とするGaAsの結晶成長方法。 - 【請求項2】有機金属熱分解によりGaAs基板上にG
aAs層を成長し、その上層にInを含む結晶を成長す
る結晶成長工程を基板をとりかえて繰り返し行う結晶成
長方法において、前記GaAs層の成長におけるGaの
原料として、トリメチルガリウムを使用することを特徴
とする結晶成長方法。 - 【請求項3】有機金属熱分解法によりGaAsを基板と
し、Inを含む結晶層を含む結晶成長を行い、その上層
にGaAs層の成長を行う結晶成長方法において、前記
GaAs層の成長におけるGaの原料としてトリメチル
ガリウムを使用することを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項4】有機金属熱分解法によりGaAsを基板と
し、Inを含む結晶層を含む結晶成長を行い、その上層
にAly Ga 1-y As(0.3<y<0.7)層の
成長を行う結晶成長方法において、前記Aly Ga
1-y As層の成長におけるGaの原料としてトリメチル
ガリウムを使用することを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項5】前記Inを含む結晶はGaAs基板に格子
整合するAl Ga In P系の結晶である請求項
1,請求項2,請求項3又は請求項4の結晶成長方法。 - 【請求項6】前記Al Ga In P系の結晶は(A
lX Ga1-x )0.5 In0.5 P(0≦X≦1)系の結晶
である請求項5の結晶成長方法。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5232669A JPH0786184A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 結晶成長方法 |
US08/302,009 US5591260A (en) | 1993-09-20 | 1994-09-09 | Method for crystal growth |
KR1019940023737A KR0152678B1 (ko) | 1993-09-20 | 1994-09-16 | 결정성장 방법 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5232669A JPH0786184A (ja) | 1993-09-20 | 1993-09-20 | 結晶成長方法 |
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Patent Citations (3)
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