JPH08130188A - Manufacture of p-type ii-vi compound semiconductor - Google Patents

Manufacture of p-type ii-vi compound semiconductor

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JPH08130188A
JPH08130188A JP29046194A JP29046194A JPH08130188A JP H08130188 A JPH08130188 A JP H08130188A JP 29046194 A JP29046194 A JP 29046194A JP 29046194 A JP29046194 A JP 29046194A JP H08130188 A JPH08130188 A JP H08130188A
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JP
Japan
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type
group
compound semiconductor
layer
znse
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Application number
JP29046194A
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Japanese (ja)
Inventor
Daisuke Imanishi
大介 今西
Atsushi Toda
淳 戸田
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE: To increase carrier concentration by thermally treating a II-VI compound semiconductor at a specific temperature in a gas atmosphere containing a group II or group VI element having a highest vapor pressure in group II and group VI elements without coating the surface of the II-VI compound semiconductor with a protective film. CONSTITUTION: A semi-insulating GaAS substrate 9 is heated up to a growth temperature in an H2 gas atmosphere by a susceptor 7 in a reaction tube 6 for an organometallic chemical vapor growth device. The inside of the reaction tube 6 is supplied with DM (dimethyl) Zn, DMSe and Di-PNH (P-type dopant), and a N-doped ZnSe layer is grown on the substrate 8 in an epitaxial manner. A ZnSe:N layer is heated at 650-750 deg.C while the reaction tube 6 is supplied with DMSe containing Se having a vapor pressure higher than Zn with the ZnSe:N-layered substrate 8 left on the susceptor 7 for the reaction tube 6, that is, without forming a protective film, and annealed in a short time. Accordingly, carrier concentration can be increased.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明は、p型II−VI族化
合物半導体の作製方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクの記録密度の向上やレ
ーザープリンタの解像度の向上を図るために、短波長で
の発光が可能な半導体レーザーに対する要求が高まって
きており、その実現を目指して研究が活発に行われてい
る。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to improve the recording density of optical discs and the resolution of laser printers, there is an increasing demand for semiconductor lasers capable of emitting light at short wavelengths, and research aimed at realizing them has been made. It is active.

【0003】このような短波長での発光が可能な半導体
レーザーの作製に用いる材料としては、II−VI族化
合物半導体が有望である。特に、四元系のII−VI族
化合物半導体であるZnMgSSe系化合物半導体は、
波長400〜550nm帯の青色ないし緑色発光の半導
体レーザーをGaAs基板上に作製するときのクラッド
層や光導波層の材料に適していることが知られている
(例えば、Electron. Lett. 28, 1798(1992))。
A II-VI group compound semiconductor is promising as a material used for producing a semiconductor laser capable of emitting light at such a short wavelength. In particular, the ZnMgSSe-based compound semiconductor, which is a quaternary II-VI group compound semiconductor, is
It is known to be suitable as a material for a clad layer or an optical waveguide layer when a blue or green light emitting semiconductor laser having a wavelength of 400 to 550 nm is formed on a GaAs substrate (for example, Electron. Lett. 28, 1798). (1992)).

【0004】これまで、II−VI族化合物半導体の成
長は、もっぱら分子線エピタキシー(MBE)法により
行われているが、このMBE法は生産性の点では不満足
である。そこで、近年、生産性に優れ、III−V族化
合物半導体の成長方法として多用されている有機金属化
学気相成長(MOCVD)法をII−VI族化合物半導
体の成長に適用する試みがなされている。
Until now, the growth of II-VI group compound semiconductors has been carried out exclusively by the molecular beam epitaxy (MBE) method, but this MBE method is unsatisfactory in terms of productivity. Therefore, in recent years, an attempt has been made to apply a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method, which has excellent productivity and is widely used as a method for growing a III-V group compound semiconductor, to the growth of a II-VI group compound semiconductor. .

【0005】従来、MOCVD法によるp型II−VI
族化合物半導体の成長は次のようにして行われている。
例えば、p型ZnSeの成長を行う場合には、II族元
素であるZnの原料としてジメチル亜鉛(DMZn)、
ジエチル亜鉛(DEZn)などの有機金属化合物、VI
族元素であるSeの原料としてジメチルセレン(DMS
e)やジエチルセレン(DEZn)などの有機金属化合
物あるいはセレン化水素(H2 Se)などの水素化合
物、アクセプタ不純物となる窒素(N)を含むp型ドー
パントとしてアンモニア(NH3 )などの化合物が用い
られる。そして、これらのZn原料、Se原料およびp
型ドーパントがガス状態で反応管内に同時に供給され、
その反応管内に設置されたサセプタ上にあらかじめ置か
れ、所定温度に加熱された基板上にp型ZnSeの成長
が行われる。
Conventionally, the p-type II-VI formed by the MOCVD method is used.
Group compound semiconductors are grown as follows.
For example, when p-type ZnSe is grown, dimethylzinc (DMZn) is used as a raw material of Zn which is a group II element,
Organometallic compounds such as diethyl zinc (DEZn), VI
Dimethyl selenium (DMS) as a raw material of Se, which is a group element
e), an organometallic compound such as diethyl selenium (DEZn) or a hydrogen compound such as hydrogen selenide (H 2 Se), and a compound such as ammonia (NH 3 ) as a p-type dopant containing nitrogen (N) serving as an acceptor impurity. Used. And, these Zn raw material, Se raw material and p
Type dopants are simultaneously supplied into the reaction tube in a gaseous state,
The p-type ZnSe is grown on the substrate which is placed in advance on the susceptor installed in the reaction tube and heated to a predetermined temperature.

【0006】しかしながら、上述のようにNH3 などを
p型ドーパントとして用いた場合には、成長結晶中にN
が取り込まれにくいことなどによりNのドーピング効率
が極端に低いため、キャリア濃度(正孔濃度)が十分に
高いp型ZnSeを得ることは困難であった。
However, when NH 3 or the like is used as the p-type dopant as described above, the N in the grown crystal is increased.
It is difficult to obtain p-type ZnSe having a sufficiently high carrier concentration (hole concentration) because the doping efficiency of N is extremely low because it is difficult to be captured.

【0007】そこで、Nのドーピング効率を高め、キャ
リア濃度がより高いp型ZnSeの成長を行うために、
p型ドーパントとして用いられるNH3 などを大量に供
給したり(J. Crystal Growth 101, 305(1990)) 、p型
ドーパントに含まれるNからラジカルNを効率良く生成
するためにクラッキングを行ったり、プラズマ源を用い
てラジカルNを供給したり(Appl. Phys. Lett. 63(1
7), 2384(1993)) 、成長結晶の表面からのNの脱離を防
止するために光照射を用いた低温成長を行ったりしてい
る(光学第22巻第11号、第688頁(1993年1
1月))。また、p型ドーパントとしてNH3 などを用
いて成長が行われたNドープのZnSeにおいてはNの
活性化効率が低いため、ZnSeの成長後にRTA(Ra
pid Thermal Annealing)、すなわち短時間アニールを行
うことによりNの活性化を行っている(Appl. Phys. Le
tt. 62(3), 270(1993)) 。
Therefore, in order to increase the N doping efficiency and grow p-type ZnSe having a higher carrier concentration,
A large amount of NH 3 or the like used as a p-type dopant is supplied (J. Crystal Growth 101, 305 (1990)), or cracking is performed to efficiently generate radicals N from N contained in the p-type dopant. Radical N can be supplied using a plasma source (Appl. Phys. Lett. 63 (1
7), 2384 (1993)), and low-temperature growth using light irradiation is performed to prevent desorption of N from the surface of the grown crystal (Optical Volume No. 22, No. 11, page 688 ( 1993 1
January)). In addition, since N activation efficiency is low in N-doped ZnSe grown using NH 3 as a p-type dopant, RTA (Ra
pid Thermal Annealing), that is, N is activated by short-time annealing (Appl. Phys. Le
tt. 62 (3), 270 (1993)).

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
従来の方法では、現在の所、有効アクセプタ濃度NA
D (NA :アクセプタ濃度、ND :ドナー濃度)で
(2〜3)×1016cm-3程度の低キャリア濃度のp型
ZnSeしか得られていない(Appl. Phys. Lett.62
(3), 270(1993)) 。また、ラジカルNを効率良く生成す
るためにクラッキングを行ったり、プラズマ源を用いて
ラジカルNを供給したりする方法では、II族元素の原
料やVI族元素の原料などとの反応により副生成物(ア
ダクト)が形成されたり、ラジカルNがMOCVD装置
のキャリアガスである水素(H2 )と反応してNH3
形成されたりしてしまうという問題がある。さらに、成
長結晶の表面からのNの脱離を防止するために光照射を
用いた低温成長法は、ZnSeに比べて高い成長温度が
必要なZnMgSSeのようなMgを含むII−VI族
化合物半導体の成長に適用することは不可能である。
However, in the above-mentioned conventional method, at present, the effective acceptor concentration N A
N D (N A: acceptor concentration, N D: donor concentration).. P-type ZnSe at (2~3) × 10 16 cm -3 as low carrier concentration is not only obtained (Appl Phys Lett.62
(3), 270 (1993)). Further, in the method of performing cracking to efficiently generate the radical N or supplying the radical N by using a plasma source, a by-product is produced by a reaction with a raw material of a group II element or a raw material of a group VI element. There is a problem that (adduct) is formed, or radical N reacts with hydrogen (H 2 ) which is a carrier gas of the MOCVD apparatus to form NH 3 . Further, the low temperature growth method using light irradiation to prevent desorption of N from the surface of the grown crystal is a II-VI group compound semiconductor containing Mg such as ZnMgSSe, which requires a higher growth temperature than ZnSe. It is impossible to apply to the growth of.

【0009】以上のように、キャリア濃度が十分に高い
p型II−VI族化合物半導体を得ることはこれまで困
難であったが、これはII−VI族化合物半導体を用い
て半導体レーザーや発光ダイオードなどの半導体発光素
子を製造する上で大きな障害となるため、その改善が望
まれていた。
As described above, it has been difficult to obtain a p-type II-VI group compound semiconductor having a sufficiently high carrier concentration. However, it is a semiconductor laser or a light emitting diode using the II-VI group compound semiconductor. Since this is a great obstacle in manufacturing a semiconductor light emitting device, the improvement thereof has been desired.

【0010】従って、この発明の目的は、キャリア濃度
が十分に高いp型II−VI族化合物半導体を作製する
ことができ、しかもその構成元素の蒸発や面荒れが生じ
るのを防止することができるp型II−VI族化合物半
導体の作製方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to produce a p-type II-VI group compound semiconductor having a sufficiently high carrier concentration, and to prevent evaporation of its constituent elements and surface roughness. It is to provide a method for manufacturing a p-type II-VI compound semiconductor.

【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、この発明によるp型II−VI族化合物半導体の作
製方法は、II族元素の原料、VI族元素の原料、およ
び、少なくとも一つの窒素原子を含み、窒素原子に分子
量が少なくとも12よりも大きい少なくとも二つの基が
結合している有機化合物から成るp型ドーパントを用い
た気相成長法により窒素原子がドープされたII−VI
族化合物半導体の成長を行い、成長後または成長中に、
II−VI族化合物半導体の表面を保護膜により覆わず
に、かつII−VI族化合物半導体を構成するII族元
素およびVI族元素のうちの蒸気圧が最も高いII族元
素またはVI族元素を少なくとも含むガス雰囲気中にお
いて、650〜850℃の温度でII−VI族化合物半
導体の熱処理を行うようにしたことを特徴とするもので
ある。
In order to achieve the above object, a method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to the present invention comprises a raw material of a II group element, a raw material of a VI group element, and at least one of II-VI doped with nitrogen atoms by a vapor phase growth method using a p-type dopant comprising an organic compound containing a nitrogen atom and at least two groups having a molecular weight of at least 12 are bonded to the nitrogen atom
A group compound semiconductor is grown, and after or during the growth,
At least a group II element or a group VI element having the highest vapor pressure among the group II element and the group VI element constituting the group II-VI compound semiconductor without covering the surface of the group II-VI compound semiconductor with the protective film is used. It is characterized in that the heat treatment of the II-VI group compound semiconductor is performed at a temperature of 650 to 850 ° C. in a gas atmosphere containing the same.

【0012】この発明においては、キャリア濃度がより
高いp型II−VI族化合物半導体を作製するために、
好適には、650〜750℃の温度で熱処理を行う。
In the present invention, in order to produce a p-type II-VI group compound semiconductor having a higher carrier concentration,
The heat treatment is preferably performed at a temperature of 650 to 750 ° C.

【0013】この発明において、熱処理は、典型的に
は、II−VI族化合物半導体の成長に用いられる気相
成長装置の反応管内において行う。この熱処理は、例え
ば、抵抗加熱、高周波誘導加熱またはランプ光による短
時間加熱により行う。
In the present invention, the heat treatment is typically performed in a reaction tube of a vapor phase growth apparatus used for growing II-VI compound semiconductors. This heat treatment is performed by, for example, resistance heating, high frequency induction heating, or short-time heating by lamp light.

【0014】この発明において、p型ドーパントとして
の有機化合物中の窒素原子に結合している少なくとも二
つの基の分子量は、II−VI族化合物半導体の一般的
な成長温度である500℃程度の温度でこれらの基が容
易に熱分解して窒素原子から遊離するようにするために
は、好適には36よりも大きく選ばれる。また、これら
の基が同等の確率で熱分解して窒素原子から遊離するよ
うにするためには、これらの基として、好適には、互い
に分子量が等しいものが用いられる。
In the present invention, the molecular weight of at least two groups bonded to the nitrogen atom in the organic compound as the p-type dopant is about 500 ° C. which is a general growth temperature of II-VI group compound semiconductors. In order for these groups to be easily thermally decomposed and liberated from the nitrogen atom, it is preferably selected larger than 36. Further, in order to thermally decompose these groups with the same probability to liberate them from the nitrogen atom, those groups having the same molecular weight are preferably used.

【0015】この発明において、p型ドーパントとして
の有機化合物は、典型的には、一つの窒素原子を含み、
その窒素原子に分子量が36よりも大きい二つの基と一
つの水素原子とが結合している有機化合物と、一つの窒
素原子を含み、その窒素原子に分子量が36よりも大き
い三つの基が結合している有機化合物とがある。前者の
有機化合物の例として以下の(a)〜(f)が挙げら
れ、後者の有機化合物の例として以下の(g)〜(r)
が挙げられる。
In the present invention, the organic compound as the p-type dopant typically contains one nitrogen atom,
An organic compound in which two hydrogen atoms having a molecular weight of more than 36 and one hydrogen atom are bonded to the nitrogen atom, and three nitrogen atoms having a molecular weight of more than 36 are bonded to the nitrogen atom. There are organic compounds. Examples of the former organic compound include the following (a) to (f), and examples of the latter organic compound include the following (g) to (r).
Is mentioned.

【0016】(a)ジイソプロピルアミン(Di−PN
H)
(A) Diisopropylamine (Di-PN
H)

【化1】 Embedded image

【0017】(b)ジプロピルアミン(D−PNH)(B) Dipropylamine (D-PNH)

【化2】 Embedded image

【0018】(c)ジブチルアミン(D−BNH)(C) Dibutylamine (D-BNH)

【化3】 Embedded image

【0019】(d)ジイソブチルアミン(Di−BN
H)
(D) Diisobutylamine (Di-BN
H)

【化4】 [Chemical 4]

【0020】(e)ジ第二ブチルアミン(Ds−BN
H)
(E) Di-tert-butylamine (Ds-BN
H)

【化5】 Embedded image

【0021】(f)ジターシャリブチルアミン(Dt−
BNH)
(F) Ditertiarybutylamine (Dt-
BNH)

【化6】 [Chemical 6]

【0022】(g)トリプロピルアミン(T−PN)(G) Tripropylamine (T-PN)

【化7】 [Chemical 7]

【0023】(h)トリイソプロピルアミン(Ti−P
N)
(H) Triisopropylamine (Ti-P
N)

【化8】 Embedded image

【0024】(i)トリブチルアミン(T−BN)(I) Tributylamine (T-BN)

【化9】 [Chemical 9]

【0025】(j)トリイソブチルアミン(Ti−B
N)
(J) Triisobutylamine (Ti-B
N)

【化10】 [Chemical 10]

【0026】(k)トリ第二ブチルアミン(Ts−B
N)
(K) Tri-tert-butylamine (Ts-B
N)

【化11】 [Chemical 11]

【0027】(l)トリターシャリブチルアミン(Tt
−BN)
(L) Tritertiarybutylamine (Tt
-BN)

【化12】 [Chemical 12]

【0028】(m)ジイソプロピルメチルアミン(Di
−PMN)
(M) Diisopropylmethylamine (Di
-PMN)

【化13】 [Chemical 13]

【0029】(n)ジプロピルメチルアミン(D−PM
N)
(N) Dipropylmethylamine (D-PM
N)

【化14】 Embedded image

【0030】(o)ジブチルメチルアミン(D−BM
N)
(O) Dibutylmethylamine (D-BM
N)

【化15】 [Chemical 15]

【0031】(p)ジイソブチルメチルアミン(Di−
BMN)
(P) Diisobutylmethylamine (Di-
BMN)

【化16】 Embedded image

【0032】(q)ジ第二ブチルメチルアミン(Ds−
BMN)
(Q) Di-tert-butylmethylamine (Ds-
BMN)

【化17】 [Chemical 17]

【0033】(r)ジターシャリブチルメチルアミン
(Dt−BMN)
(R) Ditertiarybutylmethylamine (Dt-BMN)

【化18】 Embedded image

【0034】上に挙げた(a)〜(r)の有機化合物に
おいては、N原子に二つまたは三つの基が結合してお
り、N原子に直接結合しているH原子の数は一つ以下で
ある。これは、p型ドーパントとして従来用いられてい
るアンモニア(NH3 )やターシャリブチルアミン(t
−BNH2 )においては、N原子に一つ以下の基が結合
しており、N原子に直接結合しているH原子の数は二つ
または三つであるのと異なる。
In the organic compounds (a) to (r) listed above, two or three groups are bonded to the N atom, and the number of H atoms directly bonded to the N atom is one. It is the following. This is because ammonia (NH 3 ) and tertiary butylamine (t
In —BNH 2 ), one or less groups are bonded to the N atom, and the number of H atoms directly bonded to the N atom is different from two or three.

【0035】この発明の好適な一実施形態においては、
II−VI族化合物半導体のII族元素の面上に窒素原
子をデルタドープ(δドープ)する。また、このデルタ
ドープの代わりに、このデルタドープと同様な効果を得
ることができるフローモジュレーション法を用いてもよ
い。具体的には、このフローモジュレーション法におい
ては、II族元素の原料の供給およびp型ドーパントの
供給を維持し、VI族元素の原料の供給中断により成長
中断を行う。
In a preferred embodiment of the present invention,
Nitrogen atoms are delta-doped (δ-doped) on the surface of the group II element of the group II-VI compound semiconductor. Further, instead of this delta dope, a flow modulation method that can obtain the same effect as this delta dope may be used. Specifically, in this flow modulation method, the supply of the group II element raw material and the supply of the p-type dopant are maintained, and the growth is interrupted by interrupting the supply of the group VI element raw material.

【0036】この発明において、気相成長法としては、
MOCVD法のほかに、ガス原料を用いたMBE法を用
いることができる。
In the present invention, the vapor phase growth method is as follows:
In addition to the MOCVD method, the MBE method using a gas source can be used.

【0037】また、この発明において、作製されるII
−VI族化合物半導体は、Zn、Mg、Cd、Hgおよ
びBeから成る群より選ばれた少なくとも一種のII族
元素とSe、SおよびTeから成る群より選ばれた少な
くとも一種のVI族元素とにより構成されたII−VI
族化合物半導体である。このII−VI族化合物半導体
の具体例を挙げると、ZnSe、ZnSSe、ZnMg
SSeなどである。
The II produced in the present invention
The group-VI compound semiconductor comprises at least one group II element selected from the group consisting of Zn, Mg, Cd, Hg and Be and at least one group VI element selected from the group consisting of Se, S and Te. II-VI configured
It is a group compound semiconductor. Specific examples of the II-VI group compound semiconductor include ZnSe, ZnSSe, and ZnMg.
For example, SSe.

【0038】[0038]

【作用】上述のように構成されたこの発明によるp型I
I−VI族化合物半導体の作製方法によれば、気相成長
に用いられるp型ドーパントが、少なくとも一つの窒素
原子を含み、その窒素原子に分子量が少なくとも12よ
りも大きい少なくとも二つの基が結合している有機化合
物から成るので、これらの基が熱分解して窒素原子から
遊離した後のその窒素原子には少なくとも2本の結合手
(ダングリングボンド)があり、従来のようにNH3
どをp型ドーパントとして用いた場合と比べて、熱分解
後の窒素原子の結合手の数は少なくとも1本多い。この
ため、その分だけ窒素原子が成長結晶の表面の原子と結
合して取り込まれやすくなるので、成長されるII−V
I族化合物半導体への窒素原子のドーピング効率を高く
することができる。これによって、アクセプタ不純物と
しての窒素原子のドーピング濃度が十分に高いII−V
I族化合物半導体の成長を行うことができる。
The p-type I according to the present invention constructed as described above
According to the method for producing a group I-VI compound semiconductor, the p-type dopant used for vapor phase growth contains at least one nitrogen atom, and at least two groups having a molecular weight of at least 12 are bonded to the nitrogen atom. since an organic compound and is, there are those after the group is released from the pyrolysis to the nitrogen atom of the nitrogen atom thereof at least two bonds (dangling bonds), as in the prior art, such as NH 3 The number of bonds of the nitrogen atom after thermal decomposition is at least one higher than that when it is used as a p-type dopant. For this reason, the nitrogen atoms are more likely to be bonded and taken in by the atoms on the surface of the grown crystal, and thus the grown II-V
The doping efficiency of nitrogen atoms to the group I compound semiconductor can be increased. Accordingly, II-V having a sufficiently high doping concentration of nitrogen atoms as acceptor impurities
It is possible to grow a group I compound semiconductor.

【0039】そして、このII−VI族化合物半導体の
成長後または成長中に650〜850℃の温度で熱処理
を行うようにしているので、成長時にII−VI族化合
物半導体中にアクセプタ不純物としての窒素原子ととも
に取り込まれた水素原子と窒素原子との結合を切断して
この水素原子を水素分子として外部に放出することがで
きる。このため、II−VI族化合物半導体中の窒素原
子の水素原子による不活性化を防止し、窒素原子の活性
化率を高くすることができる。また、この熱処理の際に
はII−VI族化合物半導体の表面は保護膜により覆わ
れていないが、II−VI族化合物半導体を構成するI
I族元素およびVI族元素のうちの蒸気圧が最も高いI
I族元素またはVI族元素を少なくとも含むガス雰囲気
中においてこの熱処理を行うようにしていることによ
り、この熱処理時にII−VI族化合物半導体の構成元
素が蒸発したり、面荒れが生じたりするのを防止するこ
とができる。
Since the heat treatment is performed at a temperature of 650 to 850 ° C. after or during the growth of the II-VI group compound semiconductor, nitrogen as an acceptor impurity is included in the II-VI group compound semiconductor during the growth. The bond between the hydrogen atom and the nitrogen atom taken in together with the atom can be broken to release this hydrogen atom as a hydrogen molecule to the outside. Therefore, inactivation of nitrogen atoms in the II-VI group compound semiconductor by hydrogen atoms can be prevented, and the activation rate of nitrogen atoms can be increased. Further, during this heat treatment, the surface of the II-VI group compound semiconductor is not covered with the protective film, but I constituting the II-VI group compound semiconductor is formed.
I having the highest vapor pressure of group I and group VI elements
By performing this heat treatment in a gas atmosphere containing at least a Group I element or a Group VI element, it is possible to prevent the constituent elements of the II-VI group compound semiconductor from evaporating or the surface to be roughened during this heat treatment. Can be prevented.

【0040】以上により、キャリア濃度が十分に高いp
型II−VI族化合物半導体を作製することができ、し
かもその構成元素の蒸発や面荒れが生じるのを防止する
ことができる。
From the above, p with a sufficiently high carrier concentration
It is possible to manufacture a type II-VI group compound semiconductor and prevent evaporation of the constituent elements and surface roughness.

【0041】さらにまた、特に、一つの窒素原子を含
み、その窒素原子に分子量が36よりも大きい三つの基
が結合している有機化合物をp型ドーパントとして用い
た場合には、その窒素原子に水素原子が直接結合してい
ないことにより、熱分解後には窒素原子が水素原子と結
合した形でなく単独で生成される。このため、p型ドー
パント中に含まれる水素原子が成長結晶中に取り込ま
れ、この水素原子がアクセプタ不純物としての窒素原子
を不活性化する問題をほぼ完全に解決することができ
る。これによって、キャリア濃度がより一層高いp型I
I−VI族化合物半導体を得ることができる。
Furthermore, in particular, when an organic compound containing one nitrogen atom and three groups having a molecular weight of more than 36 bonded to the nitrogen atom is used as a p-type dopant, the nitrogen atom is Since the hydrogen atom is not directly bonded, the nitrogen atom is not solely bonded to the hydrogen atom but is generated alone after the thermal decomposition. Therefore, the problem that hydrogen atoms contained in the p-type dopant are taken into the grown crystal and the hydrogen atoms inactivate nitrogen atoms as acceptor impurities can be almost completely solved. As a result, the p-type I having a higher carrier concentration is obtained.
A Group I-VI compound semiconductor can be obtained.

【0042】また、II−VI族化合物半導体のII族
元素の面に窒素原子をデルタドープすることにより、あ
るいは、フローモジュレーション法を用いることによ
り、成長結晶中への窒素原子の取り込み効率をより一層
高くすることができ、これによってキャリア濃度がさら
に高いp型II−VI族化合物半導体を得ることができ
る。
Further, the efficiency of incorporation of nitrogen atoms into the grown crystal is further increased by delta-doping nitrogen atoms on the surface of the group II element of the II-VI compound semiconductor or by using the flow modulation method. It is possible to obtain a p-type II-VI group compound semiconductor having a higher carrier concentration.

【0043】[0043]

【実施例】以下、この発明の実施例について図面を参照
しながら説明する。まず、この発明の第1実施例におい
て用いられるMOCVD装置について説明する。図1は
そのMOCVD装置の構成を示す。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. First, the MOCVD apparatus used in the first embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the structure of the MOCVD apparatus.

【0044】図1に示すように、このMOCVD装置に
おいては、H2 純化装置1により高純度化されたH2
スがキャリアガスとしてバブラ2、3、4内に供給され
る。いま、p型ZnSeの成長を行う場合を考えると、
これらのバブラ2、3、4内には、それぞれ、例えばZ
n原料としてのジメチル亜鉛(DMZn)、Se原料と
してのジメチルセレン(DMSe)およびp型ドーパン
トとしてのDi−PNHが入れられている。そして、こ
れらのバブラ2、3、4内にH2 ガスが供給されること
により、これらのバブラ2、3、4のそれぞれからその
蒸気圧分の原料ガスが、キャリアガスとしてのH2 ガス
とともに、反応管ライン5を通って反応管6内に供給さ
れる。反応管6内にはサセプタ7が設置され、その上に
基板8が置かれる。
As shown in FIG. 1, in this MOCVD apparatus, H 2 gas highly purified by the H 2 purifying apparatus 1 is supplied as a carrier gas into the bubblers 2, 3 and 4. Considering now the case of growing p-type ZnSe,
In each of these bubblers 2, 3, and 4, for example, Z
Dimethyl zinc (DMZn) as an n source, dimethyl selenium (DMSe) as an Se source, and Di-PNH as a p-type dopant are added. Then, by supplying the H 2 gas into these bubblers 2, 3, 4, the source gas corresponding to the vapor pressure is supplied from each of these bubblers 2, 3, 4 together with H 2 gas as a carrier gas. Is supplied into the reaction tube 6 through the reaction tube line 5. A susceptor 7 is installed in the reaction tube 6, and a substrate 8 is placed thereon.

【0045】符号9はベントラインを示す。この場合、
バブラ2から発生される原料ガスの反応管ライン5とベ
ントライン9との間での切り換えはバルブV1 、V2
開閉により行うことができ、バブラ3から発生される原
料ガスの反応管ライン5とベントライン9との間での切
り換えはバルブV3 、V4 の開閉により行うことがで
き、バブラ4から発生されるドーパントガスの反応管ラ
イン5とベントライン9との間での切り換えはバルブV
5 、V6 の開閉により行うことができるようになってい
る。なお、符号10〜14は、H2 純化装置1から供給
されるH2 ガスの流量制御のためのマスフローコントロ
ーラを示す。
Reference numeral 9 indicates a vent line. in this case,
Switching between the reaction tube line 5 of the source gas generated from the bubbler 2 and the vent line 9 can be performed by opening / closing the valves V 1 and V 2 , and the reaction tube line of the source gas generated from the bubbler 3 5 and the vent line 9 can be switched by opening and closing the valves V 3 and V 4 , and the dopant gas generated from the bubbler 4 can be switched between the reaction tube line 5 and the vent line 9. Valve V
5 , V 6 can be opened and closed. Note that reference numerals 10 to 14 denote mass flow controllers for controlling the flow rate of the H 2 gas supplied from the H 2 purifying device 1.

【0046】図2はこの発明の第1実施例によるp型Z
nSeの成長方法における原料ガスおよびドーパントガ
スの供給の状態を示すシーケンス図である。
FIG. 2 shows a p-type Z according to the first embodiment of the present invention.
It is a sequence diagram which shows the state of supply of the source gas and the dopant gas in the growth method of nSe.

【0047】この第1実施例においては、まず、図1に
示すMOCVD装置の反応管6内のサセプタ7上に、基
板8として半絶縁性GaAs基板21(図3)を置き、
この半絶縁性GaAs基板21を、サセプタ7によりH
2 ガス雰囲気中で成長温度、例えば450℃まで加熱す
る。
In the first embodiment, first, a semi-insulating GaAs substrate 21 (FIG. 3) is placed as the substrate 8 on the susceptor 7 in the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus shown in FIG.
This semi-insulating GaAs substrate 21 is heated to H by the susceptor 7.
It is heated to a growth temperature, for example, 450 ° C. in a 2 gas atmosphere.

【0048】次に、反応管6内にZn原料としてのDM
Zn、Se原料としてのDMSeおよびp型ドーパント
としてのDi−PNHの全てを同時に供給する(図
2)。これによって、図3に示すように、半絶縁性Ga
As基板21上に、NがドープされたZnSe層(この
第1実施例および次の第2実施例において「ZnSe:
N層」と書く。)22をエピタキシャル成長させる。
Next, DM as a Zn raw material is placed in the reaction tube 6.
All of ZnSe, DMSe as a raw material, and Di-PNH as a p-type dopant are simultaneously supplied (FIG. 2). As a result, as shown in FIG.
A ZnSe layer doped with N is formed on the As substrate 21 (“ZnSe:
Write "N layer". ) 22 is epitaxially grown.

【0049】次に、このZnSe:N層22がエピタキ
シャル成長された半絶縁性GaAs基板21をMOCV
D装置の反応管6内のサセプタ7上に置いたままの状態
で、Znに比べて蒸気圧が高いSeを含むDMSeを反
応管6内に例えば137μmol/分以上の流量で供給
しながらZnSe:N層22を加熱し、RTA、すなわ
ち短時間アニールを行う。
Next, the semi-insulating GaAs substrate 21 on which the ZnSe: N layer 22 is epitaxially grown is MOCV.
While being placed on the susceptor 7 in the reaction tube 6 of the D device, DMSe containing Se, which has a higher vapor pressure than Zn, is supplied into the reaction tube 6 at a flow rate of 137 μmol / min or more, for example, ZnSe: The N layer 22 is heated and RTA, that is, short-time annealing is performed.

【0050】このエピタキシャル成長およびアニールの
温度シーケンスの例を図4に示す。図4に示すように、
この場合、室温から450℃まで一定速度で昇温し、4
50℃でZnSe:N層22のエピタキシャル成長を行
った後、450℃から700℃まで一定速度で昇温す
る。そして、700℃で10秒間保持してZnSe:N
層22のRTAを行った後、加熱を停止して室温に冷却
する。
An example of the temperature sequence of this epitaxial growth and annealing is shown in FIG. As shown in FIG.
In this case, the temperature is raised from room temperature to 450 ° C at a constant rate, and
After epitaxially growing the ZnSe: N layer 22 at 50 ° C., the temperature is raised from 450 ° C. to 700 ° C. at a constant rate. Then, the temperature is maintained at 700 ° C. for 10 seconds and ZnSe: N
After RTA of layer 22, heating is stopped and cooled to room temperature.

【0051】図5は、以上のようにしてエピタキシャル
成長およびその後のアニールが行われたZnSe:N層
22のフォトルミネッセンススペクトルをアニール前後
において4.2K(液体ヘリウム温度)で測定し、アニ
ール前のドナー−アクセプタ対(DAP)発光(波長4
60nm付近に見られる発光)の強度IDAPbefore に対
するアニール後のDAP発光の強度IDAPafterの比I
DAPafter/IDAPbeforeおよびアニール前のディープ発
光(深いエネルギー準位に起因する発光)の強度I
DEEPbeforeに対するアニール後のディープ発光の強度I
DEEPafter の比IDEEPafter /IDEEPbeforeのアニール
温度依存性を測定した結果を示す。
FIG. 5 shows the photoluminescence spectrum of the ZnSe: N layer 22 which has been epitaxially grown and then annealed as described above, at 4.2 K (liquid helium temperature) before and after annealing, and the donor before annealing is measured. -Acceptor pair (DAP) emission (wavelength 4
Intensity of DAP emission after annealing with respect to the intensity I DAPbefore of used emission) that observed near 60 nm I DAPafter ratio I
DAPafter / I Intensity I of deep emission (emission due to deep energy level) before DAPbefore and annealing
Intensity of deep emission after annealing for DEEP before I
The result of measuring the annealing temperature dependency of DEEPafter ratio I DEEPafter / I DEEPbefore is shown.

【0052】図5より、アニール温度が700℃前後の
ときにIDAPafter/IDAPbefore は最大となり、その最
大値は約50であることがわかる。すなわち、700℃
で10秒間ZnSe:N層22のRTAを行うことによ
り、DAP発光の強度は約50倍も増加することがわか
る。このDAP発光はNがドープされていることの証拠
となるものであり、その強度が高いほどNのドープ量が
多いことを意味する。従って、この第1実施例により作
製されたZnSe:N層22には、多量のNがドープさ
れていると考えられる。また、このときIDEEPafter
DEEPbeforeは2〜3と小さく、このことからZnS
e:N層22のRTAを行った後のディープ発光の強度
の増加は少ないことがわかる。
From FIG. 5, it can be seen that I DAPafter / I DAPbefore is maximum when the annealing temperature is around 700 ° C., and the maximum value is about 50. That is, 700 ° C
It can be seen that by performing RTA of the ZnSe: N layer 22 for 10 seconds, the intensity of DAP emission increases about 50 times. This DAP emission is evidence that N is doped, and the higher the intensity is, the larger the N doping amount is. Therefore, it is considered that the ZnSe: N layer 22 manufactured according to the first embodiment is doped with a large amount of N. Also, at this time, I DEEPafter /
I DEEPbefore is as small as 2-3, which means ZnS
It can be seen that the increase in the intensity of deep light emission after performing the RTA of the e: N layer 22 is small.

【0053】図6は、この第1実施例による方法により
作製されたZnSe:N層22のフォトルミネッセンス
スペクトルを4.2Kで測定した結果を示し、アニール
前後のDAP発光の強度を比較したものである。ただ
し、成長温度は450℃、反応管6内の圧力は650T
orr、Zn原料としてのDMZn、Se原料としての
DMSeおよびp型ドーパントとしてのDi−PNHの
供給量はそれぞれ5μmol/分、10μmol/分お
よび141μmol/分、ZnSe:N層22の厚さは
約2μmである。
FIG. 6 shows the results of measuring the photoluminescence spectrum of the ZnSe: N layer 22 produced by the method according to the first embodiment at 4.2 K, which compares the intensity of DAP emission before and after annealing. is there. However, the growth temperature is 450 ° C and the pressure in the reaction tube 6 is 650T.
orr, DMZn as a Zn raw material, DMSe as a Se raw material, and Di-PNH as a p-type dopant are supplied at 5 μmol / min, 10 μmol / min and 141 μmol / min, respectively, and the thickness of the ZnSe: N layer 22 is about 2 μm. Is.

【0054】図6から明らかなように、波長460nm
付近に見られるDAP発光は、アニール前は分離して観
測されていたにもかかわらず、アニール後にはひとまと
まりの非常にブロードなDAP発光として観測されてい
る。これは、アニールによってZnSe:N層22中の
Nが活性化されたことにより起こっているものと考えら
れる。
As is clear from FIG. 6, the wavelength is 460 nm.
The DAP light emission observed in the vicinity was observed as a single group of very broad DAP light emission after the annealing although it was observed separately before the annealing. It is considered that this is caused by the activation of N in the ZnSe: N layer 22 by annealing.

【0055】なお、図6において、DAP発光以外のピ
ークは、I1 (中性アクセプタ束縛励起子)発光、DA
P発光のフォノンレプリカ、Y発光(ミスフィット転位
などに起因する発光)などである。
In FIG. 6, peaks other than DAP emission are I 1 (neutral acceptor bound excitons) emission, DA
Examples include phonon replica of P emission, Y emission (emission due to misfit dislocation, etc.).

【0056】図7は、アニール時にMOCVD装置の反
応管6内に供給するDMSeの流量とアニール前のDA
P発光の強度IDAPbefore に対するアニール後のDAP
発光の強度IDAPafterの比IDAPafter/IDAPbefore
の間の関係を示す。図7から明らかなように、DMSe
の流量が増加するにつれてIDAPafter/IDAPbefore
単調に増加しており、このことからZnSe:N層22
のアニール時にDMSeを流すことがZnSe:N層2
2中のSeの脱離の防止に効果的であることがわかる。
FIG. 7 shows the flow rate of DMSe supplied into the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus during annealing and DA before annealing.
P emission intensity I DAP after annealing for DAP before
The relationship between the emission intensity I DAPafter ratio I DAPafter / I DAPbefore is shown. As is clear from FIG. 7, DMSe
I DAPafter / I DAPbefore monotonically increases as the flow rate of the ZnSe: N layer 22 increases.
The flow of DMSe during annealing of ZnSe: N layer 2
It can be seen that it is effective in preventing the desorption of Se in 2.

【0057】また、DMSeの流量を変えてアニールを
行った試料のZnSe:N層22の表面のモフォロジー
を光学顕微鏡により観察したところ、ZnSe:N層2
2のアニール時にDMSeを137μmol/分程度以
上供給すれば、表面の荒れが生じないことがわかった。
Further, when the morphology of the surface of the ZnSe: N layer 22 of the sample annealed by changing the flow rate of DMSe was observed by an optical microscope, the ZnSe: N layer 2
It was found that the surface roughness does not occur if DMSe is supplied at about 137 μmol / min or more during the annealing of 2.

【0058】次に、図示は省略するが、この第1実施例
により作製されたZnSe:N層22の上に円形のAu
電極およびその周囲を取り巻くAu電極を形成し、この
円形のAu電極およびその周囲のAu電極にそれぞれ負
のバイアス電圧および正のバイアス電圧を印加して容量
(C)−電圧(V)測定を行った。そして、このC−V
測定の結果から、ZnSeの比誘電率を9.3として、
ZnSe:N層22の表面から深さ方向にNA −ND
見積もった結果、アニール前には1×1016cm-3以下
の測定不能領域の値であったNA −ND がアニール後に
はNA −ND 〜1×1017cm-3まで増加していること
がわかった。この程度のNA −ND は半導体レーザーな
どの半導体発光素子を作製する上で十分である。
Next, although not shown, a circular Au film is formed on the ZnSe: N layer 22 manufactured according to the first embodiment.
An electrode and an Au electrode surrounding the electrode are formed, and a negative bias voltage and a positive bias voltage are applied to the circular Au electrode and the surrounding Au electrode, respectively, to perform capacitance (C) -voltage (V) measurement. It was And this C-V
From the measurement result, the relative dielectric constant of ZnSe is set to 9.3,
ZnSe: Results of estimation of N A -N D from the surface in the depth direction of the N layer 22, before annealing N A -N D was the value of the unmeasurable region of 1 × 10 16 cm -3 or less annealing It was later found that N A −N D increased to 1 × 10 17 cm −3 . This level of N A -N D is sufficient for manufacturing a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser.

【0059】以上のように、この第1実施例によれば、
p型ドーパントとしてDi−PNHを用いて成長を行っ
ているので、Nが高濃度にドープされたZnSe:N層
22の成長を行うことができる。このようにNの濃度が
高いZnSe:N層22の成長を行うことができる理由
は、成長時にDi−PNHの熱分解により生成されるN
原子に2本の結合手があることにより、ZnSe結晶へ
のNの取り込み効率が高く、したがってNのドーピング
効率が高いからである。さらに、このようにしてNの濃
度が高いZnSe:N層22の成長を行った後に、例え
ば700℃程度の温度でアニールを行っているので、成
長時にZnSe結晶中にN原子とともに取り込まれたH
原子とN原子との結合を切断し、そのH原子をH2 とし
て外部に放出することができる。このため、ZnSe:
N層22中のN原子のH原子による不活性化を防止する
ことができる。これらのことにより、キャリア濃度が例
えば1×1017cm-3程度と十分に高いZnSe:N層
22、すなわちp型ZnSe層を作製することができ
る。
As described above, according to the first embodiment,
Since the growth is performed using Di-PNH as the p-type dopant, the ZnSe: N layer 22 doped with N at a high concentration can be grown. The reason why the ZnSe: N layer 22 having a high N concentration can be grown is that N generated by thermal decomposition of Di-PNH at the time of growth.
This is because the atom has two bonds, so that the incorporation efficiency of N into the ZnSe crystal is high, and thus the doping efficiency of N is high. Further, after the ZnSe: N layer 22 having a high N concentration is grown in this manner, annealing is performed at a temperature of, for example, about 700 ° C., so that H that has been taken into the ZnSe crystal together with N atoms is grown.
The bond between the atom and the N atom can be broken, and the H atom can be released as H 2 to the outside. Therefore, ZnSe:
Inactivation of N atoms in the N layer 22 by H atoms can be prevented. With these, the ZnSe: N layer 22 having a sufficiently high carrier concentration of about 1 × 10 17 cm −3 , that is, the p-type ZnSe layer can be produced.

【0060】また、アニール時にZnSe:N層22か
らその構成元素が脱離したり、面荒れが生じたりするの
を防止するためにZnSe:N層22のアニールに先立
ってその表面を保護膜により覆うことが考えられるが、
この第1実施例によれば、アニール時にMOCVD装置
の反応管6内にZnに比べて蒸気圧が高いSeの化合物
であるDMSeを供給していることにより、ZnSe:
N層22の表面を保護膜により覆わないでも、この保護
膜を形成した場合と同様の効果を得ることができる。こ
のため、この保護膜の形成および除去に要する手間を省
くことができ、生産性を高くすることができる。しか
も、保護膜を形成するためには、エピタキシャル成長を
終了した後に試料をMOCVD装置の反応管6から一旦
取り出した後に真空蒸着装置、スパッタリング装置、C
VD装置などに移し、そこで保護膜を形成する必要があ
るため、そのときに試料の表面や汚染や損傷が生じたり
するおそれがあるが、この第1実施例においては、その
ような問題がない。
Further, in order to prevent the constituent elements of the ZnSe: N layer 22 from being detached from the ZnSe: N layer 22 at the time of annealing, and the surface of the ZnSe: N layer 22 to be roughened, the surface of the ZnSe: N layer 22 is covered with a protective film prior to annealing. It is possible that
According to the first embodiment, during the annealing, DMSe, which is a compound of Se having a higher vapor pressure than Zn, is supplied into the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus.
Even if the surface of the N layer 22 is not covered with the protective film, the same effect as when the protective film is formed can be obtained. Therefore, the labor required for forming and removing this protective film can be omitted, and the productivity can be improved. Moreover, in order to form the protective film, after the epitaxial growth is completed, the sample is once taken out from the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus, and then the vacuum deposition apparatus, the sputtering apparatus, the C
Since it is necessary to transfer it to a VD device or the like and form a protective film there, there is a possibility that the surface of the sample, contamination or damage may occur at that time, but in the first embodiment there is no such problem. .

【0061】次に、この発明の第2実施例について説明
する。この第2実施例においては、δドープと実質的に
同様な効果を得ることができるフローモジュレーション
法によりNのドープを行う。
Next, a second embodiment of the present invention will be described. In the second embodiment, N is doped by the flow modulation method that can obtain substantially the same effect as δ doping.

【0062】図8はこの発明の第2実施例によるp型Z
nSeの成長方法における原料ガスおよびドーパントガ
スの供給の状態を示すシーケンス図である。また、図9
A〜Eは、図8におけるt=t1 、t2 、t3 、t4
5 の各時点における成長層の状態を示す。
FIG. 8 shows a p-type Z according to the second embodiment of the present invention.
It is a sequence diagram which shows the state of supply of the source gas and the dopant gas in the growth method of nSe. In addition, FIG.
A to E are t = t 1 , t 2 , t 3 , t 4 in FIG .
The state of the growth layer at each time t 5 is shown.

【0063】以下、図1、図8および図9を参照して、
この第2実施例によるp型ZnSeの作製方法を説明す
る。
Hereinafter, with reference to FIGS. 1, 8 and 9,
A method of manufacturing p-type ZnSe according to the second embodiment will be described.

【0064】まず、図1に示すMOCVD装置の反応管
6内のサセプタ7上に基板8として半絶縁性GaAs基
板21を置き、この半絶縁性GaAs基板21を、サセ
プタ7によりH2 ガス雰囲気中で成長温度、例えば45
0℃まで加熱する。
First, a semi-insulating GaAs substrate 21 is placed as a substrate 8 on the susceptor 7 in the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus shown in FIG. 1, and the semi-insulating GaAs substrate 21 is placed in the H 2 gas atmosphere by the susceptor 7. At a growth temperature, for example 45
Heat to 0 ° C.

【0065】次に、反応管6内にZn原料としてのDM
Zn、Se原料としてのDMSeおよびp型ドーパント
としてのDi−PNHを全て同時に供給することによっ
て、図9Aに示すように、半絶縁性GaAs基板21上
にZnSe:N層23をエピタキシャル成長させる。こ
のZnSe:N層23のエピタキシャル成長は、時刻t
=0から時刻t=t1 まで行う(図8)。この最初にエ
ピタキシャル成長されるZnSe:N層23は、その後
に成長されるZnSe:N層のバッファ層となる。
Next, DM as a Zn raw material is placed in the reaction tube 6.
By supplying ZnSe, DMSe as a raw material, and Di-PNH as a p-type dopant at the same time, a ZnSe: N layer 23 is epitaxially grown on the semi-insulating GaAs substrate 21, as shown in FIG. 9A. This ZnSe: N layer 23 is grown epitaxially at time t.
= 0 to time t = t 1 (FIG. 8). The ZnSe: N layer 23 epitaxially grown first serves as a buffer layer for the ZnSe: N layer grown thereafter.

【0066】次に、時刻t=t1 において、DMZnお
よびDi−PNHの供給を維持したままDMSeの供給
を中断し、成長中断を行う。この成長中断は、時刻t=
2まで行う。この成長中断中には、反応管6内に供給
されているDMZnの熱分解によりバッファ層としての
ZnSe:N層22の表面にZnが吸着してその表面が
Zn吸着層により覆われ、さらにそのZn吸着層のZn
に、Di−PNHの熱分解により生成された2本の結合
手を有するNが吸着し、これによって成長層にNが取り
込まれる。図9Bにおいて、このZnおよびNの吸着層
を符号24で示す。
Next, at time t = t 1 , the supply of DMSe is stopped while the supply of DMZn and Di-PNH is maintained, and the growth is stopped. This growth interruption occurs at time t =
Perform until t 2 . During this growth interruption, ZnZn is adsorbed on the surface of the ZnSe: N layer 22 as a buffer layer due to thermal decomposition of DMZn supplied into the reaction tube 6, and the surface is covered with the Zn adsorbed layer. Zn in Zn adsorption layer
N having two bonding hands, which is generated by thermal decomposition of Di-PNH, is adsorbed on the carbon dioxide, and N is taken into the growth layer. In FIG. 9B, this Zn and N adsorption layer is indicated by reference numeral 24.

【0067】図10に、Di−PNHの熱分解により生
成された2本の結合手を有するN原子が、ZnSe結晶
のII族元素であるZnの面に結合しているときの様子
を示す。図10に示すように、この場合、Znの面上で
二つのZn原子にまたがってN原子が2本の結合手で結
合しており、このためZn原子とN原子との結合力が強
く、N原子の脱離が起こりにくい。また、ZnSeの結
晶構造をそのまま反映してN原子が結合する。
FIG. 10 shows a state in which an N atom having two bonds produced by thermal decomposition of Di-PNH is bonded to the plane of Zn which is a group II element of ZnSe crystal. As shown in FIG. 10, in this case, the N atom is bound to two Zn atoms on the plane of Zn by two bonds, so that the bonding force between the Zn atom and the N atom is strong, Desorption of N atom is unlikely to occur. In addition, N atoms are bonded while directly reflecting the crystal structure of ZnSe.

【0068】次に、時刻t=t2 において、反応管6内
へのDMSeの供給を再開し、時刻t=t3 までこのD
MSeの供給を続ける。これによって、反応管6内には
DMZn、DMSeおよびDi−PNHの全てが同時に
供給され、図9Cに示すように、ZnSe:N層22が
薄くエピタキシャル成長される。
Next, at time t = t 2 , the supply of DMSe into the reaction tube 6 is restarted, and this D is maintained until time t = t 3.
Continue to supply MSe. As a result, all of DMZn, DMSe and Di-PNH are simultaneously supplied into the reaction tube 6, and the ZnSe: N layer 22 is thinly epitaxially grown as shown in FIG. 9C.

【0069】次に、時刻t=t3 において、再び、DM
ZnおよびDi−PNHの供給を維持したままDMSe
の供給を中断し、成長中断を行う。この成長中断中に
は、図9Dに示すように、ZnSe:N層22の表面に
ZnおよびNの吸着層24が形成される。
Next, at time t = t 3 , DM
DMSe while maintaining the supply of Zn and Di-PNH
Supply is suspended and growth is suspended. During this growth interruption, as shown in FIG. 9D, an adsorption layer 24 of Zn and N is formed on the surface of the ZnSe: N layer 22.

【0070】次に、時刻t=t4 において、反応管6内
へのDMSeの供給を再開し、時刻t=t5 までこのD
MSeの供給を続ける。これによって、反応管6内には
DMZn、DMSeおよびDi−PNHの全てが同時に
供給され、図9Eに示すように、再びZnSe:N層2
2が薄くエピタキシャル成長される。
Next, at time t = t 4 , the supply of DMSe into the reaction tube 6 is restarted, and this D is maintained until time t = t 5.
Continue to supply MSe. As a result, all of DMZn, DMSe and Di-PNH are simultaneously supplied into the reaction tube 6, and again the ZnSe: N layer 2 is formed as shown in FIG. 9E.
2 is thinly epitaxially grown.

【0071】このように、成長中断を行ってZnおよび
Nの吸着層25を形成しては、その上にZnSe:N層
22を薄くエピタキシャル成長させる工程を必要な回数
繰り返し行い、全体として所要の厚さを有するZnS
e:N層22をエピタキシャル成長させる。
In this way, the growth is suspended to form the adsorption layer 25 of Zn and N, and the step of thinly epitaxially growing the ZnSe: N layer 22 thereon is repeated a necessary number of times to obtain the required total thickness. With ZnS
The e: N layer 22 is epitaxially grown.

【0072】次に、第1実施例と同様に、MOCVD装
置の反応管6内にDMSeを供給しながら例えば700
℃、10秒の条件でZnSe:N層22のRTAを行
う。
Next, similarly to the first embodiment, while supplying DMSe into the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus, for example, 700
RTA of the ZnSe: N layer 22 is performed under the conditions of ° C and 10 seconds.

【0073】以上のように、この第2実施例によれば、
p型ドーパントとしてDi−PNHを用いているばかり
でなく、Zn原料としてのDMZn、Se原料としての
DMSeおよびp型ドーパントとしてのDi−PNHの
全てを同時に供給しながらZnSe:N層22の成長を
行う工程と、DMZnの供給およびDi−PNHの供給
を維持したままDMSeの供給中断を行って成長中断を
行うことによりNおよびZnの吸着層25を形成する工
程とを交互に繰り返し行っているので、ZnSeへのN
の取り込み効率を高くすることができ、それによってN
が高濃度にドープされた所要の厚さのZnSe:N層2
2の成長を行うことができる。そして、この後にこのZ
nSe:N層22のアニールを例えば700℃程度の温
度で行っていることにより、成長時にZnSe結晶中に
N原子とともに取り込まれたH原子とN原子との結合を
切断してそのH原子をH2 として外部に放出することが
でき、このためZnSe:N層22中のN原子のH原子
による不活性化を防止することができる。これらのこと
により、キャリア濃度が第1実施例に比べてより高いZ
nSe:N層22、すなわちp型ZnSe層を作製する
ことができる。しかも、このアニール時の雰囲気はDM
Seを含むガス雰囲気であるので、ZnSe:N層22
の表面を保護膜により覆わないでも、その構成元素の蒸
発や面荒れが生じるのを防止することができる。
As described above, according to the second embodiment,
Not only is Di-PNH used as a p-type dopant, but DMZn serving as a Zn source, DMSe serving as a Se source, and Di-PNH serving as a p-type dopant are simultaneously supplied to grow the ZnSe: N layer 22. Since the step of performing and the step of forming the adsorption layer 25 of N and Zn by interrupting the growth of DMSe while interrupting the supply of DMZn and the supply of Di-PNH are alternately repeated. , N to ZnSe
The efficiency of uptake of N
ZnSe: N layer 2 of a required thickness heavily doped with
2 growths can be performed. And after this this Z
By annealing the nSe: N layer 22 at a temperature of, for example, about 700 ° C., the bond between the H atom and the N atom taken together with the N atom in the ZnSe crystal during the growth is cut and the H atom is converted into the H atom. 2 can be released to the outside, and thus the inactivation of N atoms in the ZnSe: N layer 22 by H atoms can be prevented. Due to these facts, the carrier concentration is higher than that of the first embodiment.
The nSe: N layer 22, that is, the p-type ZnSe layer can be formed. Moreover, the atmosphere during this annealing is DM
Since the gas atmosphere contains Se, the ZnSe: N layer 22
Even if the surface of the is not covered with a protective film, it is possible to prevent evaporation of the constituent elements and surface roughness.

【0074】次に、この発明をII−VI族化合物半導
体を用いた半導体レーザーの製造に適用した第3実施例
について説明する。この第3実施例により製造される半
導体レーザーは、いわゆるSCH(Separate Confineme
nt Heterostructure) 構造を有するものである。
Next, a third embodiment in which the present invention is applied to manufacture of a semiconductor laser using a II-VI group compound semiconductor will be described. The semiconductor laser manufactured by the third embodiment is a so-called SCH (Separate Confineme).
nt Heterostructure) structure.

【0075】図11および図12は、この第3実施例に
より製造された半導体レーザーを示す。ここで、図11
はこの半導体レーザーの共振器長方向に垂直な断面図、
図12はこの半導体レーザーの共振器長方向に平行な断
面図を示す。
11 and 12 show a semiconductor laser manufactured according to this third embodiment. Here, FIG.
Is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction of this semiconductor laser,
FIG. 12 shows a sectional view parallel to the cavity length direction of this semiconductor laser.

【0076】図11および図12に示すように、この第
3実施例による半導体レーザーの製造方法においては、
まず、ドナー不純物として例えばシリコン(Si)がド
ープされた(100)面方位のn型GaAs基板41上
に、上述の第2実施例と同様なフローモジュレーション
法による成長中断を行う工程を含むMOCVD法によ
り、ドナー不純物として例えばヨウ素(I)がドープさ
れたn型ZnSeバッファ層42、ドナー不純物として
例えばIがドープされたn型Zn1-p Mgp qSe
1-q クラッド層43、ドナー不純物として例えばIがド
ープされたn型ZnSu Se1-u 光導波層44、例えば
真性(i型)Zn1-z Cdz Se量子井戸層から成る活
性層45、アクセプタ不純物として例えばNがドープさ
れたp型ZnSu Se1-u 光導波層46、アクセプタ不
純物として例えばNがドープされたp型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層47、アクセプタ不純物として
例えばNがドープされたp型ZnSv Se1-v 層48、
アクセプタ不純物として例えばNがドープされたp型Z
nSeコンタクト層49、アクセプタ不純物として例え
ばNがドープされたp型ZnTeから成る量子井戸層と
p型ZnSeから成る障壁層とを交互に積層したp型Z
nSe/ZnTe多重量子井戸(MQW)層50および
例えばアクセプタ不純物としてNがドープされたp型Z
nTeコンタクト層51を順次エピタキシャル成長させ
る。p型ZnSe/ZnTeMQW層50については後
に詳細に説明する。
As shown in FIGS. 11 and 12, in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment,
First, the MOCVD method including the step of interrupting the growth by the flow modulation method similar to that of the above-described second embodiment on the n-type GaAs substrate 41 having a (100) plane orientation doped with, for example, silicon (Si) as a donor impurity. Thus, the n-type ZnSe buffer layer 42 doped with, for example, iodine (I) as a donor impurity, and the n-type Zn 1-p Mg p S q Se doped with, for example, I as a donor impurity.
1-q cladding layer 43, n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 44 doped with, for example, I as a donor impurity, active layer 45 formed of, for example, an intrinsic (i-type) Zn 1-z Cd z Se quantum well layer , P-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 46 doped with N as an acceptor impurity, and p-type Zn 1-p Mg p doped with N as an acceptor impurity.
An S q Se 1-q clad layer 47, a p-type ZnS v Se 1-v layer 48 doped with N as an acceptor impurity,
For example, p-type Z doped with N as an acceptor impurity
An nSe contact layer 49, a p-type Z in which a quantum well layer made of p-type ZnTe doped with N as an acceptor impurity and a barrier layer made of p-type ZnSe are alternately stacked.
nSe / ZnTe multiple quantum well (MQW) layer 50 and p-type Z doped with N as an acceptor impurity, for example.
The nTe contact layer 51 is sequentially epitaxially grown. The p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 50 will be described in detail later.

【0077】この場合、n型ZnSeバッファ層42の
エピタキシャル成長においては、例えば、Zn原料とし
てDMZn、Se原料としてDMSeおよびIのドーパ
ントとしてヨウ化エチルを用いる。n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層43のエピタキシャル成長にお
いては、例えば、Zn原料としてDMZn、Mg原料と
してビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム
((MeCp)2 Mg)、S原料としてジエチル硫黄
(DES)、Se原料としてDMSeおよびIのドーパ
ントとしてヨウ化エチルを用いる。n型ZnSu Se
1-u 光導波層44のエピタキシャル成長においては、例
えば、Zn原料としてDMZn、S原料としてDES、
Se原料としてDMSeおよびIのドーパントとしてヨ
ウ化エチルを用いる。さらに、i型Zn1-z Cdz Se
量子井戸層から成る活性層45のエピタキシャル成長に
おいては、例えば、Zn原料としてDMZn、Cd原料
としてジメチルカドミウム(DMCd)およびSe原料
としてDMSeを用いる。
In this case, in the epitaxial growth of the n-type ZnSe buffer layer 42, for example, DMZn is used as a Zn raw material, DMSe is used as the Se raw material, and ethyl iodide is used as a dopant for I. n-type Zn 1-p Mg p
In the epitaxial growth of the S q Se 1-q cladding layer 43, for example, DMZn as a Zn raw material, bismethylcyclopentadienyl magnesium ((MeCp) 2 Mg) as a Mg raw material, diethyl sulfur (DES) as an S raw material, and Se raw material. As DMSe and ethyl iodide as a dopant for I. n-type ZnS u Se
In the epitaxial growth of the 1-u optical waveguide layer 44, for example, DMZn as a Zn raw material, DES as an S raw material,
DMSe is used as the Se raw material and ethyl iodide is used as the I dopant. In addition, i-type Zn 1-z Cd z Se
In the epitaxial growth of the active layer 45 formed of a quantum well layer, for example, DMZn is used as a Zn raw material, dimethylcadmium (DMCd) is used as a Cd raw material, and DMSe is used as a Se raw material.

【0078】一方、p型ZnSu Se1-u 光導波層46
およびp型ZnSv Se1-v 層48のエピタキシャル成
長においては、例えば、Zn原料としてDMZn、S原
料としてH2 S、Se原料としてDMSeおよびNのド
ーパントとしてDi−PNHを用いる。また、p型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層47のエピタキシャ
ル成長においては、例えば、Zn原料としてDMZn、
Mg原料として(MeCp)2 Mg、S原料としてDE
S、Se原料としてDMSeおよびNのドーパントとし
てDi−PNHを用いる。p型ZnSeコンタクト層4
9およびp型ZnSe/ZnTeMQW層50のp型Z
nSe層のエピタキシャル成長においては、例えば、Z
n原料としてDMZn、Se原料としてDMSeおよび
NのドーパントとしてDi−PNHを用いる。さらに、
p型ZnSe/ZnTeMQW層50のp型ZnTe層
およびp型ZnTeコンタクト層51のエピタキシャル
成長においては、例えば、Zn原料としてDMZn、T
e原料としてジエチルテルル(DETe)およびNのド
ーパントとしてDi−PNHを用いる。
On the other hand, p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 46
In the epitaxial growth of the p-type ZnS v Se 1-v layer 48, DMZn is used as a Zn raw material, H 2 S is used as an S raw material, DMSe is used as a Se raw material, and Di-PNH is used as a dopant for N. In addition, p-type Zn
In the epitaxial growth of the 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 47, for example, DMZn as a Zn raw material,
(MeCp) 2 Mg as Mg raw material and DE as S raw material
DMSe is used as the S and Se raw materials and Di-PNH is used as the N dopant. p-type ZnSe contact layer 4
9 and p-type Z of p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 50
In the epitaxial growth of the nSe layer, for example, Z
DMZn is used as the n source, DMSe is used as the Se source, and Di-PNH is used as the N dopant. further,
In epitaxial growth of the p-type ZnTe layer of the p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 50 and the p-type ZnTe contact layer 51, for example, DMZn, T
e Diethyl tellurium (DETe) is used as a raw material and Di-PNH is used as a dopant for N.

【0079】さらに、n型ZnSeバッファ層42のエ
ピタキシャル成長においては、DMZn、DMSeおよ
びヨウ化エチルを同時に供給しながら成長を行う工程
と、例えばDMZnおよびヨウ化エチルの供給を維持し
たままDMSeの供給中断を行うことにより成長中断を
行う工程とを繰り返し行う。また、n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層43のエピタキシャル成長にお
いては、DMZn、(MeCp)2 Mg、DES、DM
Seおよびヨウ化エチルを同時に供給しながら成長を行
う工程と、例えばDMZn、(MeCp)2 Mgおよび
ヨウ化エチルの供給を維持したままDESおよびDMS
eの供給中断を行うことにより成長中断を行う工程とを
繰り返し行う。n型ZnSu Se1-u 光導波層44のエ
ピタキシャル成長においては、DMZn、DES、DM
Seおよびヨウ化エチルを同時に供給しながら成長を行
う工程と、例えばDMZnおよびヨウ化エチルの供給を
維持したままDESおよびDMSeの供給中断を行うこ
とにより成長中断を行う工程とを繰り返し行う。
Further, in the epitaxial growth of the n-type ZnSe buffer layer 42, the step of growing while simultaneously supplying DMZn, DMSe and ethyl iodide, and, for example, interrupting the supply of DMSe while maintaining the supply of DMZn and ethyl iodide And the step of interrupting the growth is repeated. In addition, n-type Zn 1-p Mg p
In the epitaxial growth of the S q Se 1-q cladding layer 43, DMZn, (MeCp) 2 Mg, DES, DM
A step of growing while simultaneously supplying Se and ethyl iodide, and, for example, DES and DMS while maintaining the supply of DMZn, (MeCp) 2 Mg and ethyl iodide.
The step of interrupting the growth by interrupting the supply of e is repeated. In the epitaxial growth of the n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 44, DMZn, DES, DM
The step of growing while simultaneously supplying Se and ethyl iodide and the step of interrupting the growth by interrupting the supply of DES and DMSe while maintaining the supply of DMZn and ethyl iodide are repeated.

【0080】さらに、p型ZnSu Se1-u 光導波層4
6およびp型ZnSv Se1-v 層48のエピタキシャル
成長においては、DMZn、DES、DMSeおよびD
i−PNHを同時に供給しながら成長を行う工程と、D
MZnおよびDi−PNHの供給を維持したままDES
およびDMSeの供給中断を行うことにより成長中断を
行う工程とを繰り返し行う。また、p型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層47のエピタキシャル成長にお
いては、DMZn、(MeCp)2 Mg、DES、DM
SeおよびDi−PNHを同時に供給しながら成長を行
う工程と、DMZn、(MeCp)2 MgおよびDi−
PNHの供給を維持したままDESおよびDMSeの供
給中断を行うことにより成長中断を行う工程とを繰り返
し行う。p型ZnSeコンタクト層49およびp型Zn
Se/ZnTeMQW層50のp型ZnSe層のエピタ
キシャル成長においては、DMZn、DMSeおよびD
i−PNHを同時に供給しながら成長を行う工程と、D
MZnおよびDi−PNHの供給を維持したままDMS
eの供給中断を行うことにより成長中断を行う工程とを
繰り返し行う。また、p型ZnSe/ZnTeMQW層
50のp型ZnTe層およびp型ZnTeコンタクト層
51のエピタキシャル成長においては、DMZn、DE
TeおよびDi−PNHを同時に供給しながら成長を行
う工程と、DMZnおよびDi−PNHの供給を維持し
たままDETeの供給中断を行うことにより成長中断を
行う工程とを繰り返し行う。
Further, the p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 4
6 and p-type ZnS v Se 1-v layer 48 were grown epitaxially by DMZn, DES, DMSe and D
a step of growing while simultaneously supplying i-PNH;
DES while maintaining the supply of MZn and Di-PNH
And the step of interrupting the growth by interrupting the supply of DMSe is repeated. In addition, p-type Zn 1-p Mg p
In the epitaxial growth of the S q Se 1-q cladding layer 47, DMZn, (MeCp) 2 Mg, DES, DM
A step of growing while simultaneously supplying Se and Di-PNH, and DMZn, (MeCp) 2 Mg and Di-
The process of interrupting the growth by interrupting the supply of DES and DMSe while maintaining the supply of PNH is repeated. p-type ZnSe contact layer 49 and p-type Zn
In the epitaxial growth of the p-type ZnSe layer of the Se / ZnTe MQW layer 50, DMZn, DMSe and D
a step of growing while simultaneously supplying i-PNH;
DMS while maintaining the supply of MZn and Di-PNH
The step of interrupting the growth by interrupting the supply of e is repeated. In addition, in the epitaxial growth of the p-type ZnTe layer of the p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 50 and the p-type ZnTe contact layer 51, DMZn, DE
The step of growing while simultaneously supplying Te and Di-PNH and the step of interrupting growth by interrupting the supply of DETe while maintaining the supply of DMZn and Di-PNH are repeated.

【0081】次に、上述の各層がエピタキシャル成長さ
れたn型GaAs基板41をMOCVD装置の反応管6
内のサセプタ7上に置いたままの状態で、これらの層を
構成する元素のうちの蒸気圧が高い元素の化合物、例え
ばDMSe、DESなどを反応管6内に供給しながら、
例えば700℃程度の温度でRTAを行う。
Next, the n-type GaAs substrate 41 on which the above layers are epitaxially grown is used as the reaction tube 6 of the MOCVD apparatus.
While being placed on the susceptor 7 inside, while supplying a compound of an element having a high vapor pressure among the elements constituting these layers, such as DMSe or DES, into the reaction tube 6,
For example, RTA is performed at a temperature of about 700 ° C.

【0082】次に、p型ZnTeコンタクト層51上に
所定幅のストライプ形状のレジストパターン(図示せ
ず)を形成した後、このレジストパターンをマスクとし
て、p型ZnSv Se1-v 層48の厚さ方向の途中の深
さまで例えばウェットエッチング法によりエッチングす
る。これによって、p型ZnSv Se1-v 層48の上層
部、p型ZnSeコンタクト層49、p型ZnSe/Z
nTeMQW層50およびp型ZnTeコンタクト層5
1がストライプ形状にパターニングされる。このストラ
イプ部の幅は例えば5μmである。
Next, after forming a stripe-shaped resist pattern (not shown) having a predetermined width on the p-type ZnTe contact layer 51, the p-type ZnS v Se 1-v layer 48 is formed using this resist pattern as a mask. Etching is performed up to a middle depth in the thickness direction by, for example, a wet etching method. As a result, the upper layer of the p-type ZnS v Se 1-v layer 48, the p-type ZnSe contact layer 49, and the p-type ZnSe / Z are formed.
nTe MQW layer 50 and p-type ZnTe contact layer 5
1 is patterned into a stripe shape. The width of this stripe portion is, for example, 5 μm.

【0083】次に、上述のエッチングに用いたレジスト
パターンを残したまま全面に例えば厚さが300nmの
アルミナ(Al23 )膜を真空蒸着法により形成した
後、このレジストパターンをその上に形成されたAl2
3 膜とともに除去する(リフトオフ)。これによっ
て、上述のストライプ部以外の部分のp型ZnSv Se
1-v 層38上にのみAl23 膜から成る絶縁層52が
形成される。
Next, an alumina (Al 2 O 3 ) film having a thickness of 300 nm, for example, is formed on the entire surface by a vacuum deposition method while leaving the resist pattern used for the above etching, and the resist pattern is formed on the alumina (Al 2 O 3 ) film. Al 2 formed
It is removed together with the O 3 film (lift-off). As a result, p-type ZnS v Se in the portion other than the above-mentioned stripe portion is
An insulating layer 52 made of an Al 2 O 3 film is formed only on the 1-v layer 38.

【0084】次に、ストライプ形状のp型ZnTeコン
タクト層51および絶縁層52の全面に例えば厚さが1
0nmのPd膜、例えば厚さが100nmのPt膜およ
び例えば厚さが300nmのAu膜を順次真空蒸着して
Pd/Pt/Au電極から成るp側電極53を形成し、
その後必要に応じて熱処理を行って、このp側電極53
をp型ZnTeコンタクト層51にオーミックコンタク
トさせる。このp側電極53がp型ZnTeコンタクト
層51とコンタクトした部分が電流の通路となる。一
方、n型GaAs基板41の裏面にはIn電極のような
n側電極54を形成する。
Next, the stripe-shaped p-type ZnTe contact layer 51 and the insulating layer 52 have a thickness of, for example, 1 on the entire surface.
A 0 nm Pd film, for example, a Pt film having a thickness of 100 nm and an Au film having a thickness of 300 nm, for example, are sequentially vacuum-deposited to form a p-side electrode 53 composed of a Pd / Pt / Au electrode,
Then, if necessary, heat treatment is performed to make the p-side electrode 53
Is ohmic-contacted with the p-type ZnTe contact layer 51. A portion of the p-side electrode 53 in contact with the p-type ZnTe contact layer 51 serves as a current passage. On the other hand, an n-side electrode 54 such as an In electrode is formed on the back surface of the n-type GaAs substrate 41.

【0085】次に、以上のようにしてレーザー構造が形
成されたn型GaAs基板41をバー状に劈開して両共
振器端面を形成した後、例えば真空蒸着法により、レー
ザー光が取り出されるフロント側の共振器端面にAl2
3 膜55とSi膜56とから成る多層膜を形成すると
ともに、レーザー光が取り出されないリア側の共振器端
面にAl23 膜55とSi膜56とを2周期繰り返し
た多層膜を形成する。ここで、Al23 膜55とSi
膜56とから成る多層膜の厚さは、それに屈折率をかけ
た光学的距離がレーザー光の発振波長の1/4になるよ
うに選ばれる。このような端面コーティングを施すこと
により、例えば、フロント側の端面の反射率を70%、
リア側の端面の反射率を95%にすることができる。こ
のように端面コーティングを施した後、このバーを劈開
してチップ化し、パッケージングを行う。
Next, the n-type GaAs substrate 41 having the laser structure formed as described above is cleaved in a bar shape to form both resonator end faces, and then the front surface from which laser light is extracted, for example, by a vacuum deposition method. Al 2 to the cavity end face side
A multi-layered film composed of an O 3 film 55 and a Si film 56 is formed, and a multi-layered film in which the Al 2 O 3 film 55 and the Si film 56 are repeated for two cycles is formed on the end face of the resonator on the rear side from which laser light is not extracted. Form. Here, the Al 2 O 3 film 55 and the Si
The thickness of the multilayer film including the film 56 is selected so that the optical distance obtained by multiplying the refractive index by the film is ¼ of the oscillation wavelength of the laser light. By applying such an end face coating, for example, the reflectance of the front end face is 70%,
The reflectance of the rear end face can be set to 95%. After the end face coating is applied in this manner, the bar is cleaved to form chips, and packaging is performed.

【0086】この第3実施例による半導体レーザーにお
いて、活性層45を構成するi型Zn1-z Cdz Se量
子井戸層の厚さは、好適には2〜20nm、例えば9n
mである。
In the semiconductor laser according to the third embodiment, the thickness of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer forming the active layer 45 is preferably 2 to 20 nm, for example 9n.
m.

【0087】また、この場合、n型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層43およびp型Zn1-p Mgp q
Se1-q クラッド層47のMg組成比pは例えば0.0
9、またS組成比qは例えば0.18であり、そのとき
のエネルギーギャップEg は77Kで約2.94eVで
ある。これらのMg組成比p=0.09およびS組成比
q=0.18を有するn型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層43およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q
クラッド層47はGaAsと格子整合する。また、活性
層45を構成するi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層の
Cd組成比zは例えば0.19であり、そのときのエネ
ルギーギャップEg は77Kで約2.54eVである。
このとき、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
43およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
47と活性層45を構成するi型Zn1-z Cdz Se量
子井戸層との間のエネルギーギャップEg の差ΔE
g は、0.40eVである。なお、室温でのエネルギー
ギャップEg の値は、77KでのエネルギーギャップE
g の値から0.1eVを引くことにより求めることがで
きる。
In this case, n-type Zn 1-p Mg p S q
Se 1-q clad layer 43 and p-type Zn 1-p Mg p S q
The Mg composition ratio p of the Se 1-q clad layer 47 is, for example, 0.0
9, the S composition ratio q is, for example, 0.18, and the energy gap E g at that time is about 2.94 eV at 77K. These n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q having a Mg composition ratio p = 0.09 and an S composition ratio q = 0.18
Cladding layer 43 and p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q
The clad layer 47 is lattice-matched with GaAs. Further, the Cd composition ratio z of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer forming the active layer 45 is, for example, 0.19, and the energy gap E g at that time is about 2.54 eV at 77K.
At this time, the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 43 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 47 and the i-type Zn 1- constituting the active layer 45 are formed. z Cd z Se quantum well layer energy gap E g difference ΔE
g is 0.40 eV. The value of the energy gap E g at room temperature is the energy gap E at 77K.
It can be determined by subtracting 0.1 eV from the value of g .

【0088】また、n型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層43の厚さは例えば0.8μm、n型ZnSu
Se1-u 光導波層44の厚さは例えば60nm、p型Z
nSu Se1-u 光導波層46の厚さは例えば60nm、
p型Zn1-p Mgp q Se 1-q クラッド層47の厚さ
は例えば0.6μm、p型ZnSv Se1-v 層48の厚
さは例えば0.6μm、p型ZnSeコンタクト層49
の厚さは例えば45nm、p型ZnTeコンタクト層5
1の厚さは例えば70nmである。
In addition, n-type Zn1-pMgpSqSe1-qKu
The thickness of the rud layer 43 is, for example, 0.8 μm, n-type ZnSu
Se1-uThe thickness of the optical waveguide layer 44 is, for example, 60 nm, p-type Z
nSuSe1-uThe thickness of the optical waveguide layer 46 is, for example, 60 nm,
p-type Zn1-pMgpSqSe 1-qThickness of clad layer 47
Is, for example, 0.6 μm, p-type ZnSvSe1-vLayer 48 thickness
For example, the p-type ZnSe contact layer 49 has a thickness of 0.6 μm.
Of the p-type ZnTe contact layer 5 has a thickness of, for example, 45 nm.
The thickness of 1 is 70 nm, for example.

【0089】さらに、n型ZnSeバッファ層42の厚
さは、ZnSeとGaAsとの間にはわずかではあるが
格子不整合が存在することから、この格子不整合に起因
してこのn型ZnSeバッファ層42およびその上の各
層のエピタキシャル成長時に転位が発生するのを防止す
るために、ZnSeの臨界膜厚(〜100nm)よりも
十分に小さく選ばれるが、ここでは例えば33nmに選
ばれる。
Further, since the thickness of the n-type ZnSe buffer layer 42 has a slight lattice mismatch between ZnSe and GaAs, this n-type ZnSe buffer layer is caused by this lattice mismatch. In order to prevent dislocation from occurring during the epitaxial growth of the layer 42 and each layer thereon, it is selected to be sufficiently smaller than the critical film thickness of ZnSe (up to 100 nm), and here, for example, 33 nm is selected.

【0090】なお、p型Zn1-p Mgp q Se1-q
ラッド層47上のp型ZnSv Se1-v 層48は、場合
に応じて、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
47に加えた第2のp型クラッド層としての機能、p型
Zn1-p Mgp q Se1-qクラッド層47との格子整
合をとる機能、ヒートシンク上へのレーザーチップのマ
ウントの際のチップ端面におけるはんだの這い上がりに
よる短絡を防止するためのスペーサ層としての機能など
のうちの一または二以上の機能を有する。p型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層47のMg組成比pおよ
びS組成比qとの兼ね合いもあるが、このp型ZnSv
Se1-v 層48のS組成比vは、0<v≦0.1、好ま
しくは0.06≦v≦0.08の範囲内に選ばれ、特
に、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層47と
の格子整合をとるために最適なS組成比vは0.06で
ある。
The p-type ZnS v Se 1-v layer 48 on the p - type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 47 may be a p-type Zn 1-p Mg p S layer depending on the case. functions as a second p-type cladding layer added to the q Se 1-q cladding layer 47, a function of lattice matching with the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 47, onto the heat sink It has one or two or more of the functions as a spacer layer for preventing a short circuit due to creeping up of solder on the chip end surface when mounting the laser chip. p-type Zn 1-p
Although there is a trade-off between the Mg composition ratio p and the S composition ratio q of the Mg p S q Se 1-q cladding layer 47, this p-type ZnS v
The S composition ratio v of the Se 1-v layer 48 is selected within the range of 0 <v ≦ 0.1, preferably 0.06 ≦ v ≦ 0.08, and in particular, p-type Zn 1-p Mg p S The optimum S composition ratio v for achieving lattice matching with the q Se 1 -q cladding layer 47 is 0.06.

【0091】上述のp型ZnSe/ZnTeMQW層5
0を設けるのは、p型ZnSeコンタクト層49とp型
ZnTeコンタクト層51とを直接接合すると、接合界
面において価電子帯に大きな不連続が生じ、これがp側
電極53からp型ZnTeコンタクト層51に注入され
る正孔に対する障壁となることから、この障壁を実効的
になくすためである。
The above-mentioned p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 5
The reason for providing 0 is that when the p-type ZnSe contact layer 49 and the p-type ZnTe contact layer 51 are directly bonded, a large discontinuity occurs in the valence band at the bonding interface, which results from the p-side electrode 53 to the p-type ZnTe contact layer 51. This is to effectively eliminate this barrier because it becomes a barrier to holes injected into the.

【0092】すなわち、p型ZnSe中のキャリア濃度
は典型的には5×1017cm-3程度であり、一方、p型
ZnTe中のキャリア濃度は1018cm-3以上とするこ
とが可能である。また、p型ZnSe/p型ZnTe界
面における価電子帯の不連続の大きさは約0.8eVで
ある。このようなp型ZnSe/p型ZnTe接合の価
電子帯には、接合がステップ接合であると仮定すると、
p型ZnSe側に W=(2εφT /qNA 1/2 (1) の幅にわたってバンドの曲がりが生じる。ここで、qは
電子の電荷の絶対値、εはZnSeの誘電率、φT はp
型ZnSe/p型ZnTe界面における価電子帯の不連
続ポテンシャル(約0.8eV)を表す。
That is, the carrier concentration in p-type ZnSe is typically about 5 × 10 17 cm −3 , while the carrier concentration in p-type ZnTe can be 10 18 cm −3 or more. is there. The discontinuity of the valence band at the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface is about 0.8 eV. In the valence band of such a p-type ZnSe / p-type ZnTe junction, assuming that the junction is a step junction,
the p-type ZnSe side W = bending of (2εφ T / qN A) band across the width of the 1/2 (1) occurs. Here, q is the absolute value of electron charge, ε is the dielectric constant of ZnSe, and φ T is p.
Represents the discontinuous potential (about 0.8 eV) in the valence band at the ZnSe / p-type ZnTe interface.

【0093】このときに、価電子帯の頂上がp型ZnS
e/p型ZnTe界面に垂直な方向に沿ってどのように
変化するかを示したのが図13である。ただし、ここで
はp型ZnSeおよびp型ZnTeのフェルミ準位は価
電子帯の頂上に一致すると近似している。図13に示す
ように、この場合、p型ZnSeの価電子帯はp型Zn
Teに向かって下(低エネルギー側)に曲がっている。
この下に凸の価電子帯の変化は、p側電極53からこの
p型ZnSe/p型ZnTe接合に注入された正孔に対
してポテンシャル障壁として働く。
At this time, the top of the valence band is p-type ZnS.
FIG. 13 shows how it changes along the direction perpendicular to the e / p-type ZnTe interface. However, here it is approximated that the Fermi levels of p-type ZnSe and p-type ZnTe coincide with the top of the valence band. As shown in FIG. 13, in this case, the valence band of p-type ZnSe is p-type Zn
It is bent downward (low energy side) toward Te.
This downward convex valence band change acts as a potential barrier for holes injected from the p-side electrode 53 into the p-type ZnSe / p-type ZnTe junction.

【0094】この問題は、p型ZnSeコンタクト層4
9とp型ZnTeコンタクト層51との間にp型ZnS
e/ZnTeMQW層50を設けることにより解決する
ことができる。このp型ZnSe/ZnTeMQW層5
0は、量子井戸の幅Lw を小さくすることにより、量子
井戸内に形成される基底量子準位E1 を高くすることが
できることを利用して次のように設計される。
This problem is caused by the p-type ZnSe contact layer 4
9 and the p-type ZnTe contact layer 51 between the p-type ZnS
This can be solved by providing the e / ZnTe MQW layer 50. This p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 5
0 is designed as follows by utilizing the fact that the ground quantum level E 1 formed in the quantum well can be increased by reducing the width L w of the quantum well.

【0095】この場合、p型ZnSe/p型ZnTe界
面からp型ZnSe側に、幅Wにわたって生じるバンド
の曲がりは、p型ZnSe/p型ZnTe界面からの距
離x(図13)の二次関数 φ(x)=φT {1−(x/W)2
(2) で与えられる。従って、p型ZnSe/ZnTeMQW
層50の設計は、 (2)式に基づいて、p型ZnTeか
ら成る量子井戸層のそれぞれに形成される基底量子準位
1 がp型ZnSeおよびp型ZnTeの価電子帯の頂
上のエネルギーと一致し、しかも互いに等しくなるよう
にLW を段階的に変えることにより行うことができる。
In this case, the band bending generated over the width W from the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface to the p-type ZnSe side is a quadratic function of the distance x from the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface (FIG. 13). φ (x) = φ T {1- (x / W) 2 }
It is given in (2). Therefore, p-type ZnSe / ZnTe MQW
The layer 50 is designed based on the equation (2) such that the ground quantum level E 1 formed in each of the quantum well layers made of p-type ZnTe has an energy at the top of the valence band of p-type ZnSe and p-type ZnTe. Can be performed by gradually changing L W so as to be equal to each other and equal to each other.

【0096】図14は、p型ZnSe/ZnTeMQW
層50におけるp型ZnSeから成る障壁層の幅LB
一定(例えば、2nm)とした場合の設計例を示す。図
14に示すように、この場合、合計で7個ある量子井戸
の幅Lw を、その基底量子準位E1 がp型ZnSeおよ
びp型ZnTeのフェルミ準位と一致するように、p型
ZnSeコンタクト層49からp型ZnTeコンタクト
層51に向かって段階的に増加させている。
FIG. 14 shows p-type ZnSe / ZnTeMQW.
A design example in which the width L B of the barrier layer made of p-type ZnSe in the layer 50 is constant (for example, 2 nm) is shown. As shown in FIG. 14, in this case, the total width L w of the seven quantum wells is set so that the ground quantum level E 1 thereof coincides with the Fermi levels of p-type ZnSe and p-type ZnTe. It is gradually increased from the ZnSe contact layer 49 toward the p-type ZnTe contact layer 51.

【0097】図14において、p型ZnTeに注入され
た正孔は、p型ZnSe/ZnTeMQW層50のそれ
ぞれの量子井戸に形成された基底量子準位E1 を介して
共鳴トンネリングによりp型ZnSe側に流れることが
できるので、p型ZnSe/p型ZnTe界面のポテン
シャル障壁は実効的になくなる。従って、この第3実施
例による半導体レーザーによれば、良好な電圧−電流特
性を得ることができるとともに、低動作電圧化を図るこ
とができる。
In FIG. 14, the holes injected into the p-type ZnTe are resonantly tunneled through the ground quantum level E 1 formed in each quantum well of the p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 50 to the p-type ZnSe side. The potential barrier at the p-type ZnSe / p-type ZnTe interface effectively disappears. Therefore, according to the semiconductor laser of the third embodiment, good voltage-current characteristics can be obtained, and the operating voltage can be lowered.

【0098】なお、量子井戸の幅Lw の設計に当たって
は、厳密には、それぞれの量子井戸の準位は相互に結合
しているためにそれらの相互作用を考慮する必要があ
り、また、量子井戸層と障壁層との格子不整合による歪
みの効果も取り入れなければならないが、多重量子井戸
の量子準位を図14のようにフラットに設定することは
原理的に十分可能である。
When designing the width L w of the quantum well, strictly speaking, since the levels of the respective quantum wells are coupled to each other, it is necessary to consider their interaction. Although the effect of strain due to the lattice mismatch between the well layer and the barrier layer must be taken into consideration, it is theoretically possible to set the quantum level of the multiple quantum well flat as shown in FIG.

【0099】以上のように、この第3実施例によれば、
第2実施例と同様に、レーザー構造を形成する各p型層
のエピタキシャル成長を行う場合にp型ドーパントとし
てDi−PNHを用い、しかもVI族元素の原料の供給
中断により成長中断を行う工程を有し、さらにエピタキ
シャル成長後に700℃程度の温度でアニールを行って
いることにより、これらのp型層のキャリア濃度を十分
に高くすることができる。また、レーザー構造を形成す
る各n型層のエピタキシャル成長を行う場合にII族元
素の原料の供給中断により成長中断を行う工程を有する
ことにより、これらのn型層のキャリア濃度も十分に高
くすることができる。これによって、短波長で発光可能
でしかも低しきい値電流密度の高性能の半導体レーザー
を実現することが可能である。より具体的には、例え
ば、室温において連続発振可能な緑色発光の半導体レー
ザーを実現することが可能である。また、レーザー発振
に必要な印加電圧の低減を図ることも可能である。
As described above, according to the third embodiment,
Similar to the second embodiment, when epitaxially growing each p-type layer forming a laser structure, Di-PNH is used as a p-type dopant, and the growth is interrupted by interrupting the supply of the Group VI element material. Further, by performing annealing at a temperature of about 700 ° C. after the epitaxial growth, the carrier concentration of these p-type layers can be made sufficiently high. In addition, when the epitaxial growth of each n-type layer forming the laser structure is performed, the step of interrupting the growth by interrupting the supply of the raw material of the group II element is included to sufficiently increase the carrier concentration of these n-type layers. You can This makes it possible to realize a high-performance semiconductor laser that can emit light with a short wavelength and has a low threshold current density. More specifically, for example, it is possible to realize a green-emitting semiconductor laser capable of continuous oscillation at room temperature. It is also possible to reduce the applied voltage required for laser oscillation.

【0100】以上、この発明の実施例について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるも
のではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形
が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0101】例えば、上述の第3実施例においては、S
CH構造を有する半導体レーザーの製造にこの発明を適
用した場合について説明したが、この発明は、DH構造
(Double Heterostructure)を有する半導体レーザーの
製造に適用することも可能である。
For example, in the third embodiment described above, S
The case where the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser having a CH structure has been described, but the present invention can also be applied to the manufacture of a semiconductor laser having a DH structure (Double Heterostructure).

【0102】さらに、上述の第3実施例においては、半
導体レーザーの製造にこの発明を適用した場合について
説明したが、この発明は、II−VI族化合物半導体を
用いた発光ダイオードの製造に適用することも可能であ
り、これらの半導体発光素子以外のII−VI族化合物
半導体を用いた各種の半導体装置の製造に適用すること
も可能である。
Furthermore, in the above-mentioned third embodiment, the case where the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser has been described, but the present invention is applied to the manufacture of a light emitting diode using a II-VI compound semiconductor. It is also possible to apply it to the manufacture of various semiconductor devices using II-VI group compound semiconductors other than these semiconductor light emitting elements.

【0103】なお、上述の第1実施例〜第3実施例にお
いては、化合物半導体基板としてGaAs基板を用いて
いるが、この化合物半導体基板としては、例えばGaP
基板などを用いてもよい。
In the first to third embodiments described above, a GaAs substrate is used as the compound semiconductor substrate, but the compound semiconductor substrate is, for example, GaP.
A substrate or the like may be used.

【0104】なお、II−VI族化合物半導体をMOC
VD法やガス原料を用いたMBE法などによりエピタキ
シャル成長させる際のp型ドーパントとしては、例えば
シアナミド(H―N=C=N―H)のように、N原子に
他の原子が二重結合で結合している有機化合物を用いて
もよい。
The II-VI group compound semiconductor was MOC.
As a p-type dopant for epitaxial growth by the VD method or the MBE method using a gas source, for example, cyanamide (H—N = C = N—H), another atom is a double bond to the N atom. A bound organic compound may be used.

【0105】また、この発明においてp型ドーパントと
して用いる有機化合物、すなわち、少なくとも一つの窒
素原子を含み、その窒素原子に分子量が少なくとも12
よりも大きい少なくとも二つの基が結合している有機化
合物は、窒素を含む化合物半導体、例えばGaN(II
I−V族化合物半導体の一種)などの成長を気相成長法
により行う際のN原料として用いることが可能である。
Further, an organic compound used as a p-type dopant in the present invention, that is, containing at least one nitrogen atom, and having a molecular weight of at least 12 at that nitrogen atom.
An organic compound in which at least two larger groups are bonded is a compound semiconductor containing nitrogen, such as GaN (II
It is possible to use it as an N source when growing a group IV compound semiconductor) by a vapor phase growth method.

【0106】[0106]

【発明の効果】以上述べたように、この発明によれば、
少なくとも一つの窒素原子を含み、その窒素原子に分子
量が少なくとも12よりも大きい少なくとも二つの基が
結合している有機化合物から成るp型ドーパントを用い
た気相成長法により窒素原子がドープされたII−VI
族化合物半導体の成長を行い、成長後または成長中に、
II−VI族化合物半導体の表面を保護膜により覆わず
に、かつII−VI族化合物半導体を構成するII族元
素およびVI族元素のうちの蒸気圧が最も高いII族元
素またはVI族元素を少なくとも含むガス雰囲気中にお
いて、650〜850℃の温度でII−VI族化合物半
導体の熱処理を行うようにしていることにより、キャリ
ア濃度が十分に高いp型II−VI族化合物半導体を作
製することができ、しかもその構成元素の蒸発や面荒れ
が生じたりするのを防止することができる。
As described above, according to the present invention,
A nitrogen atom doped by a vapor phase growth method using a p-type dopant comprising an organic compound containing at least one nitrogen atom and at least two groups having a molecular weight of at least 12 are bonded to the nitrogen atom II -VI
A group compound semiconductor is grown, and after or during the growth,
At least a group II element or a group VI element having the highest vapor pressure among the group II element and the group VI element constituting the group II-VI compound semiconductor without covering the surface of the group II-VI compound semiconductor with the protective film is used. By performing the heat treatment of the II-VI group compound semiconductor at a temperature of 650 to 850 ° C. in the containing gas atmosphere, a p-type II-VI group compound semiconductor having a sufficiently high carrier concentration can be manufactured. Moreover, it is possible to prevent evaporation of the constituent elements and surface roughness.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】この発明の第1実施例において用いるMOCV
D装置の構成を示す略線図である。
FIG. 1 is a MOCV used in a first embodiment of the present invention.
It is an approximate line figure showing the composition of D device.

【図2】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法を説明するためのシーケンス図である。
FIG. 2 is a sequence diagram for explaining a method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法を説明するための断面図である。
FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法におけるエピタキシャル成長およびアニールの温
度シーケンスを示す略線図である。
FIG. 4 is a schematic diagram showing a temperature sequence of epitaxial growth and annealing in the method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法により作製されたp型ZnSeのアニール前後の
DAP発光の強度比とアニール温度との関係を示すグラ
フである。
FIG. 5 is a graph showing the relationship between the annealing temperature and the intensity ratio of DAP emission before and after annealing p-type ZnSe manufactured by the method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法により作製されたp型ZnSe層のアニール前後
のフォトルミネッセンススペクトルの測定結果の一例を
示すグラフである。
FIG. 6 is a graph showing an example of measurement results of photoluminescence spectra before and after annealing of a p-type ZnSe layer manufactured by the method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第1実施例によるp型ZnSeの作
製方法により作製されたp型ZnSeのアニール前後の
DAP発光の強度比とアニール時にMOCVD装置の反
応管内に流すDMSeの流量との関係を示すグラフであ
る。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the intensity ratio of DAP emission before and after annealing p-type ZnSe manufactured by the method for manufacturing p-type ZnSe according to the first embodiment of the present invention and the flow rate of DMSe flowing into the reaction tube of the MOCVD apparatus during annealing. It is a graph which shows.

【図8】この発明の第2実施例によるp型ZnSeの作
製方法を説明するためのシーケンス図である。
FIG. 8 is a sequence diagram for explaining a method for manufacturing p-type ZnSe according to the second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第2実施例によるp型ZnSeの作
製方法を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing p-type ZnSe according to the second embodiment of the present invention.

【図10】Di−PNHの熱分解により生成されたNH
がZnSe結晶のZn面上のZn原子と結合したときの
様子を示す略線図である。
FIG. 10: NH produced by thermal decomposition of Di-PNH
FIG. 3 is a schematic diagram showing a state in which is bonded to Zn atoms on a Zn plane of a ZnSe crystal.

【図11】この発明の第3実施例による半導体レーザー
の製造方法により製造された半導体レーザーの共振器長
方向に垂直な断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view perpendicular to the cavity length direction of a semiconductor laser manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第3実施例による半導体レーザー
の製造方法により製造された半導体レーザーの共振器長
方向に平行な断面図である。
FIG. 12 is a sectional view parallel to the cavity length direction of a semiconductor laser manufactured by the method for manufacturing a semiconductor laser according to the third embodiment of the present invention.

【図13】p型ZnSe/p型ZnTe界面の近傍の価
電子帯を示すエネルギーバンド図である。
FIG. 13 is an energy band diagram showing a valence band near a p-type ZnSe / p-type ZnTe interface.

【図14】この発明の第3実施例による半導体レーザー
におけるp型ZnSe/ZnTeMQW層の設計例を示
す略線図である。
FIG. 14 is a schematic diagram showing a design example of a p-type ZnSe / ZnTe MQW layer in a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

21 半絶縁性GaAs基板 22 ZnSe:N層 24 ZnおよびNの吸着層 41 n型GaAs基板 42 n型ZnSeバッファ層 43 n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 44 n型ZnSu Se1-u 光導波層 45 活性層 46 p型ZnSu Se1-u 光導波層 47 p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 48 p型ZnSv Se1-v 層 49 p型ZnSeコンタクト層 50 p型ZnSe/ZnTeMQW層 51 p型ZnTeコンタクト層 52 絶縁層 53 p側電極 54 n側電極21 Semi-insulating GaAs substrate 22 ZnSe: N layer 24 Adsorption layer of Zn and N 41 n-type GaAs substrate 42 n-type ZnSe buffer layer 43 n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 44 n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 45 active layer 46 p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 47 p-type Zn 1-p Mg p Sq Se 1-q clad layer 48 p-type ZnS v Se 1-v layer 49 p-type ZnSe contact layer 50 p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 51 p-type ZnTe contact layer 52 insulating layer 53 p-side electrode 54 n-side electrode

Claims (13)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 II族元素の原料、VI族元素の原料、
および、少なくとも一つの窒素原子を含み、上記窒素原
子に分子量が少なくとも12よりも大きい少なくとも二
つの基が結合している有機化合物から成るp型ドーパン
トを用いた気相成長法により上記窒素原子がドープされ
たII−VI族化合物半導体の成長を行い、 上記成長後または上記成長中に、上記II−VI族化合
物半導体の表面を保護膜により覆わずに、かつ上記II
−VI族化合物半導体を構成するII族元素およびVI
族元素のうちの蒸気圧が最も高いII族元素またはVI
族元素を少なくとも含むガス雰囲気中において、650
〜850℃の温度で上記II−VI族化合物半導体の熱
処理を行うようにしたことを特徴とするp型II−VI
族化合物半導体の作製方法。
1. A raw material of a group II element, a raw material of a group VI element,
And, the nitrogen atom is doped by a vapor phase growth method using a p-type dopant comprising an organic compound containing at least one nitrogen atom and having at least two groups having a molecular weight of at least 12 greater than 12 bonded to the nitrogen atom. The grown II-VI compound semiconductor is grown, and the surface of the II-VI compound semiconductor is not covered with a protective film after the growth or during the growth, and
-Group II element and VI constituting a group VI compound semiconductor
Group II element or VI with the highest vapor pressure among group elements
650 in a gas atmosphere containing at least a group element
P-type II-VI, characterized in that the heat treatment of the II-VI group compound semiconductor is carried out at a temperature of ˜850 ° C.
Method for manufacturing group compound semiconductor.
【請求項2】 650〜750℃の温度で上記熱処理を
行うようにしたことを特徴とする請求項1記載のp型I
I−VI族化合物半導体の作製方法。
2. The p-type I according to claim 1, wherein the heat treatment is performed at a temperature of 650 to 750 ° C.
A method for manufacturing a group I-VI compound semiconductor.
【請求項3】 上記II−VI族化合物半導体の成長に
用いられる気相成長装置の反応管内において上記熱処理
を行うようにしたことを特徴とする請求項1記載のp型
II−VI族化合物半導体の作製方法。
3. The p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the heat treatment is performed in a reaction tube of a vapor phase growth apparatus used for growing the II-VI group compound semiconductor. Of manufacturing.
【請求項4】 抵抗加熱、高周波誘導加熱またはランプ
光による短時間加熱により上記熱処理を行うようにした
ことを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族化合
物半導体の作製方法。
4. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the heat treatment is performed by resistance heating, high-frequency induction heating, or short-time heating by lamp light.
【請求項5】 上記二つの基の分子量が36よりも大き
いことを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族化
合物半導体の作製方法。
5. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the molecular weights of the two groups are larger than 36.
【請求項6】 上記二つの基の分子量が互いに等しいこ
とを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族化合物
半導体の作製方法。
6. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the two groups have the same molecular weight.
【請求項7】 上記p型ドーパントが、一つの窒素原子
を含み、上記窒素原子に分子量が36よりも大きい二つ
の基と一つの水素原子とが結合している有機化合物から
成ることを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族
化合物半導体の作製方法。
7. The p-type dopant comprises an organic compound containing one nitrogen atom, and two hydrogen atoms having a molecular weight of more than 36 and one hydrogen atom are bonded to the nitrogen atom. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1.
【請求項8】 上記p型ドーパントが、一つの窒素原子
を含み、上記窒素原子に分子量が36よりも大きい三つ
の基が結合している有機化合物から成ることを特徴とす
る請求項1記載のp型II−VI族化合物半導体の作製
方法。
8. The p-type dopant comprises an organic compound containing one nitrogen atom, and three groups having a molecular weight of more than 36 are bonded to the nitrogen atom. A method for manufacturing a p-type II-VI compound semiconductor.
【請求項9】 上記有機化合物が、ジイソプロピルアミ
ン、ジプロピルアミン、ジブチルアミン、ジイソブチル
アミン、ジ第二ブチルアミンおよびジターシャリブチル
アミンから成る群より選ばれた少なくとも一種の有機化
合物であることを特徴とする請求項7記載のp型II−
VI族化合物半導体の作製方法。
9. The organic compound is at least one organic compound selected from the group consisting of diisopropylamine, dipropylamine, dibutylamine, diisobutylamine, ditert-butylamine and ditertiarybutylamine. The p-type II- according to claim 7.
Method for manufacturing group VI compound semiconductor.
【請求項10】 上記有機化合物が、トリプロピルアミ
ン、トリイソプロピルアミン、トリブチルアミン、トリ
イソブチルアミン、トリ第二ブチルアミン、トリターシ
ャリブチルアミン、ジイソプロピルメチルアミン、ジプ
ロピルメチルアミン、ジブチルメチルアミン、ジイソブ
チルメチルアミン、ジ第二ブチルメチルアミンおよびジ
ターシャリブチルメチルアミンから成る群より選ばれた
少なくとも一種の有機化合物であることを特徴とする請
求項8記載のp型II−VI族化合物半導体の作製方
法。
10. The organic compound is tripropylamine, triisopropylamine, tributylamine, triisobutylamine, tritert-butylamine, tritert-butylamine, diisopropylmethylamine, dipropylmethylamine, dibutylmethylamine, diisobutylmethyl. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 8, wherein the p-type II-VI compound semiconductor is at least one organic compound selected from the group consisting of amine, di-tert-butylmethylamine and ditertiarybutylmethylamine.
【請求項11】 上記II−VI族化合物半導体のII
族元素の面上に上記窒素原子をデルタドープするように
したことを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族
化合物半導体の作製方法。
11. The II of the II-VI group compound semiconductor
The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the nitrogen atom is delta-doped on the surface of the group element.
【請求項12】 上記II−VI族化合物半導体の成長
時に、上記II族元素の原料の供給および上記p型ドー
パントの供給を維持し、上記VI族元素の原料の供給中
断により成長中断を行う工程を有することを特徴とする
請求項1記載のp型II−VI族化合物半導体の作製方
法。
12. A step of interrupting the growth by maintaining the supply of the raw material of the group II element and the supply of the p-type dopant during the growth of the group II-VI compound semiconductor and interrupting the supply of the raw material of the group VI element. The method for producing a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, further comprising:
【請求項13】 上記気相成長法は有機金属化学気相成
長法またはガス原料を用いた分子線エピタキシー法であ
ることを特徴とする請求項1記載のp型II−VI族化
合物半導体の作製方法。
13. The production of a p-type II-VI group compound semiconductor according to claim 1, wherein the vapor phase growth method is a metal organic chemical vapor deposition method or a molecular beam epitaxy method using a gas source. Method.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2009111292A (en) * 2007-10-31 2009-05-21 Sumco Corp Method and device for manufacturing epitaxial wafer

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