JPH0828326B2 - 化合物半導体層の製造方法 - Google Patents
化合物半導体層の製造方法Info
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- JPH0828326B2 JPH0828326B2 JP2129914A JP12991490A JPH0828326B2 JP H0828326 B2 JPH0828326 B2 JP H0828326B2 JP 2129914 A JP2129914 A JP 2129914A JP 12991490 A JP12991490 A JP 12991490A JP H0828326 B2 JPH0828326 B2 JP H0828326B2
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は化合物半導体層の製造方法に関し、特に、II
I−Ｖ族に属する化合物半導体層をGaAs基板上に結晶性
良く形成することができる化合物半導体層の製造方法に
関する。
I−Ｖ族に属する化合物半導体層をGaAs基板上に結晶性
良く形成することができる化合物半導体層の製造方法に
関する。
（従来の技術） 近年、光情報処理システムの高機能化等を目的とし
て、より短波長域で発振する半導体レーザ素子の実現が
要求されている。
て、より短波長域で発振する半導体レーザ素子の実現が
要求されている。
GaAs基板に格子整合する（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶
（０≦Ｙ≦１）は、600nm帯の波長を有する光を放射す
る可視光半導体レーザのための材料として注目されてい
る。以下、本明細書に於ては、特に断わらない限り、
（AlYGa1-Y）0.5In0.5P（０≦Ｙ≦１）をAlGaInP又はGa
InP（Ｙ＝０の場合）と称する。
（０≦Ｙ≦１）は、600nm帯の波長を有する光を放射す
る可視光半導体レーザのための材料として注目されてい
る。以下、本明細書に於ては、特に断わらない限り、
（AlYGa1-Y）0.5In0.5P（０≦Ｙ≦１）をAlGaInP又はGa
InP（Ｙ＝０の場合）と称する。
AlGaInP結晶を基板上に成長させる方法としては、有
機金属気相成長法（MOCVD法）の他に、分子線エピタキ
シー法（MBE法）が期待されている。
機金属気相成長法（MOCVD法）の他に、分子線エピタキ
シー法（MBE法）が期待されている。
MBE法を用いて作用されたAlGaInP系可視光半導体レー
ザ素子が、室温で可視光を連続的に発振したことの報告
がある（Hayakawa,et.al.Journal of Crystal Growth 9
5（1989）pp.949）。
ザ素子が、室温で可視光を連続的に発振したことの報告
がある（Hayakawa,et.al.Journal of Crystal Growth 9
5（1989）pp.949）。
第５図に、MBE法により作成された従来のAlGaInP系可
視光半導体レーザ素子の断面図を示す。
視光半導体レーザ素子の断面図を示す。
第１導電型GaAs基板１上に、各々MBE法により成長さ
せられた第１導電型GaAsバッファ層２、第１導電型GaIn
Pバッファ層３、第１導電型AlGaInPクラッド層４、GaIn
P活性層５、第２導電型AlGaInP第２クラッド層６、及び
第２導電型GaInP層20が、この順番で基板１側から積層
されている。
せられた第１導電型GaAsバッファ層２、第１導電型GaIn
Pバッファ層３、第１導電型AlGaInPクラッド層４、GaIn
P活性層５、第２導電型AlGaInP第２クラッド層６、及び
第２導電型GaInP層20が、この順番で基板１側から積層
されている。
第２導電型GaInP層20上には、絶縁性窒化シリコン膜2
1が形成されており、窒化シリコン膜21には、第２導電
型GaInP層20に達する幅10μｍのストライプ状溝が形成
されている。
1が形成されており、窒化シリコン膜21には、第２導電
型GaInP層20に達する幅10μｍのストライプ状溝が形成
されている。
上記の積層構造の上面及び基板１の裏面には、電極2
3、22が形成されている。
3、22が形成されている。
第５図の半導体レーザ素子は、ストライプ状の溝を有
する絶縁性窒化シリコン膜21が電流を狭搾する利得導波
形半導体レーザ素子である。
する絶縁性窒化シリコン膜21が電流を狭搾する利得導波
形半導体レーザ素子である。
この半導体レーザ素子は、発振閾値93mAを示し、ま
た、可視光を室温で連続的に発振することができる。
た、可視光を室温で連続的に発振することができる。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の従来技術においては、以下に述
べる問題点があった。
べる問題点があった。
第３図の半導体レーザ素子は、発振時に、活性層で発
生した熱の放散が悪いため、最高連続発振温度が35℃と
低かった。これは、AlGaInP結晶の熱伝導率が低いため
である。
生した熱の放散が悪いため、最高連続発振温度が35℃と
低かった。これは、AlGaInP結晶の熱伝導率が低いため
である。
放熱性に優れた構造を有し、しかも、GaAs基板に格子
整合したAlGaInP結晶からなるダブルヘテロ構造を備え
た半導体レーザ素子を製造するためには、AlGaInP結晶
層上に、比較的熱伝導率が大きく、放熱性に優れた材料
であるAlGaAs結晶層を、MBE法により形成することがで
きればよい。
整合したAlGaInP結晶からなるダブルヘテロ構造を備え
た半導体レーザ素子を製造するためには、AlGaInP結晶
層上に、比較的熱伝導率が大きく、放熱性に優れた材料
であるAlGaAs結晶層を、MBE法により形成することがで
きればよい。
しかし、GaAs基板に格子整合するAlGaInP結晶層上
に、AlGaAs結晶層を、MBE法により形成する場合、AlGaI
nP結晶層の表面が不純物により汚染されると、そのAlGa
InP結晶層上に、結晶性の優れたAlGaAs結晶層を成長さ
せることができないという問題がある。
に、AlGaAs結晶層を、MBE法により形成する場合、AlGaI
nP結晶層の表面が不純物により汚染されると、そのAlGa
InP結晶層上に、結晶性の優れたAlGaAs結晶層を成長さ
せることができないという問題がある。
このような汚染は、AlGaInP結晶層とAlGaAs結晶層と
を、MBE法により連続的に形成する場合に於て、AlGaInP
結晶層の成長終了後に、Ｐの分子線照射から、Asの分子
線照射への切り替えのため、層成長を一時的に停止する
ときにも生じる。
を、MBE法により連続的に形成する場合に於て、AlGaInP
結晶層の成長終了後に、Ｐの分子線照射から、Asの分子
線照射への切り替えのため、層成長を一時的に停止する
ときにも生じる。
これは、上述の一時的な結晶層成長の停止後数秒の内
に、MBE装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純物が、
成長の停止した結晶層表面を汚染するからである。
に、MBE装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純物が、
成長の停止した結晶層表面を汚染するからである。
また、MBE法により高品質のAlGaAs層を成長させる場
合、基板温度を620℃程度に上昇させる必要がある。こ
の温度では、しかし、AlGaInP層からのIn又はＰの蒸発
が盛んに生じるために、AlGaInP結晶層の表面が劣化し
てしまうという問題がある。このような表面の劣化が生
じたAlGaInP結晶層上に、AlGaAs結晶層を成長させる
と、結晶性に優れたAlGaAs結晶層を得ることはできな
い。
合、基板温度を620℃程度に上昇させる必要がある。こ
の温度では、しかし、AlGaInP層からのIn又はＰの蒸発
が盛んに生じるために、AlGaInP結晶層の表面が劣化し
てしまうという問題がある。このような表面の劣化が生
じたAlGaInP結晶層上に、AlGaAs結晶層を成長させる
と、結晶性に優れたAlGaAs結晶層を得ることはできな
い。
本発明は、上記課題を解決するためになされたもので
あり、その目的とするところは、GaAs基板に格子整合す
る（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面が汚染されたと
きでも、その（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に、高品
質のAlXGa1-XAs結晶層を容易に形成することができる化
合物半導体層の製造方法を提供することにある。
あり、その目的とするところは、GaAs基板に格子整合す
る（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面が汚染されたと
きでも、その（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に、高品
質のAlXGa1-XAs結晶層を容易に形成することができる化
合物半導体層の製造方法を提供することにある。
本発明の他の目的は、GaAs基板に格子整合する（AlYG
a1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面を劣化させることなく、
その（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に、高品質のAlXGa
1-XAs結晶層を容易に形成することができる化合物半導
体層の製造方法を提供することにある。
a1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面を劣化させることなく、
その（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に、高品質のAlXGa
1-XAs結晶層を容易に形成することができる化合物半導
体層の製造方法を提供することにある。
（課題を解決するための手段） 本発明の化合物半導体層の製造方法は、GaAs基板に格
子整合する（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層（０≦Ｙ≦
１）を該基板上に形成する工程と、該結晶層の表面にAs
分子線を照射しながら、該結晶層のInが蒸発する温度に
該基板を昇温することにより、該結晶層の表面を数分子
層のAlYGa1-YAs結晶層（０≦Ｙ≦１）に変化させる工程
と、AlXGa1-XAs結晶層（０≦Ｘ≦１）を該AlYGa1-YAs結
晶層上に形成する工程とを包含しており、そのことによ
り上記目的が達成される。
子整合する（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層（０≦Ｙ≦
１）を該基板上に形成する工程と、該結晶層の表面にAs
分子線を照射しながら、該結晶層のInが蒸発する温度に
該基板を昇温することにより、該結晶層の表面を数分子
層のAlYGa1-YAs結晶層（０≦Ｙ≦１）に変化させる工程
と、AlXGa1-XAs結晶層（０≦Ｘ≦１）を該AlYGa1-YAs結
晶層上に形成する工程とを包含しており、そのことによ
り上記目的が達成される。
（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。
最初に、第１図を参照しながら、第１の実施例を説明
する。
する。
第１図（ａ）に示すように、まず、GaAs基板11上に、
GaAsバッファ層12、及び（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14
を、この順番で基板11側からMBE法により成長させた。
このときの基板温度は、510℃とした。
GaAsバッファ層12、及び（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14
を、この順番で基板11側からMBE法により成長させた。
このときの基板温度は、510℃とした。
次に、Ｐ分子線の照射を停止した後、（Al0.7Ga0.3）
0.5In0.5P層14に対してAs分子線を照射しながら、基板
温度を620℃に上昇させ、その状態を数分間維持すると
いう工程を行った。
0.5In0.5P層14に対してAs分子線を照射しながら、基板
温度を620℃に上昇させ、その状態を数分間維持すると
いう工程を行った。
この工程によって、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の
表面近傍のIn及びＰが、As分子線のAsと置換することに
より、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍の数分
子層が、数分子層のAl0.7Ga0.3As層15に変化した。
表面近傍のIn及びＰが、As分子線のAsと置換することに
より、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍の数分
子層が、数分子層のAl0.7Ga0.3As層15に変化した。
この数分子層のAl0.7Ga0.3As層15は、680℃程度以下
では、組成元素の蒸発がほとんど生じない熱的に安定な
材料からなる層である。このため620℃程度で通常盛ん
に生じるはずの（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14からのIn
又はＰの蒸発が、数分子層のAl0.7Ga0.3As層15に覆われ
ることによって防止された。
では、組成元素の蒸発がほとんど生じない熱的に安定な
材料からなる層である。このため620℃程度で通常盛ん
に生じるはずの（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14からのIn
又はＰの蒸発が、数分子層のAl0.7Ga0.3As層15に覆われ
ることによって防止された。
このように、上記工程を行うことによって、特に580
℃程度以上に於いて顕著となる（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5
P層14のIn又はＰの蒸発による劣化を、620℃程度に於い
ても防止することができた。
℃程度以上に於いて顕著となる（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5
P層14のIn又はＰの蒸発による劣化を、620℃程度に於い
ても防止することができた。
As分子線を照射しながら基板温度を620℃に上昇させ
るという上述の工程の後、その工程に連続させて、Al
0.4Ga0.6As層16をAl0.7Ga0.3As層15上に成長させる工程
を行った。このAl0.4Ga0.6As層16の成長は、As分子線の
他に、Al分子線及びGa分子線を基板11に向けて照射する
通常のMBE法により行った。このときの基板温度は、620
℃とした。第１の実施例の方法により形成したAl0.4Ga
0.6As層16と、As分子線を照射しながら基板温度を620℃
に上昇させるという上述の工程のみを省略した方法によ
り形成したAl0.4Ga0.6As層（比較例）とを比較するため
に、各々のAl0.4Ga0.6As層のフォトルミネッセンスを測
定した。
るという上述の工程の後、その工程に連続させて、Al
0.4Ga0.6As層16をAl0.7Ga0.3As層15上に成長させる工程
を行った。このAl0.4Ga0.6As層16の成長は、As分子線の
他に、Al分子線及びGa分子線を基板11に向けて照射する
通常のMBE法により行った。このときの基板温度は、620
℃とした。第１の実施例の方法により形成したAl0.4Ga
0.6As層16と、As分子線を照射しながら基板温度を620℃
に上昇させるという上述の工程のみを省略した方法によ
り形成したAl0.4Ga0.6As層（比較例）とを比較するため
に、各々のAl0.4Ga0.6As層のフォトルミネッセンスを測
定した。
この結果、実施例の発光強度は、比較例のものの数倍
の大きさであった。このことは、実施例のAl0.4Ga0.6As
層16の結晶性が、比較例のAl0.4Ga0.6As層の結晶性より
も優れていることを示している。
の大きさであった。このことは、実施例のAl0.4Ga0.6As
層16の結晶性が、比較例のAl0.4Ga0.6As層の結晶性より
も優れていることを示している。
上述の実施例の方法により、このように優れた結晶性
を有するAl0.4Ga0.6As層16を形成できた第１の理由は、
Al0.4Ga0.6As層16の成長前に、As分子線を照射しながら
基板温度を620℃に上昇させるという上述の工程を行う
ことにより、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍
の数分子層を数分子層のAlGaAs層15に変化させ、この層
によって、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14のIn及びＰの
蒸発による劣化を防止したためである。
を有するAl0.4Ga0.6As層16を形成できた第１の理由は、
Al0.4Ga0.6As層16の成長前に、As分子線を照射しながら
基板温度を620℃に上昇させるという上述の工程を行う
ことにより、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍
の数分子層を数分子層のAlGaAs層15に変化させ、この層
によって、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14のIn及びＰの
蒸発による劣化を防止したためである。
第２の理由は、Al0.4Ga0.6As層16の成長前に、As分子
線を照射しながら基板温度を620℃に上昇させるという
上述の工程中に、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面
近傍のIn及びＰが、As分子線のAsと置換することによ
り、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍に存在し
た酸化物などの不純物が除去され、それによって、その
表面近傍が清浄化されたためである。
線を照射しながら基板温度を620℃に上昇させるという
上述の工程中に、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面
近傍のIn及びＰが、As分子線のAsと置換することによ
り、（Al0.7Ga0.3）0.5In0.5P層14の表面近傍に存在し
た酸化物などの不純物が除去され、それによって、その
表面近傍が清浄化されたためである。
このように、本実施例では、たとえＰ分子線照射の停
止からAs分子線照射を開始するまでの数秒の内に、MBE
装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純物が、成長の停
止した結晶層表面を汚染しても、その汚染が上述の方法
により清浄化されるので、分子線照射の切り替えによる
問題は生じなかった。
止からAs分子線照射を開始するまでの数秒の内に、MBE
装置内雰囲気中の酸素、水蒸気等の不純物が、成長の停
止した結晶層表面を汚染しても、その汚染が上述の方法
により清浄化されるので、分子線照射の切り替えによる
問題は生じなかった。
次に、第２図を参照しながら、第２の実施例を説明す
る。
る。
第２図（ａ）が示すように、まず、GaAs基板11上に、
GaAsバッファ層12、及びGaInP層13を、この順番で基板1
1側からMBE法により成長させた。このときの基板温度
は、450〜570℃の範囲とした。
GaAsバッファ層12、及びGaInP層13を、この順番で基板1
1側からMBE法により成長させた。このときの基板温度
は、450〜570℃の範囲とした。
この後、表面観察のため、基板11をMBE装置外に取り
出した。その後、再び、基板11をMBE装置内に導入し、G
aInP層13に対してAs分子線を照射しながら、基板温度を
620℃に上昇させ、その状態を数分間維持するという工
程を行った。
出した。その後、再び、基板11をMBE装置内に導入し、G
aInP層13に対してAs分子線を照射しながら、基板温度を
620℃に上昇させ、その状態を数分間維持するという工
程を行った。
この工程によって、GaInP層13の表面近傍のIn及びＰ
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層13の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層17に変化し
た。
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層13の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層17に変化し
た。
この数分子層のGaAs層17は、680℃程度以下では、組
成元素の蒸発がほとんど生じない熱的に安定な材料から
なる層である。このため、620℃程度で通常盛んに生じ
るはずのGaInP層13からのIn又はＰの蒸発が、この数分
子層のGaAs層17に覆われることによって防止された。
成元素の蒸発がほとんど生じない熱的に安定な材料から
なる層である。このため、620℃程度で通常盛んに生じ
るはずのGaInP層13からのIn又はＰの蒸発が、この数分
子層のGaAs層17に覆われることによって防止された。
このように、上記工程を行うことによって、特に580
℃程度以上に於いて顕著となるGaInP層13のIn又はＰの
蒸発による劣化を、620℃程度に於いても防止すること
ができた。
℃程度以上に於いて顕著となるGaInP層13のIn又はＰの
蒸発による劣化を、620℃程度に於いても防止すること
ができた。
As分子線を照射しながら基板温度を620℃に上昇させ
るという上述の工程の後、その工程に連続させて、Al
0.7Ga0.3As層18をGaAs層17上に成長させる工程を行っ
た。このAl0.7Ga0.3As層18の成長は、As分子線の他に、
Al分子線及びGa分子線を基板11に向けて照射する通常の
MBE法により行った。このときの基板温度は、690℃とし
た。
るという上述の工程の後、その工程に連続させて、Al
0.7Ga0.3As層18をGaAs層17上に成長させる工程を行っ
た。このAl0.7Ga0.3As層18の成長は、As分子線の他に、
Al分子線及びGa分子線を基板11に向けて照射する通常の
MBE法により行った。このときの基板温度は、690℃とし
た。
こうして形成したAlGaAs層18も、第１の実施例の方法
により形成したAlGaAs層16と同様に、優れた結晶性を有
するものであった。
により形成したAlGaAs層16と同様に、優れた結晶性を有
するものであった。
次に、第３図を参照しながら、第３の実施例を説明す
る。
る。
まず、第１導電型GaAs基板１上に、第１導電型GaAsバ
ッファ層２、第１導電型GaInPバッファ層３、第１導電
型GaInPクラッド層４、GaInP活性層５、第２導電型AlGa
InP第２クラッド層６、及び第２導電型GaInP層７を、こ
の順番で基板１側から、MBE法により成長させた（第３
図（ａ））。これらの層の成長は、Ｐを分子線源として
扱うMBE装置内で通常のMBE法により行った。なお、その
ときの基板温度は、510℃とした。また、第２導電型GaI
nP層７の層厚は、100Åとした。
ッファ層２、第１導電型GaInPバッファ層３、第１導電
型GaInPクラッド層４、GaInP活性層５、第２導電型AlGa
InP第２クラッド層６、及び第２導電型GaInP層７を、こ
の順番で基板１側から、MBE法により成長させた（第３
図（ａ））。これらの層の成長は、Ｐを分子線源として
扱うMBE装置内で通常のMBE法により行った。なお、その
ときの基板温度は、510℃とした。また、第２導電型GaI
nP層７の層厚は、100Åとした。
この後、基板１をそのMBE装置から外に取り出し、次
に、Asを分子線源として扱う他のMBE装置内に基板１を
導入した。
に、Asを分子線源として扱う他のMBE装置内に基板１を
導入した。
次に、このMBE装置内で、第２導電型GaInP層７上にAs
分子線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させ、
その状態を数分間維持するという工程を行った。
分子線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させ、
その状態を数分間維持するという工程を行った。
この工程によって、GaInP層７の表面近傍のIn及びＰ
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層７の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層８に変化した
（第３図（ｂ））。
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層７の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層８に変化した
（第３図（ｂ））。
GaAs層８上に、第２導電型GaAsキャップ層９をMBE法
により成長させた後、第２導電型GaAsキャップ層９上
に、絶縁性窒化シリコン膜21をプラズマCVD法により成
長させた。
により成長させた後、第２導電型GaAsキャップ層９上
に、絶縁性窒化シリコン膜21をプラズマCVD法により成
長させた。
窒化シリコン膜21をフォトエッチングすることによ
り、第２導電型GaAsキャップ層９に達する幅10μｍのス
トライプ状溝を窒化シリコン膜21に形成した。
り、第２導電型GaAsキャップ層９に達する幅10μｍのス
トライプ状溝を窒化シリコン膜21に形成した。
このようにして形成した積層構造の上面及び基板１の
裏面に、電極23、22を形成することにより、第３図
（ｃ）に示す利得導波型の半導体レーザ素子を作成し
た。
裏面に、電極23、22を形成することにより、第３図
（ｃ）に示す利得導波型の半導体レーザ素子を作成し
た。
この半導体レーザ素子は、670nmの波長光を室温で連
続発振した。
続発振した。
この半導体レーザ素子は、GaInPよりも熱伝導性に優
れたGaAsからなる第２導電型GaAsキャップ層９を有して
いるため、活性層５で発生した熱が効率的に半導体レー
ザ素子外へ放散される。このため、第６図の半導体レー
ザ素子の温度特性よりも、優れた温度特性を達成するこ
とができた。
れたGaAsからなる第２導電型GaAsキャップ層９を有して
いるため、活性層５で発生した熱が効率的に半導体レー
ザ素子外へ放散される。このため、第６図の半導体レー
ザ素子の温度特性よりも、優れた温度特性を達成するこ
とができた。
上述の作成方法から、As分子線を照射しながら基板温
度を620℃に上昇させる工程を省略した方法により作成
した半導体レーザ素子（比較例）では、その発振閾値が
上昇したため、室温での連続発振を実現することはでき
なかった。これは、この半導体レーザ素子の第２導電型
GaInP層７の表面が大気との接触により汚染された後、M
BE装置内で充分に洗浄化されないまま、その上に結晶層
を成長させたためである。このため、比較例の第２導電
型GaInP層より上方に形成された結晶層の結晶性が実施
例のものに比べ劣ったものとなり、比較例のレーザ光の
発光効率が低下するに至った。
度を620℃に上昇させる工程を省略した方法により作成
した半導体レーザ素子（比較例）では、その発振閾値が
上昇したため、室温での連続発振を実現することはでき
なかった。これは、この半導体レーザ素子の第２導電型
GaInP層７の表面が大気との接触により汚染された後、M
BE装置内で充分に洗浄化されないまま、その上に結晶層
を成長させたためである。このため、比較例の第２導電
型GaInP層より上方に形成された結晶層の結晶性が実施
例のものに比べ劣ったものとなり、比較例のレーザ光の
発光効率が低下するに至った。
次に、第４図を参照しながら、第４の実施例を説明す
る。
る。
まず、第１導電型GaAs基板１上に、第１導電型GaInP
バッファ層３、GaInP活性層５、及び第２導電型GaInP層
６を、この順番で基板側から、MBE法により成長させ
た。これらの層の成長は、Ｐを分子線源として扱うMBE
装置内で通常のMBE法により行った。
バッファ層３、GaInP活性層５、及び第２導電型GaInP層
６を、この順番で基板側から、MBE法により成長させ
た。これらの層の成長は、Ｐを分子線源として扱うMBE
装置内で通常のMBE法により行った。
この後、基板１をそのMBE装置から外に取り出し、次
に、Asを分子線源として扱う他のMBE装置内に基板１を
導入した。
に、Asを分子線源として扱う他のMBE装置内に基板１を
導入した。
次に、このMBE装置内で、第２導電型GaInP層６上にAs
分子線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させ、
その状態を数分間維持するという工程を行った。
分子線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させ、
その状態を数分間維持するという工程を行った。
この工程によって、GaInP層６の表面近傍のIn及びＰ
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層６の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層８に変化し
た。
が、As分子線のAsと置換することにより、GaInP層６の
表面近傍の数分子層が、数分子層のGaAs層８に変化し
た。
GaAs層８上に、第２導電型GaAs層９を成長させた後、
第２導電型GaAs層９及び基板１の裏面に、電極23、22を
形成した。
第２導電型GaAs層９及び基板１の裏面に、電極23、22を
形成した。
この後、電極23及び第２導電型GaAs層９の所定領域を
第２導電型GaInP層６の表面までエッチングすることに
より、フォトダイオードの受光部を形成した。
第２導電型GaInP層６の表面までエッチングすることに
より、フォトダイオードの受光部を形成した。
次に、電極23、第２導電型GaAs層９、GaAs層８、GaIn
P層６、GaInP活性層５及び第１導電型GaInPバッファ層
３の所定部分をエッチングすることにより、第４図に示
すpin型フォトダイオードを作成した。
P層６、GaInP活性層５及び第１導電型GaInPバッファ層
３の所定部分をエッチングすることにより、第４図に示
すpin型フォトダイオードを作成した。
MBE装置内で、上述の第２導電型GaInP層６上にAs分子
線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させる工程
を行わないで作製したpin型フォトダイオードの感度に
比較して、本実施例のpin型フォトダイオードの感度は
優れたものであった。これは、MBE法による層成長を一
時的に休止した部分の成長層界面に於ても、本実施例の
方法により、界面順位の形成が低減されたためである。
線を照射しながら、基板温度を620℃に上昇させる工程
を行わないで作製したpin型フォトダイオードの感度に
比較して、本実施例のpin型フォトダイオードの感度は
優れたものであった。これは、MBE法による層成長を一
時的に休止した部分の成長層界面に於ても、本実施例の
方法により、界面順位の形成が低減されたためである。
このように、製造工程中に、GaAs基板に格子整合する
AlGaInP結晶層の表面が汚染されたときでも、その上
に、高品質のAlGaAs結晶層を容易に形成することができ
るので、高品質の半導体レーザ素子のみならず、フォト
ダイオード等の各種の化合物半導体装置を提供すること
ができる。
AlGaInP結晶層の表面が汚染されたときでも、その上
に、高品質のAlGaAs結晶層を容易に形成することができ
るので、高品質の半導体レーザ素子のみならず、フォト
ダイオード等の各種の化合物半導体装置を提供すること
ができる。
（発明の効果） このように本発明では、GaAs基板に格子整合する（Al
YGa1-Y）0.5In0.5P結晶層（０≦Ｙ≦１）の表面にAs分
子線を照射しながら、該結晶層のInが蒸発する温度に該
基板を昇温することにより、該結晶の表面を数分子層の
AlYGa1-YAs結晶層（０≦Ｙ≦１）に変化させることがで
きる。このため、（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面
を洗浄化し、しかも、（AlYGa1-Y）0.5In0.5PからのIn
及びＰの蒸発を防ぐことができる。
YGa1-Y）0.5In0.5P結晶層（０≦Ｙ≦１）の表面にAs分
子線を照射しながら、該結晶層のInが蒸発する温度に該
基板を昇温することにより、該結晶の表面を数分子層の
AlYGa1-YAs結晶層（０≦Ｙ≦１）に変化させることがで
きる。このため、（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層の表面
を洗浄化し、しかも、（AlYGa1-Y）0.5In0.5PからのIn
及びＰの蒸発を防ぐことができる。
また、数分子層の該AlYGa1-YAs結晶層上に、AlXGa1-X
As結晶層（０≦Ｘ≦１）を形成すれば、該AlYGa1-YAs結
晶層の表面が清浄化されているため、該AlXGa1-XAs結晶
層の結晶性は高品質なものとなる。
As結晶層（０≦Ｘ≦１）を形成すれば、該AlYGa1-YAs結
晶層の表面が清浄化されているため、該AlXGa1-XAs結晶
層の結晶性は高品質なものとなる。
従って、本発明の化合物半導体層の製造方法によれ
ば、（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に優れた結晶性を
有するAlXGa1-XAs結晶層を備えた高品質の化合物半導体
装置を提供することができる。
ば、（AlYGa1-Y）0.5In0.5P結晶層上に優れた結晶性を
有するAlXGa1-XAs結晶層を備えた高品質の化合物半導体
装置を提供することができる。
第１図は本発明の第１の実施例を示す断面図、第２図は
第２の実施例を示す断面図、第３図は第３の実施例を示
す断面図、第４図は第４の実施例を示す断面図、第５図
は従来例を示す断面図である。 １……第１導電型GaAs基板、２……第１導電型GaAsバッ
ファ層、３……第１導電型GaInPバッファ層、４……第
１導電型AlGaInP第１クラッド層、５……GaInP活性層、
６……第２導電型AlGaInP第２クラッド層、７……第２
導電型GaInP層、８……GaAs層、９……第２導電型GaAs
キャップ層、11……GaAs基板、12……GaAsバッファ層、
13……GaInP層、14……AlGaInP層、15……AlGaAs層、16
……AlGaAs層、17……GaAs層、18……AlGaAs層、20……
第２導電型GaInP層、21……窒化シリコン22、23……電
極。
第２の実施例を示す断面図、第３図は第３の実施例を示
す断面図、第４図は第４の実施例を示す断面図、第５図
は従来例を示す断面図である。 １……第１導電型GaAs基板、２……第１導電型GaAsバッ
ファ層、３……第１導電型GaInPバッファ層、４……第
１導電型AlGaInP第１クラッド層、５……GaInP活性層、
６……第２導電型AlGaInP第２クラッド層、７……第２
導電型GaInP層、８……GaAs層、９……第２導電型GaAs
キャップ層、11……GaAs基板、12……GaAsバッファ層、
13……GaInP層、14……AlGaInP層、15……AlGaAs層、16
……AlGaAs層、17……GaAs層、18……AlGaAs層、20……
第２導電型GaInP層、21……窒化シリコン22、23……電
極。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 須山 尚宏 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 松井 完益 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−168091（ＪＰ，Ａ)
Claims (1)
- 【請求項１】GaAs基板に格子整合する（AlYGa1-Y）0.5I
n0.5P結晶層（０≦Ｙ≦１）を該基板上に形成する工程
と、 該結晶層の表面にAs分子線を照射しながら、該結晶層の
Inが蒸発する温度に該基板を昇温することにより、該結
晶層の表面を数分子層のAlYGa1-YAs結晶層（０≦Ｙ≦
１）に変化させる工程と、 AlXGa1-XAs結晶層（０≦Ｘ≦１）を該AlYGa1-YAs結晶層
上に形成する工程と、 を包含する化合物半導体層の製造方法。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129914A JPH0828326B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 化合物半導体層の製造方法 |
| EP91304161A EP0456485B1 (en) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | Method for producing a semiconductor device |
| DE69133230T DE69133230T2 (de) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | Halbleiterlaservorrichtung und Herstellungsverfahren |
| EP95115775A EP0695006B1 (en) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | A method for producing a compound semiconductor laser device |
| EP97105580A EP0785603B1 (en) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | A semiconductor laser device and a method of producing the same |
| US07/698,001 US5255279A (en) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | Semiconductor laser device, and a method for producing a compound semiconductor device including the semiconductor laser device |
| DE69120865T DE69120865T2 (de) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | Verfahren zur Herstellung eines Halbleiterbauelements |
| DE69129047T DE69129047T2 (de) | 1990-05-09 | 1991-05-09 | Herstellungsverfahren für eine aus Halbleiterverbindungen bestehende Laservorrichtung |
| US08/080,004 US5360762A (en) | 1990-05-09 | 1993-06-21 | Semiconductor laser device, and a method for producing a compound semiconductor device including the semiconductor laser device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2129914A JPH0828326B2 (ja) | 1990-05-18 | 1990-05-18 | 化合物半導体層の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0425120A JPH0425120A (ja) | 1992-01-28 |
| JPH0828326B2 true JPH0828326B2 (ja) | 1996-03-21 |
Family
ID=15021521
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2129914A Expired - Fee Related JPH0828326B2 (ja) | 1990-05-09 | 1990-05-18 | 化合物半導体層の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0828326B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3254823B2 (ja) * | 1993-06-28 | 2002-02-12 | 住友化学工業株式会社 | 半導体エピタキシャル基板およびその製造方法 |
| JP3082719B2 (ja) * | 1997-09-03 | 2000-08-28 | 日本電気株式会社 | 半導体装置の製造方法 |
-
1990
- 1990-05-18 JP JP2129914A patent/JPH0828326B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0425120A (ja) | 1992-01-28 |
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