JPH08288311A - Semiconductor multilayer structure and fabrication thereof - Google Patents

Semiconductor multilayer structure and fabrication thereof

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JPH08288311A
JPH08288311A JP11008395A JP11008395A JPH08288311A JP H08288311 A JPH08288311 A JP H08288311A JP 11008395 A JP11008395 A JP 11008395A JP 11008395 A JP11008395 A JP 11008395A JP H08288311 A JPH08288311 A JP H08288311A
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JP
Japan
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layer
molecular beam
intensity
substrate
growth
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JP11008395A
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Japanese (ja)
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Osamu Taniguchi
理 谷口
Satoru Ito
哲 伊藤
Akira Ishibashi
晃 石橋
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PURPOSE: To improve crystallinity by forming at least one II-VI compound semiconductor layer on a ZnSe layer on a substrate and setting the defect density of a laminate lower than a specified value thereby lowering the defect density of the laminate. CONSTITUTION: The defect density of a laminate is set lower than 104cm<-2> for an n-type ZnSe buffer layer 43 formed on an n-type GaAs substrate 41. In the initial stage until the thickness of about 10 atomic layer is obtained, the n-type ZnSe buffer layer 43 is grown by setting the ratio of intensity between an Se molecular beam and a Zn molecular beam lower than 1, e.g. 0.7. Subsequently, the intensity ratio is set in the range of 1-1.5 thus obtaining an n-type ZnSe buffer layer 43 of required thickness. With such method, a multilayer semiconductor structure including a ZnSe layer having good crystallinity can be fabricated.

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、半導体積層構造およ
びその製造方法に関し、特に、II−VI族化合物半導
体を用いた半導体装置、例えば半導体発光素子に適用し
て好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a semiconductor laminated structure and a method for manufacturing the same, and is particularly suitable for application to a semiconductor device using a II-VI group compound semiconductor, for example, a semiconductor light emitting element.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、光ディスクや光磁気ディスクに対
する記録/再生の高密度化または高解像度化のために、
青色ないし緑色で発光可能な半導体発光素子に対する要
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。そして、このような青色ないし緑色で
発光可能な半導体発光素子に用いる材料としては、Zn
Se系のII−VI族化合物半導体が最も有望であるこ
とが実証されている。
2. Description of the Related Art In recent years, in order to increase the recording / reproducing density and resolution of optical disks and magneto-optical disks,
There is an increasing demand for semiconductor light emitting devices capable of emitting blue or green light, and research is actively conducted toward the realization thereof. As a material used for such a semiconductor light emitting device capable of emitting blue or green light, Zn is
Se-based II-VI group compound semiconductors have been demonstrated to be the most promising.

【0003】これまでに行われた研究の結果、II−V
I族化合物半導体を用いた青色ないし緑色で発光可能な
半導体レーザーにおいて、すでに室温連続発振が達成さ
れているが、この半導体レーザーには寿命が極めて短い
という問題がある。このように寿命が極めて短い理由
に、結晶欠陥、特に積層欠陥密度が高いことがある。
As a result of research conducted so far, II-V
A semiconductor laser capable of emitting blue or green light using a group I compound semiconductor has already achieved room temperature continuous oscillation, but this semiconductor laser has a problem that its lifetime is extremely short. The reason why the life is extremely short is that the density of crystal defects, especially stacking faults, is high.

【0004】そこで、本出願人は、長寿命化を図るべく
鋭意研究を行った結果、最近、ZnCdSe/ZnSS
e/ZnMgSSe SCH(Separate Confinement H
eterostructure)構造の半導体レーザーにおいて、Ga
Asバッファ層を用いることにより積層欠陥密度を10
5 cm-2程度に低減し、青色ないし緑色で数百秒程度の
室温連続発振を達成した(Jpn. J. Appl. Phys. 33(199
4)pp.938-940)。
[0004] Therefore, as a result of earnest research for the purpose of extending the life, the present applicant has recently found that ZnCdSe / ZnSS.
e / ZnMgSSe SCH (Separate Confinement H
In a semiconductor laser having an eterostructure), Ga
By using the As buffer layer, the stacking fault density is reduced to 10
It was reduced to about 5 cm -2 , and room temperature continuous oscillation of blue or green for several hundred seconds was achieved (Jpn. J. Appl. Phys. 33 (199
4) pp.938-940).

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、積層欠
陥密度が105 cm-2程度の上述の従来の半導体レーザ
ーにおいては、ストライプ中に数個の積層欠陥が必ず存
在してしまうため、動作中に活性層における積層欠陥に
起因する非発光領域が増大し、最終的には全く発光しな
くなってしまうという問題があった。
However, in the above-mentioned conventional semiconductor laser having a stacking fault density of about 10 5 cm -2 , several stacking faults are always present in the stripe, so that there is a problem during operation. There has been a problem that the non-light emitting region due to stacking faults in the active layer increases, and finally no light is emitted.

【0006】したがって、この発明の目的は、積層欠陥
密度が低くて結晶性が良好なZnSe層を含む半導体積
層構造およびその製造方法を提供することにある。
Therefore, an object of the present invention is to provide a semiconductor laminated structure including a ZnSe layer having a low stacking fault density and good crystallinity, and a manufacturing method thereof.

【0007】この発明の他の目的は、積層欠陥密度が低
くて結晶性が良好なII−VI族化合物半導体層を含む
半導体積層構造を製造することができる半導体積層構造
の製造方法を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide a method of manufacturing a semiconductor laminated structure capable of manufacturing a semiconductor laminated structure including a II-VI group compound semiconductor layer having a low stacking fault density and good crystallinity. It is in.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】現在、II−VI族化合
物半導体は、分子線エピタキシー(MBE)法により成
長させるのが主流である。このMBE法により成長され
るII−VI族化合物半導体の結晶性を左右する重要な
パラメータの一つに、成長時におけるII族元素の分子
線の強度に対するVI族元素の分子線の強度の比(以
下、単に「VI/II比」という。)がある。例えば、
MBE法によりZnSeを成長させる場合には、VI/
II比(=Znの分子線の強度に対するSeの分子線の
強度の比)を1〜1.5に設定するのが一般的である。
At present, the II-VI group compound semiconductor is mainly grown by the molecular beam epitaxy (MBE) method. One of the important parameters that influence the crystallinity of the II-VI group compound semiconductor grown by this MBE method is the ratio of the intensity of the group VI element molecular beam to the intensity of the group II element molecular beam during growth ( Hereinafter, simply referred to as "VI / II ratio"). For example,
When growing ZnSe by the MBE method, VI /
The II ratio (= the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam) is generally set to 1 to 1.5.

【0009】本発明者は、従来の技術が有する上述の問
題を解決すべく鋭意研究を行った結果、結晶性が良好な
ZnSe層をMBE法により基板上に成長させるために
は、その成長初期に、Znの分子線の強度に対するSe
の分子線の強度の比を1よりも小さくしてZnSe層を
成長させることが有効であり、これによれば、基板とZ
nSe層との界面に発生する積層欠陥の密度が104
-2未満と大幅に減少することを見出した。
As a result of intensive studies to solve the above problems of the conventional technique, the present inventor has found that in order to grow a ZnSe layer having good crystallinity on a substrate by the MBE method, the initial growth of the ZnSe layer is not sufficient. And Se against the intensity of Zn molecular beam
It is effective to grow the ZnSe layer with the ratio of the molecular beam intensities of less than 1 according to this.
The density of stacking faults generated at the interface with the nSe layer is 10 4 c
It was found that it was significantly reduced to less than m -2 .

【0010】また、基板上にMBE法によりZnSe層
を成長させ、その上にMBE法によりZnSSe層やZ
nMgSSe層などを成長させる場合、ZnSSe層や
ZnMgSSe層などの結晶性を良好にするためには、
これらの混晶半導体層の成長時におけるSeの分子線の
強度をZnSe層の成長時に用いるSeの分子線の強度
よりも高くし、これらの混晶半導体層の成長に適正なV
I/II比で成長を行うことが有効であることを見出し
た。
Further, a ZnSe layer is grown on the substrate by the MBE method, and a ZnSSe layer or Z layer is formed on the ZnSe layer by the MBE method.
When growing an nMgSSe layer or the like, in order to improve the crystallinity of the ZnSSe layer, ZnMgSSe layer, or the like,
The intensity of the Se molecular beam during the growth of these mixed crystal semiconductor layers is made higher than the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer so that V that is appropriate for the growth of these mixed crystal semiconductor layers can be obtained.
It has been found that it is effective to grow at an I / II ratio.

【0011】この発明は、本発明者の上記知見に基づい
て案出されたものである。
The present invention was devised based on the above findings of the present inventor.

【0012】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第1の発明による半導体積層構造は、基板上に
積層されたZnSe層と、ZnSe層上に積層された少
なくとも一層のII−VI族化合物半導体層とを有し、
積層欠陥密度が104 cm-2未満であることを特徴とす
るものである。
In other words, in order to achieve the above object, the semiconductor laminated structure according to the first aspect of the present invention has a ZnSe layer laminated on a substrate and at least one II-VI group laminated on the ZnSe layer. And a compound semiconductor layer,
The stacking fault density is less than 10 4 cm -2 .

【0013】この発明の第1の発明の典型的な一実施形
態において、II−VI族化合物半導体層にはZnSS
e層およびZnMgSSe層が含まれる。
In an exemplary embodiment of the first invention of the present invention, ZnSS is used as the II-VI compound semiconductor layer.
An e layer and a ZnMgSSe layer are included.

【0014】この発明の第2の発明は、ZnSe層を分
子線エピタキシー法により基板上に成長させるようにし
た半導体積層構造の製造方法において、成長初期はZn
の分子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1よ
りも小さくしてZnSe層を成長させ、その後Znの分
子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1ないし
1.5としてZnSe層を成長させるようにしたことを
特徴とするものである。
A second invention of the present invention is a method for manufacturing a semiconductor laminated structure, in which a ZnSe layer is grown on a substrate by a molecular beam epitaxy method.
The ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Molecular beam of Se is made smaller than 1 to grow a ZnSe layer, and then the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is set to 1 to 1.5. The feature is that the ZnSe layer is grown.

【0015】ここで、成長初期とは、成長開始直後から
ごく薄い、例えば10原子層程度の厚さのZnSe層が
成長するまでを言う。
Here, the initial stage of growth refers to the period immediately after the start of growth until a very thin ZnSe layer, for example, having a thickness of about 10 atomic layers is grown.

【0016】この発明の第2の発明の一実施形態におい
ては、Znの分子線源のシャッターを開けたままSeの
分子線源のシャッターを繰り返し開閉することにより成
長初期におけるZnの分子線の強度に対するSeの分子
線の実効的な強度の比を1よりも小さくする。
In one embodiment of the second aspect of the present invention, the intensity of the Zn molecular beam at the initial stage of growth is increased by repeatedly opening and closing the shutter of the Se molecular beam source while keeping the shutter of the Zn molecular beam source open. The ratio of the effective intensity of the molecular beam of Se to is smaller than 1.

【0017】この発明の第2の発明の他の一実施形態に
おいては、成長初期におけるSeの分子線源の温度をそ
の後におけるSeの分子線源の温度よりも低くすること
により成長初期におけるZnの分子線の強度に対するS
eの分子線の強度の比を1よりも小さくする。
In another embodiment of the second invention of the present invention, the temperature of the Se molecular beam source at the initial stage of growth is made lower than the temperature of the Se molecular beam source thereafter, so that Zn at the initial stage of growth is S for molecular beam intensity
The ratio of the intensity of the molecular beam of e is made smaller than 1.

【0018】この発明の第3の発明は、ZnSe層およ
び少なくともSeを含む少なくとも一層の多元のII−
VI族化合物半導体層を分子線エピタキシー法により基
板上に順次成長させるようにした半導体積層構造の製造
方法において、II−VI族化合物半導体層の成長時に
用いるSeの分子線の強度をZnSe層の成長時に用い
るSeの分子線の強度よりも高くするようにしたことを
特徴とするものである。
A third aspect of the present invention is a multi-element II-containing ZnSe layer and at least one layer containing at least Se.
In a method of manufacturing a semiconductor laminated structure in which a group VI compound semiconductor layer is sequentially grown on a substrate by a molecular beam epitaxy method, the molecular beam intensity of Se used during the growth of the group II-VI compound semiconductor layer is set to the growth of the ZnSe layer. It is characterized in that the intensity of the molecular beam of Se used at times is set to be higher.

【0019】この発明の第3の発明の一実施形態におい
ては、ZnSe層の成長時にはSeの分子線を1本用
い、II−VI族化合物半導体層の成長時にはSeの分
子線を2本用いることによりII−VI族化合物半導体
層の成長時に用いるSeの分子線の強度をZnSe層の
成長時に用いるSeの分子線の強度よりも高くする。
In one embodiment of the third invention of the present invention, one molecular beam of Se is used when growing the ZnSe layer, and two molecular beams of Se are used when growing the II-VI compound semiconductor layer. Thus, the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the II-VI compound semiconductor layer is made higher than the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer.

【0020】この発明の第3の発明の他の一実施形態に
おいては、II−VI族化合物半導体層の成長時におけ
るSeの分子線源の温度をZnSe層の成長時における
Seの分子線源の温度よりも高くすることによりII−
VI族化合物半導体層の成長時に用いるSeの分子線の
強度をZnSe層の成長時に用いるSeの分子線の強度
よりも高くする。
In another embodiment of the third aspect of the present invention, the temperature of the Se molecular beam source during the growth of the II-VI compound semiconductor layer is set to that of the Se molecular beam source during the growth of the ZnSe layer. By increasing the temperature above II-
The intensity of the Se molecular beam used during the growth of the Group VI compound semiconductor layer is made higher than the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer.

【0021】この発明の第3の発明の好適な一実施形態
においては、ZnSe層の成長初期はZnの分子線の強
度に対するSeの分子線の強度の比を1よりも小さくし
てZnSe層を成長させ、その後Znの分子線の強度に
対するSeの分子線の強度の比を1ないし1.5として
ZnSe層を成長させる。
In a preferred embodiment of the third invention of the present invention, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is made smaller than 1 at the beginning of the growth of the ZnSe layer to form the ZnSe layer. Then, the ZnSe layer is grown with the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam being 1 to 1.5.

【0022】この発明の第3の発明の典型的な一実施形
態において、II−VI族化合物半導体層にはZnSS
e層およびZnMgSSe層が含まれる。
In an exemplary embodiment of the third aspect of the present invention, ZnSS is used as the II-VI compound semiconductor layer.
An e layer and a ZnMgSSe layer are included.

【0023】この発明の第4の発明は、基板上にZnS
e層を分子線エピタキシー法により成長させた後、Zn
Se層上にZnSSe層およびZnMgSSe層を分子
線エピタキシー法により成長させるようにした半導体積
層構造の製造方法において、ZnSe層の成長時におけ
るII族元素の分子線の強度に対するVI族元素の分子
線の強度の比を1.0〜10.0、ZnSSe層の成長
時におけるII族元素の分子線の強度に対するVI族元
素の分子線の強度の比を1.0〜8.2、ZnMgSS
e層の成長時におけるII族元素の分子線の強度に対す
るVI族元素の分子線の強度の比を1.0〜8.0とす
ることを特徴とするものである。
A fourth invention of the present invention is that ZnS is formed on a substrate.
After growing the e layer by molecular beam epitaxy, Zn
In a method for manufacturing a semiconductor laminated structure in which a ZnSSe layer and a ZnMgSSe layer are grown on a Se layer by a molecular beam epitaxy method, in a method for growing a ZnSe layer, the intensity of the group II element molecular beam relative to the intensity of the group VI element molecular beam The intensity ratio is 1.0 to 10.0, the intensity ratio of the group VI element molecular beam to the intensity of the group II element molecular beam during the growth of the ZnSSe layer is 1.0 to 8.2, and ZnMgSS is used.
The ratio of the intensity of the molecular beam of the group VI element to the intensity of the molecular beam of the group II element during the growth of the e layer is set to 1.0 to 8.0.

【0024】この発明の第4の発明の典型的な一実施形
態において、II−VI族化合物半導体層にはZnSS
e層およびZnMgSSe層が含まれる。
In an exemplary embodiment of the fourth aspect of the present invention, ZnSS is used as the II-VI compound semiconductor layer.
An e layer and a ZnMgSSe layer are included.

【0025】この発明において、基板は、典型的にはI
II−V族化合物半導体基板、例えばGaAs基板であ
る。このGaAs基板の表面は、好適には(2×4)A
s安定化面である。
In the present invention, the substrate is typically I
A II-V compound semiconductor substrate, for example, a GaAs substrate. The surface of this GaAs substrate is preferably (2 × 4) A
s stabilization side.

【0026】この発明において、基板およびZnSe層
は、典型的には、n型の導電型を示す。
In the present invention, the substrate and the ZnSe layer typically exhibit n-type conductivity.

【0027】[0027]

【作用】この発明の第1の発明による半導体積層構造に
よれば、積層欠陥密度が104cm-2未満と低くて結晶
性が良好であるので、この半導体積層構造を用いて、よ
り長寿命の半導体発光素子を実現することができる。
According to the semiconductor laminated structure according to the first aspect of the present invention, since the stacking fault density is as low as less than 10 4 cm -2 and the crystallinity is good, the semiconductor laminated structure is used to obtain a longer life. The semiconductor light emitting device can be realized.

【0028】この発明の第2の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、ZnSe層の成長初期にZnの
分子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1より
も小さくしていることにより、初期ZnSe成長層の結
晶性が良好となる。そして、この結晶性が良好な初期Z
nSe成長層の上にZnの分子線の強度に対するSeの
分子線の強度の比を1ないし1.5としてZnSe層を
成長させるようにしていることにより、この初期ZnS
e成長層上に成長されるZnSe層の結晶性も良好とな
る。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to the second aspect of the present invention, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is made smaller than 1 at the initial stage of growth of the ZnSe layer. This improves the crystallinity of the initial ZnSe growth layer. Then, the initial Z having good crystallinity
The ZnSe layer is grown on the nSe growth layer at a ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam of 1 to 1.5, whereby the initial ZnS layer is grown.
The crystallinity of the ZnSe layer grown on the e-grown layer also becomes good.

【0029】この発明の第3の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、II−VI族化合物半導体層の
成長時に用いるSeの分子線の強度をZnSe層の成長
時に用いるSeの分子線の強度よりも高くするようにし
ていることにより、ZnSe層の成長時にはそれに適正
なVI/II比で成長を行い、その上のII−VI族化
合物半導体層の成長時にはVI族元素の原料としてVI
族元素に加えてII族元素も含む化合物原料(例えば、
S原料としてのZnSなど)を用いたときに発生するS
eの供給量の不足を補うことができ、それによって適正
なVI/II比でII−VI族化合物半導体層の成長を
行うことができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to the third aspect of the present invention, the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the II-VI group compound semiconductor layer is the same as that of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer. When the ZnSe layer is grown, the ZnSe layer is grown at a proper VI / II ratio, and when the II-VI group compound semiconductor layer is grown thereon, it is used as a raw material of the VI group element.
Compound raw materials containing group II elements in addition to group II elements (for example,
S generated when using ZnS or the like as an S source)
The shortage of the supplied amount of e can be compensated, and thus the II-VI group compound semiconductor layer can be grown at an appropriate VI / II ratio.

【0030】この発明の第4の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、ZnSe層の成長時におけるI
I族元素の分子線の強度に対するVI族元素の分子線の
強度の比を1.0〜10.0、ZnSSe層の成長時に
おけるII族元素の分子線の強度に対するVI族元素の
分子線の強度の比を1.0〜8.2、ZnMgSSe層
の成長時におけるII族元素の分子線の強度に対するV
I族元素の分子線の強度の比を1.0〜8.0としてい
ることにより、これらのZnSe層、ZnSSe層およ
びZnMgSSe層の成長をそれぞれに適正なVI/I
I比で行うことができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure in accordance with the fourth aspect of the present invention, I at the time of growing the ZnSe layer is I.
The ratio of the intensity of the molecular beam of the VI group element to that of the group I element is 1.0 to 10.0, and the ratio of the molecular beam of the VI group element to that of the II group element during the growth of the ZnSSe layer is The intensity ratio is 1.0 to 8.2, and V with respect to the intensity of the molecular beam of the II group element during the growth of the ZnMgSSe layer.
By setting the ratio of the intensity of the molecular beam of the group I element to 1.0 to 8.0, it is possible to properly grow VI / I of these ZnSe layer, ZnSSe layer and ZnMgSSe layer respectively.
I ratio can be used.

【0031】[0031]

【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。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0032】まず、この発明の実施例において用いられ
るMBE装置について説明する。図1はこのMBE装置
の構成を示す。
First, the MBE apparatus used in the embodiment of the present invention will be described. FIG. 1 shows the configuration of this MBE device.

【0033】図1に示すように、このMBE装置におい
ては、二つの真空容器10、20が真空搬送路30を介
して結合されている。ここで、真空容器10はIII−
V族化合物半導体成長用であり、真空容器20はII−
VI族化合物半導体成長用である。これらの真空容器1
0、20は、図示省略した超高真空排気装置により超高
真空に排気されている。
As shown in FIG. 1, in this MBE apparatus, two vacuum containers 10 and 20 are connected via a vacuum transfer path 30. Here, the vacuum container 10 is III-
It is for growing a group V compound semiconductor, and the vacuum container 20 is II-
For group VI compound semiconductor growth. These vacuum vessels 1
0 and 20 are evacuated to ultrahigh vacuum by an ultrahigh vacuum exhaust device (not shown).

【0034】真空容器10内には、ヒータ11によって
加熱可能な試料テーブル12が設置されている。そし
て、この試料テーブル12上に、エピタキシャル成長を
行うべき基板Sが保持される。また、真空容器10に
は、試料テーブル12に対向して複数の分子線源(Kセ
ル)13が取り付けられている。この場合、この分子線
源13としては、Ga、AsおよびSiの各分子線源が
用意されている。符号14は各分子線源13のシャッタ
ーを示す。真空容器10にはさらに、四重極質量分析計
15および反射高速電子線回折(RHEED)電子銃1
6が取り付けられている。真空容器10にはまた、試料
交換室17が取り付けられており、この試料交換室17
により、真空容器10に対する基板Sの出し入れを行う
ことができるようになっている。
A sample table 12 which can be heated by a heater 11 is installed in the vacuum container 10. Then, the substrate S to be epitaxially grown is held on the sample table 12. A plurality of molecular beam sources (K cells) 13 are attached to the vacuum container 10 so as to face the sample table 12. In this case, as the molecular beam source 13, Ga, As, and Si molecular beam sources are prepared. Reference numeral 14 indicates a shutter of each molecular beam source 13. The vacuum container 10 further includes a quadrupole mass spectrometer 15 and a reflection high-energy electron diffraction (RHEED) electron gun 1.
6 is attached. A sample exchange chamber 17 is also attached to the vacuum container 10.
Thus, the substrate S can be taken in and out of the vacuum container 10.

【0035】一方、真空容器20内には、ヒータ21に
よって加熱可能な試料テーブル22が設置されている。
そして、この試料テーブル22上に、エピタキシャル成
長を行うべき基板Sが保持される。また、真空容器20
には、試料テーブル22に対向して複数の分子線源23
が取り付けられている。この場合、この分子線源23と
しては、Znの分子線源が1個、Cdの分子線源が1
個、Mgの分子線源が1個、Seの分子線源が2個、Z
nSの分子線源が2個、Teの分子線源が1個、ZnC
2 の分子線源が1個、それぞれ用意されている。ここ
で、従来は、Seの分子線源は1個しか用意されていな
かったが、ここでは、2個用意されていることが特徴的
である。符号24は各分子線源23のシャッターを示
す。真空容器20にはさらに、四重極質量分析計25お
よびRHEED電子銃26が取り付けられている。この
真空容器20にはまた、電子サイクロトロン共鳴(EC
R)プラズマセル27が取り付けられている。符号28
はこのECRプラズマセル27のシャッターを示す。な
お、ECRプラズマセル27は、高周波(RF)プラズ
マセルに置き換えることができる。
On the other hand, a sample table 22 which can be heated by a heater 21 is installed in the vacuum container 20.
Then, the substrate S to be epitaxially grown is held on the sample table 22. Also, the vacuum container 20
A plurality of molecular beam sources 23 facing the sample table 22.
Is attached. In this case, the molecular beam source 23 has one Zn molecular beam source and one Cd molecular beam source.
, 1 Mg molecular beam source, 2 Se molecular beam sources, Z
2 nS molecular beam sources, 1 Te molecular beam source, ZnC
One 1 2 molecular beam source is prepared for each. Here, conventionally, only one molecular beam source of Se was prepared, but here it is characteristic that two molecular beam sources are prepared. Reference numeral 24 indicates a shutter of each molecular beam source 23. The vacuum container 20 is further equipped with a quadrupole mass spectrometer 25 and a RHEED electron gun 26. The vacuum container 20 also has an electron cyclotron resonance (EC
R) A plasma cell 27 is attached. Reference numeral 28
Indicates the shutter of this ECR plasma cell 27. The ECR plasma cell 27 can be replaced with a radio frequency (RF) plasma cell.

【0036】このMBE装置において、真空容器10、
20間の基板Sの搬送は、搬送台31上に基板Sを載
せ、この搬送台31を真空搬送路30内で移動させるこ
とにより、この基板Sを途中で一切大気にさらすことな
く行うことができるようになっている。
In this MBE device, the vacuum container 10,
The transfer of the substrate S between the 20 can be performed by placing the substrate S on the transfer table 31 and moving the transfer table 31 in the vacuum transfer path 30 without exposing the substrate S to the atmosphere at all. You can do it.

【0037】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1実施例
について説明する。
Next, a first embodiment in which the present invention is applied to manufacture of a semiconductor laser using a II-VI group compound semiconductor will be described.

【0038】図2および図3はこの半導体レーザーを示
し、図2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3はこの半導体レーザーの共振器長方向に平
行な断面図である。この半導体レーザーは、SCH構造
を有するものである。
2 and 3 show this semiconductor laser, FIG. 2 is a sectional view perpendicular to the cavity length direction of this semiconductor laser, and FIG. 3 is a sectional view parallel to the cavity length direction of this semiconductor laser. . This semiconductor laser has an SCH structure.

【0039】この第1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、図1に示すMBE装置の試料
交換室17からIII−V族化合物半導体成長用の真空
容器10内にn型GaAs基板41(図2および図3参
照)を導入し、このn型GaAs基板41を試料テーブ
ル12上に装着する。次に、試料テーブル12をヒータ
11で加熱することにより、n型GaAs基板41を所
定の成長温度に加熱する。ここで、このn型GaAs基
板41としては、例えば(100)面方位を有するもの
や、(100)面から[01−1]方向に1°以上10
°以下の小さな角度ε、例えば4°だけオフした主面を
有するものなどが用いられる。また、このn型GaAs
基板41には、ドナー不純物として例えばSiがドープ
されている。次に、このn型GaAs基板41上に、G
a、AsおよびSiの各分子線源13を用いて、図2お
よび図3に示すように、ドナー不純物として例えばSi
がドープされたn型GaAsバッファ層42をエピタキ
シャル成長させる。なお、このn型GaAsバッファ層
42のエピタキシャル成長は、n型GaAs基板41を
例えば580℃付近の温度に加熱してその表面をサーマ
ルエッチングすることにより表面酸化膜などを除去して
表面清浄化を行った後に行ってもよい。さらに、n型G
aAsバッファ層42の表面は(2×4)As安定化面
とするのが好ましい。
In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, first, the n-type GaAs substrate 41 is placed in the vacuum chamber 10 for growing the III-V group compound semiconductor from the sample exchange chamber 17 of the MBE apparatus shown in FIG. (See FIGS. 2 and 3) is introduced, and this n-type GaAs substrate 41 is mounted on the sample table 12. Next, the sample table 12 is heated by the heater 11 to heat the n-type GaAs substrate 41 to a predetermined growth temperature. Here, as the n-type GaAs substrate 41, for example, a substrate having a (100) plane orientation, or 1 ° or more 10 from the (100) plane in the [01-1] direction is used.
A small angle ε equal to or less than 0 °, for example, one having a main surface turned off by 4 ° is used. Also, this n-type GaAs
The substrate 41 is doped with Si, for example, as a donor impurity. Next, on the n-type GaAs substrate 41, G
As shown in FIGS. 2 and 3, by using each molecular beam source 13 of a, As, and Si, as a donor impurity, for example, Si is used.
The n-type GaAs buffer layer 42 doped with is epitaxially grown. In the epitaxial growth of the n-type GaAs buffer layer 42, the n-type GaAs substrate 41 is heated to a temperature of, for example, about 580 ° C. and the surface thereof is thermally etched to remove the surface oxide film and the like to clean the surface. You may go after it. Furthermore, n-type G
The surface of the aAs buffer layer 42 is preferably a (2 × 4) As stabilizing surface.

【0040】次に、このようにしてn型GaAsバッフ
ァ層42がエピタキシャル成長されたn型GaAs基板
41を、真空搬送路30を介して、III−V族化合物
半導体成長用の真空容器10からII−VI族化合物半
導体成長用の真空容器20内に搬送し、試料テーブル2
2上に装着する。次に、試料テーブル22をヒータ21
で加熱することにより、n型GaAs基板41を所定の
成長温度に加熱する。そして、図2および図3に示すよ
うに、n型GaAsバッファ層42上に、ドナー不純物
としてClがドープされたn型ZnSeバッファ層4
3、ドナー不純物としてClがドープされたn型ZnS
w Se1-w バッファ層44、ドナー不純物としてClが
ドープされたn型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層45、ドナー不純物としてClがドープされたn型Z
nSu Se1-u 光導波層46、例えばi型Zn1-z Cd
z Se量子井戸層からなる活性層47、アクセプタ不純
物としてNがドープされたp型ZnSu Se1-u 光導波
層48、アクセプタ不純物としてNがドープされたp型
Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層49、アクセプ
タ不純物としてNがドープされたp型ZnSv Se1-v
層50、アクセプタ不純物としてNがドープされたp型
ZnSeコンタクト層51、アクセプタ不純物としてN
がそれぞれドープされたp型ZnTeからなる量子井戸
層とp型ZnSeからなる障壁層とを交互に積層したp
型ZnSe/ZnTe多重量子井戸(MQW)層52お
よびアクセプタ不純物としてNがドープされたp型Zn
Teコンタクト層53を、順次エピタキシャル成長させ
る。
Next, the n-type GaAs substrate 41 on which the n-type GaAs buffer layer 42 is epitaxially grown in this manner is transferred from the vacuum container 10 for growing III-V group compound semiconductors II- through the vacuum transfer path 30. The sample table 2 is transferred to a vacuum container 20 for growing a group VI compound semiconductor,
Mount on top of 2. Next, the sample table 22 is attached to the heater 21.
Then, the n-type GaAs substrate 41 is heated to a predetermined growth temperature. Then, as shown in FIGS. 2 and 3, on the n-type GaAs buffer layer 42, the n-type ZnSe buffer layer 4 doped with Cl as a donor impurity.
3, n-type ZnS doped with Cl as a donor impurity
w Se 1-w buffer layer 44, n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 45 doped with Cl as a donor impurity, n-type Z doped with Cl as a donor impurity
nS u Se 1-u optical waveguide layer 46, for example i-type Zn 1-z Cd
An active layer 47 composed of a z Se quantum well layer, a p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 48 doped with N as an acceptor impurity, and a p-type Zn 1-p Mg p S q doped with N as an acceptor impurity. Se 1-q cladding layer 49, p-type ZnS v Se 1-v doped with N as an acceptor impurity
Layer 50, p-type ZnSe contact layer 51 doped with N as an acceptor impurity, N as an acceptor impurity
P layers in which quantum well layers made of p-type ZnTe and barrier layers made of p-type ZnSe are alternately stacked.
-Type ZnSe / ZnTe multiple quantum well (MQW) layer 52 and p-type Zn doped with N as an acceptor impurity
The Te contact layer 53 is sequentially epitaxially grown.

【0041】この場合、n型ZnSeバッファ層43の
エピタキシャル成長においては、Zn、SeおよびZn
Cl2 の分子線源23をそれぞれ1個用いる。そして、
このn型ZnSeバッファ層43の成長初期、例えば1
0原子層程度の厚さまでは、Znの分子線の強度に対す
るSeの分子線の強度の比を1よりも小さい値、例えば
0.7程度に設定して成長を行い、それ以降は、Znの
分子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1〜
1.5の範囲に設定して成長を行い、所要の厚さのn型
ZnSeバッファ層43を得る。この場合、n型ZnS
eバッファ層43の成長初期におけるZnの分子線の強
度に対するSeの分子線の強度の比を1よりも小さい値
に設定するために、成長初期におけるSeの分子線源2
3の温度をそれ以降におけるSeの分子線源23の温度
よりも低くする。
In this case, in the epitaxial growth of the n-type ZnSe buffer layer 43, Zn, Se and Zn are used.
One Cl 2 molecular beam source 23 is used. And
The initial growth of the n-type ZnSe buffer layer 43, for example, 1
When the thickness is about 0 atomic layer, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is set to a value smaller than 1, for example, about 0.7, and the growth is performed. The ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the molecular beam is 1 to
The n-type ZnSe buffer layer 43 having a required thickness is obtained by setting the thickness in the range of 1.5 and performing the growth. In this case, n-type ZnS
In order to set the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam in the initial stage of growth of the e buffer layer 43 to a value smaller than 1, the Se molecular beam source 2 in the initial stage of growth is set.
The temperature of 3 is made lower than the temperature of the molecular beam source 23 of Se after that.

【0042】このようにn型ZnSeバッファ層43の
成長初期においてZnの分子線の強度に対するSeの分
子線の強度の比を1よりも小さく設定して成長を行って
いることにより、このn型ZnSeバッファ層43のう
ちのn型GaAsバッファ層42との界面付近の部分、
すなわち初期成長層の結晶性を良好にすることができ
る。これは、このn型ZnSeバッファ層43の成長初
期に行った成長表面のRHEEDによる観察時に、成長
表面の平坦性が良好で二次元成長が起きていることを示
す、通常よりも強い回折強度が観測されたことから確認
されている。このようにn型GaAsバッファ層42と
の界面付近のn型ZnSeバッファ層43の結晶性が良
好であることにより、半導体レーザーの動作時のこの界
面部分における電圧降下が低減され、半導体レーザーの
特性の向上あるいは動作電圧の低減を図ることができ
る。
As described above, the n-type ZnSe buffer layer 43 is grown by setting the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam at less than 1 at the initial growth stage. A portion of the ZnSe buffer layer 43 near the interface with the n-type GaAs buffer layer 42,
That is, the crystallinity of the initial growth layer can be improved. This indicates that when the growth surface of the n-type ZnSe buffer layer 43 was observed at the initial stage of growth by RHEED, the flatness of the growth surface was good, and two-dimensional growth occurred. It is confirmed from what was observed. Since the crystallinity of the n-type ZnSe buffer layer 43 near the interface with the n-type GaAs buffer layer 42 is good, the voltage drop at this interface portion during operation of the semiconductor laser is reduced, and the characteristics of the semiconductor laser are reduced. Can be improved or the operating voltage can be reduced.

【0043】さらに、上述のようにn型ZnSeバッフ
ァ層43の初期成長層の結晶性が良好であり、しかもそ
れ以降の成長をZnの分子線の強度に対するSeの分子
線の強度の比を1〜1.5の範囲に設定して行っている
ことにより、全体的に結晶性が良好なn型ZnSeバッ
ファ層43を得ることができる。
Furthermore, as described above, the crystallinity of the initial growth layer of the n-type ZnSe buffer layer 43 is good, and the subsequent growth is performed by setting the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam to 1. The n-type ZnSe buffer layer 43 having good crystallinity as a whole can be obtained by setting the thickness in the range of to 1.5.

【0044】一方、n型ZnSw Se1-w バッファ層4
4およびn型ZnSu Se1-u 光導波層46のエピタキ
シャル成長においては、ZnおよびZnCl2 の分子線
源23はそれぞれ1個、SeおよびZnSの分子線源2
3はそれぞれ2個用いる。また、n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層45のエピタキシャル成長におい
ては、Zn、MgおよびZnCl2 の分子線源23はそ
れぞれ1個、SeおよびZnSの分子線源23はそれぞ
れ2個用いる。i型Zn1-z Cdz Se量子井戸層から
なる活性層47のエピタキシャル成長においては、Zn
およびCdの分子線源23はそれぞれ1個、Seの分子
線源23は2個用いる。p型ZnSu Se1-u 光導波層
48およびp型ZnSv Se1-v 層50のエピタキシャ
ル成長においては、Znの分子線源23は1個、Seお
よびZnSの分子線源23はそれぞれ2個用い、Nのド
ーピングはECRプラズマセル27によりN2 プラズマ
を照射することにより行う。p型Zn1-p Mgp q
1-q クラッド層49のエピタキシャル成長において
は、ZnおよびMgの分子線源23はそれぞれ1個、S
eおよびZnSの分子線源23はそれぞれ2個用い、N
のドーピングはECRプラズマセル27によりN2 プラ
ズマを照射することにより行う。
On the other hand, the n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 4
In the epitaxial growth of the 4 and n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layers 46, one molecular beam source 23 for Zn and ZnCl 2 and one molecular beam source 2 for Se and ZnS, respectively.
Two 3 are used respectively. In addition, n-type Zn 1-p Mg p S
In the epitaxial growth of the q Se 1 -q clad layer 45, one molecular beam source 23 of Zn, Mg and ZnCl 2 is used, and two molecular beam sources 23 of Se and ZnS are used. In the epitaxial growth of the active layer 47 composed of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer,
One molecular beam source 23 for Cd and one molecular beam source 23 for Cd are used, and two molecular beam sources 23 for Se are used. In the epitaxial growth of the p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 48 and the p-type ZnS v Se 1-v layer 50, one Zn molecular beam source 23 and two Se and ZnS molecular beam sources 23 are provided. The N doping is performed by irradiating N 2 plasma with the ECR plasma cell 27. p-type Zn 1-p Mg p S q S
In the epitaxial growth of the e 1-q clad layer 49, one Zn and Mg molecular beam source 23 is used, and S is used.
Two molecular beam sources 23 for e and ZnS are used, and N
Is doped by irradiating N 2 plasma with the ECR plasma cell 27.

【0045】このように、三元または四元の混晶半導体
層であるn型ZnSw Se1-w バッファ層44、n型Z
1-p Mgp q Se1-q クラッド層45、n型ZnS
u Se1-u 光導波層46、p型ZnSu Se1-u 光導波
層48、p型Zn1-p Mgpq Se1-q クラッド層4
9およびp型ZnSv Se1-v 層50のエピタキシャル
成長において、Seの分子線源23を2個用いているこ
とにより、S原料としてZnSを用いることにより発生
するSeの供給量の不足を補うことができ、これによっ
てこれらの混晶半導体層をそれらに適正なVI/II比
で成長させることができる。このため、これらの混晶半
導体層の結晶性を良好にすることができる。
Thus, the n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 44, which is a ternary or quaternary mixed crystal semiconductor layer, and the n-type Z.
n 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 45, n-type ZnS
u Se 1-u optical waveguide layer 46, p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 48, p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 4
9 and the epitaxial growth of the p-type ZnS v Se 1-v layer 50 use two molecular beam sources 23 of Se, thereby compensating for the shortage of the supply amount of Se generated by using ZnS as the S raw material. As a result, these mixed crystal semiconductor layers can be grown on them at an appropriate VI / II ratio. Therefore, the crystallinity of these mixed crystal semiconductor layers can be improved.

【0046】p型ZnSeコンタクト層51およびp型
ZnSe/ZnTeMQW層52のp型ZnSe層のエ
ピタキシャル成長においては、ZnおよびSeの分子線
源23をそれぞれ1個用い、NのドーピングはECRプ
ラズマセル27によりN2 プラズマを照射することによ
り行う。また、p型ZnTeコンタクト層53およびp
型ZnSe/ZnTeMQW層52のp型ZnTe層の
エピタキシャル成長においては、ZnおよびTeの分子
線源23をそれぞれ1個用い、NのドーピングはECR
プラズマセル27によりN2 プラズマを照射することに
より行う。
In the epitaxial growth of the p-type ZnSe layers of the p-type ZnSe contact layer 51 and the p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 52, one Zn and Se molecular beam source 23 is used, and N is doped by the ECR plasma cell 27. It is performed by irradiating with N 2 plasma. In addition, the p-type ZnTe contact layer 53 and p
In the epitaxial growth of the p-type ZnTe layer of the n-type ZnSe / ZnTe MQW layer 52, one Zn and Te molecular beam source 23 is used, and N is doped by ECR.
It is performed by irradiating N 2 plasma with the plasma cell 27.

【0047】この第1実施例において、Zn、Cd、M
g、Se、ZnSおよびTeの各分子線源23の分子線
の強度は、各層の成長に最適なVI/II比を得るため
に、具体的には例えば次のように設定される。まず、n
型ZnSeバッファ層43の成長初期においては、Zn
の分子線の強度は1.3×10-6Torr、Seの分子
線の強度は9.1×10-7Torrに、それぞれ設定さ
れる。次に、それ以降におけるn型ZnSeバッファ層
43の成長においては、Znの分子線の強度は1.3×
10-6Torr、Seの分子線の強度は1.5×10-6
Torrに、それぞれ設定される。また、n型ZnSe
バッファ層43上の三元または四元の混晶半導体層の成
長においては、Znの分子線の強度は1.3×10-6
orr、Cdの分子線の強度は5.0×10-7Tor
r、Mgの分子線の強度は1.0×10-7Torr、1
本のSeの分子線の強度は1.5×10-6Torr、も
う1本のSeの分子線の強度は9.0×10-7Tor
r、1本のZnSの分子線の強度は5.0×10-7To
rr、もう1本のZnSの分子線の強度は1.2×10
-6Torr、Teの分子線の強度は3.0×10-7To
rrに、それぞれ設定される。
In the first embodiment, Zn, Cd, M
The molecular beam intensities of the g, Se, ZnS, and Te molecular beam sources 23 are specifically set as follows, for example, in order to obtain an optimum VI / II ratio for growth of each layer. First, n
At the initial growth of the ZnSe buffer layer 43, Zn
The molecular beam intensity of is set to 1.3 × 10 −6 Torr, and the molecular beam intensity of Se is set to 9.1 × 10 −7 Torr. Next, in the subsequent growth of the n-type ZnSe buffer layer 43, the intensity of the Zn molecular beam is 1.3 ×.
The molecular beam intensity of 10 -6 Torr and Se is 1.5 × 10 -6
Torr, respectively. In addition, n-type ZnSe
In the growth of the ternary or quaternary mixed crystal semiconductor layer on the buffer layer 43, the intensity of the Zn molecular beam is 1.3 × 10 −6 T.
The molecular beam intensity of orr and Cd is 5.0 × 10 -7 Tor
The molecular beam intensity of r and Mg is 1.0 × 10 −7 Torr, 1
The molecular beam intensity of one Se is 1.5 × 10 -6 Torr, and the molecular beam intensity of another Se is 9.0 × 10 -7 Torr.
r, the intensity of one ZnS molecular beam is 5.0 × 10 −7 To
rr, the intensity of another ZnS molecular beam is 1.2 × 10
-6 Torr, Te molecular beam intensity is 3.0 × 10 -7 To
It is set to rr.

【0048】このとき、n型ZnSeバッファ層43の
成長初期時におけるVI/II比は0.7、それ以降の
n型ZnSeバッファ層43の成長時におけるVI/I
I比は1.15、n型ZnSw Se1-w バッファ層4
4、n型ZnSu Se1-u 光導波層46、p型ZnSu
Se1-u 光導波層48およびp型ZnSv Se1-v 層5
0の成長時におけるVI/II比は1.11、n型Zn
1-p Mgp q Se1-qクラッド層45およびp型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層49の成長時におけ
るVI/II比は1.44である。また、i型Zn1-z
Cdz Se量子井戸層からなる活性層47の成長時にお
けるVI/II比は1.33である。
At this time, the VI / II ratio at the initial growth of the n-type ZnSe buffer layer 43 is 0.7, and the VI / I ratio at the subsequent growth of the n-type ZnSe buffer layer 43 is VI / I.
I ratio is 1.15, n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 4
4, n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 46, p-type ZnS u
Se 1-u optical waveguide layer 48 and p-type ZnS v Se 1-v layer 5
VI / II ratio during growth of 0 is 1.11 and n-type Zn
1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 45 and p-type Zn
The VI / II ratio during the growth of the 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 49 is 1.44. In addition, i-type Zn 1-z
The VI / II ratio during growth of the active layer 47 made of the Cd z Se quantum well layer is 1.33.

【0049】この第1実施例においては、n型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層45およびp型Zn1-p
Mgp q Se1-q クラッド層49のMg組成比pは例
えば0.09、S組成比qは例えば0.18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45およびp型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド
層49はGaAsと格子整合する。活性層47を構成す
るi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層のCd組成比zは
発光波長に応じて選択されるが、例えば0.19であ
る。一方、n型ZnSw Se1-w バッファ層44、n型
ZnSu Se1-u 光導波層46、p型ZnSu Se1-u
光導波層48およびp型ZnSv Se1-v 層50のS組
成比uは、n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層
45およびp型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層
49との格子整合をとる観点からは、0.06であるの
が最も好ましい。
In the first embodiment, n-type Zn 1-p
Mg p S q Se 1-q cladding layer 45 and p-type Zn 1-p
The Mg composition ratio p of the Mg p S q Se 1-q cladding layer 49 is, for example, 0.09, and the S composition ratio q is, for example, 0.18. These Mg composition ratio p = 0.09 and S composition ratio q = 0.
The n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 45 and the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 49 having 18 are lattice-matched with GaAs. The Cd composition ratio z of the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer forming the active layer 47 is selected according to the emission wavelength, but is 0.19, for example. On the other hand, the n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 44, the n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 46, and the p-type ZnS u Se 1-u.
The S composition ratio u of the optical waveguide layer 48 and the p-type ZnS v Se 1-v layer 50 is such that the n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 45 and the p-type Zn 1-p Mg p S q. From the viewpoint of achieving lattice matching with the Se 1-q cladding layer 49, 0.06 is most preferable.

【0050】この場合、n型GaAsバッファ層42の
厚さは例えば0.25μm、ND −NA (ND :ドナー
濃度、NA :アクセプタ濃度)は例えば2×1018cm
-3である。n型ZnSeバッファ層43の厚さは、Zn
Seの臨界膜厚(〜100nm)よりも十分に小さく選
ばれ、ここでは例えば20nm、ND −NA は例えば5
×1017cm-3である。n型ZnSw Se1-w バッファ
層44の厚さは例えば100nm、ND −NA は例えば
5×1017cm-3である。n型Zn1-p Mgpq Se
1-q クラッド層45の厚さは例えば1μm、ND −NA
は例えば5×1017cm-3である。また、n型ZnSu
Se1-u 光導波層46の厚さは例えば90nm、ND
A は例えば5×1017cm-3である。一方、p型Zn
u Se1-u 光導波層48の厚さは例えば90nm、N
A −ND は例えば1×1018cm-3である。p型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層49の厚さは例えば
1μm、NA −ND は例えば2×1017cm-3である。
p型ZnSv Se1-v 層50の厚さは例えば200n
m、NA −ND は例えば1×1018cm-3である。p型
ZnSeコンタクト層51の厚さは例えば100nm、
A −ND は例えば1×1018cm-3である。p型Zn
Teコンタクト層53の厚さは例えば40nm、NA
D は例えば1×1019cm-3である。
[0050] In this case, the thickness of the n-type GaAs buffer layer 42 is for example 0.25μm, N D -N A (N D: donor concentration, N A: acceptor concentration), for example 2 × 10 18 cm
-3 . The thickness of the n-type ZnSe buffer layer 43 is Zn
Se selected sufficiently smaller than the critical film thickness (~ 100 nm) of, here, for example 20 nm, N D -N A is for example 5
It is × 10 17 cm -3 . The thickness of the n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 44 is for example 100nm, N D -N A is for example 5 × 10 17 cm -3. n-type Zn 1-p Mg p S q Se
1-q thickness, for example 1μm cladding layer 45, N D -N A
Is, for example, 5 × 10 17 cm −3 . In addition, n-type ZnS u
The Se 1-u optical waveguide layer 46 has a thickness of, for example, 90 nm, N D
N A is, for example, 5 × 10 17 cm −3 . On the other hand, p-type Zn
S u Se 1-u thickness of the optical waveguide layer 48 is for example 90 nm, N
A −N D is, for example, 1 × 10 18 cm −3 . p-type Zn
The thickness of the 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 49 is, for example 1μm, N A -N D is, for example, 2 × 10 17 cm -3.
The p-type ZnS v Se 1-v layer 50 has a thickness of, for example, 200 n.
m and N A -N D are, for example, 1 × 10 18 cm −3 . The p-type ZnSe contact layer 51 has a thickness of 100 nm, for example.
N A -N D is, for example, 1 × 10 18 cm −3 . p-type Zn
The thickness of the Te contact layer 53 is, for example, 40 nm, N A
N D is, for example, 1 × 10 19 cm −3 .

【0051】次に、上述のようにMBE法により各層の
エピタキシャル成長を行った後、p型ZnTeコンタク
ト層53上にリソグラフィーにより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、このレ
ジストパターンをマスクとしてp型ZnSv Se1-v
50の厚さ方向の途中までウエ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50の上層部、p型ZnSeコンタクト層51、p型
ZnSe/ZnTeMQW層52およびp型ZnTeコ
ンタクト層53がストライプ形状にパターニングされ
る。
Next, after each layer is epitaxially grown by the MBE method as described above, a stripe-shaped resist pattern (not shown) having a predetermined width is formed by lithography on the p-type ZnTe contact layer 53, and this resist is formed. Using the pattern as a mask, the p-type ZnS v Se 1-v layer 50 is etched halfway in the thickness direction by wet etching. As a result, p-type ZnS v Se 1-v
The upper layer portion of the layer 50, the p-type ZnSe contact layer 51, the p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 52, and the p-type ZnTe contact layer 53 are patterned in a stripe shape.

【0052】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Al23 膜を真空蒸着し
た後、このレジストパターンを、その上に形成されたA
23 膜とともに除去する(リフトオフ)。これによ
って、ストライプ部以外の部分のp型ZnSv Se1-v
層50上にのみAl2 3 膜からなる絶縁層54が形成
される。
Next, an Al 2 O 3 film was vacuum-deposited on the entire surface while leaving the resist pattern used for the above-mentioned etching, and this resist pattern was formed on top of A.
It is removed together with the l 2 O 3 film (lift-off). As a result, p-type ZnS v Se 1-v in the part other than the stripe part
An insulating layer 54 made of an Al 2 O 3 film is formed only on the layer 50.

【0053】次に、ストライプ形状のp型ZnTeコン
タクト層53および絶縁層54の全面にPd膜、Pt膜
およびAu膜を順次真空蒸着してPd/Pt/Au電極
からなるp側電極55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55をp型ZnTeコンタ
クト層53にオーム性接触させる。一方、n型GaAs
基板41の裏面にはIn電極のようなn側電極56を形
成する。
Next, a Pd film, a Pt film, and an Au film are sequentially vacuum-deposited on the entire surfaces of the stripe-shaped p-type ZnTe contact layer 53 and the insulating layer 54 to form a p-side electrode 55 composed of a Pd / Pt / Au electrode. Then, heat treatment is performed as necessary to bring the p-side electrode 55 into ohmic contact with the p-type ZnTe contact layer 53. On the other hand, n-type GaAs
An n-side electrode 56 such as an In electrode is formed on the back surface of the substrate 41.

【0054】この後、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、フ
ロント側の端面にAl2 3 膜57とSi膜58とから
なる多層膜を形成するとともに、リア側の端面にAl2
3 膜57とSi膜58とを2周期繰り返した多層膜を
形成する。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。
ここで、Al2 3 膜57とSi膜58とからなる多層
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に等しくなるように選ばれ
る。このような端面コーティングが施されていることに
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。
After that, 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 thereafter, Al is formed on the front end face by, for example, a vacuum deposition method. A multilayer film including a 2 O 3 film 57 and a Si film 58 is formed, and Al 2 is formed on the rear end surface.
A multilayer film is formed by repeating the O 3 film 57 and the Si film 58 for two cycles. After the end face coating is applied in this manner, the bar is cleaved to form chips, and packaging is performed.
Here, the thickness of the multilayer film composed of the Al 2 O 3 film 57 and the Si film 58 is selected so that the optical distance obtained by multiplying the refractive index thereof is equal to 1/4 of the oscillation wavelength of the laser light. . By applying such end face coating, for example, the reflectance of the front end face can be 70% and the reflectance of the rear end face can be 95%.

【0055】なお、p型ZnSv Se1-v 層50は、場
合により、p型Zn1-p Mgp qSe1-q クラッド層
49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49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。
The p-type ZnS v Se 1-v layer 50 functions as a second p-type clad layer in addition to the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 49 in some cases. , A function of achieving lattice matching with the p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 49, and preventing a short circuit due to the creeping up of the solder on the chip end face when mounting the laser chip on the heat sink. Has one or more of the functions as a spacer layer.

【0056】また、p型ZnSe/ZnTeMQW層5
2は、p型ZnSeコンタクト層51とp型ZnTeコ
ンタクト層53とを直接接合したときにはその接合界面
において価電子帯に約0.8eVの大きなバンド不連続
が生じ、これが、p側電極55から注入される正孔がp
型ZnTeコンタクト層53からp型ZnSeコンタク
ト層51に移動する際の障壁となることから、この障壁
を実効的になくすためのものである。このp型ZnSe
/ZnTeMQW層52においては、例えば、p型Zn
Teからなる量子井戸層のそれぞれに形成される第1量
子準位E1 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
るように量子井戸層の厚さ、すなわち井戸幅LW を段階
的に変える。この場合、p側電極55からp型ZnTe
コンタクト層53に注入された正孔は、このp型ZnT
eコンタクト層53を通った後、p型ZnSe/ZnT
eMQW層52のそれぞれの量子井戸に形成された第1
量子準位E1 を介して共鳴トンネリングによりp型Zn
Seコンタクト層51側に流れることができ、p型Zn
Seコンタクト層51とp型ZnTeコンタクト層53
との接合の界面におけるポテンシャル障壁が実効的にな
くなる。
The p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 5
In No. 2, when the p-type ZnSe contact layer 51 and the p-type ZnTe contact layer 53 are directly bonded, a large band discontinuity of about 0.8 eV is generated in the valence band at the bonding interface, which is injected from the p-side electrode 55. The holes are p
This is a barrier for moving from the p-type ZnSe contact layer 51 to the p-type ZnSe contact layer 53, so that this barrier is effectively eliminated. This p-type ZnSe
In the / ZnTe MQW layer 52, for example, p-type Zn
The thickness of the quantum well layer is such that the first quantum level E 1 formed in each of the quantum well layers made of Te matches the energy at the top of the valence band of p-type ZnSe and p-type ZnTe and is equal to each other. That is, the well width L W is changed stepwise. In this case, from the p-side electrode 55 to the p-type ZnTe
The holes injected into the contact layer 53 are the p-type ZnT.
After passing through the e-contact layer 53, p-type ZnSe / ZnT
First formed in each quantum well of the eMQW layer 52
Resonant tunneling via the quantum level E 1 causes p-type Zn
P-type Zn that can flow to the Se contact layer 51 side
Se contact layer 51 and p-type ZnTe contact layer 53
The potential barrier at the interface of the junction with is effectively eliminated.

【0057】以上のように、この第1実施例によれば、
n型ZnSeバッファ層43の成長初期にはVI/II
比、すなわちZnの分子線の強度に対するSeの分子線
の強度の比を1よりも小さくして成長を行い、それ以降
のn型ZnSeバッファ層43の成長においてはZnの
分子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1〜
1.5にして成長を行っているため、n型GaAsバッ
ファ層42との界面部分を含めた全体の結晶性が良好な
n型ZnSeバッファ層43を成長させることができ
る。また、三元または四元の混晶半導体層であるn型Z
nSw Se1-w バッファ層44、n型Zn1-p Mgp
q Se1-q クラッド層45、n型ZnSu Se1-u 光導
波層46、p型ZnSu Se1-u 光導波層48、p型Z
1-p Mgpq Se1-q クラッド層49およびp型Z
nSv Se1-v 層50の成長においては、Seの分子線
源23を2個、したがってSeの分子線を2本同時に用
いていることにより、これらの混晶半導体層の成長をそ
れらに適正なVI/II比で行うことができ、それによ
ってこれらの混晶半導体層の結晶性を良好にすることが
できる。また、透過型電子顕微鏡(TEM)による断面
観察から、従来見られた活性層47の付近のうねりも消
失しており、層表面が平坦になっていることがわかっ
た。これによって、この活性層47の付近のうねりに起
因する発光損失の低減を図ることができる。
As described above, according to the first embodiment,
The initial growth of the n-type ZnSe buffer layer 43 is VI / II.
The growth is performed with the ratio, that is, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam being less than 1, and in the subsequent growth of the n-type ZnSe buffer layer 43, the Se with respect to the intensity of the Zn molecular beam. The ratio of the molecular beam intensities of 1 to
Since the growth is performed at 1.5, it is possible to grow the n-type ZnSe buffer layer 43 having good crystallinity including the interface with the n-type GaAs buffer layer 42. In addition, n-type Z that is a ternary or quaternary mixed crystal semiconductor layer
nS w Se 1-w buffer layer 44, n-type Zn 1-p Mg p S
q Se 1-q clad layer 45, n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 46, p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 48, p-type Z
n 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 49 and p-type Z
In the growth of the nS v Se 1-v layer 50, by using two Se molecular beam sources 23, and thus two Se molecular beams at the same time, it is possible to properly grow these mixed crystal semiconductor layers. VI / II ratio, and thereby the crystallinity of these mixed crystal semiconductor layers can be improved. In addition, from the cross-sectional observation with a transmission electron microscope (TEM), it was found that the undulations in the vicinity of the active layer 47, which were conventionally seen, disappeared and the layer surface was flat. As a result, it is possible to reduce the light emission loss due to the undulations near the active layer 47.

【0058】以上により、特性が良好でしかも長寿命の
半導体レーザーを実現することができる。
As described above, a semiconductor laser having good characteristics and a long life can be realized.

【0059】次に、この発明の第2実施例について説明
する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0060】上述の第1実施例による半導体レーザーの
製造方法においては、三元または四元の混晶半導体層の
成長をそれらに適正なVI/II比で行うために、それ
らの成長時にSeの分子線源23を2個用いているが、
この第2実施例による半導体レーザーの製造方法におい
ては、これらの混晶半導体層の成長時においても分子線
源23はただ1個用い、その代わりにこれらの混晶半導
体層の成長時にSeの分子線源23の温度をn型ZnS
eバッファ層43の成長時に比べて高くする。そして、
これによって、これらの混晶半導体層の成長時における
Seの分子線の強度を増大させ、Seの分子線源23を
2個用いた場合と同様に、これらの混晶半導体層をそれ
らに適正なVI/II比で成長させる。
In the method of manufacturing a semiconductor laser according to the first embodiment described above, in order to grow a ternary or quaternary mixed crystal semiconductor layer with an appropriate VI / II ratio for them, Se is grown during their growth. Two molecular beam sources 23 are used,
In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment, only one molecular beam source 23 is used during the growth of these mixed crystal semiconductor layers, and Se molecules are used instead during the growth of these mixed crystal semiconductor layers. The temperature of the radiation source 23 is set to n-type ZnS.
The height is made higher than that when the e-buffer layer 43 is grown. And
As a result, the intensity of the Se molecular beam during the growth of these mixed crystal semiconductor layers is increased, and these mixed crystal semiconductor layers are appropriately added to them as in the case of using two Se molecular beam sources 23. Grow at a VI / II ratio.

【0061】この第2実施例による半導体レーザーの製
造方法の他のことは、第1実施例による半導体レーザー
の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
Since the other parts of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the second embodiment are the same as those of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0062】この第2実施例によっても、第1実施例と
同様な利点を得ることができる。
The same advantages as those of the first embodiment can be obtained also by the second embodiment.

【0063】次に、この発明の第3実施例について説明
する。
Next, a third embodiment of the present invention will be described.

【0064】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、n型ZnSeバッファ層43の初期
成長の方法が第1実施例と異なる。すなわち、第1実施
例による半導体レーザーの製造方法においては、n型Z
nSeバッファ層43の成長初期におけるZnの分子線
源23の温度を低く設定することによりn型ZnSeバ
ッファ層43の成長初期におけるZnの分子線の強度に
対するSeの分子線の強度の比を1よりも小さい値に設
定しているが、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、n型ZnSeバッファ層43の成
長初期にいわゆるマイグレーション・エンハンスト・エ
ピタキシー(MEE)成長を行うことにより、同様なこ
とを達成する。具体的には、このn型ZnSeバッファ
層43の成長初期に、図4に示すように、Znの分子線
源のシャッターを成長開始直後から開けたままの状態で
Seの分子線源のシャッターを繰り返し開閉することに
より、MEE成長を行う。図4におけるSeの分子線源
のシャッターが開いている時間t1 および閉まっている
時間t2 は、例えばそれぞれ5秒である。
In the method of manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment, the method of initial growth of the n-type ZnSe buffer layer 43 is different from that of the first embodiment. That is, in the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, the n-type Z
By setting the temperature of the Zn molecular beam source 23 at the beginning of the growth of the nSe buffer layer 43 to be low, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to that of the Zn molecular beam at the beginning of the growth of the n-type ZnSe buffer layer 43 is set to 1 or less. However, in the method for manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment, the so-called migration enhanced epitaxy (MEE) growth is performed at the beginning of the growth of the n-type ZnSe buffer layer 43. Achieve something. Specifically, at the initial stage of growth of the n-type ZnSe buffer layer 43, as shown in FIG. 4, the shutter for the molecular beam source of Zn is left open immediately after the growth is started, and the shutter for the molecular beam source of Se is opened. MEE growth is performed by repeatedly opening and closing. The time t 1 for which the shutter of the molecular beam source of Se in FIG. 4 is open and the time t 2 for which the shutter is closed are, for example, 5 seconds each.

【0065】この第3実施例による半導体レーザーの製
造方法の他のことは、第1実施例による半導体レーザー
の製造方法と同様であるので、説明を省略する。
Since the other parts of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the third embodiment are the same as those of the method of manufacturing the semiconductor laser according to the first embodiment, the description thereof will be omitted.

【0066】この第3実施例によっても、第1実施例と
同様な利点を得ることができる。
The same advantages as those of the first embodiment can also be obtained by the third embodiment.

【0067】以上のように、第1実施例、第2実施例お
よび第3実施例のいずれの実施例によっても、n型Zn
Seバッファ層43や、三元または四元の混晶半導体層
であるn型ZnSw Se1-w バッファ層44、n型Zn
1-p Mgp q Se1-q クラッド層45、n型ZnSu
Se1-u 光導波層46、p型ZnSu Se1-u 光導波層
48、p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層49
およびp型ZnSv Se1-v 層50の結晶性を良好にす
ることができることができるが、ここで、このように結
晶性が良好であることを裏付ける積層欠陥密度の測定結
果の一例について説明する。
As described above, in any of the first, second and third embodiments, n-type Zn is used.
Se buffer layer 43, n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 44 which is a ternary or quaternary mixed crystal semiconductor layer, n-type Zn
1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 45, n-type ZnS u
Se 1-u optical waveguide layer 46, p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 48, p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q cladding layer 49
And, the crystallinity of the p-type ZnS v Se 1-v layer 50 can be improved, but here, an example of the measurement result of the stacking fault density that confirms that the crystallinity is good will be described. To do.

【0068】この積層欠陥密度の測定に用いた試料は、
次のようにして作製した。まず、第1実施例と同様なプ
ロセスにより、n型GaAs基板41上にn型GaAs
バッファ層42からp型ZnTeコンタクト層53まで
順次エピタキシャル成長させて半導体積層構造を製造す
る。ここで、n型ZnSeバッファ層43の成長には第
3実施例で述べたMEE成長を用いた。次に、n型Ga
As基板41の裏面にIn電極をn側電極56として形
成し、p型ZnTeコンタクト層53上には部分的に窓
が開口された厚さ5nmのAu電極をp側電極55とし
て形成する。これによって、試料が作製される。
The sample used for measuring the stacking fault density is
It was produced as follows. First, the n-type GaAs is formed on the n-type GaAs substrate 41 by the same process as in the first embodiment.
The semiconductor layered structure is manufactured by sequentially epitaxially growing the buffer layer 42 to the p-type ZnTe contact layer 53. Here, the MEE growth described in the third embodiment was used for the growth of the n-type ZnSe buffer layer 43. Next, n-type Ga
An In electrode is formed as an n-side electrode 56 on the back surface of the As substrate 41, and an Au electrode having a thickness of 5 nm and having a window partially opened is formed as a p-side electrode 55 on the p-type ZnTe contact layer 53. Thereby, the sample is prepared.

【0069】積層欠陥密度の測定は、上述のようにして
作製された試料のp側電極55およびn側電極56間に
通電し、Au電極の窓部に観察される黒点の数を測定す
ることにより行った。その結果、積層欠陥密度は1.3
×103 cm-2と極めて低かった。
The stacking fault density is measured by energizing the sample manufactured as described above between the p-side electrode 55 and the n-side electrode 56 and measuring the number of black dots observed in the window of the Au electrode. Went by. As a result, the stacking fault density was 1.3.
It was extremely low at × 10 3 cm -2 .

【0070】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。
The embodiments of the present invention have been specifically described above, but the present invention is not limited to the above-mentioned embodiments, and various modifications can be made based on the technical idea of the present invention.

【0071】例えば、上述の実施例においては、活性層
47としてi型Zn1-z Cdz Se量子井戸層を用いて
いるが、この活性層47としては、例えばZnCdSe
/ZnSeなどのMQW層を用いてもよい。
For example, in the above-mentioned embodiments, the i-type Zn 1-z Cd z Se quantum well layer is used as the active layer 47, but the active layer 47 is, for example, ZnCdSe.
An MQW layer such as / ZnSe may be used.

【0072】また、上述の実施例においては、基板とし
てn型GaAs基板41を用いているが、この基板とし
ては、他のIII−V族化合物半導体の基板を用いても
よいし、II−VI族化合物半導体の基板、例えばZn
Se基板を用いてもよい。
Although the n-type GaAs substrate 41 is used as the substrate in the above-mentioned embodiment, another III-V group compound semiconductor substrate or II-VI substrate may be used as this substrate. Group compound semiconductor substrate, eg Zn
An Se substrate may be used.

【0073】さらに、上述の実施例においては、SCH
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、いわゆるDH
構造(Double Heterostructure)を有する半導体レーザ
ーは勿論、例えば発光ダイオードの製造に適用すること
も可能である。
Further, in the above embodiment, the SCH
The case where the present invention is applied to the manufacture of a semiconductor laser having a structure has been described.
It is of course possible to apply not only a semiconductor laser having a structure (Double Heterostructure) but also, for example, to manufacturing a light emitting diode.

【0074】また、上述の実施例においては、図1に示
すMBE装置を用いて各層の成長を行っているが、この
図1に示すMBE装置は一例に過ぎず、これと異なる構
成のMBE装置を用いて成長を行ってもよい。
Further, in the above-described embodiment, each layer is grown using the MBE apparatus shown in FIG. 1. However, the MBE apparatus shown in FIG. 1 is merely an example, and an MBE apparatus having a different structure from this is used. May be used for growth.

【0075】[0075]

【発明の効果】以上説明したように、この発明の第1の
発明による半導体積層構造によれば、積層欠陥密度が1
4 cm-2未満と低いことにより、ZnSe層を含む良
好な結晶性を有する半導体積層構造を実現することがで
きる。
As described above, according to the semiconductor laminated structure according to the first aspect of the present invention, the stacking fault density is 1 or less.
When it is as low as less than 0 4 cm -2 , it is possible to realize a semiconductor laminated structure having good crystallinity including a ZnSe layer.

【0076】この発明の第2の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、成長初期はZnの分子線の強度
に対するSeの分子線の強度の比を1よりも小さくして
ZnSe層を成長させ、その後Znの分子線の強度に対
するSeの分子線の強度の比を1ないし1.5としてZ
nSe層を成長させるようにしているので、結晶性が良
好なZnSe層を含む半導体積層構造を製造することが
できる。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to the second aspect of the present invention, the ZnSe layer is grown with the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam being smaller than 1 at the initial stage of growth. Then, the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is set to 1 to 1.5 and Z
Since the nSe layer is grown, a semiconductor laminated structure including a ZnSe layer having good crystallinity can be manufactured.

【0077】この発明の第3の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、II−VI族化合物半導体層の
成長時に用いるSeの分子線の強度をZnSe層の成長
時に用いるSeの分子線の強度よりも高くするようにし
ているので、結晶性が良好なII−VI族化合物半導体
層を含む半導体積層構造を製造することができる。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to the third aspect of the present invention, the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the II-VI compound semiconductor layer is the same as that of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer. Since the strength is higher than the strength, it is possible to manufacture a semiconductor laminated structure including a II-VI group compound semiconductor layer having good crystallinity.

【0078】この発明の第4の発明による半導体積層構
造の製造方法によれば、ZnSe層の成長時におけるI
I族元素の分子線の強度に対するVI族元素の分子線の
強度の比を1.0〜10.0、ZnSSe層の成長時に
おけるII族元素の分子線の強度に対するVI族元素の
分子線の強度の比を1.0〜8.2、ZnMgSSe層
の成長時におけるII族元素の分子線の強度に対するV
I族元素の分子線の強度の比を1.0〜8.0とするよ
うにしているので、結晶性が良好なII−VI族化合物
半導体層を含む半導体積層構造を製造することができ
る。
According to the method for manufacturing a semiconductor laminated structure in accordance with the fourth aspect of the present invention, I at the time of growing the ZnSe layer is I.
The ratio of the intensity of the molecular beam of the VI group element to that of the group I element is 1.0 to 10.0, and the ratio of the molecular beam of the VI group element to that of the II group element during the growth of the ZnSSe layer is The intensity ratio is 1.0 to 8.2, and V with respect to the intensity of the molecular beam of the II group element during the growth of the ZnMgSSe layer.
Since the ratio of the intensity of the molecular beam of the group I element is set to 1.0 to 8.0, it is possible to manufacture a semiconductor laminated structure including a II-VI group compound semiconductor layer having good crystallinity.

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

【図1】この発明の実施例において用いられるMBE装
置を示す略線図である。
FIG. 1 is a schematic diagram showing an MBE device used in an embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1実施例により製造される半導体
レーザーの共振器長方向に垂直な断面図である。
FIG. 2 is a sectional view perpendicular to the cavity length direction of the semiconductor laser manufactured according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第1実施例により製造される半導体
レーザーの共振器長方向に平行な断面図である。
FIG. 3 is a sectional view parallel to the cavity length direction of the semiconductor laser manufactured according to the first embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第3実施例による半導体レーザーの
製造方法におけるn型ZnSeバッファ層の成長初期の
Znの分子線源のシャッターおよびSeの分子線源のシ
ャッターの開閉のシーケンス図である。
FIG. 4 is a sequence diagram of opening and closing of a shutter of a molecular beam source of Zn and a shutter of a molecular beam source of Se in an initial stage of growth of an n-type ZnSe buffer layer in a method for manufacturing a semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

10、20 真空容器 30 真空搬送路 41 n型GaAs基板 42 n型GaAsバッファ層 43 n型ZnSeバッファ層 44 n型ZnSw Se1-w バッファ層 45 n型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 46 n型ZnSu Se1-u 光導波層 47 活性層 48 p型ZnSu Se1-u 光導波層 49 p型Zn1-p Mgp q Se1-q クラッド層 50 p型ZnSv Se1-v 層 51 p型ZnSeコンタクト層 52 p型ZnSe/ZnTeMQW層 53 p型ZnTeコンタクト層 54 絶縁層 55 p側電極 56 n側電極10, 20 Vacuum container 30 Vacuum transfer path 41 n-type GaAs substrate 42 n-type GaAs buffer layer 43 n-type ZnSe buffer layer 44 n-type ZnS w Se 1-w buffer layer 45 n-type Zn 1-p Mg p S q Se 1 -q clad layer 46 n-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 47 active layer 48 p-type ZnS u Se 1-u optical waveguide layer 49 p-type Zn 1-p Mg p S q Se 1-q clad layer 50 p ZnS v Se 1-v layer 51 p-type ZnSe contact layer 52 p-type ZnSe / ZnTe MQW layer 53 p-type ZnTe contact layer 54 insulating layer 55 p-side electrode 56 n-side electrode

Claims (27)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に積層されたZnSe層と、 上記ZnSe層上に積層された少なくとも一層のII−
VI族化合物半導体層とを有し、 積層欠陥密度が104 cm-2未満であることを特徴とす
る半導体積層構造。
1. A ZnSe layer laminated on a substrate, and at least one II-layer laminated on the ZnSe layer.
A Group VI compound semiconductor layer, and a stacking fault density of less than 10 4 cm -2 .
【請求項2】 上記基板はIII−V族化合物半導体基
板であることを特徴とする請求項1記載の半導体積層構
造。
2. The semiconductor laminated structure according to claim 1, wherein the substrate is a III-V group compound semiconductor substrate.
【請求項3】 上記III−V族化合物半導体基板はG
aAs基板であることを特徴とする請求項2記載の半導
体積層構造。
3. The III-V compound semiconductor substrate is G
The semiconductor laminated structure according to claim 2, wherein the semiconductor laminated structure is an aAs substrate.
【請求項4】 上記GaAs基板の表面は(2×4)A
s安定化面であることを特徴とする請求項3記載の半導
体積層構造。
4. The surface of the GaAs substrate is (2 × 4) A
The semiconductor laminated structure according to claim 3, wherein the semiconductor laminated structure is an s-stabilized surface.
【請求項5】 上記II−VI族化合物半導体層にはZ
nSSe層およびZnMgSSe層が含まれることを特
徴とする請求項1記載の半導体積層構造。
5. Z is formed in the II-VI compound semiconductor layer.
The semiconductor multilayer structure according to claim 1, further comprising an nSSe layer and a ZnMgSSe layer.
【請求項6】 上記基板および上記ZnSe層はn型の
導電型を示すことを特徴とする請求項1記載の半導体積
層構造。
6. The semiconductor laminated structure according to claim 1, wherein the substrate and the ZnSe layer exhibit n-type conductivity.
【請求項7】 ZnSe層を分子線エピタキシー法によ
り基板上に成長させるようにした半導体積層構造の製造
方法において、 成長初期はZnの分子線の強度に対するSeの分子線の
強度の比を1よりも小さくして上記ZnSe層を成長さ
せ、その後Znの分子線の強度に対するSeの分子線の
強度の比を1ないし1.5として上記ZnSe層を成長
させるようにしたことを特徴とする半導体積層構造の製
造方法。
7. A method for manufacturing a semiconductor laminated structure in which a ZnSe layer is grown on a substrate by a molecular beam epitaxy method, wherein the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam is set to 1 at the initial stage of growth. And a ZnSe layer is grown to a small value, and then the ZnSe layer is grown with a ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam of 1 to 1.5. Method of manufacturing structure.
【請求項8】 Znの分子線源のシャッターを開けたま
まSeの分子線源のシャッターを繰り返し開閉すること
により成長初期におけるZnの分子線の強度に対するS
eの分子線の実効的な強度の比を1よりも小さくするこ
とを特徴とする請求項7記載の半導体積層構造の製造方
法。
8. The S relative to the intensity of the Zn molecular beam at the initial stage of growth by repeatedly opening and closing the shutter of the Se molecular beam source with the shutter of the Zn molecular beam source open.
8. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 7, wherein the ratio of the effective intensity of the molecular beam of e is smaller than 1.
【請求項9】 成長初期におけるSeの分子線源の温度
をその後におけるSeの分子線源の温度よりも低くする
ことにより成長初期におけるZnの分子線の強度に対す
るSeの分子線の強度の比を1よりも小さくすることを
特徴とする請求項7記載の半導体積層構造の製造方法。
9. The ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam at the initial stage of growth is set by lowering the temperature of the Se molecular beam source at the initial stage of growth below the temperature of the Se molecular beam source thereafter. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 7, wherein the method is smaller than 1.
【請求項10】 上記基板はIII−V族化合物半導体
基板であることを特徴とする請求項7記載の半導体積層
構造の製造方法。
10. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 7, wherein the substrate is a III-V group compound semiconductor substrate.
【請求項11】 上記III−V族化合物半導体基板は
GaAs基板であることを特徴とする請求項10記載の
半導体積層構造の製造方法。
11. The method according to claim 10, wherein the III-V compound semiconductor substrate is a GaAs substrate.
【請求項12】 上記GaAs基板の表面は(2×4)
As安定化面であることを特徴とする請求項11記載の
半導体積層構造の製造方法。
12. The surface of the GaAs substrate is (2 × 4)
The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 11, wherein the method is an As stabilizing surface.
【請求項13】 上記基板および上記ZnSe層はn型
の導電型を示すことを特徴とする請求項7記載の半導体
積層構造の製造方法。
13. The method for manufacturing a semiconductor multilayer structure according to claim 7, wherein the substrate and the ZnSe layer have n-type conductivity.
【請求項14】 ZnSe層および少なくともSeを含
む少なくとも一層の多元のII−VI族化合物半導体層
を分子線エピタキシー法により基板上に順次成長させる
ようにした半導体積層構造の製造方法において、 上記II−VI族化合物半導体層の成長時に用いるSe
の分子線の強度を上記ZnSe層の成長時に用いるSe
の分子線の強度よりも高くするようにしたことを特徴と
する半導体積層構造の製造方法。
14. A method for producing a semiconductor laminated structure, wherein a ZnSe layer and at least one multi-element II-VI compound semiconductor layer containing at least Se are sequentially grown on a substrate by a molecular beam epitaxy method. Se used during growth of Group VI compound semiconductor layer
The intensity of the molecular beam of Se used for growing the above ZnSe layer
The method for producing a semiconductor laminated structure is characterized in that the strength of the molecular beam is higher than that of the molecular beam.
【請求項15】 上記ZnSe層の成長時には上記Se
の分子線を1本用い、上記II−VI族化合物半導体層
の成長時には上記Seの分子線を2本用いることにより
上記II−VI族化合物半導体層の成長時に用いる上記
Seの分子線の強度を上記ZnSe層の成長時に用いる
上記Seの分子線の強度よりも高くすることを特徴とす
る請求項14記載の半導体積層構造の製造方法。
15. The Se layer is grown when the ZnSe layer is grown.
The molecular beam of Se used for the growth of the II-VI group compound semiconductor layer is increased by using one molecular beam of the above and two molecular beams of the Se for growth of the II-VI group compound semiconductor layer. 15. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the intensity is higher than the molecular beam intensity of Se used during the growth of the ZnSe layer.
【請求項16】 上記II−VI族化合物半導体層の成
長時におけるSeの分子線源の温度を上記ZnSe層の
成長時におけるSeの分子線源の温度よりも高くするこ
とにより上記II−VI族化合物半導体層の成長時に用
いる上記Seの分子線の強度を上記ZnSe層の成長時
に用いる上記Seの分子線の強度よりも高くすることを
特徴とする請求項14記載の半導体積層構造の製造方
法。
16. The II-VI group by increasing the temperature of the Se molecular beam source during the growth of the II-VI group compound semiconductor layer above the temperature of the Se molecular beam source during the growth of the ZnSe layer. 15. The method of manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the compound semiconductor layer is made higher than the intensity of the Se molecular beam used during the growth of the ZnSe layer.
【請求項17】 上記ZnSe層の成長初期はZnの分
子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1よりも
小さくして上記ZnSe層を成長させ、その後Znの分
子線の強度に対するSeの分子線の強度の比を1ないし
1.5として上記ZnSe層を成長させることを特徴と
する請求項14記載の半導体積層構造の製造方法。
17. The ZnSe layer is grown with the ratio of the intensity of the Se molecular beam to the intensity of the Zn molecular beam being less than 1 at the initial stage of growth of the ZnSe layer, and then the Se relative to the Zn molecular beam intensity. 15. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the ZnSe layer is grown with a ratio of the intensity of the molecular beam of 1 to 1.5.
【請求項18】 上記II−VI族化合物半導体層には
ZnSSe層およびZnMgSSe層が含まれることを
特徴とする請求項14記載の半導体積層構造の製造方
法。
18. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the II-VI group compound semiconductor layer includes a ZnSSe layer and a ZnMgSSe layer.
【請求項19】 上記基板はIII−V族化合物半導体
基板であることを特徴とする請求項14記載の半導体積
層構造の製造方法。
19. The method of manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the substrate is a III-V compound semiconductor substrate.
【請求項20】 上記III−V族化合物半導体基板は
GaAs基板であることを特徴とする請求項14記載の
半導体積層構造の製造方法。
20. The method of manufacturing a semiconductor multilayer structure according to claim 14, wherein the III-V compound semiconductor substrate is a GaAs substrate.
【請求項21】 上記GaAs基板の表面は(2×4)
As安定化面であることを特徴とする請求項20記載の
半導体積層構造の製造方法。
21. The surface of the GaAs substrate is (2 × 4)
21. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 20, which is an As stabilizing surface.
【請求項22】 上記基板および上記ZnSe層はn型
の導電型を示すことを特徴とする請求項14記載の半導
体積層構造の製造方法。
22. The method of manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 14, wherein the substrate and the ZnSe layer have n-type conductivity.
【請求項23】 基板上にZnSe層を分子線エピタキ
シー法により成長させた後、上記ZnSe層上にZnS
Se層およびZnMgSSe層を分子線エピタキシー法
により成長させるようにした半導体積層構造の製造方法
において、 上記ZnSe層の成長時におけるII族元素の分子線の
強度に対するVI族元素の分子線の強度の比を1.0〜
10.0、上記ZnSSe層の成長時におけるII族元
素の分子線の強度に対するVI族元素の分子線の強度の
比を1.0〜8.2、上記ZnMgSSe層の成長時に
おけるII族元素の分子線の強度に対するVI族元素の
分子線の強度の比を1.0〜8.0とすることを特徴と
する半導体積層構造の製造方法。
23. A ZnSe layer is grown on a substrate by a molecular beam epitaxy method, and then ZnS is grown on the ZnSe layer.
In a method for manufacturing a semiconductor laminated structure in which a Se layer and a ZnMgSSe layer are grown by a molecular beam epitaxy method, a ratio of the intensity of the group VI element molecular beam to the intensity of the group II element molecular beam during the growth of the ZnSe layer is described. 1.0 to
10.0, the ratio of the intensity of the molecular beam of the VI group element to the intensity of the molecular beam of the II group element during the growth of the ZnSSe layer is 1.0 to 8.2, and the intensity of the II group element during the growth of the ZnMgSSe layer is 1.0 to 8.2. A method for manufacturing a semiconductor laminated structure, wherein the ratio of the intensity of the molecular beam of the VI group element to the intensity of the molecular beam is 1.0 to 8.0.
【請求項24】 上記基板はIII−V族化合物半導体
基板であることを特徴とする請求項23記載の半導体積
層構造の製造方法。
24. The method of manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 23, wherein the substrate is a III-V compound semiconductor substrate.
【請求項25】 上記III−V族化合物半導体基板は
GaAs基板であることを特徴とする請求項24記載の
半導体積層構造の製造方法。
25. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 24, wherein the III-V compound semiconductor substrate is a GaAs substrate.
【請求項26】 上記GaAs基板の表面は(2×4)
As安定化面であることを特徴とする請求項25記載の
半導体積層構造の製造方法。
26. The surface of the GaAs substrate is (2 × 4)
26. The method for manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 25, which is an As-stabilized surface.
【請求項27】 上記基板および上記ZnSe層はn型
の導電型を示すことを特徴とする請求項23記載の半導
体積層構造の製造方法。
27. The method of manufacturing a semiconductor laminated structure according to claim 23, wherein the substrate and the ZnSe layer have n-type conductivity.
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