JPH0969668A

JPH0969668A - 半導体発光装置とこれを製造するための高圧原料容器及び半導体発光装置の製造方法

Info

Publication number: JPH0969668A
Application number: JP22423895A
Authority: JP
Inventors: Masahisa Funamizu; 将久船水; Toshihide Izumitani; 敏英泉谷; Kazuaki Otsuka; 一昭大塚; Tetsuro Yoshida; 哲朗吉田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1995-08-31
Filing date: 1995-08-31
Publication date: 1997-03-11

Abstract

(57)【要約】【課題】本発明は、埋込み層などの半導体層における
Ａｌ不純物濃度を抑制することにより、再成長による良
好なｐｎ接合を形成でき、もって、低しきい値特性、最
大発振温度及び発光特性の向上を図る。【解決手段】Ａｌ元素を含まない III−Ｖ族化合物半
導体から形成され、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのｐ
ｎ接合を有する埋込み型の半導体発光装置において、ｐ
型半導体層のｐ型導電型を形成する不純物がＺｎであ
り、かつｐｎ接合部の近傍におけるｐ型半導体層のＡｌ
不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であり、ｐｎ接合部
の近傍のＯ₂ 不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下である
半導体発光装置とこれを製造するための高圧原料容器及
び半導体発光装置の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、埋込み型低しきい
値半導体レーザ又は可視光のＬＥＤの如き、半導体発光
装置とこれを製造するための高圧原料容器及び半導体発
光装置の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】半導体レーザにおける電流狭搾構造とし
ては、例えば、活性層の両側を半導体層で埋込んだ埋込
み構造が用いられている。この種の埋込み型半導体レー
ザについては、活性層近傍の埋込み形状が半導体レーザ
の基本特性を大きく変化させることが知られている。埋
込み形状は、ｐｎ接合の多層構造から形成され、そのｐ
ｎ接合における半導体各層の膜厚及びキャリア濃度の設
計が非常に重要となっている。

【０００３】近年、複雑な埋込み構造により、低しきい
値レーザ発振や高い最大発振温度を有する高性能半導体
レーザと呼ばれる素子が報告されている。高性能半導体
レーザでは、半導体レーザ素子の作成工程における微妙
な工程変化が素子特性を大きく変化させる。特に、埋込
み層は再成長であり、この再成長界面の結晶性が重要と
なっている。再成長界面には、再成長時に混入する不純
物により、深いエネルギー準位が形成される。深いエネ
ルギー準位は電流のリークパスや非発光な再結合成分と
なるため、埋込み層のｐｎ接合特性の悪化を招き、半導
体レーザの特性を低下させる欠点がある。

【０００４】また、埋込み層のｐ型半導体層中には、ｐ
型導電型を形成するためのドーパントとしての不純物で
あるＺｎの他に、予期しない不純物としてＡｌが混入す
る問題がある。この問題は、ＭＯＣＶＤ法によりＺｎの
原料を充填するための高圧原料容器の材質であるＡｌが
充填原料と反応して結晶中に取込まれることにより生じ
る。高圧原料容器は、取扱いや強度の面からＡｌ材質が
使用されている。また、Ａｌ材質とＺｎ原料との化学反
応の例が殆どないことも、Ａｌ材質の使用される理由と
なっている。さらに、Ａｌ材質を溶剤処理するだけで、
Ａｌ表面に化学的に非常に安定なアルミナ（Ａｌ₂ Ｏ
₃ ）膜を形成可能なこともＡｌ材質の使用される理由で
ある。

【０００５】しかしながら、化学的に安定なアルミナ膜
をＡｌ表面に形成しても、高圧原料容器を長時間使用す
ると、Ａｌが混入してくる問題がある。この問題を図８
を用いて詳細に説明する。図８は高圧原料容器の内壁の
部分断面図である。高圧原料容器は、Ａｌブロックから
くりぬかれ、磨き粉を用いて荒い内面研磨が施される。
なお、内面研磨後の内壁１１は約１０μｍ程度の凹凸を
有する。内面研磨後、高圧原料容器では、Ａｌに反応す
る溶剤が注入され、内壁１１表面にアルミナ膜１２が形
成される。アルミナ膜１２は、溶剤により形成されるた
め、１０μｍ以上の膜厚を有する。しかしながら、この
ようなアルミナ膜１２では、高圧原料容器の内壁１１の
凹凸に対応して膜厚が不均一となり、不均一な膜厚分布
に対応して干渉模様が生じ、さらに、多数のピンホール
１３が生じる。このため、高圧原料容器では、長時間の
使用により、内壁１１材質のＡｌがアルミナ膜１２のピ
ンホール１３を介してＺｎ原料に混入する問題が生じ
る。

【０００６】一方、最近、可視光ＬＥＤとして、窒化ガ
リウム系化合物半導体の発光素子の開発が進んでいる。
この材料系では、活性層となるＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎに、所
定量のＺｎを混入させることで、Ｚｎに起因するエネル
ギー準位を形成し、このエネルギー準位を利用して青色
発光を可能としている。しかし、上述したように、Ｚｎ
原料とともにＡｌが混入されると、Ｉｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ活
性層にＡｌに起因する深いエネルギー準位が形成され
る。このＡｌに起因する深いエネルギー準位により、Ｉ
ｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ活性層の発光特性を低下させる問題が発
生する。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】このように、従来の埋
込み型半導体レーザでは、埋込み層による良好なｐｎ接
合ができず、特にｐｎ接合が再成長界面を境に形成され
るため、再成長界面に混入する不純物により、不必要に
リーク電流が大きくなり易く、最大発振温度を低下させ
る問題がある。

【０００８】また、ｐ型半導体層及びＺｎを混入して用
いる窒化ガリウム系化合物半導体にＡｌが混入するとい
う問題がある。これは、Ｚｎ原料の高圧原料容器の内面
からＡｌが混入することにより生じる。長時間にわたり
安定した保護膜を得られないことにも問題がある。

【０００９】なお、以上の問題は、半導体レーザに限ら
ず、ＬＥＤでも同様である。例えば、結晶成長を一旦停
止した後に、下層とは逆導電型の半導体層を形成した場
合、再成長界面がｐｎ接合面となり、ｐｎ接合特性を劣
化させている。

【００１０】本発明は上記実情を考慮してなされたもの
で、埋込み層などの半導体層におけるＡｌ不純物濃度を
抑制することにより、再成長による良好なｐｎ接合を形
成でき、もって、低しきい値特性、最大発振温度及び発
光特性を向上し得る半導体発光装置とこれを製造するた
めの高圧原料容器及び半導体発光装置の製造方法を提供
することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】請求項１に対応する発明
は、Ａｌ元素を含まない III−Ｖ族化合物半導体から形
成され、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのｐｎ接合を有
する埋込み型の半導体発光装置において、前記ｐ型半導
体層のｐ型導電型を形成する不純物がＺｎであり、かつ
前記ｐｎ接合部の近傍における前記ｐ型半導体層のＡｌ
不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であり、前記ｐｎ接
合部の近傍のＯ₂ 不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下で
ある半導体発光装置である。

【００１２】また、請求項２に対応する発明は、Ｚｎを
含むＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ活性層（但し、0<x<1 ）を有する
ダブルヘテロ構造の窒化ガリウム系化合物半導体から形
成される半導体発光装置において、前記Ｉｎ_x Ｇａ_1-x
Ｎ活性層としてはＡｌ不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以
下である半導体発光装置である。

【００１３】さらに、請求項３に対応する発明は、請求
項１又は請求項２に記載の半導体発光装置を製造するた
めの高圧原料容器であって、高圧原料容器本体として
は、前記Ｚｎの原料ガスを保持及び供給する機能を有
し、Ａｌ材質から形成されて内壁側が２μｍ以下の凹凸
となるように平滑処理され、かつ当該Ａｌ材質の凹凸を
覆うように内壁表面にはＡｌ₂ Ｏ₃ 膜が形成された高圧
原料容器である。

【００１４】また、請求項４に対応する発明は、請求項
３に対応する高圧原料容器を用いる半導体発光装置の製
造方法であって、前記高圧原料容器本体から供給される
Ｚｎの原料ガスを用いてｐｎ接合のｐ型半導体層を気相
成長させる工程を含んでいる半導体発光装置の製造方法
である。なお、気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法が適
用可能である。

【００１５】従って、請求項１に対応する発明は以上の
ような手段を講じたことにより、ｐ型半導体層のｐ型導
電型を形成する不純物がＺｎであり、かつｐｎ接合部の
近傍におけるｐ型半導体層のＡｌ不純物濃度が１×１０
¹⁸ｃｍ^-3以下であり、ｐｎ接合部の近傍のＯ₂ 不純物濃
度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるので、埋込み層などの
半導体層におけるＡｌ不純物濃度を抑制することによ
り、Ａｌ不純物濃度に相関のあるＯ₂ 不純物濃度を低減
させてＯ₂ に起因する深いエネルギー準位を低減させ、
これにより、深いエネルギー準位の関与する電流のリー
クパスや非発光再結合成分を減少させるので、再成長に
よる良好なｐｎ接合を形成でき、もって、低しきい値特
性、最大発振温度及び発光特性を向上させることができ
る。

【００１６】また、請求項２に対応する発明は、Ｉｎ_x
Ｇａ_1-x Ｎ活性層としてはＡｌ不純物濃度が１×１０¹⁸
ｃｍ^-3以下であるので、請求項１に対応する作用と同様
に、Ａｌ不純物濃度に相関のあるＯ₂ 不純物濃度を低減
させてＯ₂ に起因する深いエネルギー準位を低減させ、
深いエネルギー準位の関与する非発光再結合成分を減少
させるので、良好な活性層を形成でき、もって、発光特
性を向上させることができる。

【００１７】さらに、請求項３及び請求項４に対応する
発明は、ｐｎ接合のｐ型半導体層を気相成長させる工程
に用いられる高圧原料容器本体としては、Ｚｎの原料ガ
スを保持及び供給する機能を有し、Ａｌ材質から形成さ
れて内壁側が２μｍ以下の凹凸となるように平滑処理さ
れ、かつＡｌ材質の凹凸を覆うように内壁表面にはＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜が形成されているので、ピンホールのないＡｌ
₂ Ｏ₃ 膜にてＡｌ材質を覆うことができ、これにより、
長時間使用してもＺｎ原料ガスへのＡｌの混入を抑制で
きて高純度の原料ガスを安定的に供給でき、もって、製
造される半導体発光装置の特性向上を図ることができる
と共に、製造工程の安定性及び再現性を向上させること
ができる。

【００１８】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を図面
を参照して説明するが、その前に本発明の基本原理を図
１乃至図４を参照して述べる。図１は埋込み型半導体レ
ーザにおけるｐｎ接合近傍の酸素濃度とｐ型ＩｎＰ層中
のＡｌ濃度との関係を示す図であり、図２は埋込み型半
導体レーザにおけるしきい値電流とｐ型ＩｎＰ層中のＡ
ｌ濃度との関係を示す図である。図２に示すように、ｐ
型ＩｎＰ層中のＡｌ濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下の場
合、低しきい値電流特性を満たしている。また、このＡ
ｌ濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下の場合、図１に示すよう
に、ｐｎ接合近傍の酸素濃度が５×１０¹⁶ｃｍ^-3となっ
ている。

【００１９】すなわち、図１及び図２は、ｐ型ＩｎＰ層
中のＡｌ濃度を１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下に抑制することに
より、ｐｎ接合近傍の酸素濃度が５×１０¹⁶ｃｍ^-3に低
減でき、低しきい値電流によるレーザ発振を実現できる
ことを示している。また、結晶中のＡｌ濃度を抑制させ
ることにより、母胎材料との組成又は格子整合のズレを
低減させることができる。

【００２０】図３は本発明の実施の形態に係る高圧原料
容器の内壁の部分断面図である。この高圧原料容器は、
Ａｌブロックのくりぬきにより形成され、内壁２１表面
の凹凸を２μｍ以下に平滑化するための１Ｓ（イチエ
ス）処理が施される。１Ｓ処理後、高圧原料容器は、酸
素ガスを流した状態で８０℃、３時間の加熱処理によ
り、５μｍ厚のアルミナ膜２２がＡｌ材質を覆うように
内壁２１表面に形成される。このアルミナ膜２２は、従
来とは異なり、ピンホールのない高品質のものとなって
いる。

【００２１】図４はアルミナ膜２２形成後の高圧原料容
器内面の荒さと、高圧原料容器のＺｎ原料のジメチル亜
鉛（以下、ＤＭＺｎという。）ガスを８０kg・f／cm^-3で
６ケ月充填放置したときのＤＭＺｎガス中に混入したＡ
ｌ濃度との関係を示す図である。図示するように、高圧
原料容器内面の荒さが２μｍ以下の場合、Ａｌの混入量
が急激に低下している。すなわち、図４は高圧原料容器
内面の平滑化がＡｌの混入を抑制するのに有効であるこ
とを示している。また、このようにピンホールのないア
ルミナ膜２２にてＡｌ材質を覆った高圧原料容器を用い
ることにより、長時間使用してもＺｎ原料ガスへのＡｌ
の混入を抑制できて高純度の原料ガスを安定的に供給で
き、もって、ＭＯＣＶＤ法により製造される半導体発光
装置の特性向上を図ることができると共に、製造工程の
安定性及び再現性を向上させることができる。

【００２２】次に、このような高圧原料容器を用いて半
導体発光装置を製造した場合の本発明の実施の形態を図
面を参照して説明する。図５は本発明の第１の実施の形
態に係る埋込み型半導体レーザの概略構成を示す断面図
である。この埋込み型半導体レーザは、面方位（１０
０）のｎ型ＩｎＰ基板３０を有し、この基板３０上に約
１μｍ厚のｎ型ＩｎＰバッファ層３１、約０．１μｍ厚
の多重量子井戸活性層３２及び約０．１μｍ厚の光ガイ
ド層３３がＭＯＣＶＤ法により積層形成されている。

【００２３】ｎ型ＩｎＰバッファ層３１、多重量子井戸
活性層３２及び光ガイド層３３は、１．５μｍ幅のメサ
部が形成される。メサ部側面は、２回目の成長にて形成
されるｐ型ＩｎＰ層３４及びｎ型ＩｎＰ層３５により、
順次埋込まれる。

【００２４】メサ部頂上の光ガイド層３３及びメサ部側
面上層のｎ型ＩｎＰ層３５は、３回目の成長にて形成さ
れるｐ型ＩｎＰ層３６及びｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト
層３７により、順次覆われる。

【００２５】ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層３７は、絶
縁物としてのＳｉＯ₂ 膜３８がメサ部側面上の対向箇所
に積層され、ｐ型電極としてのＡｕ／ＡｕＺｎ層３９が
メサ部上の対向箇所に積層される。Ａｕ／ＡｕＺｎ層３
９はＳｉＯ₂ 膜３８上にも積層される。

【００２６】一方、ｎ型ＩｎＰ基板３０は、これら多層
構造とは反対面に、ｎ型電極としてのＡｕ／ＡｕＧｅ層
４０が形成される。ここで、多重量子井戸活性層３２
は、１．１μｍ帯の発光が可能なＩｎＧａＡｓＰバリア
層と、ＩｎＧａＡｓ井戸層とから構成され、１．５５μ
ｍ帯の発光が可能な組成に組合わされている。ＩｎＧａ
ＡｓＰバリア層は１層当り、７．５ｎｍ厚である。Ｉｎ
ＧａＡｓ井戸層は１層当り、１０ｎｍ厚であり、層数が
６個である。

【００２７】光ガイド層３３は１．１μｍ帯の発光が可
能なＩｎＧａＡｓＰ層である。ｐ型ＩｎＰ層３４は不純
物（Ｚｎ）濃度ｐ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3、層厚１．０μｍ
である。

【００２８】ｎ型ＩｎＰ層３５は不純物濃度ｎ＝１×１
０¹⁸ｃｍ^-3、層厚１．０μｍである。ｐ型ＩｎＰ層３６
は不純物（Ｚｎ）濃度ｐ＝１×１０¹⁸ｃｍ^-3、層厚２．
０μｍである。なお、両ｐ型ＩｎＰ層３４，３６はＡｌ
濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3に抑制されている。

【００２９】次に、以上のような構成の埋込み型半導体
レーザの動作を説明する。この埋込み型半導体レーザに
おいては、ｐ型電極としてのＡｕ／ＡｕＺｎ層３９と、
ｎ型電極としてのＡｕ／ＡｕＧｅ層４０との間に電圧が
印加されると、Ａｕ／ＡｕＺｎ層３９からＡｕ／ＡｕＧ
ｅ層４０に向けてメサ部を通過するように電流が流れ、
メサ部内の多重量子井戸活性層３２にてＣＷ発振により
レーザ光が発生する。

【００３０】ここで、本実施の形態に係る埋込み型半導
体レーザは、図２に示すように、Ａｌ濃度が約１×１０
¹⁸ｃｍ^-3に抑制されたことにより、約３ｍＡという低し
きい値電流にて室温ＣＷ発振を実現することができる。
なお、従来はこの多層構造でｐ型ＩｎＰ層中のＡｌ濃度
を抑制しなかったので、しきい値電流が６ｍＡと高かっ
た。

【００３１】また、本実施の形態に係る埋込み型半導体
レーザは、Ａｌ濃度の抑制に伴う酸素濃度の低下によっ
て不要なリーク電流を低減させることにより、最大ＣＷ
発振温度を１４０℃まで向上させることができる。

【００３２】上述したように第１の実施の形態によれ
ば、ｐ型半導体層のｐ型導電型を形成する不純物がＺｎ
であり、かつｐｎ接合部の近傍におけるｐ型半導体層の
Ａｌ不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であり、ｐｎ接
合部の近傍のＯ₂ 不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下で
あるので、埋込み層などの半導体層におけるＡｌ不純物
濃度を抑制することにより、Ａｌ不純物濃度に相関のあ
るＯ₂ 不純物濃度を低減させてＯ₂ に起因する深いエネ
ルギー準位を低減させ、これにより、深いエネルギー準
位の関与する電流のリークパスや非発光再結合成分を減
少させるので、再成長による良好なｐｎ接合を形成で
き、もって、低しきい値特性、最大発振温度及び発光特
性を向上させることができる。

【００３３】また、本実施の形態に係る埋込み型半導体
レーザは、前述した高圧原料容器を用いて安定性及び再
現性よく製造することができる。次に、本発明の第２の
実施の形態に係る窒化ガリウム系化合物半導体発光ダイ
オードについて図面を用いて説明する。

【００３４】図６はこの発光ダイオードの概略構成を示
す断面図である。この発光ダイオードは、ＭＯＣＶＤ法
により、サファイア基板４１上に約３０ｎｍ厚の低温成
長ＧａＮバッファ層４２及び約４μｍ厚の高温成長ｎ型
ＧａＮ層４３が順次積層されている。ｎ型ＧａＮ層４３
上には、ｎ型クラッド層４４、ｐ型活性層４５、ｐ型ク
ラッド層４６及びｐ型コンタクト層４７が順次積層され
る。しかる後、ｐ型クラッド層４６及びｐ型コンタクト
層４７の低抵抗化を図るため、窒素雰囲気にて６２０
℃、３０分のアニール処理が施される。アニール処理
後、ウェハーはその一部がｎ型ＧａＮ層４３を露出させ
るようにエッチング処理される。エッチング処理後、ｐ
型コンタクト層４７上にはＡｕ電極４８が形成され、露
出されたｎ型ＧａＮ層４３上にはＡｌ電極４９が形成さ
れ、しかる後、電極とその下地の半導体層とを合金化さ
せるための加熱処理が施される。加熱処理後、ウェハー
は５００μｍ角のサイズにカットされ、もって、発光ダ
イオードが形成される。

【００３５】ここで、ｎ型クラッド層４４は、０．１５
μｍ厚のＧａ_0.87Ａｌ_0.13Ｎ層であり、ｎ型ドーパント
としてＳｉがドーピング量、約１×１０¹⁸ｃｍ^-3で使用
されている。

【００３６】ｐ型活性層４５は、１５ｎｍ厚のＩｎ_0.1
Ｇａ_0.9 Ｎ層であり、ｐ型ドーパントとしてＺｎがドー
ピング量、約１×１０¹⁹ｃｍ^-3として使用されている。
ｐ型クラッド層４６は、０．１５μｍ厚のＧａ_0.87Ａｌ
_0.13Ｎ層であり、ｐ型ドーパントとしてＭｇがドーピン
グ量、約３×１０¹⁸ｃｍ^-3で使用されている。

【００３７】ｐ型コンタクト層４７は、０．４μｍ厚の
ＧａＮ層であり、ｐ型ドーパントとしてＭｇがドーピン
グ量、約３×１０¹⁸ｃｍ^-3で使用されている。次に、以
上のように構成された発光ダイオードの動作を述べる。

【００３８】この発光ダイオードにおいては、ｐ型電極
としてのＡｕ電極４８と、ｎ型電極としてのＡｌ電極４
９との間に電圧が印加されると、Ａｕ電極４８からＡｌ
電極４９に向けて各層を通過するように電流が流れ、ｐ
型活性層４５にて青色発光を生じた。

【００３９】このとき、順方向電流２０ｍＡにおいて、
出力２２０μＷであり、ピーク波長４７０ｎｍ、輝度４
５０ｍｃｄ（ミリカンデラ）であった。ｐ型活性層（Ｉ
ｎ_0.1 Ｇａ_0.9 Ｎ）４５へのＺｎのドーピング量に比例
して、ｐ型活性層の発光強度とｐ型活性層中のＡｌ濃度
が増加した。なお、発光強度は、Ｚｎの量が２×１０¹⁷
ｃｍ^-3より少ない量（例えば５×１０¹⁵ｃｍ^-3）ではＺ
ｎの量に比例して増加し、Ｚｎの量が２×１０¹⁷ｃｍ^-3
〜１×１０²⁰ｃｍ^-3の範囲では最高となる。

【００４０】図７はこのときのｐ型活性層における相対
発光強度のＡｌ濃度依存性を示す図である。なお、この
相対発光強度は、最高の発光強度であったＺｎの量が約
２×１０¹⁷ｃｍ^-3のときの発光強度を１００％としたと
きの相対強度を意味している。図示するように、Ａｌ濃
度が約２×１０¹⁸ｃｍ^-3以上になると、相対発光強度が
低下する。なお、本実施の形態におけるＺｎのドーピン
グ量、約１×１０¹⁹ｃｍ^-3の場合、ｐ型活性層中のＡｌ
濃度は約２×１０¹⁷ｃｍ^-3であった。

【００４１】上述したように第２の実施の形態によれ
ば、Ｚｎを含むｐ型活性層４５としてはＡｌ不純物濃度
が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であるので、第１の実施の形態
と同様に、Ａｌ不純物濃度に相関のあるＯ₂ 不純物濃度
を低減させてＯ₂ に起因する深いエネルギー準位を低減
させ、深いエネルギー準位の関与する非発光再結合成分
を減少させるので、良好な活性層（発光層）を形成で
き、もって、発光特性を向上させることができる。

【００４２】また、本実施の形態に係る発光ダイオード
は、前述した高圧原料容器を用いて安定性及び再現性よ
く製造することができる。なお、本発明は上述した第１
及び第２の実施の形態に限定されない。例えば、半導体
レーザの活性層の組成も適宜変更可能である。また、第
１の実施の形態ではＩｎＧａＡｓ／ＩｎＰ系について説
明したが、これに限らず、Ａｌ元素を含まない材料系に
本発明の原理を適用しても、本発明を同様に実施して同
様の効果を得ることができる。その他、本発明はその要
旨を逸脱しない範囲で種々変形して実施できる。

【００４３】

【発明の効果】以上説明したように請求項１の発明によ
れば、ｐ型半導体層のｐ型導電型を形成する不純物がＺ
ｎであり、かつｐｎ接合部の近傍におけるｐ型半導体層
のＡｌ不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であり、ｐｎ
接合部の近傍のＯ₂ 不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下
であるので、埋込み層などの半導体層におけるＡｌ不純
物濃度を抑制することにより、Ａｌ不純物濃度に相関の
あるＯ₂ 不純物濃度を低減させてＯ₂ に起因する深いエ
ネルギー準位を低減させ、これにより、深いエネルギー
準位の関与する電流のリークパスや非発光再結合成分を
減少させるので、再成長による良好なｐｎ接合を形成で
き、もって、低しきい値特性、最大発振温度及び発光特
性を向上できる半導体発光装置を提供できる。

【００４４】また、請求項２の発明によれば、Ｉｎ_x Ｇ
ａ_1-x Ｎ活性層としてはＡｌ不純物濃度が１×１０¹⁸ｃ
ｍ^-3以下であるので、請求項１の効果と同様に、Ａｌ不
純物濃度に相関のあるＯ₂ 不純物濃度を低減させてＯ₂
に起因する深いエネルギー準位を低減させ、深いエネル
ギー準位の関与する非発光再結合成分を減少させるの
で、良好な活性層を形成でき、もって、発光特性を向上
できる半導体発光装置を提供できる。

【００４５】さらに、請求項３の発明によれば、高圧原
料容器本体としては、Ｚｎの原料ガスを保持及び供給す
る機能を有し、Ａｌ材質から形成されて内壁側が２μｍ
以下の凹凸となるように平滑処理され、かつＡｌ材質の
凹凸を覆うように内壁表面にはＡｌ₂ Ｏ₃ 膜が形成され
ているので、ピンホールのないＡｌ₂ Ｏ₃ 膜にてＡｌ材
質を覆うことができ、これにより、長時間使用してもＺ
ｎ原料ガスへのＡｌの混入を抑制できて高純度の原料ガ
スを安定的に供給でき、もって、製造される半導体発光
装置の特性向上を図ることができると共に、製造工程の
安定性及び再現性を向上できる半導体発光装置を製造す
るための高圧原料容器を提供できる。

【００４６】また、請求項４の発明によれば、請求項３
の高圧原料容器を用い、高圧原料容器本体から供給され
るＺｎの原料ガスを用いてｐｎ接合のｐ型半導体層を気
相成長させる工程を含んでいるので、請求項３と同様の
効果を奏する半導体発光装置の製造方法を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の原理を説明するための埋込み型半導体
レーザにおけるｐｎ接合近傍の酸素濃度とｐ型ＩｎＰ層
中のＡｌ濃度との関係を示す図、

【図２】同原理を説明するための埋込み型半導体レーザ
におけるしきい値電流とｐ型ＩｎＰ層中のＡｌ濃度との
関係を示す図、

【図３】本発明の実施の形態に係る高圧原料容器の内壁
の部分断面図、

【図４】本発明の原理を設明するための高圧原料容器内
面の荒さと混入したＡｌ濃度との関係を示す図、

【図５】本発明の第１の実施の形態に係る埋込み型半導
体レーザの概略構成を示す断面図、

【図６】本発明の第２の実施の形態に係る窒化ガリウム
系化合物半導体発光ダイオードの概略構成を示す断面
図、

【図７】同実施の形態におけるｐ型活性層の相対発光強
度のＡｌ濃度依存性を示す図、

【図８】従来の高圧原料容器の内壁の部分断面図、

【符号の説明】

１１，２１…内壁、１２，２２…アルミナ膜、１３…ピ
ンホール、３０…ｎ型ＩｎＰ基板、３１…ｎ型ＩｎＰバ
ッファ層、３２…多重量子井戸活性層、３３…光ガイド
層、３４…ｐ型ＩｎＰ層、３５…ｎ型ＩｎＰ層、３６…
ｐ型ＩｎＰ層、３７…ｐ型ＩｎＧａＡｓコンタクト層、
３８…ＳｉＯ₂ 膜、３９…Ａｕ／ＡｕＺｎ層、４０…Ａ
ｕ／ＡｕＧｅ層、４１…サファイア基板、４２…ＧａＮ
バッファ層、４３…ｎ型ＧａＮ層、４４…ｎ型クラッド
層、４５…ｐ型活性層、４６…ｐ型クラッド層、４７…
ｐ型コンタクト層、４８…Ａｕ電極、４９…Ａｌ電極。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者吉田哲朗神奈川県川崎市幸区堀川町72番地株式会社東芝堀川町工場内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ａｌ元素を含まない III−Ｖ族化合物半
導体から形成され、ｐ型半導体層とｎ型半導体層とのｐ
ｎ接合を有する埋込み型の半導体発光装置において、前記ｐ型半導体層のｐ型導電型を形成する不純物がＺｎ
であり、かつ前記ｐｎ接合部の近傍における前記ｐ型半
導体層のＡｌ不純物濃度が１×１０¹⁸ｃｍ^-3以下であ
り、前記ｐｎ接合部の近傍のＯ₂ 不純物濃度が１×１０
¹⁸ｃｍ^-3以下であることを特徴とする半導体発光装置。
【請求項２】Ｚｎを含むＩｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ活性層（但
し、0<x<1 ）を有するダブルヘテロ構造の窒化ガリウム
系化合物半導体から形成される半導体発光装置におい
て、前記Ｉｎ_x Ｇａ_1-x Ｎ活性層はＡｌ不純物濃度が１×１
０¹⁸ｃｍ^-3以下であることを特徴とする半導体発光装
置。
【請求項３】請求項１又は請求項２に記載の半導体発
光装置を製造するための高圧原料容器であって、高圧原料容器本体は、前記Ｚｎの原料ガスを保持及び供
給する機能を有し、Ａｌ材質から形成されて内壁側が２
μｍ以下の凹凸となるように平滑処理され、かつ当該Ａ
ｌ材質の凹凸を覆うように内壁表面にはＡｌ₂ Ｏ₃ 膜が
形成されたことを特徴とする高圧原料容器。
【請求項４】請求項３に記載の高圧原料容器を用いる
半導体発光装置の製造方法であって、前記高圧原料容器本体から供給されるＺｎの原料ガスを
用いてｐｎ接合のｐ型半導体層を気相成長させる工程を
含んでいることを特徴とする半導体発光装置の製造方
法。