JPH10303503A

JPH10303503A - 再成長界面の表面処理方法およびレーザダイオード

Info

Publication number: JPH10303503A
Application number: JP10773597A
Authority: JP
Inventors: Osamu Goto; 修後藤; Takashi Ueda; 孝上田
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1997-04-24
Filing date: 1997-04-24
Publication date: 1998-11-13

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体化合物の再成長界面としての表面に半
導体化合物を再成長させる前に、その表面の清浄化を図
る。【解決手段】ＡｌＧａＡｓ基板の表面にＡｌＧａＡｓ
を再成長させる前に、そのＡｌＧａＡｓ基板の表面に対
して、（ａ）水素アニールを行う処理（図１のｘ１、ｘ
２期間）と、（ｂ）ＡｓＨ₃ アニールを行う処理（図１
のｙ１、ｙ２、ｙｎ期間）とを交互に複数回繰り返して
施す。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、Ａｌを含む化合
物半導体の表面を再成長界面として、この再成長界面上
に化合物半導体を再成長させるに当り、この再成長界面
を清浄化して、その界面準位密度を低減させるための表
面処理方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】大気に曝されたＡｌＧａＡｓの表面に
は、酸素およびＣ（炭素）等の不純物が容易に吸着し、
Ｇａ（ガリウム）、Ａｌ（アルミニウム）およびＡｓ
（ヒ素）の酸化物が形成されると共にＣが残留する。こ
れら酸化物および炭素による汚染は、この表面に化合物
半導体が再成長する際に、成長層中の結晶欠陥の要因と
なる。このため、再成長界面としての表面を清浄化し
て、その界面準位を低減させることが必要である。

【０００３】しかしながら、ＡｌＧａＡｓは化学的に活
性なＡｌを有するため、成長前の加熱清浄化処理では、
特にＡｌの酸化物の除去が困難になり、再成長界面には
高密度の界面準位が形成される。高密度の界面準位は、
界面でのフェルミレベルのピンニング現象を引き起こ
し、また、キャリアの非発光再結合中心として作用する
ことから、この界面を含む半導体素子に種々の特性の低
下を引き起こす原因となる。このように、再成長界面
は、加熱清浄処理を行っただけでは、汚染を除去して十
分に清浄化させることが困難である。

【０００４】そこで、表面の汚染を除去するための種々
の方法が提案されている。例えば、文献１「Inst.Phys.
Conf.Ser.,No129(1992)585」によれば、ＡｌＧａＡｓ表
面にＥＣＲ水素プラズマを照射することによって、表面
の酸化物および炭素の除去を図っている。また、文献２
「J.Vac.Sci.Technol.,A4(1986)677」によれば、ＥＣＲ
プラズマで発生させた水素および塩素をソースとしたＲ
ＩＢＥ装置を用いてＧａＡｓおよびＡｌＧａＡｓの表面
をエッチングすることにより、表面の酸化物および炭素
の除去を図っている。また、文献３「Jpn.J.Appl.Phy
s.,Vol30(1991)L322」によれば、ＡｌＧａＡｓの表面に
対して硫化アンモニウム処理を行うことにより、表面の
汚染の除去を図っている。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＥＣＲ
プラズマ処理やＲＩＢＥエッチングを行うためには、超
高真空での処理を必要とする。一方、ＭＯＣＶＤ（有機
金属気相成長）法による再成長は、減圧あるいは常圧
（例えば、５０〜７６０Ｔｏｒｒ程度の圧力）で行われ
る。ＥＣＲプラズマ処理等により表面が清浄化されたＡ
ｌＧａＡｓ等の基板は、その表面を大気に曝すことなく
再成長を行う必要がある。このため、ＥＣＲプラズマ処
理を行う装置と、再成長を行う装置（例えばＭＯＣＶＤ
成長装置）とを連結して複雑な運送系を設けることが必
要となる。このような運送系を設けてしまうと、装置構
成が複雑となるために、装置の保守管理を含めた維持が
容易でなくなるだけでなく、装置の汎用性も失われてし
まうという問題点があった。

【０００６】また、硫化アンモニウム処理を行った場合
は、ＡｌＧａＡｓ等の基板の表面に多量の硫黄が付着す
る。そして、この硫黄によって、化合物半導体の再成長
を行う装置の反応炉が汚染されてしまうことが懸念され
ている。

【０００７】このため、再成長界面の界面準位を低減さ
せる新しい再成長界面の表面処理方法の実現が望まれて
いた。

【０００８】

【課題を解決するための手段】そこで、この出願に係る
発明者は、化合物半導体の界面準位を低下させるため、
再成長界面としての表面の清浄化の手法を種々研究しか
つ実験を行った。その結果、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、
ＡｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡｓ等のＡｓ系の化合
物半導体の表面を再成長界面として、この再成長界面に
Ａｓ系の化合物半導体を再成長させる前に、この再成長
界面に対して水素アニールを施すと、再成長界面が清浄
化されることを発見した。

【０００９】例えば、図２は、試料構造の断面構造図で
ある。尚、図２に示された一部の断面のハッチングを省
略してある。この試料構造は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１
３０の（００１）面上に、厚さ８４００ÅのＧａＡｓバ
ッファ層１３２、ＡｌＧａＡｓの第３障壁層１３４、厚
さ１４０Åの第２量子井戸層１３６、ＡｌＧａＡｓの第
２障壁層１３８、厚さ７０Åの第１量子井戸層１４０お
よびＡｌＧａＡｓの第１障壁層１４２を順次に積層した
ものである。但し、第１、第２および第３障壁層１４
２、１３８および１３４は、Ａｌ₃₀Ｇａ₇₀Ａｓからな
る。そして、第１障壁層１４２は、表面障壁層１４４
と、表面障壁層１４４の表面を再成長界面１４６とし
て、この再成長界面１４６上に再成長させた再成長層１
４８とからなる。

【００１０】この表面量子井戸構造にレーザ光を照射し
た場合のＰＬ（フォトルミネセンス）発光は、第１量子
井戸層（以下、表面量子井戸層またはＱＷ１とも称す
る。）１４０および第２量子井戸層１３６において生ず
る。ＰＬ発光強度には、表面障壁層１４４の再成長界面
１４６に形成される界面準位とＱＷ１の界面準位との相
互作用が反映される。すなわち、再成長界面１４６の界
面準位が高いほど、試料構造に照射するレーザ光の作用
によってＱＷ１から発生するＰＬ発光の強度が低くな
る。従って、ＱＷ１から発生するＰＬ発光の強度を調べ
ることによって、界面準位が低減されていることを確認
することができる。

【００１１】図３は、図２に示す試料構造のＡｌＧａＡ
ｓの再成長界面１４６に、ＭＯＶＰＥ法によりＡｌＧａ
Ａｓの再成長層１４８を再成長する際に、低温水素アニ
ールを施した場合のＰＬスペクトル（曲線ａおよびｂ）
と、低温水素アニールを施さなかった場合のＰＬスペク
トル（曲線ｃ）とをそれぞれ相対的に示すグラフであ
る。図３に示すグラフの横軸には、１．５（ｅＶ）〜
１．６２（ｅＶ）の範囲のフォトンエネルギ（ｅＶ）を
０．０２（ｅＶ）ごとに目盛って示してある。また、図
３に示すグラフの縦軸には、ＰＬ発光強度（任意の単
位）を示してある。ＰＬスペクトルは、試料構造に対し
て一定の強度のレーザ光（固定波長）を照射し、試料か
ら発生するＰＬ発光を１．５（ｅＶ）〜１．６２（ｅ
Ｖ）の範囲で分光して、この分光したＰＬ発光の強度を
受光装置で検出することにより得る。尚、ＰＬ発光強度
の測定は、試料の温度を７７Ｋ（ケルビン）にして行っ
ている。

【００１２】図３の曲線ａで示したＰＬスペクトルは、
再成長界面１４６の温度を３００℃とし、３０分間の水
素アニールを施してから再成長層１４８を形成した場合
の測定結果である。また、図３の曲線ｂで示したＰＬス
ペクトルは、再成長界面１４６の温度を３００℃とし、
１０分間の水素アニールを施してから再成長層１４８を
形成した場合の測定結果である。図３の曲線ｃで示した
ＰＬスペクトルは、再成長前に水素アニールを施さない
場合の測定結果である。各場合において、再成長界面１
４６に対する再成長前の前処理は、硫酸ディップのみで
ある。

【００１３】図３に示す曲線ｂと図３に示す曲線ｃとの
対比から明らかなように、水素アニールの処理を施した
試料構造の方が、水素アニールの処理を施さなかった試
料構造よりも、ＱＷ１で発生するＰＬ発光の強度が大き
い。すなわち、フォトンエネルギが１．５８（ｅＶ）付
近のＰＬ発光強度（ＱＷ１で発生するＰＬ発光強度）を
比べると、曲線ｃにあってはＰＬ発光が認められない
が、曲線ｂにあってはわずかながらＰＬ発光が認められ
る。

【００１４】このように、曲線ｂで示すＰＬ発光強度の
方が、曲線ｃで示すＰＬ発光強度よりも大きい。すなわ
ち、水素アニールの処理を施さない試料構造よりも水素
アニールの処理を施した試料構造の方が、再成長界面１
４６の界面準位が低減していることが、この実験結果か
ら明らかである。

【００１５】また、図３に示す曲線ａと図３に示す曲線
ｂとの対比から明らかなように、３０分間の水素アニー
ルの処理を施した試料構造の方が、１０分間の水素アニ
ールの処理を施した試料構造よりも、ＰＬ発光強度が大
きい。すなわち、フォトンエネルギが１．５８（ｅＶ）
付近のＰＬ発光強度を比べると、曲線ｂにあってはわず
かなＰＬ発光が認められるに過ぎなかったが、曲線ａに
あっては明確なＰＬ発光のピークが認められる。

【００１６】このように、曲線ａで示すＰＬ発光強度の
方が、曲線ｂで示すＰＬ発光強度よりも大きい。すなわ
ち、１０分間の水素アニールの処理を施した試料構造よ
りも３０分間の水素アニールの処理を施した試料構造の
方が、再成長界面１４６の界面準位が低減していること
が、この実験結果から明らかである。このように、水素
アニール条件を最適化すると再成長界面の界面準位が低
下してゆく。

【００１７】また、従来、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、Ａ
ｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡｓ等のＡｓ系の化合物
半導体の表面にＡｓ系の化合物半導体を再成長させる場
合、これら化合物半導体の組成成分であるＡｓが表面か
ら離脱しないようにするために、基板温度が４５０℃程
度で成長室にアルシン（ＡｓＨ₃ ）ガスを導入して再成
長を行っていた。また、同様にして、ＡｌＰ、ＡｌＧａ
Ｐ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰ等のＰ系の化合物
半導体の表面にＰ系の化合物半導体を再成長させる場合
には、成長室にホスフィン（ＰＨ₃ ）ガスを導入して再
成長を行っていた。このように、ＡｓＨ₃ ガスやＰＨ₃
ガスを用いたアニールを再成長前に再成長界面に対して
施すと、Ａｓが離脱することなく、再成長界面の清浄化
を図ることができる。

【００１８】そこで、この発明の表面処理方法によれ
ば、Ｖ族元素を含む化合物半導体の再成長界面の上に化
合物半導体を再成長させる前に、（ａ）水素アニールを
行う処理と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中
でアニールを行う処理とを交互に複数回繰り返して行う
ことを特徴とする。

【００１９】このように、再成長を開始する前の段階
で、水素アニールを行うことにより、Ｖ族元素を含む化
合物半導体例えばＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡ
ｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓの表面の汚染を除去すると共
に、酸化物および炭素等の不純物の結合状態を弱めて不
安定な状態にすることができる。また、水素アニールと
水素アニールとの間では、再成長界面からＶ族元素が抜
けるのを防ぐために、このＶ族元素を含むガス雰囲気中
でアニールを行う。従って、このように水素アニールを
複数回繰り返して行うことにより、従来に比べて、より
清浄な再成長界面が得られる。

【００２０】この発明の再成長界面の表面処理方法にお
いて、好ましくは、前記Ｖ族元素を含むガスをＡｓＨ₃
ガスとするのが良い。

【００２１】この場合には、例えば、ＡｌＡｓ、ＡｌＧ
ａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡｓ等の再成
長界面の清浄化が図れる。

【００２２】そして、この発明の再成長界面の表面処理
方法において、好ましくは、前記水素アニールの際の前
記再成長界面の温度を２００℃〜４３０℃とするのが好
適である。

【００２３】このように、水素アニールの際の再成長温
度を２００℃以上の温度にすると、比較的良好な清浄表
面が得られることが実験的に確認されている。また、水
素アニールの際の基板の温度の上限を４３０℃とした理
由は、４３０℃以下の温度にすると、Ｖ族元素であるＡ
ｓの基板表面からの脱離を抑制することができるからで
ある。

【００２４】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法において、好ましくは、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中
で行うアニールの際の再成長界面の温度を６００℃〜７
５０℃とするのが良い。

【００２５】一般に、５００℃以上の温度では、Ａｌの
酸化物が安定することが知られている（文献１参照）。
従って、再成長界面の温度を５００℃以上にすると、Ａ
ｌの酸化物が安定して、再成長界面としての表面から脱
離しにくくなる。よって、５００℃以上の温度でＡｓＨ
₃ アニールを行うと、Ａｌの酸化物が表面から脱離しに
くくなると考えられる。しかしながら、このように、再
成長界面の温度を５００℃以上にしてＡｓＨ₃ アニール
を行っても、次に、水素アニールを行うことにより、再
成長界面の界面準位を低減させることができることが、
実験で確認されている。従って、ＡｓＨ₃ アニールを５
００℃以上の高温度例えば通常の再成長温度である６０
０℃〜７５０℃の温度でアニールを行うことができる。

【００２６】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法において、好ましくは、前記水素アニールを最小でも
１０分間すなわち１０分間以上行うのが良い。

【００２７】このように、１０分間以上の水素アニール
を行うことにより比較的良好な清浄表面が得られること
が期待できる。

【００２８】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法において、好ましくは、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中
で行うアニールを最小でも５分間すなわち５分間以上行
うのが良い。

【００２９】このように、５分間以上のＡｓＨ₃ アニー
ルを行うことにより、比較的良好な清浄表面が得られる
ことが期待できる。

【００３０】この発明の再成長界面の表面処理方法にお
いて、好ましくは、前記（ｂ）処理を最初に行うのが良
い。

【００３１】このように、水素アニールからではなく、
ＡｓＨ₃ アニールから最初に行ったとしても、再成長界
面の汚染を除去することができる。

【００３２】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法において、好ましくは、１回目の前記水素アニールを
最小でも３０分間すなわち３０分間以上行い、２回目以
降の前記水素アニールを最小でも１０分間すなわち１０
分間以上行い、前記ＡｓＨ_３ガスの雰囲気中で行うアニ
ールを最小でも５分間すなわち５分間以上行うのが良
い。

【００３３】このように、ＡｓＨ_３アニールを最初に
行う場合には、１回目のＡｓＨ₃ アニールに続いて行う
水素アニールを３０分間以上行うことにより、比較的良
好な清浄表面が得られることが期待できる。

【００３４】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法において、好ましくは、前記Ｖ族元素を含むガスをＰ
Ｈ₃ ガスとするのが良い。

【００３５】この場合には、例えば、ＡｌＰ、ＡｌＧａ
Ｐ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰ等の再成長界面の
清浄化が図れる。

【００３６】次に、この発明のレーザダイオードによれ
ば、下側クラッド層、活性層および上側クラッド層が順
次に積層したメサ形状の積層構造と、この積層構造の側
面に設けられた電流ブロック層と、前記積層構造および
電流ブロック層の上面に設けられた被覆層とを具える埋
込型レーザダイオードであって、前記積層構造および電
流ブロック層はＶ族元素を含む化合物半導体材料で構成
されており、前記積層構造の側面と前記積層構造および
電流ブロック層の上面とをそれぞれ清浄化された第１お
よび第２再成長界面としてあることを特徴とする。

【００３７】このように、この発明のレーザダイオード
は、清浄化された第１および第２再成長界面を具えてい
る。従って、活性層近傍での第１再成長界面での界面準
位をリークした電流を抑制することができる。また、活
性層上のリッジの頂上部分の第２再成長界面での界面準
位によるキャリアトラップが低減される。よって、レー
ザのしきい値電流の低減および発光効率の向上という効
果が期待できる。

【００３８】この発明のレーザダイオードにおいて、前
記第１および第２再成長界面には、これら第１および第
２再成長界面の上に前記電流ブロック層および被覆層を
それぞれ再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う
処理と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でア
ニールを行う処理とが交互に複数回繰り返されて施され
ているのが良い。

【００３９】このように、第１および第２再成長界面に
再成長を開始する前の段階で、水素アニールを行うこと
により、Ｖ族元素を含む化合物半導体例えばＡｌＡｓ、
ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓの
表面の汚染を除去すると共に、酸化物および炭素等の不
純物の結合状態を弱めて不安定な状態とすることができ
る。また、水素アニールと水素アニールとの間では、再
成長界面からＶ族元素が抜けるのを防ぐために、このＶ
族元素を含むガス雰囲気中でアニールを行う。従って、
このように水素アニールを複数回繰り返して行うことに
より、清浄化された第１および第２再成長界面が得られ
る。

【００４０】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記下側クラッド層、上側クラッド層
および電流ブロック層をＡｌＧａＡｓ層とし、前記活性
層をＧａＡｓおよびＩｎＧａＡｓを含む量子井戸構造と
するのが良い。

【００４１】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記Ｖ族元素を含むガスをＡｓＨ₃ ガ
スとするのが良い。

【００４２】このようなＡｓＨ₃ ガスを用いたアニール
を上述の第１および第２再成長界面に対して行うことに
より、これら第１および第２再成長界面が例えばＡｌＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡ
ｓ等であるときに、これらの再成長界面の清浄化が図れ
る。

【００４３】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記水素アニールの際の前記再成長界
面の温度を２００℃〜４３０℃とするのが良い。

【００４４】このようにすると、比較的良好な清浄表面
が第１および第２再成長界面として得られることが期待
できる。

【００４５】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うア
ニールの際の再成長界面の温度を６００℃〜７５０℃と
するのが良い。

【００４６】上述したように、再成長界面の温度を５０
０℃以上にしてＡｓＨ₃ アニールを行っても、次に、水
素アニールを行うことにより、再成長界面の界面準位を
低減させることができることが、実験で確認されてい
る。従って、ＡｓＨ₃ アニールを５００℃以上の高温度
例えば通常の再成長温度である６００℃〜７５０℃の温
度でアニールを行うことができる。

【００４７】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記水素アニールを最小でも１０分間
すなわち１０分間以上行うのが良い。

【００４８】このように、１０分間以上の水素アニール
が行われることにより比較的良好な清浄表面が第１およ
び第２再成長界面として得られることが期待できる。

【００４９】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うア
ニールを最小でも５分間すなわち５分間以上行うのが良
い。

【００５０】このように、５分間以上のＡｓＨ₃ アニー
ルが行われることにより、比較的良好な清浄表面が第１
および第２再成長界面として得られることが期待でき
る。

【００５１】この発明のレーザダイオードにおいて、好
ましくは、前記（ｂ）処理を最初に行うのが良い。

【００５２】このように、水素アニールからではなく、
ＡｓＨ₃ アニールから最初に行われたとしても、第１お
よび第２再成長界面の汚染を除去することができる。

【００５３】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、１回目の前記水素アニールを最小でも
３０分間すなわち３０分間以上行い、２回目以降の前記
水素アニールを最小でも１０分間すなわち１０分間以上
行い、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うアニールを最
小でも５分間すなわち５分間以上行うのが良い。

【００５４】このように、ＡｓＨ₃ アニールが最初に行
われる場合には、１回目のＡｓＨ₃アニールに続いて行
われる水素アニールを３０分間以上行うようにすると、
比較的良好な清浄表面が第１および第２再成長界面とし
て得られることが期待できる。

【００５５】また、この発明のレーザダイオードにおい
て、好ましくは、前記Ｖ族元素を含むガスをＰＨ₃ ガス
とするのが良い。

【００５６】この場合には、例えば、ＡｌＰ、ＡｌＧａ
Ｐ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩｎＰ等の第１および第
２再成長界面の清浄化が図れる。

【００５７】

【発明の実施の形態】以下、図を参照して、この発明の
実施の形態につき説明する。尚、図は、この発明が理解
できる程度に概略化されており、また、以下に記載する
数値等の条件は単なる一例に過ぎない。また、これらの
形態は、この発明が理解できる程度に、特定の材料を使
用し、特定の条件で実施した例に過ぎない。従って、こ
の発明は、これらの例にのみ限定されるものではない。

【００５８】［第１の実施の形態］実施の形態１では、
Ｖ族元素を含む化合物半導体の再成長界面としてのＡｌ
ＧａＡｓの基板表面に対して、化合物半導体の再成長を
開始する前に、図１に示すシーケンスで、（ａ）水素ア
ニールを行う処理と、（ｂ）アルシン（ＡｓＨ₃ ）アニ
ールを行う処理とを交互に複数回繰り返して行う。図１
のシーケンス１の横軸は時間（任意の単位）を表し、図
１の図中上側に示すグラフの縦軸は基板の温度（℃）を
表す。そして、図１の図中上側に示す実線ａにより、基
板の温度の時間依存性を表してある。さらに、この図１
の図中下側には、再成長の原料ガスの一つであるＡｓＨ
₃ ガスの導入の時間的タイミングの様子を実線ｂにより
示してある。

【００５９】先ず、基板の温度を室温から２００℃〜４
３０℃の範囲内の適当な温度に上昇させて、この上昇さ
せた基板の温度に応じた所定の時間だけ、水素ガスのみ
の雰囲気中でアニーリングを行う（図１のｘ１期間）。
この水素アニールは、１０分間以上行うのが好適であ
る。この実施の形態では、この水素アニールを３０分行
っている。また、水素アニールの際の成長室内での水素
ガスの圧力は０．１〜１．０ａｔｍ（７６〜７６０Ｔｏ
ｒｒ）としている。この水素アニールによって、再成長
界面の界面準位を低下させることができる。

【００６０】この水素アニール終了後に、基板の温度を
６００〜７５０℃の範囲内の適当な温度に上昇させて、
この上昇させた基板の温度に応じた所定の時間だけ、Ａ
ｓＨ₃ ガスのみの雰囲気中でＡｓＨ₃ アニーリングを行
う（図１のｙ１期間）。このＡｓＨ₃ アニールは、５分
間以上行うのが好適である。この場合、ＡｓＨ₃ アニー
ルの際の成長室内でのＡｓＨ₃ ガスの圧力は、５×１０
^-4〜５×１０^-5ａｔｍ程度とする。

【００６１】また、このときのＡｓＨ₃ ガスの成長室へ
の導入を、基板の温度が４５０℃に達する前に開始させ
ている。これは、基板表面からのＡｓの脱離を抑制する
ためである。また、ＡｓＨ₃ アニール終了後、ＡｓＨ₃
ガスの成長室への導入は、基板温度が下降して４５０℃
程度になったときにやめる。

【００６２】このＡｓＨ₃ アニール終了後、基板の温度
を２００〜４３０℃の範囲内の適当な温度に下降させ
て、次に、３０分間程度の水素アニールを行う（図１の
ｘ２期間）。この２回目の水素アニールも、１回目の水
素アニールと同様の条件で行えばよい。そして、この水
素アニール終了後、次に、２回目のＡｓＨ₃ アニールを
行う（図１のｙ２期間）。この２回目のＡｓＨ₃ アニー
ルも、１回目のＡｓＨ₃アニールと同様の条件で行えば
よい。

【００６３】以上説明したように、（ａ）処理の水素ア
ニールと（ｂ）処理のＡｓＨ₃ アニールとを交互に複数
回繰り返して行う。そして、適当な回数（ｎ回：ｎは整
数）だけこれら処理を繰り返した後に、化合物半導体の
再成長を開始する（図１のｚ期間）。図１に示すよう
に、この再成長の処理は、最後のＡｓＨ₃ アニール（図
１のｙｎ期間）に続けて行うのが好適である。すなわ
ち、ｎ回目のＡｓＨ₃ アニールの終了後に、それまで成
長室に導入していたＡｓＨ₃ ガスに加えて他の原料ガス
例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリメチルアル
ミニウム（ＴＭＡ）の導入を開始する。この実施の形態
では、ＡｓＨ₃ アニール時の基板温度と再成長時の基板
温度とを同じにしてあるので、温度は変える必要がな
い。

【００６４】＜界面準位の低減の確認＞次に、図４に示
す化合物半導体からなる表面量子井戸構造を試料構造と
して用いて、図１を参照して説明した表面清浄化プロセ
スにより、再成長界面の界面準位が低減することについ
て説明する。

【００６５】図４は、試料構造の断面構造図である。
尚、図４に示された一部の断面のハッチングを省略して
ある。この試料構造は、半絶縁性ＧａＡｓ基板１０の
（００１）面上に、厚さ８３００ÅのＧａＡｓバッファ
層１２、ＡｌＧａＡｓの第３障壁層１４、厚さ１４０Å
の第２量子井戸層１６、ＡｌＧａＡｓの第２障壁層１
８、厚さ７０Åの第１量子井戸層２０およびＡｌＧａＡ
ｓの第１障壁層２２を順次に積層したものである。但
し、第１、第２および第３障壁層２２、１８および１４
は、Ａｌ₂₈Ｇａ₇₂Ａｓからなる。そして、第１障壁層２
２は、表面障壁層２４と、表面障壁層２４の表面を再成
長界面２６として、この再成長界面２６上に再成長させ
た再成長層２８とを具えている。

【００６６】この表面量子井戸構造にレーザ光を照射し
た場合のＰＬ（フォトルミネセンス）発光は、第１量子
井戸層（以下、表面量子井戸層またはＱＷ１とも称す
る。）２０および第２量子井戸層１６において生ずる。

【００６７】ＰＬ発光強度には、表面障壁層２４の再成
長界面２６に形成される界面準位とＱＷ１の界面準位と
の相互作用が反映される。すなわち、再成長界面２６の
界面準位が高いほど、試料構造に照射するレーザ光強度
に対するＰＬ発光強度が低くなる。従って、レーザ光強
度に対するＰＬ発光強度を調べることによって、界面準
位が低減されていることを確認することができる。

【００６８】図５は、図１を参照して説明した表面清浄
化プロセスに基づいて、（ａ）処理および（ｂ）処理を
１サイクルとし、これを２サイクル行った場合の試料構
造（図５）のＰＬスペクトル（曲線ａ）を示すグラフで
ある。すなわち、図４に示した再成長界面２６に対して
再成長を開始する前に、３０分間の水素アニール、５分
間のＡｓＨ₃ アニール、３０分間の水素アニール、およ
び５分間のＡｓＨ₃ アニールを順次に施した場合の試料
構造から発生するＰＬスペクトルが図５に示されてい
る。この例では、水素アニールは再成長界面２６の温度
を３００℃として行い、ＡｓＨ₃ アニールは再成長界面
２６の温度を７００℃として行っている。

【００６９】また、図６は、図１に示す表面清浄化プロ
セスを１サイクルだけ行った場合の試料構造（図４）の
ＰＬスペクトル（曲線ｂ）を示すグラフである。すなわ
ち、図４に示した再成長界面２６に対して再成長を開始
する前に、３０分間の水素アニール、および５分間のＡ
ｓＨ₃ アニールを順次に施した場合の試料構造から発生
するＰＬスペクトルが図６に示されている。この例で
も、水素アニールは再成長界面２６の温度を３００℃と
して行い、ＡｓＨ₃ アニールは再成長界面２６の温度を
７００℃として行っている。

【００７０】図５および図６に示すグラフの横軸には、
表面量子井戸構造に照射するレーザ光のフォトンエネル
ギ（ｅＶ）を１．５〜１．６２（ｅＶ）の範囲内で０．
０２（ｅＶ）ごとに目盛って示してある。また、図５お
よび図６に示すグラフの縦軸には、試料構造から発生し
たＰＬ発光強度（任意の単位）を示してある。図５およ
び図６は、図４に示した試料構造に対して一定強度およ
び固定波長のレーザ光を照射して、第１量子井戸層２０
および第２量子井戸層１６から発生するＰＬ発光を１．
５〜１．６２（ｅＶ）の範囲で分光して、受光装置によ
り検出した結果である。また、試料構造の温度を７７Ｋ
（ケルビン）にして、このＰＬ発光強度の測定を行って
いる。

【００７１】図５に示す曲線ａと図６に示す曲線ｂとの
対比から明らかなように、２サイクルの処理を施した試
料構造の方が、１サイクルの処理を施した試料構造より
も、ＱＷ１から発生するＰＬ発光の強度が大きい。例え
ば、フォトンエネルギが１．５７５（ｅＶ）付近のＰＬ
発光強度（ＱＷ１から発生するＰＬ発光の強度）を比べ
ると、曲線ｂにあっては１×１０⁴ であるのに対し、曲
線ａにあっては１．１×１０⁵ 程度である。

【００７２】このように、曲線ａで示すＰＬ発光強度の
方が、曲線ｂで示すＰＬ発光強度よりも大きくなってい
る。すなわち、１サイクルだけの処理を施した試料構造
よりも２サイクルの処理を施した試料構造の方が、再成
長界面２６の界面準位が低減していることが、この実験
結果から明らかである。従って、（ａ）処理および
（ｂ）処理からなるサイクルを複数回繰り返すことによ
り、表面の清浄化が進むものと期待できる。

【００７３】尚、再成長界面を、Ｐを含む化合物半導体
例えばＡｌＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａ
ＩｎＰとする場合には、原料ガスであるＰＨ₃ を用い
て、ＡｓＨ₃ アニールの代わりにＰＨ₃ アニールを行う
のが好適である。

【００７４】［第２の実施の形態］実施の形態２では、
Ｖ族元素を含む化合物半導体の再成長界面としてのＡｌ
ＧａＡｓの基板表面に対して、化合物半導体の再成長を
開始する前に、図７に示すシーケンス２で、（ａ）水素
アニールを行う処理と、（ｂ）アルシン（ＡｓＨ₃）ア
ニールを行う処理とを交互に複数回繰り返して行う。そ
して、実施の形態２のシーケンスでは、（ｂ）処理を最
初に行う。

【００７５】図７のシーケンス２の横軸は時間（任意の
単位）を表し、図７の図中上側に示すグラフの縦軸は基
板の温度（℃）を表す。そして、図７の図中上側に示す
実線ａにより、基板の温度の時間依存性を表してある。
さらに、この図７の図中下側には、再成長の原料ガスで
あるＡｓＨ₃ ガスの導入の時間的タイミングの様子を実
線ｂにより示してある。

【００７６】先ず、基板の温度を６００〜７５０℃の範
囲内の適当な温度に上昇させて、この上昇させた基板の
温度に応じた所定の時間だけ、ＡｓＨ₃ ガスのみの雰囲
気中でＡｓＨ₃ アニーリングを行う（図７のｙ１期
間）。このＡｓＨ₃ アニールは、５分間以上行うのが好
適である。この場合、ＡｓＨ₃ アニールの際の成長室内
でのＡｓＨ₃ ガスの圧力は、５×１０^-4〜５×１０^-5ａ
ｔｍ程度とする。また、このときのＡｓＨ₃ ガスの成長
室への導入を、基板表面からのＡｓの脱離を抑制するた
めに、基板の温度が４５０℃に達する前に開始させてい
る。

【００７７】次に、ＡｓＨ₃ アニールの終了後に、基板
の温度を室温から２００℃〜４３０℃の範囲内の適当な
温度に下降させて、ＡｓＨ₃ ガスの成長室への導入を基
板温度が下降して４５０℃程度になったときにやめる。
そして、所定の時間だけ、水素ガスのみの雰囲気中でア
ニーリングを行う（図７のｘ１期間）。この１回目の水
素アニールは、３０分間以上行うのが好適である。尚、
水素アニールの際の成長室内での水素ガスの圧力は０．
１〜１．０ａｔｍ（７６〜７６０Ｔｏｒｒ）としてい
る。この水素アニールによって、再成長界面の界面準位
を低下させることができる。

【００７８】この水素アニール終了後に、基板の温度を
６００〜７５０℃の範囲内の適当な温度に上昇させて、
１回目のＡｓＨ₃ アニールと同じ条件で、２回目のＡｓ
Ｈ₃アニールを行う（図７のｙ２期間）。このＡｓＨ₃
アニールは、５分間以上行うのが好適である。そして、
このＡｓＨ₃ アニールの終了後、基板の温度を２００〜
４３０℃の範囲内の適当な温度に下降させて、１回目の
水素アニールと同じ条件で、２回目の水素アニールを行
う（図７のｘ２期間）。但し、この２回目の水素アニー
ルは、１０分間以上行えばよい。

【００７９】以上説明したように、（ａ）処理の水素ア
ニールと（ｂ）処理のＡｓＨ₃ アニールとを交互に複数
回繰り返して行う。このように、（ｂ）処理を最初に行
うときには、１回目の水素アニールを３０分間以上行
い、２回目以降の水素アニールを１０分間以上行い、Ａ
ｓＨ₃ アニールを５分間以上行う。そして、適当な回数
（ｎ回：ｎは整数）だけこれら処理を繰り返した後に、
化合物半導体の再成長を開始する（図７のｚ期間）。図
７に示すように、この再成長の処理は、最後のＡｓＨ₃
アニール（図７のｙｎ期間）に続けて行うのが好適であ
る。すなわち、ｎ回目のＡｓＨ₃ アニールの終了後に、
それまで成長室に導入していたＡｓＨ₃ ガスに加えて他
の原料ガスの導入を開始する。この実施の形態では、Ａ
ｓＨ₃ アニール時の基板温度と再成長時の基板温度とを
同じにしてあるので、温度は変える必要がない。

【００８０】＜界面準位の低減の確認＞次に、図４に示
す化合物半導体からなる表面量子井戸構造を試料構造と
して用いて、図７を参照して説明した表面清浄化プロセ
スにより、再成長界面の界面準位が低減したことについ
て説明する。

【００８１】図８は、図７を参照して説明した表面清浄
化プロセスに基づいて、（ａ）処理を１回、（ｂ）処理
を２回行ったときのＰＬスペクトル（曲線ａ）を示すグ
ラフである。すなわち、図４に示した再成長界面２６に
対して再成長を開始する前に、５分間のＡｓＨ₃ アニー
ル、６０分間の水素アニール、および５分間のＡｓＨ₃
アニールを施した場合の試料構造から発生するＰＬスペ
クトルが図８に示されている。この例では、水素アニー
ルは再成長界面２６の温度を３００℃として行い、Ａｓ
Ｈ₃ アニールは再成長界面２６の温度を７００℃として
行っている。

【００８２】図８に示すグラフの横軸には、表面量子井
戸構造に照射するレーザ光のフォトンエネルギ（ｅＶ）
を１．５〜１．６２（ｅＶ）の範囲内で０．０２（ｅ
Ｖ）ごとに目盛って示してある。また、図８に示すグラ
フの縦軸には、試料構造から発生したＰＬ発光強度（任
意の単位）を示してある。図８は、図４に示した試料構
造に対して一定強度および固定波長のレーザ光を照射し
て、第１量子井戸層２０および第２量子井戸層１６から
発生するＰＬ発光を１．５〜１．６２（ｅＶ）の範囲で
分光して、受光装置により検出した結果である。また、
試料構造の温度を７７Ｋ（ケルビン）にして、このＰＬ
発光強度の測定を行っている。

【００８３】図８に示す曲線ｃと図５に示す曲線ａとを
対比すると、図８に示すＰＬ発光強度の方が図５に示す
ＰＬ発光強度に比べてわずかに小さい。しかしながら、
図８に示す曲線ｃと図６に示す曲線ｂとを比較すると、
図８に示すＰＬ発光強度の方が図６に示す発光強度に比
べて大きくなっている。例えば、フォトンエネルギが
１．５７５（ｅＶ）付近のＰＬ発光強度を比べると、曲
線ｂにあっては１×１０⁴ であるのに対し、曲線ｃにあ
っては８×１０⁴ 程度である。

【００８４】このように、曲線ｃで示すＰＬ発光強度の
方が、曲線ｂで示すＰＬ発光強度よりも大きくなってい
る。従って、（ａ）処理および（ｂ）処理を交互に多く
施した試料構造の方が、（ａ）処理および（ｂ）処理を
１回ずつ施した試料構造に比べて、再成長界面２６の界
面準位が低減していることが、この実験結果から明らか
である。従って、（ａ）処理および（ｂ）処理を交互に
複数回繰り返すことにより、表面の清浄化が進むものと
期待できる。

【００８５】尚、再成長界面を、Ｐを含む化合物半導体
例えばＡｌＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａ
ＩｎＰとする場合には、原料ガスであるＰＨ₃ を用い
て、ＡｓＨ₃ アニールの代わりにＰＨ₃ アニールを行う
のが好適である。

【００８６】［第３の実施の形態］次に、図９を参照し
て、この発明の再成長界面の表面処理方法を半導体レー
ザの製造に用いた例につき説明する。図９の（Ａ）、
（Ｂ）および（Ｃ）は、いずれも、埋込型レーザダイオ
ード構造の光の射出方向に垂直な面で切った切り口を示
す縦断面図である。また、図９に示す断面にはハッチン
グが省略されている。

【００８７】先ず、図９（Ａ）に示すレーザダイオード
（以下、ＬＤとも称する。）について説明する。このＬ
Ｄは、ｎ−ＧａＡｓ基板３０上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓの
下側クラッド層３２、活性層３４およびｐ−ＡｌＧａＡ
ｓの上側クラッド層３６を順次に積層してある。そし
て、上側クラッド層３６、活性層３４および下側クラッ
ド層３２をエッチングしてメサ形状の積層構造１１２を
形成している。そして、この積層構造１１２の側面が第
１再成長界面３８となる。

【００８８】また、この積層構造１１２の側面に、電流
ブロック層１１４として、ｐ−ＡｌＧａＡｓの下側電流
ブロック層４０およびｎ−ＡｌＧａＡｓの上側電流ブロ
ック層４２を順次に成長させている。そして、上側電流
ブロック層４２の上面および積層構造１１２のメサ形状
の頂上部分が、第２再成長界面４４となる。そして、こ
の第２再成長界面４４上に、被覆層１１６を成長させて
いる。この被覆層１１６は、ｐ−ＡｌＧａＡｓのクラッ
ド層４６およびｐ−ＧａＡｓのキャップ層４８が順次に
積層した層である。

【００８９】そして、この第１および第２再成長界面３
８および４４に対しては、上述した実施の形態１および
２のいずれか一方の方法と同様の表面処理が施されてい
る。つまり、第１および第２再成長界面３８および４４
には、これら第１および第２再成長界面３８および４４
の上に電流ブロック層１１４および被覆層１１６をそれ
ぞれ再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理
と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニー
ルを行う処理とが交互に複数回繰り返されて施されてい
る。

【００９０】また、図９（Ｂ）に示すＬＤについて説明
する。このＬＤは、ｎ−ＧａＡｓ基板５０上に、ｎ−Ａ
ｌＧａＡｓの下側クラッド層５２、活性層５４、ｐ−Ａ
ｌＧａＡｓの上側クラッド層５６およびｐ−ＧａＡｓの
第１キャップ層６８を順次に積層してある。そして、第
１キャップ層６８、上側クラッド層５６、活性層５４お
よび下側クラッド層５２をエッチングしてメサ形状の積
層構造１１８を形成している。そして、この積層構造１
１８の側面が第１再成長界面５８となる。

【００９１】また、この積層構造１１８の側面に、電流
ブロック層１２０として、ｐ−ＡｌＧａＡｓの下側電流
ブロック層６０およびｎ−ＡｌＧａＡｓの上側電流ブロ
ック層６２を順次に成長させている。そして、上側電流
ブロック層６２の上面および積層構造１１８のメサ形状
の頂上部分が、第２再成長界面６４となる。そして、こ
の第２再成長界面６４上に、ｐ−ＧａＡｓの第２キャッ
プ層を被覆層１２２として成長させている。

【００９２】そして、この第１および第２再成長界面５
８および６４に対しては、上述した実施の形態１および
２のいずれか一方の方法と同様の表面処理が施されてい
る。つまり、第１および第２再成長界面５８および６４
には、これら第１および第２再成長界面５８および６４
の上に電流ブロック層１２０および被覆層１２２をそれ
ぞれ再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理
と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニー
ルを行う処理とが交互に複数回繰り返されて施されてい
る。

【００９３】次に、図９（Ｃ）に、リッジ埋込型レーザ
ダイオード構造の光の射出方向に垂直な面で切った切り
口を示す縦断面図を示す。図９（Ｃ）に示すＬＤは、ｎ
−ＧａＡｓ基板７０上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓの下側クラ
ッド層７２、活性層７４、ｐ−ＡｌＧａＡｓの上側クラ
ッド層７６およびｐ−ＧａＡｓの第１キャップ層８８を
順次に積層してある。そして、第１キャップ層８８およ
び上側クラッド層７６をエッチングして特定の低指数面
が現れたメサ形状の積層構造１２４を形成している。そ
して、この積層構造１２４の側面が第１再成長界面７８
となる。

【００９４】また、この積層構造１２４の側面に、電流
ブロック層１２６として、ｎ−ＡｌＧａＡｓの下側電流
ブロック層８０およびｎ−ＧａＡｓの上側電流ブロック
層８２を順次に成長させている。そして、上側電流ブロ
ック層８２の上面および積層構造１２４のメサ形状の頂
上部分が、第２再成長界面８４となる。そして、この第
２再成長界面８４上に、ｐ−ＧａＡｓの第２キャップ層
を被覆層１２８として成長させている。この図９（Ｃ）
に示すレーザダイオードの構成は、埋込後の表面を平坦
化できるので電極形成が容易である。

【００９５】そして、この第１および第２再成長界面７
８および８４に対しては、上述した実施の形態１および
２のいずれか一方の方法と同様の表面処理が施されてい
る。つまり、第１および第２再成長界面７８および８４
には、これら第１および第２再成長界面７８および８４
の上に電流ブロック層１２６および被覆層１２８をそれ
ぞれ再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理
と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニー
ルを行う処理とが交互に複数回繰り返されて施されてい
る。

【００９６】尚、上述した図９の（Ａ）〜（Ｃ）に示す
各ＬＤにおいては、活性層３４、５４および７４とし
て、例えば、ＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓの単一
量子井戸構造またはＧａＡｓ／ＩｎＧａＡｓ／ＧａＡｓ
の二重量子井戸構造が用いられる。

【００９７】図９（Ａ）、（Ｂ）および（Ｃ）に示した
ＬＤによると、第１および第２再成長界面に対して実施
の形態１および２で説明した表面処理が施されているの
で、通常よりも界面準位が低い第１および第２再成長界
面が得られる。その結果、活性層近傍での第１再成長
界面の界面準位からリークした電流を抑制することがで
きる。また、活性層上におけるリッジの頂上部分での
第２再成長界面の界面準位によるキャリアトラップが低
減できる。従って、これらおよびの理由から、レー
ザのしきい値電流の低減および発光効率の向上といった
効果が期待できる。

【００９８】［第４の実施の形態］次に、図１０を参照
して、この発明の再成長界面の表面処理方法を半導体レ
ーザの端面の窓構造の製造に用いた例につき説明する。
図１０（Ａ）に、高光出力動作が要求されるファイバ増
幅器励起用０．９８μｍレーザダイオードの斜視図を示
す。

【００９９】図１０（Ａ）に示されるＬＤは、ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板９０上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓの下側クラッド層
９２、活性層９４およびリッジ形状のｐ−ＡｌＧａＡｓ
の上側クラッド層９６を順次に積層している。そして、
上側クラッド層９６のリッジ形状の頂上部には、ｐ−Ｇ
ａＡｓのキャップ層９８が設けてある。また、リッジ形
状の両側は、ＳｉＯ₂ の絶縁膜１００で覆われている。
また、キャップ層９８および絶縁膜１００上には、ｐ側
電極１０２が設けてあり、一方、基板９０の下面にはｎ
側電極１０４が設けてある。

【０１００】ところで、このＬＤは、１００Ｗ以上の高
光出力動作の際に突発故障が発生するという問題があ
る。この突発故障の原因は、素子端面の劣化である。高
光出力の状態では、ＬＤ本体１０６の端面１０８の欠陥
が増加する。欠陥が増加すると、自己放出光の再吸収に
よる発熱によって端面１０８が溶融してしまう（光学損
傷）。この端面の劣化を抑制または除去するための解決
方法は、端面１０８の界面準位を低下させることであ
る。これによって、非発光再結合速度を低下させ、これ
をもって発熱を抑制することができる。そして、端面で
の光吸収を抑制するために、端面１０８のバンドギャッ
プをＬＤ本体１０６のバンドギャップに比べて大きくす
る必要がある。このための一方法として、端面に窓構造
を設ける手法がある。

【０１０１】ここで、図１０（Ｂ）に窓構造の一例を示
す。図１０（Ｂ）は、図１０（Ａ）に示すレーザダイオ
ードを光の放出方向に垂直な方向からみた側面図であ
る。尚、図１０（Ｂ）には、図１０（Ａ）では図示され
ていない窓構造１１０が示されている。尚、窓構造１１
０には、断面ではないが、ハッチングを付して示してあ
る。

【０１０２】この窓構造１１０としては、例えば、クラ
ッド層のＡｌＧａＡｓ組成よりも大きなＡｌ組成を有す
るＡｌＧａＡｓを再成長させればよい。この再成長の際
に、この発明の表面処理方法を用いることにより、再成
長界面としての端面の界面準位を低下させることができ
る。その結果、ＣＯＤ（Catastrophic Optical Damage
）レベルが向上し、突発故障の発生をより効果的に抑
制することができる。

【０１０３】また、窓構造は、図９（Ａ）、（Ｂ）およ
び（Ｃ）に示したＬＤの端面に設けてもよい。

【０１０４】上述した各実施の形態では、これらの発明
を特定の条件で構成した例についてのみ説明したが、こ
れらの発明は多くの変更および変形を行うことができ
る。例えば、上述した実施の形態では、再成長界面とし
て主としてＡｌＧａＡｓの表面を用いたが、この発明で
は、再成長界面はこれに限定されるものではない。例え
ば、この発明では、再成長界面として、ＡｌＡｓ、Ａｌ
ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＰといった
化合物半導体の表面を用いることができる。但し、再成
長界面として、ＡｌＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰまたは
ＡｌＧａＩｎＰの表面を用いる場合には、ＡｓＨ₃ アニ
ールを行う代わりに、ホスフィン（ＰＨ₃）アニールを
温度条件を最適化して行う。また、再成長界面として、
ＡｌＡｓＰ、ＡｌＧａＡｓＰ、ＡｌＩｎＡｓＰまたはＡ
ｌＧａＩｎＡｓＰの表面を用いる場合には、ＡｓＨ₃ ア
ニールまたはＰＨ₃ アニールのどちらを行ってもよい。

【０１０５】

【発明の効果】この発明の表面処理方法によれば、Ｖ族
元素を含む化合物半導体の再成長界面の上に化合物半導
体を再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理
と、（ｂ）Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニールを
行う処理とを交互に複数回繰り返して行う。このよう
に、再成長を開始する前の段階で、水素アニールを行う
ことにより、Ｖ族元素を含む化合物半導体例えばＡｌＡ
ｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓまたはＡｌＧａＩｎＡ
ｓの表面の汚染を除去すると共に、酸化物および炭素等
の不純物の結合状態を弱めて不安定な状態とすることが
できる。また、水素アニールと水素アニールとの間で
は、再成長界面からＶ族元素が抜けるのを防ぐため、こ
のＶ族元素を含むガス雰囲気中でアニールを行う。従っ
て、再成長を開始する前の段階で、再成長界面に対して
水素アニールを複数回繰り返して施すことにより、従来
に比べてより清浄化された再成長界面が得られる。

【０１０６】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法によれば、上述のＶ族元素を含むガスをＡｓＨ₃ ガス
としているので、例えば、ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、Ａ
ｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡｓ等の再成長界面の清
浄化が図れる。

【０１０７】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法によれば、水素アニールの際の再成長界面の温度を２
００℃〜４３０℃としてあるので、再成長界面の清浄化
処理を良好に行うことができる。

【０１０８】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法によれば、ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うアニールの
際の再成長界面の温度を６００℃〜７５０℃として行う
と、再成長界面の清浄化処理を良好に行うことができ
る。

【０１０９】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法によれば、（ｂ）処理を最初に行う。このように、水
素アニールからではなく、ＡｓＨ₃ アニールから最初に
行っても、再成長界面の汚染を除去することができる。

【０１１０】また、この発明の再成長界面の表面処理方
法によれば、Ｖ族元素を含むガスをＰＨ₃ ガスとするの
で、例えば、ＡｌＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰおよびＡ
ｌＧａＩｎＰ等の再成長界面の清浄化が図れる。

【０１１１】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、積層構造の側面と積層構造および電流ブロック層の
上面とが、それぞれ清浄化された第１および第２再成長
界面となっている。このように、このレーザダイオード
は、従来よりも界面準位の低い第１および第２再成長界
面を具えている。従って、活性層近傍での第１再成長界
面での界面準位をリークした電流を抑制することができ
る。また、活性層上のリッジの頂上部分の第２再成長界
面での界面準位によるキャリアトラップが低減できる。
よって、レーザのしきい値電流の低減および発光効率の
向上という効果が期待できる。

【０１１２】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、第１および第２再成長界面には、これら第１および
第２再成長界面の上に化合物半導体を再成長させる前
に、（ａ）水素アニールを行う処理と、（ｂ）Ｖ族元素
を含むガスの雰囲気中でアニールを行う処理とを交互に
複数回繰り返して施してある。

【０１１３】このように、再成長を開始する前の段階
で、水素アニールを行うことにより、Ｖ族元素を含む化
合物半導体例えばＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡ
ｓまたはＡｌＧａＩｎＡｓの表面の汚染を除去すると共
に、酸化物および炭素等の不純物の結合状態を弱めて不
安定な状態とすることができる。また、水素アニールと
水素アニールとの間では、再成長界面からＶ族元素が抜
けるのを防ぐため、このＶ族元素を含むガス雰囲気中で
アニールを行う。従って、再成長を開始する前の段階
で、再成長界面に対して水素アニールを複数回繰り返し
て施すことにより、清浄化された第１および第２再成長
界面が得られる。

【０１１４】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、Ｖ族元素を含むガスをＡｓＨ₃ガスとするのが良
い。このようなＡｓＨ₃ ガスを用いたアニールを上述の
第１および第２再成長界面に対して行うことにより、こ
れら第１および第２再成長界面が例えばＡｌＡｓ、Ａｌ
ＧａＡｓ、ＡｌＩｎＡｓおよびＡｌＧａＩｎＡｓ等であ
るときに、これらの再成長界面の清浄化が図れる。

【０１１５】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、水素アニールの際の再成長界面の温度を２００℃〜
４３０℃とする。このようにすると、比較的良好な清浄
表面が第１および第２再成長界面として得られる。

【０１１６】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うアニールの際の再成
長界面の温度を６００℃〜７５０℃とする。このように
すると、比較的良好な清浄表面が第１および第２再成長
界面として得られる。

【０１１７】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、（ｂ）処理を最初に行う。このように、水素アニー
ルからではなく、ＡｓＨ₃ アニールから最初に行われた
としても、第１および第２再成長界面の汚染が除去され
る。

【０１１８】また、この発明のレーザダイオードによれ
ば、Ｖ族元素を含むガスをＰＨ₃ ガスとするので、例え
ば、ＡｌＰ、ＡｌＧａＰ、ＡｌＩｎＰおよびＡｌＧａＩ
ｎＰ等の第１および第２再成長界面の清浄化が図れる。

【図面の簡単な説明】

【図１】再成長界面の表面処理のシーケンス１を示す図
である。

【図２】試料構造の断面構造図である。

【図３】ＰＬスペクトルを示す図である。

【図４】試料構造の断面構造図である。

【図５】シーケンス１による処理を施した場合のＰＬス
ペクトルを示す図である。

【図６】１サイクルの処理を施した場合のＰＬスペクト
ルを示す図である。

【図７】再成長界面の表面処理のシーケンス２を示す図
である。

【図８】シーケンス２による処理を施した場合のＰＬス
ペクトルを示す図である。

【図９】各種埋込型レーザダイオード構造を示す図であ
る。

【図１０】ファイバ増幅器用０．９８μｍレーザダイオ
ードの構成を示す図である。

【符号の説明】

１０、１３０：半絶縁性ＧａＡｓ基板１２、１３２：ＧａＡｓバッファ層１４、１３４：第３障壁層１６、１３６：第２量子井戸層１８、１３８：第２障壁層２０、１４０：第１量子井戸層２２、１４２：第１障壁層２４、１４４：表面障壁層２６、１４６：再成長界面２８、１４８：再成長層３０、５０、７０、９０：ｎ−ＧａＡｓ基板３２、５２、７２、９２：下側クラッド層３４、５４、７４、９４：活性層３６、５６、７６、９６：上側クラッド層３８、５８、７８：第１再成長界面４０、６０、８０：下側電流ブロック層４２、６２、８２：上側電流ブロック層４４、６４、８４：第２再成長界面４６：クラッド層４８、９８：キャップ層６８、８８：第１キャップ層１００：絶縁膜１０２：ｐ側電極１０４：ｎ側電極１０６：ＬＤ本体１０８：端面１１０：窓構造１１２、１１８、１２４：積層構造１１４、１２０、１２６：電流ブロック層１１６、１２２、１２８：被覆層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】Ｖ族元素を含む化合物半導体の再成長界
面の上に化合物半導体を再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニールを
行う処理とを交互に複数回繰り返して行うことを特徴と
する再成長界面の表面処理方法。
【請求項２】請求項１に記載の再成長界面の表面処理
方法において、前記Ｖ族元素を含むガスをＡｓＨ₃ ガスとすることを特
徴とする再成長界面の表面処理方法。
【請求項３】請求項２に記載の再成長界面の表面処理
方法において、前記水素アニールの際の前記再成長界面の温度を２００
℃〜４３０℃とすることを特徴とする再成長界面の表面
処理方法。
【請求項４】請求項２に記載の再成長界面の表面処理
方法において、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うアニールの際の再成
長界面の温度を６００℃〜７５０℃とすることを特徴と
する再成長界面の表面処理方法。
【請求項５】請求項２に記載の再成長界面の表面処理
方法において、前記（ｂ）処理を最初に行うことを特徴とする再成長界
面の表面処理方法。
【請求項６】請求項１に記載の再成長界面の表面処理
方法において、前記Ｖ族元素を含むガスをＰＨ₃ ガスとすることを特徴
とする再成長界面の表面処理方法。
【請求項７】下側クラッド層、活性層および上側クラ
ッド層が順次に積層したメサ形状の積層構造と、該積層構造の側面に設けられた電流ブロック層と、前記積層構造および電流ブロック層の上面に設けられた
被覆層とを具える埋込型レーザダイオードであって、前記積層構造および電流ブロック層はＶ族元素を含む化
合物半導体材料で構成されており、前記積層構造の側面と前記積層構造および電流ブロック
層の上面とをそれぞれ清浄化された第１および第２再成
長界面としてあることを特徴とするレーザダイオード。
【請求項８】請求項７に記載のレーザダイオードにお
いて、前記第１および第２再成長界面には、これら第１および
第２再成長界面の上に前記電流ブロック層および被覆層
をそれぞれ再成長させる前に、（ａ）水素アニールを行う処理と、（ｂ）前記Ｖ族元素を含むガスの雰囲気中でアニールを
行う処理とが交互に複数回繰り返されて施されているこ
とを特徴とするレーザダイオード。
【請求項９】請求項７に記載のレーザダイオードにお
いて、前記下側クラッド層、上側クラッド層および電流ブロッ
ク層をＡｌＧａＡｓ層とし、前記活性層をＧａＡｓおよ
びＩｎＧａＡｓを含む量子井戸構造とすることを特徴と
するレーザダイオード。
【請求項１０】請求項８に記載のレーザダイオードに
おいて、前記Ｖ族元素を含むガスをＡｓＨ₃ ガスとすることを特
徴とするレーザダイオード。
【請求項１１】請求項１０に記載のレーザダイオード
において、前記水素アニールの際の前記再成長界面の温度を２００
℃〜４３０℃とすることを特徴とするレーザダイオー
ド。
【請求項１２】請求項１０に記載のレーザダイオード
において、前記ＡｓＨ₃ ガスの雰囲気中で行うアニールの際の再成
長界面の温度を６００℃〜７５０℃とすることを特徴と
するレーザダイオード。
【請求項１３】請求項１０に記載のレーザダイオード
において、前記（ｂ）処理を最初に行うことを特徴とするレーザダ
イオード。
【請求項１４】請求項８に記載のレーザダイオードに
おいて、前記Ｖ族元素を含むガスをＰＨ₃ ガスとすることを特徴
とするレーザダイオード。
【請求項１５】請求項７に記載のレーザダイオードに
おいて、前記積層構造の側面を特定の低指数面とすることを特徴
とするレーザダイオード。