JPH10332912A - 半導体多層膜反射鏡及びその製造方法 - Google Patents
半導体多層膜反射鏡及びその製造方法Info
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- JPH10332912A JPH10332912A JP14221097A JP14221097A JPH10332912A JP H10332912 A JPH10332912 A JP H10332912A JP 14221097 A JP14221097 A JP 14221097A JP 14221097 A JP14221097 A JP 14221097A JP H10332912 A JPH10332912 A JP H10332912A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 厳密な膜厚制御性を保ちながら、ｐ型キャリ
アを高濃度にドーピングして、優れた特性を有する半導
体多層膜反射鏡を提供する。 【解決手段】 ターボ分子ポンプを主排気装置とするガ
スソース分子線エピタキシー装置を用いてトリメチルガ
リウムをｐ型ドーピングガスとして少なくとも屈折率の
異なる２種類の化合物半導体を交互に積層した半導体多
層膜反射鏡を作製するに当たり、各化合物半導体層の成
膜速度を予め測定しておき、規定膜厚に達する時点でド
ーピングガス及び一部又は全部のソースの供給を一旦停
止して成長中断を挿入し、その間、反応装置内に残留す
るトリメチルガリウムによる堆積膜を成長させることに
より残留トリメチルガリウムを消費した後、ドーピング
ガス及び次の半導体層用ソースの供給を開始し次の半導
体層を成膜する工程を所定の積層数繰り返す。
アを高濃度にドーピングして、優れた特性を有する半導
体多層膜反射鏡を提供する。 【解決手段】 ターボ分子ポンプを主排気装置とするガ
スソース分子線エピタキシー装置を用いてトリメチルガ
リウムをｐ型ドーピングガスとして少なくとも屈折率の
異なる２種類の化合物半導体を交互に積層した半導体多
層膜反射鏡を作製するに当たり、各化合物半導体層の成
膜速度を予め測定しておき、規定膜厚に達する時点でド
ーピングガス及び一部又は全部のソースの供給を一旦停
止して成長中断を挿入し、その間、反応装置内に残留す
るトリメチルガリウムによる堆積膜を成長させることに
より残留トリメチルガリウムを消費した後、ドーピング
ガス及び次の半導体層用ソースの供給を開始し次の半導
体層を成膜する工程を所定の積層数繰り返す。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、通信や計測に適用
される面発光型半導体レーザ作製における半導体多層膜
反射鏡に関する。
される面発光型半導体レーザ作製における半導体多層膜
反射鏡に関する。
【０００２】
【従来の技術】多層膜反射鏡においては、それを構成す
る屈折率の異なる２種類の半導体層はそれぞれλ／４ｎ
（λ：目的反射波長、ｎ：半導体層の屈折率）で算出さ
れる膜厚で交互に積層することによって、目的反射波長
λに対して９０％以上の反射率を有する物が形成され
る。そのため、厳密な膜厚制御性が要求されている。
る屈折率の異なる２種類の半導体層はそれぞれλ／４ｎ
（λ：目的反射波長、ｎ：半導体層の屈折率）で算出さ
れる膜厚で交互に積層することによって、目的反射波長
λに対して９０％以上の反射率を有する物が形成され
る。そのため、厳密な膜厚制御性が要求されている。
【０００３】従来、ターボ分子ポンプを主排気装置とす
るガスソース分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を用い
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をｐ型ドーパントとし
てＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡を作製す
る場合、ＴＭＧに由来する炭素が成長室内に残留するの
が避けられなかった。通常、このような多層膜を積層す
る場合、各層の成膜速度を予め測定しておき、所定の膜
厚が得られるよう時間制御していた。しかしながら、こ
のような残留炭素は、成長膜内に取り込まれ、その結
果、作製膜厚が設計値と異なる原因となっていた。作製
膜厚が設計値と異なると、得られた反射鏡特性におい
て、中心波長、最大反射率等に影響を与え、所望の効果
が得られないという問題があった。
るガスソース分子線エピタキシー（ＭＢＥ）装置を用い
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）をｐ型ドーパントとし
てＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡を作製す
る場合、ＴＭＧに由来する炭素が成長室内に残留するの
が避けられなかった。通常、このような多層膜を積層す
る場合、各層の成膜速度を予め測定しておき、所定の膜
厚が得られるよう時間制御していた。しかしながら、こ
のような残留炭素は、成長膜内に取り込まれ、その結
果、作製膜厚が設計値と異なる原因となっていた。作製
膜厚が設計値と異なると、得られた反射鏡特性におい
て、中心波長、最大反射率等に影響を与え、所望の効果
が得られないという問題があった。
【０００４】このため、半導体多層膜反射鏡を作製する
際は、炭素取り込みのほとんどないＭＯＣＶＤ（有機金
属化学気相成長）装置を使用するか、あるいはＭＢＥ装
置を使用する場合には、ｐ型ドーパントとしてジエチル
亜鉛等の炭素取り込みの少ない物質を使用して行われて
いた。
際は、炭素取り込みのほとんどないＭＯＣＶＤ（有機金
属化学気相成長）装置を使用するか、あるいはＭＢＥ装
置を使用する場合には、ｐ型ドーパントとしてジエチル
亜鉛等の炭素取り込みの少ない物質を使用して行われて
いた。
【０００５】これらの従来法では、炭素取り込みが少な
く、設計値に即した作製膜厚は得られるものの、ｐ型キ
ャリアを高濃度（１０20／ｃｍ3程度）にドーピングす
ることは困難であり、昨今の更に高速動作に対応した面
発光半導体レーザに対する要求に対応し得るように低抵
抗化するには不十分であった。
く、設計値に即した作製膜厚は得られるものの、ｐ型キ
ャリアを高濃度（１０20／ｃｍ3程度）にドーピングす
ることは困難であり、昨今の更に高速動作に対応した面
発光半導体レーザに対する要求に対応し得るように低抵
抗化するには不十分であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このように、優れた反
射鏡特性及び高速動作対応の半導体多層膜反射鏡を作製
するには、精密な膜厚制御と広い濃度範囲のキャリア制
御を行う必要がある。
射鏡特性及び高速動作対応の半導体多層膜反射鏡を作製
するには、精密な膜厚制御と広い濃度範囲のキャリア制
御を行う必要がある。
【０００７】本発明の目的は、精密な膜厚制御性を保ち
ながら、ターボ分子ポンプを主排気装置とするガスソー
スＭＢＥ装置を用いてＴＭＧをｐ型ドーパントとして化
合物半導体多層膜反射鏡を作製するに際して、ｐ型キャ
リアを高濃度にドーピングすることを可能とした製造方
法並びに該製造方法により作成された半導体多層膜反射
鏡を提供するものである。
ながら、ターボ分子ポンプを主排気装置とするガスソー
スＭＢＥ装置を用いてＴＭＧをｐ型ドーパントとして化
合物半導体多層膜反射鏡を作製するに際して、ｐ型キャ
リアを高濃度にドーピングすることを可能とした製造方
法並びに該製造方法により作成された半導体多層膜反射
鏡を提供するものである。
【０００８】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決する本発
明は、ターボ分子ポンプを主排気装置とするガスソース
分子線エピタキシー装置を用いてトリメチルガリウムを
ｐ型ドーピングガスとして少なくとも屈折率の異なる２
種類の化合物半導体を交互に積層した半導体多層膜反射
鏡を作製するに当たり、各化合物半導体層の成膜速度を
予め測定しておき、規定膜厚に達する時点でドーピング
ガス及び一部又は全部のソースの供給を一旦停止して成
長中断を挿入し、その間、反応装置内に残留するトリメ
チルガリウムによる堆積膜を成長させることにより残留
トリメチルガリウムを消費した後、ドーピングガス及び
次の半導体層用ソースの供給を開始し次の半導体層を成
膜する工程を所定の積層数繰り返すことを特徴とする半
導体多層膜反射鏡の製造方法である。
明は、ターボ分子ポンプを主排気装置とするガスソース
分子線エピタキシー装置を用いてトリメチルガリウムを
ｐ型ドーピングガスとして少なくとも屈折率の異なる２
種類の化合物半導体を交互に積層した半導体多層膜反射
鏡を作製するに当たり、各化合物半導体層の成膜速度を
予め測定しておき、規定膜厚に達する時点でドーピング
ガス及び一部又は全部のソースの供給を一旦停止して成
長中断を挿入し、その間、反応装置内に残留するトリメ
チルガリウムによる堆積膜を成長させることにより残留
トリメチルガリウムを消費した後、ドーピングガス及び
次の半導体層用ソースの供給を開始し次の半導体層を成
膜する工程を所定の積層数繰り返すことを特徴とする半
導体多層膜反射鏡の製造方法である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明では、屈折率の異なる２種
類の化合物半導体、特にＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体
多層膜反射鏡を作製するに当たり、各半導体層の成膜速
度を予め測定し、規定の膜厚に達する時点で一部又は全
部のソースの供給を一旦停止して成長中断を挿入し、そ
の間、残留するＴＭＧによる膜を各半導体層間に形成し
て残留ＴＭＧを消費し、再びドーピングガス及び次の半
導体層用ソースの供給を開始し次の半導体層を成膜する
工程を所望の積層数、例えば、１５〜３５周期繰り返す
ことで、きわめて精密な膜厚制御性を維持しながら高濃
度のキャリアをドーピングすることができ、優れた反射
鏡特性を有し、十分に低抵抗化された半導体多層膜反射
鏡が得られる。
類の化合物半導体、特にＡｌＡｓ／ＡｌＧａＡｓ半導体
多層膜反射鏡を作製するに当たり、各半導体層の成膜速
度を予め測定し、規定の膜厚に達する時点で一部又は全
部のソースの供給を一旦停止して成長中断を挿入し、そ
の間、残留するＴＭＧによる膜を各半導体層間に形成し
て残留ＴＭＧを消費し、再びドーピングガス及び次の半
導体層用ソースの供給を開始し次の半導体層を成膜する
工程を所望の積層数、例えば、１５〜３５周期繰り返す
ことで、きわめて精密な膜厚制御性を維持しながら高濃
度のキャリアをドーピングすることができ、優れた反射
鏡特性を有し、十分に低抵抗化された半導体多層膜反射
鏡が得られる。
【００１０】各半導体層の成膜速度は、予め、所定の成
膜条件で、単位時間あたりの成膜を実施し、得られたサ
ンプルの膜厚をＸ線回折などの手段により求めておく。
本発明では、各半導体層が規定膜厚に達する時点で、Ｔ
ＭＧ及び各ソースのシャッターを閉じ、ソースの供給を
停止して成長中断を挿入する。例えば、ＡｌＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡の作製において、Ａｌ及び
Ｇａを固体ソースとし、Ａｓ用にアルシンをガスソース
として成膜する場合、シャッターを閉じてアルシン以外
のソースの供給を停止しても、ＴＭＧは成膜装置内に残
留する。その結果、ＧａＡｓが成長することとなる。本
発明では、各半導体層間に残留ＴＭＧに由来する膜を形
成して残留ＴＭＧを消費し、次の半導体層を形成するこ
とにより、残留ＴＭＧに由来する炭素による各半導体層
の膜厚の増大を抑制できることから、設計値に即した反
射特性を達成できる。なお、装置内に残留するＴＭＧ
は、導入流量により常にほぼ一定であり、予め残留ＴＭ
ＧによるＧａＡｓの成長速度を測定しておき、その結果
を設計にフィードバックして適宜所望の反射特性が得ら
れるように成長条件を設定すればよい。また、アルシン
はそのまま供給しても反応しないため、プレクラッキン
グする必要がある。又、他のソースのように停止するこ
とは、膜品質（膜中よりＡｓが再蒸発するなど）の観点
から好ましくない。したがって、本発明では常に供給し
ている。成膜時の基板温度は、所望の膜成長速度が得ら
れるよう適宜設定されるが、通常５００〜７００℃程度
である。また、成長装置内の圧力は、反応初期には１０
-9〜１０-8Torr程度の高真空に引いて装置内をクリーニ
ングした後、成膜時は１０ -4〜１０-6Torr程度程度に保
たれる。
膜条件で、単位時間あたりの成膜を実施し、得られたサ
ンプルの膜厚をＸ線回折などの手段により求めておく。
本発明では、各半導体層が規定膜厚に達する時点で、Ｔ
ＭＧ及び各ソースのシャッターを閉じ、ソースの供給を
停止して成長中断を挿入する。例えば、ＡｌＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡の作製において、Ａｌ及び
Ｇａを固体ソースとし、Ａｓ用にアルシンをガスソース
として成膜する場合、シャッターを閉じてアルシン以外
のソースの供給を停止しても、ＴＭＧは成膜装置内に残
留する。その結果、ＧａＡｓが成長することとなる。本
発明では、各半導体層間に残留ＴＭＧに由来する膜を形
成して残留ＴＭＧを消費し、次の半導体層を形成するこ
とにより、残留ＴＭＧに由来する炭素による各半導体層
の膜厚の増大を抑制できることから、設計値に即した反
射特性を達成できる。なお、装置内に残留するＴＭＧ
は、導入流量により常にほぼ一定であり、予め残留ＴＭ
ＧによるＧａＡｓの成長速度を測定しておき、その結果
を設計にフィードバックして適宜所望の反射特性が得ら
れるように成長条件を設定すればよい。また、アルシン
はそのまま供給しても反応しないため、プレクラッキン
グする必要がある。又、他のソースのように停止するこ
とは、膜品質（膜中よりＡｓが再蒸発するなど）の観点
から好ましくない。したがって、本発明では常に供給し
ている。成膜時の基板温度は、所望の膜成長速度が得ら
れるよう適宜設定されるが、通常５００〜７００℃程度
である。また、成長装置内の圧力は、反応初期には１０
-9〜１０-8Torr程度の高真空に引いて装置内をクリーニ
ングした後、成膜時は１０ -4〜１０-6Torr程度程度に保
たれる。
【００１１】各半導体層の構成元素の組成比は、適宜所
望の反射特性が得られるように最適化されれば良く、ソ
ースの供給量や基板温度などの成膜条件を調整すれば達
成される。
望の反射特性が得られるように最適化されれば良く、ソ
ースの供給量や基板温度などの成膜条件を調整すれば達
成される。
【００１２】又、Ａｓのソースとして前記アルシン以
外、例えば、Ａｓ金属単体などを使用することができ
る。
外、例えば、Ａｓ金属単体などを使用することができ
る。
【００１３】本発明の製造方法は、上記ＡｌＡｓ／Ａｌ
ＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡に限定されず、ＴＭＧをｐ
型ドーパントとすることのできる従来公知のｐ型半導体
多層膜反射鏡、例えば、組成比の異なる２種類のＡｌＧ
ａＡｓによる多層膜反射鏡などのいずれにも適用できる
ものである。
ＧａＡｓ半導体多層膜反射鏡に限定されず、ＴＭＧをｐ
型ドーパントとすることのできる従来公知のｐ型半導体
多層膜反射鏡、例えば、組成比の異なる２種類のＡｌＧ
ａＡｓによる多層膜反射鏡などのいずれにも適用できる
ものである。
【００１４】
【実施例】以下、実施例により本発明を具体的に説明す
るが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。
るが、本発明はこの実施例のみに限定されるものではな
い。
【００１５】実施例１ ターボ分子ポンプを主排気装置とするガスソースＭＢＥ
装置を用い、中心波長８５０ｎｍの半導体多層膜反射鏡
を作製した。ソースとして、金属Ａｌ、金属Ｇａ、アル
シンを使用した。
装置を用い、中心波長８５０ｎｍの半導体多層膜反射鏡
を作製した。ソースとして、金属Ａｌ、金属Ｇａ、アル
シンを使用した。
【００１６】成膜条件は以下の通りである。
【００１７】基板温度：６７０℃ 装置内圧力：１０-4 Torr ガスソース流量 ＴＭＧ：０．２cc/min アルシン：１０cc/min（１０００℃でプレクラッキン
グ） ガリウムセル温度：９６８℃ 成膜速度 ＡｌＡｓ： １μｍ／ｈ（Ａｌセル温度：１１７５℃） ＡｌＧａＡｓ： １μｍ／ｈ（Ａｌセル温度：１０５０
℃）
グ） ガリウムセル温度：９６８℃ 成膜速度 ＡｌＡｓ： １μｍ／ｈ（Ａｌセル温度：１１７５℃） ＡｌＧａＡｓ： １μｍ／ｈ（Ａｌセル温度：１０５０
℃）
【００１８】上記ＡｌＡｓ、ＡｌＧａＡｓの各層が所定
の膜厚（ＡｌＡｓ：７１ｎｍ、ＡｌＧａＡｓ：６０ｎ
ｍ）に達する時点で、アルシン以外のソースの供給を停
止し、成長中断を挿入する。その結果、各半導体層間に
ＧａＡｓ層が３ｎｍ成長する。なお、各半導体層におけ
るキャリア濃度は５×１０19／ｃｍ3であった。
の膜厚（ＡｌＡｓ：７１ｎｍ、ＡｌＧａＡｓ：６０ｎ
ｍ）に達する時点で、アルシン以外のソースの供給を停
止し、成長中断を挿入する。その結果、各半導体層間に
ＧａＡｓ層が３ｎｍ成長する。なお、各半導体層におけ
るキャリア濃度は５×１０19／ｃｍ3であった。
【００１９】以上の操作を、図１（ｂ）の拡大断面図に
示す４層を１周期として、図１（ａ）に示すように２０
周期繰り返した。
示す４層を１周期として、図１（ａ）に示すように２０
周期繰り返した。
【００２０】このように設計されたＡｌＡｓ／ＧａＡｓ
／ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射鏡の反射率の計算例及び
測定結果を図２及び図３に示す。両図の比較から明らか
なように、本発明の方法により、設計値に即した半導体
多層膜反射鏡が製造可能であることが分かる。
／ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ反射鏡の反射率の計算例及び
測定結果を図２及び図３に示す。両図の比較から明らか
なように、本発明の方法により、設計値に即した半導体
多層膜反射鏡が製造可能であることが分かる。
【００２１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ｐ型ドーパントしてＴＭＧを使用しても厳密な膜厚制御
性を保つことができ、その結果、ｐ型キャリアを高濃度
にドーピングすることが可能となり、優れた特性を有す
る半導体多層膜反射鏡を提供することができる。
ｐ型ドーパントしてＴＭＧを使用しても厳密な膜厚制御
性を保つことができ、その結果、ｐ型キャリアを高濃度
にドーピングすることが可能となり、優れた特性を有す
る半導体多層膜反射鏡を提供することができる。
【図１】本発明の一実施形態による半導体多層膜反射鏡
の断面構成図を示すもので、（ａ）は概念図、（ｂ）は
その部分拡大図を示す。
の断面構成図を示すもので、（ａ）は概念図、（ｂ）は
その部分拡大図を示す。
【図２】ＡｌＡｓ／ＧａＡｓ／ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ
多層膜反射鏡の反射率の計算例を示すグラフである。
多層膜反射鏡の反射率の計算例を示すグラフである。
【図３】実施例１にて製造した多層膜反射鏡の反射率の
測定結果を示すグラフである。
測定結果を示すグラフである。
Claims (3)
- 【請求項１】 ターボ分子ポンプを主排気装置とするガ
スソース分子線エピタキシー装置を用いてトリメチルガ
リウムをｐ型ドーピングガスとして少なくとも屈折率の
異なる２種類の化合物半導体を交互に積層した半導体多
層膜反射鏡を作製するに当たり、各化合物半導体層の成
膜速度を予め測定しておき、規定膜厚に達する時点でド
ーピングガス及び一部又は全部のソースの供給を一旦停
止して成長中断を挿入し、その間、反応装置内に残留す
るトリメチルガリウムによる堆積膜を成長させることに
より残留トリメチルガリウムを消費した後、ドーピング
ガス及び次の半導体層用ソースの供給を開始し次の半導
体層を成膜する工程を所定の積層数繰り返すことを特徴
とする半導体多層膜反射鏡の製造方法。 - 【請求項２】 前記半導体多層膜がＡｌＡｓ／ＡｌＧａ
Ａｓ半導体多層膜である請求項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１又は２に記載の製造方法により
製造された半導体多層膜反射鏡。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14221097A JPH10332912A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 半導体多層膜反射鏡及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14221097A JPH10332912A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 半導体多層膜反射鏡及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10332912A true JPH10332912A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15309967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14221097A Withdrawn JPH10332912A (ja) | 1997-05-30 | 1997-05-30 | 半導体多層膜反射鏡及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10332912A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4676100B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2011-04-27 | 古河電気工業株式会社 | Ａｌ含有化合物半導体層のエピタキシャル成長方法 |
-
1997
- 1997-05-30 JP JP14221097A patent/JPH10332912A/ja not_active Withdrawn
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4676100B2 (ja) * | 2001-08-07 | 2011-04-27 | 古河電気工業株式会社 | Ａｌ含有化合物半導体層のエピタキシャル成長方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20040803 |