JPH11147798A - 結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法Info
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- JPH11147798A JPH11147798A JP31411697A JP31411697A JPH11147798A JP H11147798 A JPH11147798 A JP H11147798A JP 31411697 A JP31411697 A JP 31411697A JP 31411697 A JP31411697 A JP 31411697A JP H11147798 A JPH11147798 A JP H11147798A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 欠陥の少ない結晶層を成長させることができ
る結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法を提供
する。 【解決手段】 基板1の上にn型ZnMgSSe混晶よ
りなる第1導電型クラッド層3,ZnSSe混晶よりな
る第1のガイド層4,ZnCdSe混晶よりなる活性層
5,ZnSSe混晶よりなる第2のガイド層6,p型Z
nMgSSe混晶よりなる第2導電型クラッド層7を順
次成長させる。その際、成長表面をII族元素の面とV
I族元素の面が共に存在する状態として成長させる。例
えば、成長表面がRHEED観察におけるc(2×2)
および(2×1)の双方が見られる状態として成長させ
る。具体的には、例えば亜鉛とセレンとの各粒子線の強
度比を成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛5〜7に対
してセレンを5とする。これにより、欠陥のない結晶層
を成長させることができる。
る結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法を提供
する。 【解決手段】 基板1の上にn型ZnMgSSe混晶よ
りなる第1導電型クラッド層3,ZnSSe混晶よりな
る第1のガイド層4,ZnCdSe混晶よりなる活性層
5,ZnSSe混晶よりなる第2のガイド層6,p型Z
nMgSSe混晶よりなる第2導電型クラッド層7を順
次成長させる。その際、成長表面をII族元素の面とV
I族元素の面が共に存在する状態として成長させる。例
えば、成長表面がRHEED観察におけるc(2×2)
および(2×1)の双方が見られる状態として成長させ
る。具体的には、例えば亜鉛とセレンとの各粒子線の強
度比を成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛5〜7に対
してセレンを5とする。これにより、欠陥のない結晶層
を成長させることができる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、II−VI族化合
物半導体の結晶層を成長させる結晶成長方法およびそれ
を利用した半導体発光素子の製造方法に関する。
物半導体の結晶層を成長させる結晶成長方法およびそれ
を利用した半導体発光素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、光を利用した各種技術分野におい
ては、例えば、光ディスクや光磁気ディスクに対する記
録・再生の高密度化および高解像度化の要求が高まって
いる。また、高輝度ディスプレー装置,低損失光ファイ
バ通信装置さらにはDNAあるいは特定化学物質の光学
式解析装置などの開発の気運も高まっている。そこで、
これらの光源として緑色ないしは青色で発光可能な半導
体発光素子の開発が求められている。
ては、例えば、光ディスクや光磁気ディスクに対する記
録・再生の高密度化および高解像度化の要求が高まって
いる。また、高輝度ディスプレー装置,低損失光ファイ
バ通信装置さらにはDNAあるいは特定化学物質の光学
式解析装置などの開発の気運も高まっている。そこで、
これらの光源として緑色ないしは青色で発光可能な半導
体発光素子の開発が求められている。
【0003】このように緑色ないしは青色で発光可能な
半導体素子を構成する材料としては、II族元素の亜鉛
(Zn),マグネシウム(Mg),ベリリウム(B
e),カドミウム(Cd),水銀(Hg)およびマンガ
ン(Mn)のうち少なくとも1種とVI族元素の酸素
(O),硫黄(S),セレン(Se),テルル(Te)
のうち少なくとも1種とからなるII−VI族化合物半
導体が有望である。特に、ZnMgSSe混晶は、結晶
性に優れかつ入手が容易なGaAsやZnSeよりなる
基板に対して格子整合させることができるので、半導体
発光素子のガイド層やクラッド層を構成する材料として
知られている(例えば、Electronics Letters28(1992)
p.1798)。
半導体素子を構成する材料としては、II族元素の亜鉛
(Zn),マグネシウム(Mg),ベリリウム(B
e),カドミウム(Cd),水銀(Hg)およびマンガ
ン(Mn)のうち少なくとも1種とVI族元素の酸素
(O),硫黄(S),セレン(Se),テルル(Te)
のうち少なくとも1種とからなるII−VI族化合物半
導体が有望である。特に、ZnMgSSe混晶は、結晶
性に優れかつ入手が容易なGaAsやZnSeよりなる
基板に対して格子整合させることができるので、半導体
発光素子のガイド層やクラッド層を構成する材料として
知られている(例えば、Electronics Letters28(1992)
p.1798)。
【0004】このようなII−VI族化合物半導体を用
いた半導体発光素子は、例えば、分子線エピタキシー
(Molecular Beam Epitaxy;MBE)法により製造する
ことができる。II−VI族化合物半導体の層を成長さ
せる場合には、一般に、成長表面においてVI族元素に
比べてII族元素が多くても、II族元素に比べてVI
族元素が多くても、II族元素とVI族元素は1対1の
割合で取り込まれて結晶が成長すると考えられている。
II族元素は、ある温度以上においてはVI族元素に付
着して化合物を生成し、II族元素には付着しないと考
えられ、VI族元素もII族元素に付着して化合物を生
成し、VI族元素には付着しないと考えられるからであ
る。
いた半導体発光素子は、例えば、分子線エピタキシー
(Molecular Beam Epitaxy;MBE)法により製造する
ことができる。II−VI族化合物半導体の層を成長さ
せる場合には、一般に、成長表面においてVI族元素に
比べてII族元素が多くても、II族元素に比べてVI
族元素が多くても、II族元素とVI族元素は1対1の
割合で取り込まれて結晶が成長すると考えられている。
II族元素は、ある温度以上においてはVI族元素に付
着して化合物を生成し、II族元素には付着しないと考
えられ、VI族元素もII族元素に付着して化合物を生
成し、VI族元素には付着しないと考えられるからであ
る。
【0005】このような成長表面の状態は、高速電子線
回折(RHEED;Reflection High Energy Electron
Diffraction )により観察することができる。例えば、
表面においてII族元素が過多の場合にはc(2×2)
が見られ、VI族元素が過多の場合には(2×1)が見
られるととが分かっている。従来は、硫黄の原料にZn
Sを用いていたので、一般に、II族元素過多の状態
(RHEEDによりc(2×2)が見られる状態)で成
長させていた。
回折(RHEED;Reflection High Energy Electron
Diffraction )により観察することができる。例えば、
表面においてII族元素が過多の場合にはc(2×2)
が見られ、VI族元素が過多の場合には(2×1)が見
られるととが分かっている。従来は、硫黄の原料にZn
Sを用いていたので、一般に、II族元素過多の状態
(RHEEDによりc(2×2)が見られる状態)で成
長させていた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
ようにII族元素過多の状態でII−VI族化合物半導
体の結晶層を成長させると、結晶層の成長に伴って表面
状態が悪化してしまい、RHEEDによる観察で綺麗な
c(2×2)が見られなくなっていた。よって、この表
面状態の悪化により、結晶中に欠陥が発生してしまうと
いう問題があった。
ようにII族元素過多の状態でII−VI族化合物半導
体の結晶層を成長させると、結晶層の成長に伴って表面
状態が悪化してしまい、RHEEDによる観察で綺麗な
c(2×2)が見られなくなっていた。よって、この表
面状態の悪化により、結晶中に欠陥が発生してしまうと
いう問題があった。
【0007】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、欠陥の少ない結晶層を成長させるこ
とができる結晶成長方法および半導体発光素子の製造方
法を提供することにある。
ので、その目的は、欠陥の少ない結晶層を成長させるこ
とができる結晶成長方法および半導体発光素子の製造方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明による結晶成長方
法は、少なくとも1種のII族元素と、少なくとも1種
のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導体の結晶
層を成長させるものであって、成長表面にII族元素の
面とVI族元素の面が共に存在する状態で結晶層を成長
させるものである。
法は、少なくとも1種のII族元素と、少なくとも1種
のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導体の結晶
層を成長させるものであって、成長表面にII族元素の
面とVI族元素の面が共に存在する状態で結晶層を成長
させるものである。
【0009】本発明による他の結晶成長方法は、少なく
とも1種のII族元素と、少なくとも1種のVI族元素
とを含むII−VI族化合物半導体の結晶層を成長させ
るものであって、成長表面にRHEED観察におけるc
(2×2)および(2×1)の双方が見られる状態で結
晶層を成長させるものである。
とも1種のII族元素と、少なくとも1種のVI族元素
とを含むII−VI族化合物半導体の結晶層を成長させ
るものであって、成長表面にRHEED観察におけるc
(2×2)および(2×1)の双方が見られる状態で結
晶層を成長させるものである。
【0010】本発明による半導体発光素子は、亜鉛,マ
グネシウム,ベリリウム,カドミウム,マンガンおよび
水銀からなる群のうちの少なくとも1種のII族元素
と、酸素,硫黄,セレンおよびテルルからなる群のうち
の少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI族化
合物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導電型
クラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を形成
したものであって、結晶層の少なくとも一部を、成長表
面にII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状
態で成長させるものである。
グネシウム,ベリリウム,カドミウム,マンガンおよび
水銀からなる群のうちの少なくとも1種のII族元素
と、酸素,硫黄,セレンおよびテルルからなる群のうち
の少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI族化
合物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導電型
クラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を形成
したものであって、結晶層の少なくとも一部を、成長表
面にII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状
態で成長させるものである。
【0011】本発明による他の半導体発光素子は、亜
鉛,マグネシウム,ベリリウム,カドミウム,マンガン
および水銀からなる群のうちの少なくとも1種のII族
元素と、酸素,硫黄,セレンおよびテルルからなる群の
うちの少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI
族化合物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導
電型クラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を
形成したものであって、結晶層の少なくとも一部を、成
長表面にRHEED観察におけるc(2×2)および
(2×1)の双方が見られる状態で成長させるものであ
る。
鉛,マグネシウム,ベリリウム,カドミウム,マンガン
および水銀からなる群のうちの少なくとも1種のII族
元素と、酸素,硫黄,セレンおよびテルルからなる群の
うちの少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI
族化合物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導
電型クラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を
形成したものであって、結晶層の少なくとも一部を、成
長表面にRHEED観察におけるc(2×2)および
(2×1)の双方が見られる状態で成長させるものであ
る。
【0012】本発明による更に他の半導体発光素子の製
造方法は、粒子線を照射してZnMgSSe混晶よりな
る第1導電型クラッド層,ZnCdSe混晶よりなる活
性層層およびZnMgSSe混晶よりなる第2導電型ク
ラッド層を成長させたものであって、第1導電型クラッ
ド層および第2導電型クラッド層の少なくとも一部を成
長させる際の亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を、成
長表面に到達する粒子線の量で亜鉛を5から7に対して
セレンを5とするものである。
造方法は、粒子線を照射してZnMgSSe混晶よりな
る第1導電型クラッド層,ZnCdSe混晶よりなる活
性層層およびZnMgSSe混晶よりなる第2導電型ク
ラッド層を成長させたものであって、第1導電型クラッ
ド層および第2導電型クラッド層の少なくとも一部を成
長させる際の亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を、成
長表面に到達する粒子線の量で亜鉛を5から7に対して
セレンを5とするものである。
【0013】本発明による結晶成長方法では、II−V
I族化合物半導体の結晶層を成長させる際に、成長表面
をII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態
とする。なお、II族元素の面とVI族元素の面は同程
度の面積であることが好ましい。
I族化合物半導体の結晶層を成長させる際に、成長表面
をII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態
とする。なお、II族元素の面とVI族元素の面は同程
度の面積であることが好ましい。
【0014】本発明による他の結晶成長方法では、II
−VI族化合物半導体の結晶層を成長させる際に、成長
表面をRHEED観察におけるc(2×2)および(2
×1)の双方が見られる状態とする。
−VI族化合物半導体の結晶層を成長させる際に、成長
表面をRHEED観察におけるc(2×2)および(2
×1)の双方が見られる状態とする。
【0015】本発明による半導体発光素子の製造方法で
は、II−VI族化合物半導体の結晶層を成長させて第
1導電型クラッド層,活性層および第2導電型クラッド
層を形成する。その際、結晶層の少なくとも一部につい
ては、成長表面をII族元素の面とVI族元素の面が両
方存在する状態として成長させる。
は、II−VI族化合物半導体の結晶層を成長させて第
1導電型クラッド層,活性層および第2導電型クラッド
層を形成する。その際、結晶層の少なくとも一部につい
ては、成長表面をII族元素の面とVI族元素の面が両
方存在する状態として成長させる。
【0016】本発明による他の半導体発光素子の製造方
法では、II−VI族化合物半導体の結晶層を成長させ
て第1導電型クラッド層,活性層および第2導電型クラ
ッド層を形成する。その際、結晶層の少なくとも一部に
ついては、成長表面をRHEED観察におけるc(2×
2)および(2×1)の双方が見られる状態として成長
させる。
法では、II−VI族化合物半導体の結晶層を成長させ
て第1導電型クラッド層,活性層および第2導電型クラ
ッド層を形成する。その際、結晶層の少なくとも一部に
ついては、成長表面をRHEED観察におけるc(2×
2)および(2×1)の双方が見られる状態として成長
させる。
【0017】本発明による更に他の半導体発光素子の製
造方法では、粒子線が照射されてZnMgSSe混晶よ
りなる第1導電型クラッド層,ZnCdSe混晶よりな
る活性層およびZnMgSSe混晶よりなる第2導電型
クラッド層が成長される。その際、第1導電型クラッド
層および第2導電型クラッド層の少なくとも一部が、亜
鉛とセレンとの各粒子線の強度比を、成長表面に到達す
る粒子線の量で亜鉛を5〜7に対してセレンを5として
成長される。
造方法では、粒子線が照射されてZnMgSSe混晶よ
りなる第1導電型クラッド層,ZnCdSe混晶よりな
る活性層およびZnMgSSe混晶よりなる第2導電型
クラッド層が成長される。その際、第1導電型クラッド
層および第2導電型クラッド層の少なくとも一部が、亜
鉛とセレンとの各粒子線の強度比を、成長表面に到達す
る粒子線の量で亜鉛を5〜7に対してセレンを5として
成長される。
【0018】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して詳細に説明する。
て図面を参照して詳細に説明する。
【0019】本発明の一実施の形態に係る半導体発光素
子の製造方法では、II−VI族化合物半導体の結晶層
を成長させて図1に示した半導体発光素子を製造する場
合について説明する。なお、この半導体発光素子は、基
板1の一面側に、バッファ層2,第1導電型クラッド層
3,第1のガイド層4,活性層5,第2のガイド層6,
第2導電型クラッド層7,第1の半導体層8,第2の半
導体層9,超格子層10およびコンタクト層11が順次
積層されたものである。
子の製造方法では、II−VI族化合物半導体の結晶層
を成長させて図1に示した半導体発光素子を製造する場
合について説明する。なお、この半導体発光素子は、基
板1の一面側に、バッファ層2,第1導電型クラッド層
3,第1のガイド層4,活性層5,第2のガイド層6,
第2導電型クラッド層7,第1の半導体層8,第2の半
導体層9,超格子層10およびコンタクト層11が順次
積層されたものである。
【0020】図1は本実施の形態に係る結晶成長方法お
よび半導体発光素子の製造方法に用いるMBE結晶成長
装置の構成を表すものであるこのMBE結晶成長装置
は、真空蒸着装置の一種であり、図示しない超高真空排
気装置に接続された結晶成長室21を備えている。この
結晶成長室21の内部には、基板1を保持するための基
板ホルダ22が配設されている。この基板ホルダ22
は、図示しないヒーターによって加熱することができる
ようになっている。
よび半導体発光素子の製造方法に用いるMBE結晶成長
装置の構成を表すものであるこのMBE結晶成長装置
は、真空蒸着装置の一種であり、図示しない超高真空排
気装置に接続された結晶成長室21を備えている。この
結晶成長室21の内部には、基板1を保持するための基
板ホルダ22が配設されている。この基板ホルダ22
は、図示しないヒーターによって加熱することができる
ようになっている。
【0021】結晶成長室21には、この基板1に対向す
るように複数の粒子線源セル23(例えばクヌーゼンセ
ル(Kセル)やバルブセル)が配設されている。バルブ
セルは原料の蒸気圧が高い場合に用いられる。各粒子線
源セル23の内部には、成長させる結晶の構成元素に応
じた原料がそれぞれ個々に充填されている。例えば、各
Kセルの内部には、高純度の亜鉛,マグネシウム,カド
ミウム,テルルおよびn型不純物として塩素を添加する
ための塩化亜鉛(ZnCl2 )などがそれぞれ個々に充
填されている。また、バルブセルの内部には、高純度の
硫黄およびセレンなどがそれぞれ個々に充填されてい
る。
るように複数の粒子線源セル23(例えばクヌーゼンセ
ル(Kセル)やバルブセル)が配設されている。バルブ
セルは原料の蒸気圧が高い場合に用いられる。各粒子線
源セル23の内部には、成長させる結晶の構成元素に応
じた原料がそれぞれ個々に充填されている。例えば、各
Kセルの内部には、高純度の亜鉛,マグネシウム,カド
ミウム,テルルおよびn型不純物として塩素を添加する
ための塩化亜鉛(ZnCl2 )などがそれぞれ個々に充
填されている。また、バルブセルの内部には、高純度の
硫黄およびセレンなどがそれぞれ個々に充填されてい
る。
【0022】結晶成長室21には、また、p型不純物と
して窒素(N)を添加するためのプラズマ発生室24が
配設されている。このプラズマ発生室24は、窒素をプ
ラズマ化して基板1に向かって照射するものであり、例
えばECR(Electron Cyclotron Resonance)セルやR
F(Radio Frequency )セルにより構成されている。各
粒子線源セル23の照射口近傍およびプラズマ発生室2
4のプラズマ導出口近傍には適宜に開閉が制御されるシ
ャッター25がそれぞれ配設されている。
して窒素(N)を添加するためのプラズマ発生室24が
配設されている。このプラズマ発生室24は、窒素をプ
ラズマ化して基板1に向かって照射するものであり、例
えばECR(Electron Cyclotron Resonance)セルやR
F(Radio Frequency )セルにより構成されている。各
粒子線源セル23の照射口近傍およびプラズマ発生室2
4のプラズマ導出口近傍には適宜に開閉が制御されるシ
ャッター25がそれぞれ配設されている。
【0023】結晶成長室21には、更に、高速電子銃2
6とこれに対応するスクリーン27が配設されている。
すなわち、高速電子銃26から基板1に向かって高速電
子線を出射し基板1の表面で回折されたRHEED像を
スクリーン27の上に映し出すことにより基板1の表面
状態を観察することができるようになっている。
6とこれに対応するスクリーン27が配設されている。
すなわち、高速電子銃26から基板1に向かって高速電
子線を出射し基板1の表面で回折されたRHEED像を
スクリーン27の上に映し出すことにより基板1の表面
状態を観察することができるようになっている。
【0024】本実施の形態では、このようなMBE結晶
成長装置を用い、次のようにしてII−VI族化合物半
導体の結晶層を成長させる。
成長装置を用い、次のようにしてII−VI族化合物半
導体の結晶層を成長させる。
【0025】まず、結晶層の成長に先立ち、例えばGa
Asよりなる基板1を基板ホルダ22に装着し、結晶成
長室21の内部を適宜な真空状態とすると共に、基板1
を図示しないヒータにより加熱して結晶層の成長温度を
200℃以上280℃以下に調節する。これは、200
℃よりも低い温度または280℃よりも高い温度では良
好な結晶層を成長させることが困難だからである。
Asよりなる基板1を基板ホルダ22に装着し、結晶成
長室21の内部を適宜な真空状態とすると共に、基板1
を図示しないヒータにより加熱して結晶層の成長温度を
200℃以上280℃以下に調節する。これは、200
℃よりも低い温度または280℃よりも高い温度では良
好な結晶層を成長させることが困難だからである。
【0026】次いで、各シャッター25を制御して適宜
の粒子線を照射し、基板1の一面側に、例えば、厚さが
10nmのn型不純物として塩素が添加されたn型Zn
Seよりなるバッファ層2,厚さが1μmのn型不純物
として塩素が添加されたn型ZnMgSSe混晶よりな
る第1導電型クラッド層3,厚さが100nmのZnS
Se混晶よりなる第1のガイド層4,厚さが4nmのZ
nCdSe混晶よりなる活性層5,厚さが100nmの
ZnSSe混晶よりなる第2のガイド層6,厚さが1μ
mのp型不純物として窒素が添加されたp型ZnMgS
Se混晶よりなる第2導電型クラッド層7を順次成長さ
せる。
の粒子線を照射し、基板1の一面側に、例えば、厚さが
10nmのn型不純物として塩素が添加されたn型Zn
Seよりなるバッファ層2,厚さが1μmのn型不純物
として塩素が添加されたn型ZnMgSSe混晶よりな
る第1導電型クラッド層3,厚さが100nmのZnS
Se混晶よりなる第1のガイド層4,厚さが4nmのZ
nCdSe混晶よりなる活性層5,厚さが100nmの
ZnSSe混晶よりなる第2のガイド層6,厚さが1μ
mのp型不純物として窒素が添加されたp型ZnMgS
Se混晶よりなる第2導電型クラッド層7を順次成長さ
せる。
【0027】なお、これら各結晶層を成長させる際に
は、成長表面にII族元素の面とVI族元素の面とが共
に存在する状態とする。例えば、成長表面にRHEED
観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方が見ら
れる状態となるように各粒子線照射量を調節する。ここ
では、バッファ層2,第1導電型クラッド層3,第1の
ガイド層4,第2のガイド層6および第2導電型クラッ
ド層7をそれぞれ成長させる場合、例えば、成長表面に
到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレンが5
となるように亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を調節
すれば、成長表面がこのような状態となる。
は、成長表面にII族元素の面とVI族元素の面とが共
に存在する状態とする。例えば、成長表面にRHEED
観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方が見ら
れる状態となるように各粒子線照射量を調節する。ここ
では、バッファ層2,第1導電型クラッド層3,第1の
ガイド層4,第2のガイド層6および第2導電型クラッ
ド層7をそれぞれ成長させる場合、例えば、成長表面に
到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレンが5
となるように亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を調節
すれば、成長表面がこのような状態となる。
【0028】この亜鉛とセレンの各粒子線の強度比の調
節は、II族元素として亜鉛以外の元素を含む結晶層を
成長させる場合においても、II族元素における亜鉛以
外の元素の組成比がモル%で30%以下であれば、成長
表面に到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレ
ンが5となるようにすることにより、同様の表面状態と
なる。また、VI族元素としてセレン以外の元素を含む
結晶層を成長させる場合においても、VI族元素におけ
るセレン以外の元素の組成比がモル%で30%以下であ
れば、同様である。
節は、II族元素として亜鉛以外の元素を含む結晶層を
成長させる場合においても、II族元素における亜鉛以
外の元素の組成比がモル%で30%以下であれば、成長
表面に到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレ
ンが5となるようにすることにより、同様の表面状態と
なる。また、VI族元素としてセレン以外の元素を含む
結晶層を成長させる場合においても、VI族元素におけ
るセレン以外の元素の組成比がモル%で30%以下であ
れば、同様である。
【0029】例えば、第1導電型クラッド層3および第
2導電型クラッド層7をII族元素における組成比がモ
ル%で亜鉛88%,マグネシウム12%、VI族元素に
おける組成比がモル%で硫黄16%,セレン84%であ
るZnMgSSe混晶により構成する場合には、このよ
うな亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を調節し、マグ
ネシウムと硫黄との各粒子線を加えて照射することによ
りそれぞれ成長させる。
2導電型クラッド層7をII族元素における組成比がモ
ル%で亜鉛88%,マグネシウム12%、VI族元素に
おける組成比がモル%で硫黄16%,セレン84%であ
るZnMgSSe混晶により構成する場合には、このよ
うな亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比を調節し、マグ
ネシウムと硫黄との各粒子線を加えて照射することによ
りそれぞれ成長させる。
【0030】また、第1のガイド層4および第2のガイ
ド層6をVI族元素における組成比がモル%で硫黄6
%,セレン94%であるZnSSe混晶により構成する
場合には、このように亜鉛とセレンとの各粒子線の強度
比を調節し、硫黄の粒子線を加えて照射することにより
それぞれ成長させる。
ド層6をVI族元素における組成比がモル%で硫黄6
%,セレン94%であるZnSSe混晶により構成する
場合には、このように亜鉛とセレンとの各粒子線の強度
比を調節し、硫黄の粒子線を加えて照射することにより
それぞれ成長させる。
【0031】なお、第1のガイド層4および第2のガイ
ド層6をZnMgSSe混晶により構成する場合であっ
ても、II族元素におけるマグネシウムの組成比がモル
%で30%以下であり、VI族元素における硫黄の組成
比がモル%で30%以下であれば、同様にして成長させ
ることができる。
ド層6をZnMgSSe混晶により構成する場合であっ
ても、II族元素におけるマグネシウムの組成比がモル
%で30%以下であり、VI族元素における硫黄の組成
比がモル%で30%以下であれば、同様にして成長させ
ることができる。
【0032】すなわち、バッファ層2,第1導電型クラ
ッド層3,第1のガイド層4,第2のガイド層6および
第2導電型クラッド層7においては、亜鉛とセレンの各
粒子線の強度比を一定とし、成長させる各結晶層に応じ
て他の元素の粒子線を加えて照射するようにすれば、成
長表面をRHEED観察におけるc(2×2)と(2×
1)との双方が見られる状態として成長させることがで
きる。
ッド層3,第1のガイド層4,第2のガイド層6および
第2導電型クラッド層7においては、亜鉛とセレンの各
粒子線の強度比を一定とし、成長させる各結晶層に応じ
て他の元素の粒子線を加えて照射するようにすれば、成
長表面をRHEED観察におけるc(2×2)と(2×
1)との双方が見られる状態として成長させることがで
きる。
【0033】また、活性層5を成長させる際には、例え
ば、活性層5をII族元素における組成比がモル%で亜
鉛75%,カドミウム25%であるZnCdSe混晶に
より構成する場合、成長表面に到達する粒子線の量で亜
鉛が5〜7に対してセレンが10となるように亜鉛とセ
レンの各粒子線の強度比を調節すれば、成長表面がRH
EED観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方
が見られる状態となる。
ば、活性層5をII族元素における組成比がモル%で亜
鉛75%,カドミウム25%であるZnCdSe混晶に
より構成する場合、成長表面に到達する粒子線の量で亜
鉛が5〜7に対してセレンが10となるように亜鉛とセ
レンの各粒子線の強度比を調節すれば、成長表面がRH
EED観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方
が見られる状態となる。
【0034】なお、ここでは、バッファ層2から第2導
電型クラッド層7までの全体を、成長表面にRHEED
観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方が見ら
れる状態として成長させるようにしたが、例えば、活性
層5に隣接する領域(例えば活性層5に隣接する10n
m程度の領域;ここでは第1のガイド層4および第2の
ガイド層6のうち活性層5側の一部)については、RH
EED観察におけるc(2×2)のみが見られる状態と
して成長させてもよい。これは、活性層3をZn0.75C
d0.25Se混晶により構成すると基板1を構成するGa
Asに対して大きな格子不整が生ずるので、活性層5に
隣接する領域をセレンのみを不足の状態で成長させるこ
とにより活性層5の歪みを緩和することがあるからであ
る。この場合、成長表面としてはII族元素過多となり
RHEED観察においてc(2×2)のみが見られるよ
うになる。
電型クラッド層7までの全体を、成長表面にRHEED
観察におけるc(2×2)と(2×1)との双方が見ら
れる状態として成長させるようにしたが、例えば、活性
層5に隣接する領域(例えば活性層5に隣接する10n
m程度の領域;ここでは第1のガイド層4および第2の
ガイド層6のうち活性層5側の一部)については、RH
EED観察におけるc(2×2)のみが見られる状態と
して成長させてもよい。これは、活性層3をZn0.75C
d0.25Se混晶により構成すると基板1を構成するGa
Asに対して大きな格子不整が生ずるので、活性層5に
隣接する領域をセレンのみを不足の状態で成長させるこ
とにより活性層5の歪みを緩和することがあるからであ
る。この場合、成長表面としてはII族元素過多となり
RHEED観察においてc(2×2)のみが見られるよ
うになる。
【0035】または、活性層5を成長させる前後では照
射する粒子線が変化することに伴ってVI族元素過多の
状態が生じやすいので、活性層5に隣接する領域をII
族元素過多の状態として成長させることもあるからであ
る。この場合も、成長表面としてはII族元素過多とな
りRHEED観察においてc(2×2)のみが見られる
ようになる。
射する粒子線が変化することに伴ってVI族元素過多の
状態が生じやすいので、活性層5に隣接する領域をII
族元素過多の状態として成長させることもあるからであ
る。この場合も、成長表面としてはII族元素過多とな
りRHEED観察においてc(2×2)のみが見られる
ようになる。
【0036】また、活性層5を成長させる際には、成長
表面に到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレ
ンが10よりも大きくなるように、亜鉛とセレンとの各
粒子線の強度比を調節し、成長表面にRHEED観察に
おける(2×1)のみが見られる状態としてもよい。
表面に到達する粒子線の量で亜鉛が5〜7に対してセレ
ンが10よりも大きくなるように、亜鉛とセレンとの各
粒子線の強度比を調節し、成長表面にRHEED観察に
おける(2×1)のみが見られる状態としてもよい。
【0037】このようにして、バッファ層2から第2導
電型クラッド層7までを成長させたのち、各シャッター
25を制御して適宜の粒子線を照射し、第2導電型クラ
ッド層7の上にp側電極と良好なオーミック接触を取る
ための各結晶層、すなわち、例えば、厚さが500nm
のp型不純物として窒素が添加されたp型ZnSSeよ
りなる第1の半導体層8,厚さが100nmのp型不純
物として窒素が添加されたp型ZnSeよりなる第2の
半導体層9,p型不純物として窒素が添加されたp型Z
nSeとp型不純物として窒素が添加されたp型ZnT
eとよりなる超格子層10およびp型不純物として窒素
が添加されたp型ZnTeよりなるコンタクト層11を
順次成長させる。
電型クラッド層7までを成長させたのち、各シャッター
25を制御して適宜の粒子線を照射し、第2導電型クラ
ッド層7の上にp側電極と良好なオーミック接触を取る
ための各結晶層、すなわち、例えば、厚さが500nm
のp型不純物として窒素が添加されたp型ZnSSeよ
りなる第1の半導体層8,厚さが100nmのp型不純
物として窒素が添加されたp型ZnSeよりなる第2の
半導体層9,p型不純物として窒素が添加されたp型Z
nSeとp型不純物として窒素が添加されたp型ZnT
eとよりなる超格子層10およびp型不純物として窒素
が添加されたp型ZnTeよりなるコンタクト層11を
順次成長させる。
【0038】この際も、成長表面にII族元素の面とV
I族元素の面とが共に存在する状態とすることが好まし
い。すなわち、例えば、成長表面にRHEED観察にお
けるc(2×2)と(2×1)との双方が見られる状態
となるように各粒子線照射量を調節することが好まし
い。ここでは、例えば、成長表面に到達する粒子線の量
で亜鉛が5〜7に対してセレンが5あるいは亜鉛が5〜
7に対してテルルが5となるように亜鉛とセレンとの各
粒子線の強度比あるいは亜鉛とテルルとの各粒子線の強
度比を調節すれば、成長表面がこのような状態となる。
I族元素の面とが共に存在する状態とすることが好まし
い。すなわち、例えば、成長表面にRHEED観察にお
けるc(2×2)と(2×1)との双方が見られる状態
となるように各粒子線照射量を調節することが好まし
い。ここでは、例えば、成長表面に到達する粒子線の量
で亜鉛が5〜7に対してセレンが5あるいは亜鉛が5〜
7に対してテルルが5となるように亜鉛とセレンとの各
粒子線の強度比あるいは亜鉛とテルルとの各粒子線の強
度比を調節すれば、成長表面がこのような状態となる。
【0039】なお、コンタクト層12を成長させる際に
は、バッファ層2を成長させる際に比べて亜鉛の粒子線
量を増加させて、成長表面にRHEED観察におけるc
(2×2)のみが見られる状態としてもよい。
は、バッファ層2を成長させる際に比べて亜鉛の粒子線
量を増加させて、成長表面にRHEED観察におけるc
(2×2)のみが見られる状態としてもよい。
【0040】このようにしてII−VI族化合物半導体
の各結晶層をそれぞれ成長させたのち、コンタクト層1
1,超格子層10および第2の半導体層9をそれぞれ選
択的に除去して例えば10nm幅の帯状とし、コンタク
ト層12などが選択的に除去された第1の半導体層8の
上に酸化アルミニウム(Al2 O3 )などの絶縁材料を
蒸着して絶縁層12を形成する。
の各結晶層をそれぞれ成長させたのち、コンタクト層1
1,超格子層10および第2の半導体層9をそれぞれ選
択的に除去して例えば10nm幅の帯状とし、コンタク
ト層12などが選択的に除去された第1の半導体層8の
上に酸化アルミニウム(Al2 O3 )などの絶縁材料を
蒸着して絶縁層12を形成する。
【0041】絶縁層12を形成したのち、コンタクト層
11および絶縁層12の上に例えばパラジウム(P
d),白金(Pt)および金(Au)を順次蒸着してp
側電極13を形成すると共に、基板1の他面側に例えば
インジウム(In)を蒸着してn側電極14を形成す
る。これにより、図1に示した半導体発光素子が製造さ
れる。
11および絶縁層12の上に例えばパラジウム(P
d),白金(Pt)および金(Au)を順次蒸着してp
側電極13を形成すると共に、基板1の他面側に例えば
インジウム(In)を蒸着してn側電極14を形成す
る。これにより、図1に示した半導体発光素子が製造さ
れる。
【0042】なお、このようにして製造した半導体発光
素子について、コンタクト層12の長さ方向(すなわち
共振器長方向)に垂直な一対の面に94%の反射率とな
るような反射膜をそれぞれ形成し、80℃で活性層5の
加速試験を行ったところ、図3に示したように、0.7
5時間も動作させることができた。この80℃における
0.75時間というのは、活性化エネルギーを1eVと
して室温に換算すると、1000時間以上に該当する。
すなわち、本実施の形態に係る方法により製造した半導
体発光素子は、非常に長時間にわたって動作させること
ができることが分かった。
素子について、コンタクト層12の長さ方向(すなわち
共振器長方向)に垂直な一対の面に94%の反射率とな
るような反射膜をそれぞれ形成し、80℃で活性層5の
加速試験を行ったところ、図3に示したように、0.7
5時間も動作させることができた。この80℃における
0.75時間というのは、活性化エネルギーを1eVと
して室温に換算すると、1000時間以上に該当する。
すなわち、本実施の形態に係る方法により製造した半導
体発光素子は、非常に長時間にわたって動作させること
ができることが分かった。
【0043】また、同様に製造した半導体発光素子につ
いて、ある一定のスポット径でHe−Cdレーザ光を照
射し、発光量の変化を調べた。その結果を、従来の半導
体発光素子についての同様の実験結果と共に図4に示
す。図4において、丸印は本実施の形態に係る方法によ
り製造した半導体発光素子であり、三角印および四角印
は硫黄の原料として硫化亜鉛を用い、成長表面をc(2
×2)のみが見られる状態で成長させた従来の半導体発
光素子である。このように、従来の方法によって製造し
た半導体発光素子は3分程度で発光強度が半分となるの
に対して、本実施の形態に係る方法によって製造した半
導体発光素子では20分経過しても発光強度があまり低
下しないことが分かる。すなわち、本実施の形態に係る
方法により製造した半導体発光素子は、従来の物に比べ
て非常に長時間にわたって動作させることができること
が分かった。
いて、ある一定のスポット径でHe−Cdレーザ光を照
射し、発光量の変化を調べた。その結果を、従来の半導
体発光素子についての同様の実験結果と共に図4に示
す。図4において、丸印は本実施の形態に係る方法によ
り製造した半導体発光素子であり、三角印および四角印
は硫黄の原料として硫化亜鉛を用い、成長表面をc(2
×2)のみが見られる状態で成長させた従来の半導体発
光素子である。このように、従来の方法によって製造し
た半導体発光素子は3分程度で発光強度が半分となるの
に対して、本実施の形態に係る方法によって製造した半
導体発光素子では20分経過しても発光強度があまり低
下しないことが分かる。すなわち、本実施の形態に係る
方法により製造した半導体発光素子は、従来の物に比べ
て非常に長時間にわたって動作させることができること
が分かった。
【0044】このように本実施の形態に係る半導体発光
素子の製造方法によれば、成長表面をII族元素の面と
VI族元素の面とが共に存在する状態として結晶層を成
長させるようにしたので、結晶層における欠陥を削減す
ることができ、結晶性の高い結晶層を成長させることが
できる。よって、素子の寿命を延長させることができ
る。
素子の製造方法によれば、成長表面をII族元素の面と
VI族元素の面とが共に存在する状態として結晶層を成
長させるようにしたので、結晶層における欠陥を削減す
ることができ、結晶性の高い結晶層を成長させることが
できる。よって、素子の寿命を延長させることができ
る。
【0045】また、本実施の形態に係る半導体発光素子
の製造方法によれば、成長表面をRHEED観察におけ
るc(2×2)および(2×1)の双方が見られる状態
として結晶層を成長させるようにしたので、上述したよ
うに、結晶層における欠陥を削減することができる。
の製造方法によれば、成長表面をRHEED観察におけ
るc(2×2)および(2×1)の双方が見られる状態
として結晶層を成長させるようにしたので、上述したよ
うに、結晶層における欠陥を削減することができる。
【0046】更に、本実施の形態に係る半導体発光素子
の製造方法によれば、亜鉛とセレンとの各粒子線の強度
比を成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛5〜7に対し
てセレンを5として結晶層を成長させるようにしたの
で、上述したように、結晶層における欠陥を削減するこ
とができる。
の製造方法によれば、亜鉛とセレンとの各粒子線の強度
比を成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛5〜7に対し
てセレンを5として結晶層を成長させるようにしたの
で、上述したように、結晶層における欠陥を削減するこ
とができる。
【0047】以上、実施の形態を挙げて本発明を説明し
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
においては、バッファ層2,第1導電型クラッド層3,
第1のガイド層4,活性層5,第2のガイド層6,第2
導電型クラッド層7,第1の半導体層8,第2の半導体
層9,超格子層10およびコンタクト層11をそれぞれ
構成するII−VI族化合物半導体について具体的な例
を挙げて説明したが、本発明は、他の適宜なII−VI
族化合物半導体(すなわち、亜鉛,マグネシウム,カド
ミウム,マンガン,水銀およびベリリウムからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種のII族元素と、酸素,セレ
ン,硫黄およびテルルからなる群より選ばれた少なくと
も1種のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導
体)により各層を構成する場合についても同様に適用す
ることができる。
たが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではな
く、種々の変形が可能である。例えば、上記実施の形態
においては、バッファ層2,第1導電型クラッド層3,
第1のガイド層4,活性層5,第2のガイド層6,第2
導電型クラッド層7,第1の半導体層8,第2の半導体
層9,超格子層10およびコンタクト層11をそれぞれ
構成するII−VI族化合物半導体について具体的な例
を挙げて説明したが、本発明は、他の適宜なII−VI
族化合物半導体(すなわち、亜鉛,マグネシウム,カド
ミウム,マンガン,水銀およびベリリウムからなる群よ
り選ばれた少なくとも1種のII族元素と、酸素,セレ
ン,硫黄およびテルルからなる群より選ばれた少なくと
も1種のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導
体)により各層を構成する場合についても同様に適用す
ることができる。
【0048】例えば、バッファ層2をn型ZnBeSe
混晶により構成し、第1導電型クラッド層3をn型Zn
MgBeSe混晶により構成し、第1のガイド層4をZ
nBeSe混晶により構成し、活性層5をZnCdSe
混晶により構成し、第2のガイド層6をZnBeSe混
晶により構成し、第2導電型クラッド層7をp型ZnM
gBeSe混晶により構成し、第1の半導体層8をp型
ZnBeSe混晶により構成し、第2の半導体層9をp
型ZnSeにより構成し、超格子層10をp型ZnSe
とp型BeTeとにより構成し、コンタクト層11をp
型BeTeにより構成する場合についても上記実施の形
態と同様にして製造することができ、同様の効果を得る
ことができる。
混晶により構成し、第1導電型クラッド層3をn型Zn
MgBeSe混晶により構成し、第1のガイド層4をZ
nBeSe混晶により構成し、活性層5をZnCdSe
混晶により構成し、第2のガイド層6をZnBeSe混
晶により構成し、第2導電型クラッド層7をp型ZnM
gBeSe混晶により構成し、第1の半導体層8をp型
ZnBeSe混晶により構成し、第2の半導体層9をp
型ZnSeにより構成し、超格子層10をp型ZnSe
とp型BeTeとにより構成し、コンタクト層11をp
型BeTeにより構成する場合についても上記実施の形
態と同様にして製造することができ、同様の効果を得る
ことができる。
【0049】また、上記実施の形態においては、基板1
の上に、II−VI族化合物半導体の結晶層としてバッ
ファ層2,第1導電型クラッド層3,第1のガイド層
4,活性層5,第2のガイド層6,第2導電型クラッド
層7,第1の半導体層8,第2の半導体9,超格子層1
0およびコンタクト層11をそれぞれ成長させる場合に
ついて説明したが、本発明は、他のII−VI族化合物
半導体の結晶層を備えた半導体発光素子を製造する場合
についても同様に適用することができる。その場合、そ
の他のII−VI族化合物半導体の結晶層も、成長表面
をII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態
として成長させることが好ましい。例えば、成長表面を
RHEED観察におけるc(2×2)および(2×1)
の双方が見られるような状態で成長させることが好まし
い。
の上に、II−VI族化合物半導体の結晶層としてバッ
ファ層2,第1導電型クラッド層3,第1のガイド層
4,活性層5,第2のガイド層6,第2導電型クラッド
層7,第1の半導体層8,第2の半導体9,超格子層1
0およびコンタクト層11をそれぞれ成長させる場合に
ついて説明したが、本発明は、他のII−VI族化合物
半導体の結晶層を備えた半導体発光素子を製造する場合
についても同様に適用することができる。その場合、そ
の他のII−VI族化合物半導体の結晶層も、成長表面
をII族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態
として成長させることが好ましい。例えば、成長表面を
RHEED観察におけるc(2×2)および(2×1)
の双方が見られるような状態で成長させることが好まし
い。
【0050】更に、上記実施の形態においては、全ての
II−VI族化合物半導体の結晶層を本発明の方法によ
り成長させる場合について説明したが、その一部のみを
本発明の方法により成長させるようにしてもよい。この
場合、その範囲内において上記実施の形態と同一の効果
を得ることができる。なお、特に、第1導電型クラッド
層3および第2導電型クラッド層7については、本発明
の方法により成長させることが望ましい。
II−VI族化合物半導体の結晶層を本発明の方法によ
り成長させる場合について説明したが、その一部のみを
本発明の方法により成長させるようにしてもよい。この
場合、その範囲内において上記実施の形態と同一の効果
を得ることができる。なお、特に、第1導電型クラッド
層3および第2導電型クラッド層7については、本発明
の方法により成長させることが望ましい。
【0051】加えて、上記実施の形態においては、第1
のガイド層4および第2のガイド層6を備えた半導体発
光素子を製造する場合について説明したが、それらを備
えない半導体発光素子についても同様にして製造するこ
とができる。その場合、活性層5に隣接する領域(すな
わちこの場合は第1導電型クラッド層3および第2導電
型クラッド層7の活性層5側の一部)を成長させる際
に、成長表面をRHEED観察におけるc(2×2)の
みが見られる状態とするようにしてもよい。
のガイド層4および第2のガイド層6を備えた半導体発
光素子を製造する場合について説明したが、それらを備
えない半導体発光素子についても同様にして製造するこ
とができる。その場合、活性層5に隣接する領域(すな
わちこの場合は第1導電型クラッド層3および第2導電
型クラッド層7の活性層5側の一部)を成長させる際
に、成長表面をRHEED観察におけるc(2×2)の
みが見られる状態とするようにしてもよい。
【0052】更にまた、上記実施の形態においては、活
性層5に隣接させて第1のガイド層4および第2のガイ
ド層6を形成する場合について説明したが、活性層5に
他の層を隣接させて形成する場合についても同様にして
製造することができる。その場合、活性層5に隣接する
領域を成長させる際に、成長表面をRHEED観察にお
けるc(2×2)のみが見られる状態とするようにして
もよい。
性層5に隣接させて第1のガイド層4および第2のガイ
ド層6を形成する場合について説明したが、活性層5に
他の層を隣接させて形成する場合についても同様にして
製造することができる。その場合、活性層5に隣接する
領域を成長させる際に、成長表面をRHEED観察にお
けるc(2×2)のみが見られる状態とするようにして
もよい。
【0053】加えてまた、上記実施の形態においては、
第1のガイド層4および第2のガイド層6が不純物を含
まない半導体発光素子を製造する場合について説明した
が、第1のガイド層4および第2のガイド層6を成長さ
せる場合にも不純物の粒子線を照射して不純物を添加す
るようにしてもよい。
第1のガイド層4および第2のガイド層6が不純物を含
まない半導体発光素子を製造する場合について説明した
が、第1のガイド層4および第2のガイド層6を成長さ
せる場合にも不純物の粒子線を照射して不純物を添加す
るようにしてもよい。
【0054】更にまた、上記実施の形態においては、基
板1の一面側にn型ZnMgSSe混晶よりなる第1導
電型クラッド層3(すなわちn型クラッド層),活性層
5,p型ZnMgSSe混晶よりなる第2導電型クラッ
ド層7(すなわちp型クラッド層)を基板1側から順次
積層するようにしたが、本発明は、p型クラッド層,活
性層,n型クラッド層を基板側から順次積層する場合に
も同様に適用することができる。
板1の一面側にn型ZnMgSSe混晶よりなる第1導
電型クラッド層3(すなわちn型クラッド層),活性層
5,p型ZnMgSSe混晶よりなる第2導電型クラッ
ド層7(すなわちp型クラッド層)を基板1側から順次
積層するようにしたが、本発明は、p型クラッド層,活
性層,n型クラッド層を基板側から順次積層する場合に
も同様に適用することができる。
【0055】加えてまた、本発明は、半導体レーザや発
光ダイオード(light emitting diode;LED)など種
々の半導体発光素子を製造する場合について適用するこ
とができる。また、本発明は、半導体発光素子を製造す
る場合に限らず、II−VI族化合物半導体の結晶層を
成長させる場合について広く適用することができる。
光ダイオード(light emitting diode;LED)など種
々の半導体発光素子を製造する場合について適用するこ
とができる。また、本発明は、半導体発光素子を製造す
る場合に限らず、II−VI族化合物半導体の結晶層を
成長させる場合について広く適用することができる。
【0056】更にまた、上記各実施の形態においては、
II−VI族化合物半導体の結晶層をMBE法により成
長させる場合について説明したが、MOCVD(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition )法などの他の気
相成長法により成長させる場合についても同様に適用す
ることができる。
II−VI族化合物半導体の結晶層をMBE法により成
長させる場合について説明したが、MOCVD(Metal
Organic Chemical Vapor Deposition )法などの他の気
相成長法により成長させる場合についても同様に適用す
ることができる。
【0057】
【発明の効果】以上説明したように本発明の結晶成長方
法によれば、成長表面にII族元素の面とVI族元素の
面が共に存在する状態で、あるいは成長表面にRHEE
D観察におけるc(2×2)および(2×1)の双方が
見られる状態で結晶層を成長させるようにしたので、結
晶層中の欠陥を削減することができ、結晶層の結晶性を
向上させることができるという効果を奏する。
法によれば、成長表面にII族元素の面とVI族元素の
面が共に存在する状態で、あるいは成長表面にRHEE
D観察におけるc(2×2)および(2×1)の双方が
見られる状態で結晶層を成長させるようにしたので、結
晶層中の欠陥を削減することができ、結晶層の結晶性を
向上させることができるという効果を奏する。
【0058】また、本発明の半導体発光素子の製造方法
によれば、結晶層の少なくとも一部を、成長表面にII
族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態で、あ
るいは成長表面にRHEED観察におけるc(2×2)
および(2×1)の双方が見られる状態で成長させるよ
うにしたので、結晶層中の欠陥を削減することができ、
結晶層の結晶性を向上させることができる。よって、素
子の寿命を延長することができるという効果を奏する。
によれば、結晶層の少なくとも一部を、成長表面にII
族元素の面とVI族元素の面が共に存在する状態で、あ
るいは成長表面にRHEED観察におけるc(2×2)
および(2×1)の双方が見られる状態で成長させるよ
うにしたので、結晶層中の欠陥を削減することができ、
結晶層の結晶性を向上させることができる。よって、素
子の寿命を延長することができるという効果を奏する。
【0059】加えて、本発明の他の半導体発光素子の製
造方法によれば、亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比
を、成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛を5から7に
対してセレンを5とするようにしたので、成長表面にR
HEED観察におけるc(2×2)および(2×1)の
双方が見られる状態で成長させることができ、上述した
のと同様の効果を奏する。
造方法によれば、亜鉛とセレンとの各粒子線の強度比
を、成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛を5から7に
対してセレンを5とするようにしたので、成長表面にR
HEED観察におけるc(2×2)および(2×1)の
双方が見られる状態で成長させることができ、上述した
のと同様の効果を奏する。
【図1】本発明の一実施の形態に係る半導体発光素子の
製造方法により製造する半導体発光素子の構成を表す断
面図である。
製造方法により製造する半導体発光素子の構成を表す断
面図である。
【図2】本発明の一実施の形態に係る半導体発光素子の
製造に用いるMBE結晶成長装置を表す構成図である。
製造に用いるMBE結晶成長装置を表す構成図である。
【図3】本発明の方法により製造した半導体発光素子に
ついての時間と電圧および電流との関係を表す特性図で
ある。
ついての時間と電圧および電流との関係を表す特性図で
ある。
【図4】本発明の方法により製造した半導体発光素子に
ついての発光強度と時間との関係を表す特性図である。
ついての発光強度と時間との関係を表す特性図である。
1…基板、2…バッファ層、3…第1導電型クラッド
層、4…第1のガイド層、5…活性層、6…第2のガイ
ド層、7…第2導電型クラッド層、8…第1の半導体
層、9…第2の半導体層、10…超格子層、11…コン
タクト層、12…絶縁層、13…p側電極、14…n側
電極、21…結晶成長室、22…基板ホルダ、23…粒
子線源セル、24…プラズマ発生室、25…シャッタ
ー、26…高速電子銃、27…スクリーン
層、4…第1のガイド層、5…活性層、6…第2のガイ
ド層、7…第2導電型クラッド層、8…第1の半導体
層、9…第2の半導体層、10…超格子層、11…コン
タクト層、12…絶縁層、13…p側電極、14…n側
電極、21…結晶成長室、22…基板ホルダ、23…粒
子線源セル、24…プラズマ発生室、25…シャッタ
ー、26…高速電子銃、27…スクリーン
Claims (20)
- 【請求項1】 少なくとも1種のII族元素と、少なく
とも1種のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導
体の結晶層を成長させる結晶成長方法であって、 成長表面にII族元素の面とVI族元素の面が共に同程
度存在する状態で結晶層を成長させることを特徴とする
結晶成長方法。 - 【請求項2】 少なくとも1種のII族元素と、少なく
とも1種のVI族元素とを含むII−VI族化合物半導
体の結晶層を成長させる結晶成長方法であって、 成長表面にRHEED観察におけるc(2×2)および
(2×1)の双方が見られる状態で結晶層を成長させる
ことを特徴とする結晶成長方法。 - 【請求項3】 200℃以上280℃以下の範囲内にお
ける温度で成長させることを特徴とする請求項2記載の
結晶成長方法。 - 【請求項4】 亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg),
ベリリウム(Be),カドミウム(Cd),マンガン
(Mn)および水銀(Hg)からなる群のうちの少なく
とも1種のII族元素と、酸素(O),硫黄(S),セ
レン(Se)およびテルル(Te)からなる群のうちの
少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI族化合
物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導電型ク
ラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を形成し
た半導体発光素子の製造方法であって、 結晶層の少なくとも一部を、成長表面にII族元素の面
とVI族元素の面が共に存在する状態で成長させること
を特徴とする半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項5】 亜鉛(Zn),マグネシウム(Mg),
ベリリウム(Be),カドミウム(Cd),マンガン
(Mn)および水銀(Hg)からなる群のうちの少なく
とも1種のII族元素と、酸素(O),硫黄(S),セ
レン(Se)およびテルル(Te)からなる群のうちの
少なくとも1種のVI族元素とを含むII−VI族化合
物半導体の結晶層を成長させて少なくとも第1導電型ク
ラッド層,活性層および第2導電型クラッド層を形成し
た半導体発光素子の製造方法であって、 結晶層の少なくとも一部を、成長表面にRHEED観察
におけるc(2×2)および(2×1)の双方が見られ
る状態で成長させることを特徴とする半導体発光素子の
製造方法。 - 【請求項6】 第1導電型クラッド層および第2導電型
クラッド層を、前記表面状態で成長させることを特徴と
する請求項5記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項7】 第1導電型クラッド層,活性層および第
2導電型クラッド層を、前記表面状態で成長させること
を特徴とする請求項5記載の半導体発光素子の製造方
法。 - 【請求項8】 第1導電型クラッド層,活性層層および
第2導電型クラッド層の90%以上を、前記表面状態で
成長させることを特徴とする請求項5記載の半導体発光
素子の製造方法。 - 【請求項9】 結晶層のうち活性層に隣接する領域を、
成長表面にRHEED観察におけるc(2×2)のみが
見られる状態で成長させることを特徴とする請求項5記
載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項10】 結晶層を成長させて更に少なくとも第
1のガイド層および第2のガイド層を形成することを特
徴とする請求項5記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項11】 第1導電型クラッド層,第1のガイド
層,活性層,第2のガイド層および第2導電型クラッド
層を、前記表面状態で成長させることを特徴とする請求
項10記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項12】 第1導電型クラッド層,第1のガイド
層,活性層,第2のガイド層および第2導電型クラッド
層の90%以上を、前記表面状態で成長させることを特
徴とする請求項10記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項13】 200℃以上280℃以下の範囲内の
温度で成長させることを特徴とする請求項5記載の半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項14】 粒子線を照射してZnMgSSe混晶
よりなる第1導電型クラッド層,ZnCdSe混晶より
なる活性層層およびZnMgSSe混晶よりなる第2導
電型クラッド層を成長させた半導体発光素子の製造方法
であって、 第1導電型クラッド層および第2導電型クラッド層の少
なくとも一部を成長させる際に、亜鉛とセレンとの各粒
子線の強度比を、成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛
5〜7に対してセレンを5とすることを特徴とする半導
体発光素子の製造方法。 - 【請求項15】 II族元素におけるマグネシウムの組
成比が30%以下であり、VI族元素における硫黄の組
成比が30%であるZnMgSSe混晶により第1導電
型クラッド層および第2導電型クラッド層を形成するこ
とを特徴とする請求項14記載の半導体発光素子の製造
方法。 - 【請求項16】 粒子線を照射してZnSSe混晶より
なる第1のガイド層と第2のガイド層とを更に成長させ
た半導体発光素子の製造方法であって、 第1のガイド層およびおよび第2のガイド層の少なくと
も一部を成長させる際に、亜鉛の粒子線とセレンの粒子
線との強度比を、成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛
5〜7に対してセレンを5とすることを特徴とする請求
項14記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項17】 VI族元素における硫黄の組成比が3
0%であるZnSSe混晶により第1のガイド層および
第2のガイド層を形成することを特徴とする請求項16
記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項18】 粒子線を照射してZnMgSSe混晶
よりなる第1のガイド層と第2のガイド層とを更に成長
させた半導体発光素子の製造方法であって、 第1のガイド層およびおよび第2のガイド層の少なくと
も一部を成長させる際の亜鉛の粒子線とセレンの粒子線
との強度比を、成長表面に到達する粒子線の量で亜鉛5
〜7に対してセレンを5とすることを特徴とする請求項
14記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項19】 II族元素におけるマグネシウムの組
成比が30%以下であり、VI族元素における硫黄の組
成比が30%であるZnMgSSe混晶により第1のガ
イド層および第2のガイド層を形成することを特徴とす
る請求項18記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項20】 200℃以上280℃以下の範囲内の
温度で成長させることを特徴とする請求項14記載の半
導体発光素子の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31411697A JPH11147798A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP31411697A JPH11147798A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH11147798A true JPH11147798A (ja) | 1999-06-02 |
Family
ID=18049444
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31411697A Pending JPH11147798A (ja) | 1997-11-14 | 1997-11-14 | 結晶成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH11147798A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100895056B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2009-04-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저장치 |
-
1997
- 1997-11-14 JP JP31411697A patent/JPH11147798A/ja active Pending
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100895056B1 (ko) * | 2002-11-06 | 2009-04-30 | 미쓰비시덴키 가부시키가이샤 | 반도체 레이저장치 |
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