JP2007059941A - Semiconductor light emitting device and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、半導体発光素子およびその製造方法に関し、特に、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザや発光ダイオードに適用して好適なものである。 The present invention relates to a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing the same, and is particularly suitable for application to a semiconductor laser or a light emitting diode using a nitride III-V compound semiconductor.
近年、光ディスクの高密度化に必要である青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体レーザとして、AlGaInNなどの窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛んに行われている。 In recent years, research and development of semiconductor lasers using nitride-based III-V compound semiconductors such as AlGaInN as active semiconductor lasers capable of emitting light from the blue region to the ultraviolet region, which are necessary for increasing the density of optical disks, have been actively conducted. It has been broken.
この窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザとして、特許第2780691号および特許第2735057号に開示されたものがある。前者の半導体レーザは、InおよびGaを含む窒化物半導体よりなり、第1および第2の面を有する量子井戸構造の活性層を備え、この活性層の第1の面に接してInx Ga1-x N(0≦x<1)よりなるn型窒化物半導体層を備え、活性層の第2の面に接してAly Ga1-y N(0<y<1)よりなるp型窒化物半導体層を備えている。また、後者の半導体レーザは、InおよびGaを含む窒化物半導体よりなり、第1および第2の面を有する活性層と、この活性層の第2の面側に設けられたp型GaNよりなるp型コンタクト層との間に、活性層よりもバンドギャップエネルギーが大きく、かつInおよびGaを含むp型窒化物半導体よりなる第1のp型クラッド層を備え、この第1のp型クラッド層が活性層の第2の面に接して形成されている。
しかしながら、本発明者の検討によれば、上記の特許第2780691号に開示された技術により半導体レーザを製造した場合には、レーザの寿命試験において初期劣化率が高く、時間の増加とともに動作電流が徐々に増大する傾向が見られた。また、エレクトロルミネッセンス発光においても、顕著な発光むらが観測された。
一方、上記の特許第2735057号に開示された技術により製造した半導体レーザでは、さらに顕著な初期劣化率の増大が見られた。
However, according to the study of the present inventor, when a semiconductor laser is manufactured by the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2786691, the initial deterioration rate is high in the laser life test, and the operating current increases with increasing time. There was a tendency to increase gradually. In addition, also in the electroluminescence emission, remarkable emission unevenness was observed.
On the other hand, in the semiconductor laser manufactured by the technique disclosed in the above-mentioned Japanese Patent No. 2735057, a further remarkable increase in the initial deterioration rate was observed.
したがって、この発明が解決しようとする課題は、初期劣化率が十分に低くて長寿命で、動作電流の経時変化が極めて少なく、発光むらも極めて少ない、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体発光素子およびそのような半導体発光素子を容易に製造することができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。 Therefore, the problem to be solved by the present invention is to use a nitride-based III-V group compound semiconductor that has a sufficiently low initial deterioration rate, a long life, extremely little change in operating current with time, and very little uneven emission. An object of the present invention is to provide a semiconductor light emitting device and a method for manufacturing a semiconductor light emitting device capable of easily manufacturing such a semiconductor light emitting device.
より一般的には、この発明が解決しようとする課題は、長寿命で経時変化も極めて少ない、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体装置およびそのような半導体装置を容易に製造することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。 More generally, the problem to be solved by the present invention is that a semiconductor device using a nitride III-V group compound semiconductor having a long lifetime and extremely little change with time, and such a semiconductor device are easily manufactured. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
この発明が解決しようとする他の課題は、光導波層の結晶性を良好とすることができることにより長寿命で、しかも特に半導体レーザでは遠視野像における光強度分布の対称性が高く、放射角(ビーム拡がり角)のアスペクト比の低減を図ることができる、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体発光素子およびそのような半導体発光素子を容易に製造することができる半導体発光素子の製造方法を提供することにある。 Another problem to be solved by the present invention is that the crystallinity of the optical waveguide layer can be improved, so that the lifetime is long, and particularly in the case of a semiconductor laser, the symmetry of the light intensity distribution in the far-field image is high, and the radiation angle A semiconductor light emitting device using a nitride III-V group compound semiconductor capable of reducing the aspect ratio of (beam divergence angle) and a semiconductor light emitting device capable of easily manufacturing such a semiconductor light emitting device It is to provide a manufacturing method.
より一般的には、この発明が解決しようとする他の課題は、長寿命で特性の良好な、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体装置およびそのような半導体装置を容易に製造することができる半導体装置の製造方法を提供することにある。 More generally, another problem to be solved by the present invention is to provide a semiconductor device using a nitride III-V compound semiconductor having a long life and good characteristics, and to easily manufacture such a semiconductor device. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device.
本発明者は、上記課題を解決するために鋭意検討を行った。その概要について説明すると、次のとおりである。
窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体レーザにおいては、一般的に、InGaNなどからなる活性層上に1000℃程度の高い成長温度でp型光導波層やp型クラッド層を成長させる際に、活性層からのInの脱離による劣化を防止したり、活性層に注入される電子のオーバーフローを防止したりするために、活性層を成長させた後にAl組成が約0.2程度と高い厚さ20nm程度のp型AlGaNからなるキャップ層を活性層と同じ温度で成長させ、その後に成長温度を上げてp型光導波層やp型クラッド層を成長させるようにしている。ところが、本発明者の知見によれば、この構造では、Inの脱離による活性層の劣化は抑えられるものの、キャップ層と活性層との格子定数差がかなり大きいため、キャップ層に接している活性層に大きな応力が発生し、これが活性層の劣化の原因となる。また、p型層のp型ドーパントとしてはMgが一般的に用いられているが、このp型層中のMgが活性層に拡散することも、活性層の劣化の原因となる。
The present inventor has intensively studied to solve the above problems. The outline is as follows.
In a semiconductor laser using a nitride III-V compound semiconductor, a p-type optical waveguide layer or a p-type cladding layer is generally grown on an active layer made of InGaN or the like at a high growth temperature of about 1000 ° C. At this time, in order to prevent deterioration due to desorption of In from the active layer or to prevent overflow of electrons injected into the active layer, the Al composition is about 0.2 after the active layer is grown. Then, a cap layer made of p-type AlGaN having a high thickness of about 20 nm is grown at the same temperature as the active layer, and then the growth temperature is raised to grow a p-type optical waveguide layer and a p-type cladding layer. However, according to the knowledge of the present inventor, in this structure, although the deterioration of the active layer due to the desorption of In can be suppressed, the difference in lattice constant between the cap layer and the active layer is quite large, so that it is in contact with the cap layer. A large stress is generated in the active layer, which causes deterioration of the active layer. Mg is generally used as the p-type dopant of the p-type layer, but the diffusion of Mg in the p-type layer into the active layer also causes deterioration of the active layer.
本発明者は、種々実験を行った結果、活性層とキャップ層との間にInGaNなどのInおよびGaを含む窒化物系III−V族化合物半導体層を介在させることにより、これらの問題を一挙に解決することができることを見い出した。
さらに検討を行った結果、多重量子井戸構造の活性層の最上層の障壁層を成長させた後、In原料の流量を同一に保って、InGaNなどのInを含む窒化物系III−V族化合物半導体を成長させる場合、そのIn量を成長温度で良好に制御することができることを見い出した。そして、これを利用すれば、InGaNなどのInを含む窒化物系III−V族化合物半導体を成長させる場合、成長中に成長温度を上昇させることが可能となり、それによってキャップ層の成長温度を高くすることができることにより結晶性がより向上することから、キャップ層の厚さをより小さくすることができ、最も顕著な場合には、活性層からのInの離脱を防止する目的だけに限ると、キャップ層を設ける必要さえなくすことができる。
As a result of various experiments, the present inventor has overcome these problems by interposing a nitride III-V group compound semiconductor layer containing In and Ga such as InGaN between the active layer and the cap layer. I found out that it can be solved.
As a result of further studies, after growing the uppermost barrier layer of the active layer of the multi-quantum well structure, a nitride III-V compound containing In, such as InGaN, with the same In source flow rate maintained It has been found that when growing a semiconductor, the amount of In can be controlled well at the growth temperature. If this is utilized, when growing a nitride-based III-V group compound semiconductor containing In such as InGaN, the growth temperature can be raised during the growth, thereby increasing the growth temperature of the cap layer. Since the crystallinity is further improved by being able to be made, the thickness of the cap layer can be made smaller, and in most cases, only for the purpose of preventing the separation of In from the active layer, There is even no need to provide a cap layer.
一方、上述のキャップ層をレーザ構造、より具体的には活性層とp型クラッド層との間のどの位置に設けるかについては、まだ改善の余地がある。そこで、キャップ層を設ける位置の最適化を、設計の自由度の確保を考慮しつつ行った。その結果、光導波層の結晶性を良好にしたり、遠視野像における光強度分布の対称性の向上を図ったりする観点から、いくつかの最適位置を見い出した。さらに、キャップ層を設ける位置の最適化に加えて、活性層に接して上述のInGaNなどのInおよびGaを含む窒化物系III−V族化合物半導体層を設けることにより、様々な効果を得ることができることを見い出した。 On the other hand, there is still room for improvement as to where the above-described cap layer is provided in the laser structure, more specifically, between the active layer and the p-type cladding layer. Therefore, optimization of the position where the cap layer is provided was performed in consideration of ensuring the degree of freedom of design. As a result, several optimum positions have been found from the viewpoints of improving the crystallinity of the optical waveguide layer and improving the symmetry of the light intensity distribution in the far-field image. Furthermore, in addition to optimizing the position where the cap layer is provided, various effects can be obtained by providing a nitride III-V compound semiconductor layer containing In and Ga such as InGaN as described above in contact with the active layer. I found out that I can do it.
以上は半導体レーザについてであるが、同様な層構造を有する限り、発光ダイオードやトランジスタのような電子走行素子などの半導体装置全般に有効と考えられる。
この発明は、本発明者による以上の検討に基づいてさらに検討を行った結果、案出されたものである。
The above is about the semiconductor laser, but as long as it has a similar layer structure, it is considered effective for all semiconductor devices such as light-emitting diodes and electron transit elements such as transistors.
This invention has been devised as a result of further studies based on the above studies by the present inventors.
すなわち、上記課題を解決するために、この発明の第1の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
That is, in order to solve the above problem, the first invention of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
And a cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the intermediate layer.
この発明の第2の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、光導波層またはクラッド層として用いられるGaを含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The second invention of this invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
And a p-type layer made of a fifth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga used as an optical waveguide layer or a cladding layer, in contact with the intermediate layer.
この発明の第3の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接したAlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層を成長させた後、成長温度を上昇させながら中間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。
The third invention of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A method for producing a semiconductor light emitting device having a cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with an intermediate layer,
After growing the active layer, the intermediate layer is grown while raising the growth temperature.
この発明の第4の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、光導波層またはクラッド層として用いられるGaを含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層を成長させた後、成長温度を上昇させながら中間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。
The fourth invention of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A semiconductor light emitting device having a p-type layer made of a fifth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and used as an optical waveguide layer or a clad layer in contact with an intermediate layer,
After growing the active layer, the intermediate layer is grown while raising the growth temperature.
この発明の第5の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The fifth invention of the present invention is:
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the intermediate layer.
この発明の第6の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The sixth invention of the present invention is:
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
And a p-type layer made of a fifth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the intermediate layer.
この発明の第7の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層を成長させた後、成長温度を上昇させながら中間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。
The seventh invention of the present invention is:
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A method of manufacturing a semiconductor device having a cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with an intermediate layer,
The first layer of nitride III-V compound semiconductor is grown, and then the intermediate layer is grown while raising the growth temperature.
この発明の第8の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第5の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層を成長させた後、成長温度を上昇させながら中間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。
The eighth invention of the present invention is:
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A method of manufacturing a semiconductor device having a p-type layer made of a fifth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with an intermediate layer,
The first layer of nitride III-V compound semiconductor is grown, and then the intermediate layer is grown while raising the growth temperature.
この発明において、InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体および第2の窒化物系III−V族化合物半導体は、InおよびGa以外のIII族元素、例えばAlやBなどを含むこともあり、V族元素としてAsやPなどを含むこともある。また、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体は、AlおよびGa以外のIII族元素、例えばInやBなどを含むこともあり、V族元素としてAsやPなどを含むこともある。また、Gaを含む第4の窒化物系III−V族化合物半導体および第5の窒化物系III−V族化合物半導体は、Ga以外のIII族元素、例えばInやAlやBなどを含むこともあり、V族元素としてAsやPなどを含むこともある。 In the present invention, the first nitride-based III-V compound semiconductor and the second nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga are group III elements other than In and Ga, such as Al and B. And may contain As, P, etc. as a group V element. In addition, the third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga may contain a group III element other than Al and Ga, such as In and B. As a group V element, As or P is used. May be included. The fourth nitride III-V compound semiconductor and the fifth nitride III-V compound semiconductor containing Ga may also contain a group III element other than Ga, such as In, Al, and B. Yes, it may contain As, P, etc. as a group V element.
中間層を構成する第2の窒化物系III−V族化合物半導体は、典型的には、Inx Ga1-x N(ただし、0≦x<1)である。中間層は、典型的にはアンドープであり、通常n型である。キャップ層を構成する第3の窒化物系III−V族化合物半導体は、典型的には、Aly Ga1-y N(ただし、0≦y<1)である。キャップ層を設けることによる効果を十分に得る観点から、好適にはキャップ層の厚さは2nm以上とする。一方、キャップ層の厚さが大きすぎると、その組成によっては結晶性が劣化することから、これを防止するために、好適にはキャップ層の厚さは10nm以下とする。キャップ層に接した、Gaを含む第4の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層を有することもあり、このp型層を構成する第4の窒化物系III−V族化合物半導体は、例えば、GaNまたはInz Ga1-z N(ただし、0≦z<1)である。 The second nitride-based group III-V compound semiconductor constituting the intermediate layer is typically In x Ga 1-x N (where 0 ≦ x <1). The intermediate layer is typically undoped and is usually n-type. The third nitride-based III-V compound semiconductor constituting the cap layer is typically Al y Ga 1-y N (where 0 ≦ y <1). From the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of providing the cap layer, the thickness of the cap layer is preferably 2 nm or more. On the other hand, if the thickness of the cap layer is too large, the crystallinity deteriorates depending on the composition thereof. To prevent this, the thickness of the cap layer is preferably 10 nm or less. A fourth nitride-based III-V compound comprising a fourth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the cap layer, may be included in the p-type layer. The semiconductor is, for example, GaN or In z Ga 1-z N (where 0 ≦ z <1).
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層は、典型的には、井戸層と障壁層とからなる多重量子井戸構造を有し、中間層のIn組成は障壁層のIn組成と同じか、または、より小さい。In組成の分布は各種のものであってよいが、成長温度を徐々に上昇させながら中間層を成長させることにより、第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層から離れるにしたがってIn組成が徐々に減少する中間層を得ることができる。典型的には、中間層に含まれるInは、5×1019cm-3以下である。中間層の厚さは、その組成の選択との兼ね合いで、この中間層による活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体層の劣化防止効果を有効に得ることができるように決定されるが、一般的には8nm以上、好適には10nm以上に選ばれる。 The active layer made of the first nitride III-V compound semiconductor or the layer made of the first nitride III-V compound semiconductor is typically a multiple quantum well comprising a well layer and a barrier layer. And the In composition of the intermediate layer is the same as or smaller than the In composition of the barrier layer. The distribution of the In composition may be various, but by growing the intermediate layer while gradually increasing the growth temperature, the active layer made of the first nitride III-V compound semiconductor or the first layer An intermediate layer in which the In composition gradually decreases as the distance from the layer made of the nitride-based III-V compound semiconductor can be obtained. Typically, In contained in the intermediate layer is 5 × 10 19 cm −3 or less. The thickness of the intermediate layer is determined so as to effectively obtain the effect of preventing the deterioration of the active layer or the first nitride III-V compound semiconductor layer by the intermediate layer in consideration of the selection of the composition. However, it is generally selected to be 8 nm or more, preferably 10 nm or more.
第4の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層中には、典型的にはInが1×1017cm-3以上5×1019cm-3以下含まれる。
窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させる基板としては、種々のものを用いることができ、具体的には、サファイア基板、SiC基板、Si基板、GaAs基板、GaP基板、InP基板、スピネル基板、酸化シリコン基板などのほか、厚いGaN層などの窒化物系III−V族化合物半導体層からなる基板を用いてもよい。
The p-type layer made of the fourth nitride-based III-V compound semiconductor typically contains 1 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 19 cm −3 or less of In.
Various substrates can be used for growing the nitride III-V compound semiconductor layer. Specifically, the sapphire substrate, SiC substrate, Si substrate, GaAs substrate, GaP substrate, InP substrate, spinel can be used. In addition to a substrate, a silicon oxide substrate, or the like, a substrate made of a nitride III-V compound semiconductor layer such as a thick GaN layer may be used.
窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法としては、例えば、有機金属化学気相成長(MOCVD)、ハイドライド気相エピタキシャル成長またはハライド気相エピタキシャル成長(HVPE)などを用いることができる。
半導体装置は、具体的には、例えば、半導体レーザや発光ダイオードのような発光素子あるいはFETやヘテロ接合バイポーラトランジスタなどの電子走行素子である。
As a method for growing a nitride III-V compound semiconductor, for example, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD), hydride vapor phase epitaxy, halide vapor phase epitaxy (HVPE), or the like can be used.
Specifically, the semiconductor device is, for example, a light emitting element such as a semiconductor laser or a light emitting diode, or an electron traveling element such as an FET or a heterojunction bipolar transistor.
この発明の第9の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The ninth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
And a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer. The semiconductor light emitting device.
この発明の第10の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The tenth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
And a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer. The semiconductor light emitting device.
この発明の第11の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The eleventh aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor This is a semiconductor light emitting element.
この発明の第12の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The twelfth aspect of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor This is a semiconductor light emitting element.
この発明の第13の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The thirteenth invention of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor This is a semiconductor light emitting element.
この発明の第14の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The fourteenth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor This is a semiconductor light emitting element.
この発明の第15の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The fifteenth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
And a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer. The semiconductor light emitting device.
この発明の第16の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子である。
The sixteenth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
And a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer. The semiconductor light emitting device.
この発明の第17の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The seventeenth aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第18の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、光導波層およびキャップ層をp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to an eighteenth aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type cladding layer.
この発明の第19の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The nineteenth invention of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the intermediate layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第20の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、光導波層およびキャップ層をp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、活性層および中間層は、光導波層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The twentieth invention of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the intermediate layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type cladding layer.
Here, typically, the active layer and the intermediate layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the optical waveguide layer and the cap layer.
この発明の第21の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、第1の光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第2の光導波層およびp型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The twenty-first aspect of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the first optical waveguide layer and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are characterized in that they are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第22の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、第1の光導波層およびキャップ層を第2の光導波層およびp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a twenty-second aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer.
この発明の第23の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、第1の光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第2の光導波層およびp型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The twenty-third aspect of the present invention provides
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the intermediate layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are characterized in that they are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第24の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、第1の光導波層およびキャップ層を第2の光導波層およびp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、活性層は、中間層、第1の光導波層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The twenty-fourth aspect of the present invention provides
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the intermediate layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer.
Here, typically, the active layer is grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the intermediate layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer.
この発明の第25の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、第1の光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第2の光導波層およびp型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a twenty-fifth aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the first optical waveguide layer and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are characterized in that they are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第26の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、第1の光導波層およびキャップ層を第2の光導波層およびp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a twenty-sixth aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer.
この発明の第27の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、第1の光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第2の光導波層およびp型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a twenty-seventh aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the intermediate layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are characterized in that they are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第28の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
第2の光導波層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、第1の光導波層およびキャップ層を第2の光導波層およびp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、活性層および中間層は、第1の光導波層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
According to a twenty-eighth aspect of the present invention,
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer made of a second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising:
The active layer, the intermediate layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer.
Here, typically, the active layer and the intermediate layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the first optical waveguide layer and the cap layer.
この発明の第29の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 29th aspect of the present invention is:
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第30の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、光導波層およびキャップ層をp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 30th invention of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type cladding layer.
この発明の第31の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、光導波層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The thirty-first aspect of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the intermediate layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第32の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層と、
活性層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
活性層、中間層、光導波層およびキャップ層をp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、活性層および中間層は、光導波層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The thirty-second invention of the present invention is
An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the active layer;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A semiconductor light emitting device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with a cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A manufacturing method,
The active layer, the intermediate layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type cladding layer.
Here, typically, the active layer and the intermediate layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the optical waveguide layer and the cap layer.
この発明の第33の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The thirty-third invention of the present invention
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A third nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the cap layer, and a p-type layer composed of a seventh nitride-based III-V compound semiconductor containing different Al and Ga. It is a semiconductor device.
この発明の第34の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The 34th invention of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A third nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the cap layer, and a p-type layer composed of a seventh nitride-based III-V compound semiconductor containing different Al and Ga. It is a semiconductor device.
この発明の第35の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The 35th invention of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor And a p-type layer made of the semiconductor device.
この発明の第36の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The thirty-sixth aspect of the present invention provides
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor And a p-type layer made of the semiconductor device.
この発明の第37の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The thirty-seventh aspect of the present invention provides
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor And a p-type layer made of the semiconductor device.
この発明の第38の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The thirty-eighth aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor And a p-type layer made of the semiconductor device.
この発明の第39の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The 39th invention of this invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A third nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the cap layer, and a p-type layer composed of a seventh nitride-based III-V compound semiconductor containing different Al and Ga. It is a semiconductor device.
この発明の第40の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する
ことを特徴とする半導体装置である。
The 40th invention of this invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor, in contact with the first nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A third nitride-based III-V compound semiconductor in contact with the cap layer, and a p-type layer composed of a seventh nitride-based III-V compound semiconductor containing different Al and Ga. It is a semiconductor device.
この発明の第41の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The forty-first aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The layer made of the first nitride III-V compound semiconductor, the layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grow in a carrier gas atmosphere,
The p-type layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第42の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および上記キャップ層をp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The forty-second invention of this invention
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the sixth nitride-based III-V group compound semiconductor layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer. It is characterized by doing so.
この発明の第43の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 43rd invention of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The first nitride-based III-V compound semiconductor layer, the intermediate layer, the sixth nitride-based III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grown in a carrier gas atmosphere as a component,
The p-type layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第44の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層をp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および中間層は、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The 44th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor;
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The first nitride III-V compound semiconductor layer, the intermediate layer, the sixth nitride III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are grown at a temperature lower than the growth temperature of the p-type layer. It is characterized by its growth.
Here, typically, the first nitride-based III-V compound semiconductor layer and the intermediate layer have a temperature higher than the growth temperature of the sixth nitride-based III-V compound semiconductor layer and cap layer. Also grow at low growth temperature.
この発明の第45の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 45th aspect of the present invention provides
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The layer made of the first nitride III-V compound semiconductor, the layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grow in a carrier gas atmosphere,
The ninth nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the p-type layer are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第46の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層を第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 46th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride III-V compound semiconductor layer, the eighth nitride III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are made of the ninth nitride III-V compound semiconductor layer. Further, the growth is performed at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer.
この発明の第47の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 47th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride-based III-V compound semiconductor layer, the intermediate layer, the eighth nitride-based III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grown in a carrier gas atmosphere as a component,
The ninth nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the p-type layer are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第48の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層を第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層は、中間層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The 48th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the intermediate layer, the eighth nitride-based group III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are formed as a ninth nitride-based group III-V compound semiconductor. The layer is grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer and the p-type layer.
Here, typically, the layer made of the first nitride-based III-V compound semiconductor has a temperature higher than the growth temperature of the intermediate layer, the layer made of the eighth nitride-based III-V compound semiconductor, and the cap layer. Also grow at low growth temperature.
この発明の第49の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 49th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The layer made of the first nitride III-V compound semiconductor, the layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grow in a carrier gas atmosphere,
The ninth nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the p-type cladding layer are characterized in that they are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第50の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および上記キャップ層を第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および上記p型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 50th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga and in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride III-V compound semiconductor layer, the eighth nitride III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are made of a ninth nitride III-V compound semiconductor. The layer is grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer.
この発明の第51の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The fifty-first aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride-based III-V compound semiconductor layer, the intermediate layer, the eighth nitride-based III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grown in a carrier gas atmosphere as a component,
The ninth nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the p-type layer are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第52の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層を第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および中間層は、第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層よりも低い成長温度で成長させる。
The 52nd aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor in contact with the first nitride III-V compound semiconductor layer An intermediate layer consisting of
A layer made of an eighth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor; ,
A layer made of a ninth nitride III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with a layer made of the ninth nitride III-V compound semiconductor A method for manufacturing a semiconductor device having a p-type layer comprising:
The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the intermediate layer, the eighth nitride-based group III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are formed as a ninth nitride-based group III-V compound semiconductor. The layer is grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer and the p-type layer.
Here, typically, the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer and the intermediate layer grow lower than the eighth nitride-based group III-V compound semiconductor layer and the cap layer. Grow at temperature.
この発明の第53の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
The 53rd invention of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The layer made of the first nitride III-V compound semiconductor, the layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grow in a carrier gas atmosphere,
The p-type layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第54の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層をp型層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a 54th aspect of the present invention,
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A layer made of a sixth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, in contact with a layer made of the first nitride III-V compound semiconductor;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The layer made of the first nitride III-V compound semiconductor, the layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of the p-type layer. It is characterized by that.
この発明の第55の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
p型層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
According to a 55th aspect of the present invention,
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor, in contact with the first nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The first nitride-based III-V compound semiconductor layer, the intermediate layer, the sixth nitride-based III-V compound semiconductor layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and mainly contain nitrogen. Grown in a carrier gas atmosphere as a component,
The p-type layer is characterized in that it is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
この発明の第56の発明は、
InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む中間層と、
中間層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層と、
第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
キャップ層に接した、第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型層とを有する半導体装置の製造方法であって、
第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層、中間層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層をp型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
ここで、典型的には、第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層および中間層は、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層およびキャップ層の成長温度よりも低い成長温度で成長させる。
The 56th aspect of the present invention is
A layer made of a first nitride-based III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An intermediate layer containing In and Ga different from the first nitride III-V compound semiconductor, in contact with the first nitride III-V compound semiconductor;
A layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the intermediate layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga, in contact with a layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor; ,
A method of manufacturing a semiconductor device having a third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor Because
The first nitride-based III-V group compound semiconductor layer, the intermediate layer, the sixth nitride-based III-V group compound semiconductor layer, and the cap layer are grown at a temperature lower than the growth temperature of the p-type cladding layer. It is characterized by being grown in
Here, typically, the first nitride-based III-V compound semiconductor layer and the intermediate layer have a temperature higher than the growth temperature of the sixth nitride-based III-V compound semiconductor layer and cap layer. Also grow at low growth temperature.
この発明の第9〜第56の発明において、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体、第8の窒化物系III−V族化合物半導体および第9の窒化物系III−V族化合物半導体は、Ga以外のIII族元素、例えばInやAlやBなどを含むこともあり、V族元素としてAsやPなどを含むこともある。また、AlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体は、AlおよびGa以外のIII族元素、例えばInやBなどを含むこともあり、V族元素としてAsやPなどを含むこともある。 In the ninth to 56th aspects of the present invention, a sixth nitride III-V compound semiconductor, an eighth nitride III-V compound semiconductor, and a ninth nitride III-V containing Ga are included. The group compound semiconductor may contain a group III element other than Ga, such as In, Al, or B, and may contain As, P, or the like as a group V element. Further, the seventh nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga may contain a group III element other than Al and Ga, for example, In or B, and As or P as the group V element. May be included.
この発明の第9〜第56の発明において、典型的には、キャップ層のバンドギャップはp型クラッド層あるいはp型層のバンドギャップより大きい。キャップ層を設けることによる効果を十分に得る観点から、好適にはキャップ層の厚さは2nm以上とする。一方、キャップ層の厚さが大きすぎると、その組成によっては結晶性が劣化することから、これを防止するために、好適にはキャップ層の厚さは20nm以下とする。また、光導波層、第1の光導波層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層あるいは第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層は、Mgなどのp型不純物をドープするとアンドープの場合に比べてかえって抵抗率が高くなることから、好適にはアンドープとする。アンドープの光導波層、第1の光導波層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層あるいは第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層は、n型伝導性を示す。これらの光導波層、第1の光導波層、第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層あるいは第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層の厚さは、一般的には8nm以上とし、典型的には10nm以上100nm以下とする。 In the ninth to 56th aspects of the present invention, typically, the band gap of the cap layer is larger than the band gap of the p-type cladding layer or the p-type layer. From the viewpoint of sufficiently obtaining the effect of providing the cap layer, the thickness of the cap layer is preferably 2 nm or more. On the other hand, if the thickness of the cap layer is too large, the crystallinity is deteriorated depending on the composition thereof. In order to prevent this, the thickness of the cap layer is preferably 20 nm or less. In addition, the optical waveguide layer, the first optical waveguide layer, the sixth nitride-based III-V group compound semiconductor layer, or the eighth nitride-based III-V group compound semiconductor layer is made of p such as Mg. Since doping increases when compared with the case of undoped when doping a type impurity, it is preferably undoped. The undoped optical waveguide layer, the first optical waveguide layer, the layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor, or the layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor has n-type conductivity. Indicates. The thickness of the optical waveguide layer, the first optical waveguide layer, the layer made of the sixth nitride III-V compound semiconductor or the layer made of the eighth nitride III-V compound semiconductor is generally Specifically, it is 8 nm or more, and typically 10 nm or more and 100 nm or less.
半導体発光素子あるいは半導体装置の各層の成長時のキャリアガス雰囲気については、より低抵抗の層を得る観点から、最も好適には、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気としてN2 ガス雰囲気を用い、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気としてN2 とH2 との混合ガス雰囲気を用いる。
この発明の第9〜第56の発明において、上記以外のことについては、その性質に反しない限り、この発明の第1〜第8の発明に関連して述べたことが成立する。
As for the carrier gas atmosphere during the growth of each layer of the semiconductor light emitting element or semiconductor device, from the viewpoint of obtaining a lower resistance layer, most preferably, the carrier gas atmosphere is substantially free of hydrogen and mainly contains nitrogen. N 2 gas atmosphere is used, and a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 is used as a carrier gas atmosphere mainly composed of nitrogen and hydrogen.
In the ninth to fifty-sixth inventions of the present invention, the matters other than those described above are valid in relation to the first to eighth inventions of the present invention unless they are contrary to their properties.
上述のように構成されたこの発明によれば、活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体層に接して、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層が設けられていることにより、この中間層の存在により、キャップ層などにより活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体層に発生する応力を大幅に緩和することができ、あるいは、p型ドーパントとして用いられるMgの活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体層への拡散を有効に抑制することができる。
また、キャップ層を設ける位置の最適化により、活性層にキャップ層を隣接させて設けたり、活性層に中間層を介してキャップ層を設けたりする場合に比べて光導波層あるいは第1の光導波層の結晶性を良好にすることができ、あるいはこれらの光導波層あるいは第1の光導波層の厚さの最適化を図ることができる。
According to the present invention configured as described above, In and Ga different from the first nitride group III-V compound semiconductor in contact with the active layer or the first nitride group III-V compound semiconductor layer. Is provided with an intermediate layer made of the second nitride-based III-V group compound semiconductor, the active layer or the first nitride-based III-V group is formed by a cap layer or the like due to the presence of the intermediate layer. The stress generated in the compound semiconductor layer can be greatly relieved, or the diffusion of Mg used as the p-type dopant into the active layer or the first nitride III-V compound semiconductor layer can be effectively suppressed. be able to.
Further, by optimizing the position where the cap layer is provided, the optical waveguide layer or the first optical waveguide is compared with the case where the cap layer is provided adjacent to the active layer or the cap layer is provided on the active layer via an intermediate layer. The crystallinity of the wave layer can be improved, or the thickness of the optical waveguide layer or the first optical waveguide layer can be optimized.
この発明によれば、InおよびGaを含む第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に接して、第1の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるInおよびGaを含む第2の窒化物系III−V族化合物半導体からなる中間層が設けられているので、この中間層により、キャップ層などにより活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層に発生する応力を大幅に緩和することができ、あるいは、p型層のp型ドーパントとして用いられるMgの活性層または第1の窒化物系III−V族化合物半導体からなる層への拡散を有効に抑制することができ、これによって初期劣化率が十分に低くて長寿命で、動作電流の経時変化が極めて少なく、発光むらも極めて少ない、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体発光素子あるいは長寿命で経時変化も極めて少ない、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体装置を実現することができる。また、この発明による製造方法によれば、このような半導体発光素子および半導体装置を容易に製造することができる。
また、キャップ層を設ける位置の最適化により、活性層にキャップ層を隣接させて設けたり、活性層に中間層を介してキャップ層を設けたりする場合に比べて光導波層あるいは第1の光導波層の結晶性を良好にすることができ、あるいはこれらの光導波層あるいは第1の光導波層の厚さの最適化を図ることができることから、長寿命で、しかも特に半導体レーザでは遠視野像における光強度分布の対称性が高く、放射角のアスペクト比の向上を図ることができる、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体発光素子あるいは長寿命の窒化物系III−V族化合物半導体を用いた半導体装置を実現することができる。また、この発明による製造方法によれば、このような半導体発光素子および半導体装置を容易に製造することができる。
According to this invention, the first nitride-based III-V group compound semiconductor-containing active layer containing In and Ga or the first nitride-based III-V group compound semiconductor layer is in contact with the first layer. Since the intermediate layer made of the second nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga different from the nitride III-V compound semiconductor is provided, the intermediate layer is used as an active layer by a cap layer or the like. Alternatively, the stress generated in the layer made of the first nitride-based III-V group compound semiconductor can be remarkably reduced, or the active layer of Mg used as the p-type dopant of the p-type layer or the first nitridation It is possible to effectively suppress diffusion into a layer made of a physical group III-V compound semiconductor, and thereby, the initial deterioration rate is sufficiently low, the life is long, the operating current hardly changes over time, A semiconductor light emitting device using a nitride-based III-V group compound semiconductor with very little unevenness or a semiconductor device using a nitride-based III-V group compound semiconductor with long life and extremely little change over time can be realized. . Further, according to the manufacturing method of the present invention, such a semiconductor light emitting element and a semiconductor device can be easily manufactured.
Further, by optimizing the position where the cap layer is provided, the optical waveguide layer or the first optical waveguide is compared with the case where the cap layer is provided adjacent to the active layer or the cap layer is provided via the intermediate layer in the active layer. The crystallinity of the wave layer can be improved, or the thickness of the optical waveguide layer or the first optical waveguide layer can be optimized. A semiconductor light emitting device using a nitride III-V compound semiconductor or a long-lived nitride III-V group that has high symmetry of light intensity distribution in an image and can improve the aspect ratio of the radiation angle A semiconductor device using a compound semiconductor can be realized. Further, according to the manufacturing method of the present invention, such a semiconductor light emitting element and a semiconductor device can be easily manufactured.
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In all the drawings of the embodiments, the same or corresponding parts are denoted by the same reference numerals.
図1は、この発明の第1の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す。このGaN系半導体レーザは、リッジ構造およびSCH(Separate Confinement Heterostructure)構造を有するものである。 FIG. 1 shows a GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment of the present invention. This GaN-based semiconductor laser has a ridge structure and an SCH (Separate Confinement Heterostructure) structure.
図1に示すように、この第1の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、c面サファイア基板1上に、低温成長によるアンドープGaNバッファ層2を介して、ELOなどの横方向結晶成長技術を用いて成長されたアンドープGaN層3、n型GaNコンタクト層4、n型AlGaNクラッド層5、n型GaN光導波層6、例えばアンドープのInx Ga1-x N/Iny Ga1-y N多重量子井戸構造の活性層7、n型のアンドープInGaN劣化防止層8、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10、p型AlGaNクラッド層11およびp型GaNコンタクト層12が順次積層されている。
As shown in FIG. 1, in the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment, a lateral crystal growth technique such as ELO is applied on a c-plane sapphire substrate 1 via an undoped
ここで、アンドープGaNバッファ層2は厚さが例えば30nmである。アンドープGaN層3は厚さが例えば0.5μmである。n型GaNコンタクト層4は厚さが例えば4μmであり、n型不純物として例えばシリコン(Si)がドープされている。n型AlGaNクラッド層5は厚さが例えば1.0μmであり、n型不純物として例えばSiがドープされ、Al組成は例えば0.07である。n型GaN光導波層6は厚さが例えば0.1μmであり、n型不純物として例えばSiがドープされている。また、アンドープInx Ga1-x N/Iny Ga1-y N多重量子井戸構造の活性層7は、例えば、井戸層としてのInx Ga1-x N層の厚さが3.5nmでx=0.14、障壁層としてのIny Ga1-y N層の厚さが7nmでy=0.02、井戸数が3である。
Here, the undoped
アンドープInGaN劣化防止層8は、活性層7に接している面から、p型AlGaNキャップ層9に接している面に向かってIn組成が徐々に単調減少するグレーディッド構造を有し、活性層7に接している面におけるIn組成は活性層7の障壁層としてのIny Ga1-y N層のIn組成yと一致しており、p型AlGaNキャップ層9に接している面におけるIn組成は0となっている。このアンドープInGaN劣化防止層8の厚さは例えば20nmである。
The undoped InGaN
p型AlGaNキャップ層9は厚さが例えば10nmであり、p型不純物として例えばマグネシウム(Mg)がドープされている。このp型AlGaNキャップ層9のAl組成は例えば0.2である。すでに述べたように、このp型AlGaNキャップ層9は、p型GaN光導波層10、p型AlGaNクラッド層11およびp型GaNコンタクト層12の成長時に活性層7からInが脱離して劣化するのを防止するとともに、活性層9からのキャリア(電子)のオーバーフローを防止するためのものである。p型GaN光導波層10は厚さが例えば0.1μmであり、p型不純物として例えばMgがドープされている。p型AlGaNクラッド層11は厚さが例えば0.5μmであり、p型不純物として例えばMgがドープされ、Al組成は例えば0.07である。p型GaNコンタクト層12は厚さが例えば0.1μmであり、p型不純物として例えばMgがドープされている。
The p-type
n型GaNコンタクト層4の上層部、n型AlGaNクラッド層5、n型GaN光導波層6、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10およびp型AlGaNクラッド層11は所定幅のメサ形状を有する。このメサ部におけるp型AlGaNクラッド層11の上層部およびp型GaNコンタクト層13には、例えば〈11−20〉方向に延在するリッジ13が形成されている。このリッジ13の幅は例えば3μmである。
Upper layer portion of n-type GaN contact layer 4, n-type
上記のメサ部の全体を覆うように例えば厚さが0.3μmのSiO2 膜のような絶縁膜14が設けられている。この絶縁膜14は、電気絶縁および表面保護のためのものである。この絶縁膜14のうちのリッジ13の上の部分には開口14aが設けられており、この開口14aを通じてp型GaNコンタクト層13にp側電極15が接触している。このp側電極15は、Pd膜、Pt膜およびAu膜を順次積層した構造を有し、Pd膜、Pt膜およびAu膜の厚さは例えばそれぞれ10nm、100nmおよび300nmである。一方、絶縁膜14のうちのメサ部に隣接する所定部分には開口14bが設けられており、この開口14bを通じてn型GaNコンタクト層4にn側電極16が接触している。このn側電極16は、Ti膜、Pt膜およびAu膜を順次積層した構造を有し、Ti膜、Pt膜およびAu膜の厚さは例えばそれぞれ10nm、50nmおよび100nmである。
An insulating film 14 such as a SiO 2 film having a thickness of 0.3 μm is provided so as to cover the entire mesa portion. This insulating film 14 is for electrical insulation and surface protection. An
このGaN系半導体レーザの要部のエネルギーバンド構造(伝導帯)を図2に示す。図2において、Ec は伝導帯の下端のエネルギーを示す。 The energy band structure (conduction band) of the main part of this GaN-based semiconductor laser is shown in FIG. In FIG. 2, E c indicates the energy at the lower end of the conduction band.
次に、この第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法について説明する。 Next, a method of manufacturing the GaN semiconductor laser according to the first embodiment will be described.
まず、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面を清浄化したc面サファイア基板1上に有機金属化学気相成長(MOCVD)法により例えば500℃程度の温度でアンドープGaNバッファ層2を成長させた後、例えばELOなどの横方向結晶成長技術を用いて例えば1000℃の成長温度で、アンドープGaN層3を成長させる。
First, after an undoped
引き続いて、アンドープGaN層3上に、MOCVD法により、n型GaNコンタクト層4、n型AlGaNクラッド層5、n型GaN光導波層6、アンドープのGa1-x Inx N/Ga1-y Iny N多重量子井戸構造の活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10、p型AlGaNクラッド層11およびp型GaNコンタクト層12を順次成長させる。ここで、Inを含まない層であるn型GaNコンタクト層4、n型AlGaNクラッド層5、n型GaN光導波層6、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10、p型AlGaNクラッド層11およびp型GaNコンタクト層12の成長温度は例えば1000℃程度とし、Inを含む層であるGa1-x Inx N/Ga1-y Iny N多重量子井戸構造の活性層7の成長温度は例えば700〜800℃、例えば730℃とする。アンドープInGaN劣化防止層8の成長温度は、成長開始時点は活性層7の成長温度と同じく例えば730℃に設定し、その後例えば直線的に上昇させ、成長終了時点でp型AlGaNキャップ層9の成長温度と同じく例えば835℃になるようにする。
Subsequently, an n-type GaN contact layer 4, an n-type
これらのGaN系半導体層の成長原料は、例えば、Gaの原料としてはトリメチルガリウム((CH3 )3 Ga、TMG)、Alの原料としてはトリメチルアルミニウム((CH3 )3 Al、TMA)、Inの原料としてはトリメチルインジウム((CH3 )3 In、TMI)を、Nの原料としてはNH3 を用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、H2 を用いる。ドーパントについては、n型ドーパントとしては例えばシラン(SiH4 )を、p型ドーパントとしては例えばビス=メチルシクロペンタジエニルマグネシウム((CH3 C5 H4 )2 Mg)あるいはビス=シクロペンタジエニルマグネシウム((C5 H5 )2 Mg)を用いる。 The growth raw materials of these GaN-based semiconductor layers are, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) as a Ga raw material, trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TMA) as an Al raw material, In As a raw material, trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI) is used, and as a raw material of N, NH 3 is used. As the carrier gas, for example, H 2 is used. As for the dopant, for example, silane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis = methylcyclopentadienyl magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl is used as the p-type dopant. Magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used.
次に、上述のようにしてGaN系半導体層を成長させたc面サファイア基板1をMOCVD装置から取り出す。そして、p型GaNコンタクト層12の全面に例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚さが0.1μmのSiO2 膜(図示せず)を形成した後、このSiO2 膜上にリソグラフィーによりメサ部の形状に対応した所定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、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、または、CF4 やCHF3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いたRIE法によりSiO2 膜をエッチングし、パターニングする。次に、この所定形状のSiO2 膜をマスクとして例えばRIE法によりn型GaNコンタクト層4に達するまでエッチングを行う。このRIEのエッチングガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。このエッチングにより、n型GaNコンタクト層4の上層部、n型AlGaNクラッド層5、n型GaN光導波層6、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10、p型AlGaNクラッド層11およびp型GaNコンタクト層12がメサ形状にパターニングされる。
Next, the c-plane sapphire substrate 1 on which the GaN-based semiconductor layer is grown as described above is taken out from the MOCVD apparatus. Then, an SiO 2 film (not shown) having a thickness of, for example, 0.1 μm is formed on the entire surface of the p-type GaN contact layer 12 by, for example, CVD, vacuum deposition, sputtering, or the like, and is then formed on the SiO 2 film. A resist pattern (not shown) having a predetermined shape corresponding to the shape of the mesa portion is formed by lithography, and using this resist pattern as a mask, for example, wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution, or CF 4 or CHF 3 The SiO 2 film is etched and patterned by the RIE method using an etching gas containing fluorine. Next, etching is performed until the n-type GaN contact layer 4 is reached by, for example, the RIE method using the SiO 2 film having the predetermined shape as a mask. As this RIE etching gas, for example, a chlorine-based gas is used. By this etching, the upper layer portion of the n-type GaN contact layer 4, the n-type
次に、エッチングマスクとして用いたSiO2 膜をエッチング除去した後、再び基板全面に例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚さが0.2μmのSiO2 膜(図示せず)を形成した後、このSiO2 膜上にリソグラフィーによりリッジ部に対応する所定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、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエッチング、または、CF4 やCHF3 などのフッ素を含むエッチングガスを用いたRIE法によりSiO2 膜をエッチングし、リッジ部に対応する形状とする。 Next, after the SiO 2 film used as an etching mask is removed by etching, an SiO 2 film (not shown) having a thickness of 0.2 μm, for example, is again formed on the entire surface of the substrate by, for example, CVD, vacuum deposition, sputtering, or the like. After the formation, a resist pattern (not shown) having a predetermined shape corresponding to the ridge portion is formed on the SiO 2 film by lithography, and using this resist pattern as a mask, for example, wet etching using a hydrofluoric acid-based etching solution Alternatively, the SiO 2 film is etched by an RIE method using an etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3 to have a shape corresponding to the ridge portion.
次に、このSiO2 膜をマスクとしてRIE法によりp型AlGaNクラッド層11の厚さ方向の所定の深さまでエッチングを行うことによりリッジ13を形成する。このRIEのエッチングガスとしては例えば塩素系ガスを用いる。
Next, the
次に、エッチングマスクとして用いたSiO2 膜をエッチング除去した後、基板全面に例えばCVD法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば厚さが0.3μmのSiO2 膜のような絶縁膜14を成膜する。 Next, after the SiO 2 film used as an etching mask is removed by etching, an insulating film 14 such as a SiO 2 film having a thickness of 0.3 μm is formed on the entire surface of the substrate by, for example, CVD, vacuum deposition, sputtering, or the like. Form a film.
次に、リソグラフィーによりn側電極形成領域を除いた領域の絶縁膜14の表面を覆うレジストパターン(図示せず)を形成する。
次に、このレジストパターンをマスクとして絶縁膜14をエッチングすることにより、開口14bを形成する。
Next, a resist pattern (not shown) that covers the surface of the insulating film 14 in a region excluding the n-side electrode formation region is formed by lithography.
Next, the
次に、レジストパターンを残したままの状態で基板全面に例えば真空蒸着法によりTi膜、Pt膜およびAu膜を順次形成した後、レジストパターンをその上に形成されたTi膜、Pt膜およびAu膜とともに除去する(リフトオフ)。これによって、絶縁膜14の開口14bを通じてn型GaNコンタクト層4にコンタクトしたn側電極16が形成される。ここで、このn側電極16を構成するTi膜、Pt膜およびAu膜の厚さは例えばそれぞれ10nm、50nmおよび100nmである。次に、n側電極16をオーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
Next, a Ti film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed on the entire surface of the substrate with the resist pattern remaining, for example, by vacuum deposition, and then the resist pattern is formed on the Ti film, the Pt film, and the Au formed thereon. Remove with film (lift-off). As a result, the n-
次に、同様なプロセスで、リッジ13の上の部分の絶縁膜14をエッチング除去して開口14aを形成した後、n側電極16と同様にして、この開口14aを通じてp型GaNコンタクト層12にコンタクトしたPd/Pt/Au構造のp側電極15を形成する。次に、p側電極15をオーミック接触させるためのアロイ処理を行う。
Next, in the same process, the insulating film 14 on the
この後、上述のようにしてレーザ構造が形成された基板を劈開などによりバー状に加工して両共振器端面を形成し、さらにこれらの共振器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈開などによりチップ化する。
以上により、目的とするリッジ構造およびSCH構造を有するGaN系半導体レーザが製造される。
Thereafter, the substrate on which the laser structure is formed as described above is processed into a bar shape by cleaving or the like to form both resonator end faces, and after applying end face coating to these resonator end faces, A chip is formed by cleavage.
As described above, the GaN-based semiconductor laser having the target ridge structure and SCH structure is manufactured.
この第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと、アンドープInGaN劣化防止層を形成しないことを除いてこのGaN系半導体レーザと同一構造のGaN系半導体レーザとをそれぞれ製造し、それらの寿命試験を行ったところ、この第1の実施形態によるGaN系半導体レーザでは後者のGaN系半導体レーザに比べて、初期劣化率が非常に小さく、かつ、動作電流は時間とともに徐々に増加する傾向は見られるものの、その傾きは非常に小さく問題のないレベルであった。ただし、寿命試験は、いずれも光出力30mW、雰囲気温度60℃の条件で行った。また、これらのGaN系半導体レーザのエレクトロルミネッセンス発光を観測した結果、後者のGaN系半導体レーザでは顕著な発光むらが観測されたが、この第1の実施形態によるGaN系半導体レーザでは発光むらが全く観測されなかった。 A GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment and a GaN-based semiconductor laser having the same structure as that of the GaN-based semiconductor laser are manufactured except that an undoped InGaN degradation preventing layer is not formed. However, although the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment has a very small initial deterioration rate as compared with the latter GaN-based semiconductor laser, and the operating current tends to gradually increase with time, The inclination was very small and no problem. However, all the life tests were performed under conditions of an optical output of 30 mW and an ambient temperature of 60 ° C. In addition, as a result of observing electroluminescence emission of these GaN-based semiconductor lasers, remarkable emission unevenness was observed in the latter GaN-based semiconductor laser. However, in the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment, there was no uneven emission. Not observed.
以上のように、この第1の実施形態によれば、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられているので、アンドープInGaN劣化防止層8により、p型AlGaNキャップ層9により活性層7に発生する応力を大幅に緩和することができるとともに、p型層のp型ドーパントとして用いられるMgが活性層7に拡散するのを有効に抑制することができる。これによって、長寿命で信頼性が高く、発光むらもない高性能のGaN系半導体レーザを実現することができる。
As described above, according to the first embodiment, the undoped InGaN
次に、この発明の第2の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図3はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第2の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成はその厚さ全体にわたって同一となっており、そのIn組成は活性層7の障壁層のIn組成yより小さい値、例えば0.02に選ばれている。その他の構成は、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
また、このGaN系半導体レーザの製造方法も、アンドープInGaN劣化防止層8の成長時に成長温度を一定にすることを除いて、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様である。
この第2の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の利点を得ることができる。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the second embodiment of the invention. FIG. 3 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment, the In composition of the undoped InGaN
The method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser is the same as the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment, except that the growth temperature is kept constant during the growth of the undoped InGaN
According to the second embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第3の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図4はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第3の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成はその厚さ全体にわたって同一となっており、そのIn組成は活性層7の障壁層のIn組成yと同一の値に選ばれている。ここで、このアンドープInGaN劣化防止層8の厚さは、活性層7の、アンドープInGaN劣化防止層8に最も近いところにある障壁層の厚さとの合計の厚さが少なくとも15nm以上、好適には17nm以上、より好適には20nm以上、さらに好適には25nm以上になるように選ばれる。その他の構成は、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
また、このGaN系半導体レーザの製造方法も、アンドープInGaN劣化防止層8の成長時に成長温度を一定にすることを除いて、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様である。
この第3の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の利点を得ることができる。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the third embodiment of the invention. FIG. 4 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the third embodiment, the In composition of the undoped InGaN
The method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser is the same as the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment, except that the growth temperature is kept constant during the growth of the undoped InGaN
According to the third embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第4の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図5はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第4の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してp型GaN光導波層10が設けられ、このp型GaN光導波層10に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられた構造を有する。アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成の分布は第1の実施形態と同様である。その他の構成は、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
また、このGaN系半導体レーザの製造方法も、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様である。
この第4の実施形態によれば、第1の実施形態と同様の利点を得ることができる。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the fourth embodiment of the invention. FIG. 5 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the fourth embodiment, an undoped InGaN
The method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser is the same as the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment.
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the first embodiment can be obtained.
次に、この発明の第5の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図6はこの発明の第5の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す。図7はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。 Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the fifth embodiment of the invention. FIG. 6 shows a GaN semiconductor laser according to the fifth embodiment of the present invention. FIG. 7 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
この第5の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられ、さらにこのp型AlGaNキャップ層9に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。この場合、アンドープInGaN劣化防止層8は設けられていない。アンドープGaN光導波層17はn型伝導性を示す。このアンドープGaN光導波層17の厚さは一般的には10〜100nmであるが、ここでは20〜40nmとする。p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18は、例えば厚さが2.5nmでAl組成が12%のアンドープのAlGaN層を障壁層とし、例えば厚さが同じく2.5nmのMgがドープされたGaN層を井戸層とし、これらを繰り返し積層した構造を有し、全体の厚さは例えば0.5μmである。また、p型AlGaNキャップ層9とp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18におけるこのp型AlGaNキャップ層9に隣接する障壁層との間の距離は、活性層に注入される電子がトンネル効果によりp型AlGaNキャップ層9を通ってp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18側に抜けてしまうのを防止するために、このトンネル効果を抑えることができる距離、具体的には例えば10nm程度に設定されている。なお、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18を用いているのは、トンネル効果により正孔が通りやすくするためである。その他の構成は、第1の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
In the GaN-based semiconductor laser according to the fifth embodiment, an undoped GaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9までは800℃、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12は1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9まではN2 雰囲気、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12はN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaNキャップ層9の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, for example, the growth temperature is 1000 ° C. from the
図8は、アンドープGaN光導波層17の厚さによる半導体レーザの垂直方向のビーム拡がり角、すなわち垂直放射角(θ⊥)の変化を測定した結果を示す。図8より、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmにすることにより、垂直放射角を19〜22度にすることができる。従来のGaN系半導体レーザの垂直放射角の値は26〜30度であるから、垂直放射角が大幅に減少していることがわかる。
FIG. 8 shows the result of measuring the change in the beam divergence angle in the vertical direction of the semiconductor laser, that is, the vertical radiation angle (θ⊥), depending on the thickness of the undoped GaN
この第5の実施形態によれば、活性層7、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaNキャップ層9およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、GaN系半導体レーザの垂直放射角を従来に比べて大幅に減少させることができ、それによって放射角のアスペクト比(水平放射角をθ‖としたとき、θ⊥/θ‖)を小さくすることができ、さらにp型AlGaNキャップ層9がp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18に接しているため、遠視野像における光強度分布の対称性の向上を図ることができる。このようなGaN系半導体レーザは特に、光ディスク装置における光源に用いて好適なものである。
According to the fifth embodiment, the
また、活性層7上に直接アンドープGaN光導波層17を成長させるので、結晶性の向上を図ることができ、ひいてはGaN系半導体レーザの寿命の向上を図ることができる。
Further, since the undoped GaN
さらに、アンドープGaN光導波層17は厚さが20〜40nmと小さい上、p型不純物としてMgをドープしたp型GaN光導波層に比べて抵抗率が小さいため、GaN系半導体レーザの直列抵抗の低減を図ることができ、ひいては駆動電圧の低減を図ることができる。
Furthermore, since the undoped GaN
次に、この発明の第6の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図9はこの発明の第6の実施形態によるGaN系半導体レーザを示す。図10はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。 Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the sixth embodiment of the invention. FIG. 9 shows a GaN compound semiconductor laser according to the sixth embodiment of the present invention. FIG. 10 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
この第6の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられ、さらにこのp型AlGaNキャップ層9に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成は第2の実施形態と同様である。その他の構成は、第1および第5の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
In the GaN-based semiconductor laser according to the sixth embodiment, an undoped InGaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からアンドープInGaN劣化防止層8までは800℃、アンドープGaN光導波層17およびp型AlGaNキャップ層9は850℃、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12は1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9まではN2 雰囲気、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12はN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaNキャップ層9の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第6の実施形態によれば、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaNキャップ層9およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、活性層7に隣接してアンドープInGaN劣化防止層8を設けていることにより第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the sixth embodiment, the
次に、この発明の第7の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図11はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第7の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられ、このp型AlGaNキャップ層9に接してp型GaN光導波層10が設けられ、さらにこのp型GaN光導波層10に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。その他の構成は、第1および第5の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the seventh embodiment of the invention. FIG. 11 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the seventh embodiment, an undoped GaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9までは800℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12までは1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9まではN2 雰囲気、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaNキャップ層9の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型GaN光導波層10、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第7の実施形態によれば、活性層7、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the seventh embodiment, the
次に、この発明の第8の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図12はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。 Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the eighth embodiment of the invention. FIG. 12 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
この第8の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaNキャップ層9が設けられ、このp型AlGaNキャップ層9に接してp型GaN光導波層10が設けられ、さらにこのp型GaN光導波層10に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成は第2の実施形態と同様である。その他の構成は、第1および第5の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
In the GaN-based semiconductor laser according to the eighth embodiment, an undoped InGaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6および活性層7は800℃、アンドープInGaN劣化防止層8からp型AlGaNキャップ層9までは860℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12までは1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaNキャップ層9まではN2 雰囲気、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaNキャップ層9の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型GaN光導波層10、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第8の実施形態によれば、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaNキャップ層9、p型GaN光導波層10およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、活性層7に隣接してアンドープInGaN劣化防止層8を設けていることにより第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the eighth embodiment, the
次に、この発明の第9の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図13はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第9の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19が設けられ、このp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19に接してp型GaN光導波層10が設けられ、さらにこのp型GaN光導波層10に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19は、例えば厚さが2.5nmでAl組成が18%のアンドープのAlGaN層を障壁層とし、例えば厚さが同じく2.5nmのMgがドープされたGaN層を井戸層とし、これらを繰り返し積層した構造を有し、全体の厚さは例えば100nmである。その他の構成は、第1および第5の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the ninth embodiment of the invention. FIG. 13 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the ninth embodiment, an undoped GaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19までは800℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12は1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19まではN2 雰囲気、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型GaN光導波層10、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第9の実施形態によれば、活性層7、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19、p型GaN光導波層10およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the ninth embodiment, the
次に、この発明の第10の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図14はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。 Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the tenth embodiment of the invention. FIG. 14 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
この第10の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19が設けられ、このp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19に接してp型GaN光導波層10が設けられ、さらにこのp型GaN光導波層10に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成は第2の実施形態と同様である。その他の構成は、第1および第5の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
In the GaN-based semiconductor laser according to the tenth embodiment, an undoped InGaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からアンドープInGaN劣化防止層8までは800℃、アンドープGaN光導波層17およびp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19は870℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12までは1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19まではN2 雰囲気、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型GaN光導波層10、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the undoped GaN layer 3 to the n-type AlGaN cladding layer 5, 800 ° C. from the n-type GaN optical waveguide layer 6 to the undoped InGaN degradation preventing layer 8, and the undoped GaN optical waveguide layer 17 The p-type AlGaN / GaN superlattice cap layer 19 is 870 ° C., and the temperature from the p-type GaN optical waveguide layer 10 to the p-type GaN contact layer 12 is 1000 ° C. As for the carrier gas, for example, from the undoped GaN layer 3 to the n-type AlGaN cladding layer 5, a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2, and from the n-type GaN optical waveguide layer 6 to the p-type AlGaN / GaN superlattice cap layer Up to 19 is an N 2 atmosphere, and from the p-type GaN optical waveguide layer 10 to the p-type GaN contact layer 12 is a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 . In this case, after the active layer 7 is grown, until the p-type AlGaN / GaN superlattice cap layer 19 is grown, the carrier gas atmosphere is an N 2 atmosphere, and the carrier gas atmosphere does not contain H 2. Indium can be prevented from desorbing from 7 and deterioration of the active layer 7 can be prevented. Since the carrier gas atmosphere is a mixed gas atmosphere of N 2 and H 2 during the growth of the p-type GaN
この第10の実施形態によれば、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19、p型GaN光導波層10およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、活性層7に隣接してアンドープInGaN劣化防止層8を設けていることにより第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the tenth embodiment, the
次に、この発明の第11の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図15はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。
この第11の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19が設けられ、このp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。その他の構成は、第1、第5および第9の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the eleventh embodiment of the invention. FIG. 15 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
In the GaN-based semiconductor laser according to the eleventh embodiment, an undoped GaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19までは800℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12は1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19まではN2 雰囲気、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第11の実施形態によれば、活性層7、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the eleventh embodiment, the
次に、この発明の第12の実施形態によるGaN系半導体レーザについて説明する。図16はこのGaN系半導体レーザのエネルギーバンド図を示す。 Next explained is a GaN compound semiconductor laser according to the twelfth embodiment of the invention. FIG. 16 shows an energy band diagram of this GaN-based semiconductor laser.
この第12の実施形態によるGaN系半導体レーザにおいては、活性層7に接してアンドープInGaN劣化防止層8が設けられ、このアンドープInGaN劣化防止層8に接してアンドープGaN光導波層17が設けられ、このアンドープGaN光導波層17に接してp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19が設けられ、このp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19に接してp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が設けられた構造を有する。アンドープInGaN劣化防止層8のIn組成は第2の実施形態と同様である。その他の構成は、第1、第5および第9の実施形態によるGaN系半導体レーザと同一であるので、説明を省略する。
In the GaN-based semiconductor laser according to the twelfth embodiment, an undoped InGaN
このGaN系半導体レーザの製造方法は、基本的には第1の実施形態によるGaN系半導体レーザの製造方法と同様であるが、この場合、特に各層の成長時の成長温度およびキャリアガスを次のように設定する。すなわち、成長温度については、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5までは1000℃、n型GaN光導波層6からアンドープInGaN劣化防止層8までは800℃、アンドープGaN光導波層17およびp型AlGaN/GaN超格子キャップ層19は880℃、p型GaN光導波層10からp型GaNコンタクト層12までは1000℃とする。また、キャリアガスについては、例えば、アンドープGaN層3からn型AlGaNクラッド層5まではN2 とH2 との混合ガス雰囲気、n型GaN光導波層6からアンドープInGaN劣化防止層8まではN2 雰囲気、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12はN2 とH2 との混合ガス雰囲気とする。この場合、活性層7を成長させた後、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19の成長まではキャリアガス雰囲気をN2 雰囲気としており、キャリアガス雰囲気にH2 が含まれないので、活性層7からInが脱離するのを抑えることができ、活性層7の劣化を防止することができる。また、p型AlGaN/GaN超格子クラッド層18およびp型GaNコンタクト層12の成長時にはキャリアガス雰囲気をN2 とH2 との混合ガス雰囲気としているので、これらのp型層を良好な結晶性で成長させることができる。
The manufacturing method of this GaN-based semiconductor laser is basically the same as the manufacturing method of the GaN-based semiconductor laser according to the first embodiment. In this case, in particular, the growth temperature and carrier gas during the growth of each layer are set as follows. Set as follows. That is, the growth temperature is, for example, 1000 ° C. from the
この第12の実施形態によれば、活性層7、アンドープInGaN劣化防止層8、アンドープGaN光導波層17、p型AlGaN/GaN超格子キャップ層19およびp型AlGaN/GaN超格子クラッド層18が順次接した構造とし、アンドープGaN光導波層17の厚さを20〜40nmと薄くしているので、第5の実施形態と同様な利点を得ることができるほか、活性層7に隣接してアンドープInGaN劣化防止層8を設けていることにより第1の実施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the twelfth embodiment, the
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態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。 As mentioned above, although embodiment of this invention was described concretely, this invention is not limited to the above-mentioned embodiment, The various deformation | transformation based on the technical idea of this invention is possible.
例えば、上述の第1〜第12の実施形態において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセスなどはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよい。 For example, the numerical values, structures, substrates, raw materials, processes, and the like given in the above-described first to twelfth embodiments are merely examples, and numerical values, structures, substrates, raw materials, processes, and the like different from these are necessary as necessary. May be used.
具体的には、例えば、上述の第1〜第12の実施形態においては、レーザ構造を形成するn型層を基板上に最初に積層し、その上にp型層を積層しているが、これと積層順序を逆にし、基板上に最初にp型層を積層し、その上にn型層を積層した構造としてもよい。 Specifically, for example, in the above-described first to twelfth embodiments, an n-type layer for forming a laser structure is first laminated on a substrate, and a p-type layer is laminated thereon, This may be reversed to the stacking order, and a p-type layer is first stacked on the substrate, and an n-type layer is stacked thereon.
また、上述の第1〜第12の実施形態においては、c面サファイア基板を用いているが、必要に応じて、SiC基板、Si基板、スピネル基板、厚いGaN層からなる基板などを用いてもよい。また、GaNバッファ層の代わりに、AlNバッファ層やAlGaNバッファ層を用いてもよい。 In the above first to twelfth embodiments, the c-plane sapphire substrate is used. However, if necessary, a SiC substrate, a Si substrate, a spinel substrate, a substrate made of a thick GaN layer, or the like may be used. Good. Further, an AlN buffer layer or an AlGaN buffer layer may be used instead of the GaN buffer layer.
また、上述の第1〜第12の実施形態においては、この発明をSCH構造のGaN系半導体レーザの製造に適用した場合について説明したが、この発明は、例えば、DH(Double Heterostructure)構造のGaN系半導体レーザの製造に適用してもよいことはもちろん、GaN系発光ダイオードの製造に適用してもよく、さらにはGaN系FETやGaN系ヘテロ接合バイポーラトランジスタ(HBT)などの窒化物系III−V族化合物半導体を用いた電子走行素子に適用してもよい。 In the first to twelfth embodiments described above, the present invention has been described for the case where the present invention is applied to the manufacture of a GaN-structured semiconductor laser having an SCH structure. Of course, the present invention may be applied to the manufacture of GaN-based semiconductor lasers, and may also be applied to the manufacture of GaN-based light-emitting diodes. Further, nitride-based III- You may apply to the electron transit element using a V group compound semiconductor.
さらに、上述の第1および第2の実施形態においては、MOCVD法により成長を行う際のキャリアガスとしてH2 ガスを用いているが、必要に応じて、他のキャリアガス、例えばH2 とN2 あるいはHe、Arガスなどとの混合ガスを用いてもよい。 Further, in the first and second embodiments described above, H 2 gas is used as a carrier gas when performing growth by MOCVD, but other carrier gases such as H 2 and N are used as necessary. 2 or a mixed gas with He, Ar gas or the like may be used.
1・・・c面サファイア基板、4・・・n型GaNコンタクト層、5・・・n型AlGaNクラッド層、6・・・n型GaN光導波層、7・・・活性層、8・・・アンドープInGaN劣化防止層、9・・・p型AlGaNキャップ層、10・・・p型GaN光導波層、11・・・p型AlGaNクラッド層、12・・・p型GaNコンタクト層、13・・・リッジ、14・・・絶縁膜、15・・・p側電極、16・・・n側電極、17・・・アンドープGaN光導波層、18・・・p型AlGaN/GaN超格子クラッド層、19・・・p型AlGaN/GaN超格子キャップ層 1 ... c-plane sapphire substrate, 4 ... n-type GaN contact layer, 5 ... n-type AlGaN cladding layer, 6 ... n-type GaN optical waveguide layer, 7 ... active layer, 8 ... Undoped InGaN degradation prevention layer, 9 ... p-type AlGaN cap layer, 10 ... p-type GaN optical waveguide layer, 11 ... p-type AlGaN cladding layer, 12 ... p-type GaN contact layer, 13 ..Ridge, 14 ... insulating film, 15 ... p-side electrode, 16 ... n-side electrode, 17 ... undoped GaN optical waveguide layer, 18 ... p-type AlGaN / GaN superlattice cladding layer 19 p-type AlGaN / GaN superlattice cap layer
Claims (16)
上記活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
上記光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する
ことを特徴とする半導体発光素子。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
A p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer. A semiconductor light emitting device characterized.
上記活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
上記光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記光導波層および上記キャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
上記p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
Semiconductor light emission having the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method of manufacturing an element,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
上記活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
上記光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記光導波層および上記キャップ層を上記p型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
Semiconductor light emission having the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method of manufacturing an element,
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than a growth temperature of the p-type cladding layer.
上記活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
上記第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
上記第2の光導波層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記第1の光導波層および上記キャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
上記第2の光導波層および上記p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device having:
The active layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
上記活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
上記第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
上記第2の光導波層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記第1の光導波層および上記キャップ層を上記第2の光導波層および上記p型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the active layer;
A cap layer made of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device having:
Semiconductor light emission characterized in that said active layer, said first optical waveguide layer and said cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of said second optical waveguide layer and said p-type cladding layer Device manufacturing method.
上記活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
上記第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
上記第2の光導波層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記第1の光導波層および上記キャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
上記第2の光導波層および上記p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device having:
The active layer, the first optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the second optical waveguide layer and the p-type cladding layer are grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
上記活性層に接した、Gaを含む第8の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第1の光導波層と、
上記第1の光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、Gaを含む第9の窒化物系III−V族化合物半導体からなる第2の光導波層と、
上記第2の光導波層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記第1の光導波層および上記キャップ層を上記第2の光導波層および上記p型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
A first optical waveguide layer made of an eighth nitride III-V compound semiconductor containing Ga, which is in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the first optical waveguide layer;
A second optical waveguide layer made of a ninth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the cap layer;
A p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the second optical waveguide layer; A method for manufacturing a semiconductor light emitting device having:
Semiconductor light emission characterized in that said active layer, said first optical waveguide layer and said cap layer are grown at a growth temperature lower than the growth temperature of said second optical waveguide layer and said p-type cladding layer Device manufacturing method.
上記活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
上記光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記光導波層および上記キャップ層は、実質的に水素を含まず、窒素を主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させ、
上記p型クラッド層は、窒素と水素とを主成分とするキャリアガス雰囲気中で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
Semiconductor light emission having the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method of manufacturing an element,
The active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are substantially free of hydrogen and grown in a carrier gas atmosphere mainly containing nitrogen,
The p-type cladding layer is grown in a carrier gas atmosphere containing nitrogen and hydrogen as main components.
上記活性層に接した、Gaを含む第6の窒化物系III−V族化合物半導体からなる光導波層と、
上記光導波層に接した、AlおよびGaを含む第3の窒化物系III−V族化合物半導体により障壁層が形成された超格子からなるキャップ層と、
上記キャップ層に接した、上記第3の窒化物系III−V族化合物半導体と異なるAlおよびGaを含む第7の窒化物系III−V族化合物半導体からなるp型クラッド層とを有する半導体発光素子の製造方法であって、
上記活性層、上記光導波層および上記キャップ層を上記p型クラッド層の成長温度よりも低い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。 An active layer made of a first nitride III-V compound semiconductor containing In and Ga;
An optical waveguide layer made of a sixth nitride-based III-V compound semiconductor containing Ga in contact with the active layer;
A cap layer made of a superlattice in which a barrier layer is formed of a third nitride-based III-V compound semiconductor containing Al and Ga in contact with the optical waveguide layer;
Semiconductor light emission having the third nitride III-V compound semiconductor in contact with the cap layer and a p-type cladding layer made of a seventh nitride III-V compound semiconductor containing Al and Ga different from the third nitride III-V compound semiconductor A method of manufacturing an element,
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the active layer, the optical waveguide layer, and the cap layer are grown at a growth temperature lower than a growth temperature of the p-type cladding layer.
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