JP2008113056A - 化合物半導体発光素子の製造方法および化合物半導体発光素子 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】化合物半導体発光素子の製造方法において、有機金属気相成長法を用い、基板上に、下部クラッド層4を形成し、下部クラッド層上に、第1の温度でInを含む活性層5を形成し、活性層上に、第2の温度で蒸発防止層であるAlXGa1-XN(0≦X≦1)層6を形成し、AlXGa1-XN(0≦X≦1)層上に、第3の温度で上部クラッド層7を形成する。これによりInの組成比を制御することが容易となり、かつ良質の活性層および活性層の界面を提供することができる。
【選択図】図1
Description
a1-YN(0≦Y≦1)活性層(または発光層とも呼ばれる)5、p型AlZGa1-ZN(
0≦Z≦1)上部クラッド層7およびp型GaNキャップ層8により構成される。またn型GaN層3にはn型電極10が、p型GaNキャップ層8にはp型電極9が形成されている。
(2) 基板温度を約510℃まで下げ、薄層のGaNまたはAlNバッファ層2を成長させる。
(4) 同温度にて、n型AlGaN下部クラッド層4を成長させる。
(8) エッチングを行なった後、p型電極9およびn型電極10を形成する。
第1の実施例ではサファイア(0001)c面が基板として用いられ、MOCVD法により各々の層の成長が行なわれる。またIII族ガス源としてトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)およびトリメチルインジウム(TMI)が用いられ、V族ガス源としてアンモニア(NH3)が用いられ、n型ドーパント源としてモノ
シラン(SiH4)が、p型ドーパント源としてビスシクロペンタジエニルマグネシウム
(Cp2Mg)が各々用いられ、キャリアガスとしてH2が用いられる。
図を参照して本実施例における半導体レーザダイオードは、サファイア基板1と、サファイア(0001)c面基板1上に順に形成された、GaNまたはAlNバッファ層2、n型GaN層3、n型Al0.1Ga0.9N下部クラッド層4、ノンドープまたはSiドープIn0.2Ga0.8N活性層(または発光層ともいう)5、薄層p型Al0.05Ga0.95N蒸発防止層6、p型Al0.1Ga0.9N上部クラッド層7、p型GaNキャップ層8により構成される。またn型GaN層3にはn型電極10が、p型GaNキャップ層8にはp型電極9が形成される。
(1) MOCVD装置内にサファイア基板1を導入し、基板をH2中で基板温度約1
050℃で加熱し、基板の表面処理を行なう。
行なわれる。熱アニーリングにより、薄層p型Al0.05Ga0.95N蒸発防止層6、p型Al0.1Ga0.9N上部クラッド層7をおよびp型GaNキャップ層8は高濃度p型層に変化する。
図9は本発明の第2の実施例における化合物半導体発光素子の下部クラッド層から上部クラッド層までの成長温度プロファイルを示す図である。
モノシラン(SiH4)が、p型ドーパント源としてビスシクロペンタジエニルマグネシ
ウム(Cp2Mg)が、キャリアガスとしてH2が用いられる。その製造工程を以下に説明する。
50℃で加熱し、基板の表面処理を行なう。
第3の実施例において製造される化合物半導体発光素子の積層状態は図1および図8に示される第1の実施例における化合物半導体発光素子の積層状態と同一であるのでここでの説明を繰返さない。
ト源としてモノシラン(SiH4)が、p型ドーパント源としてビスシクロペンタジエニ
ルマグネシウム(Cp2Mg)が、キャリアガスとしてH2が用いられる。その製造工程を以下に説明する。
50℃で加熱し、基板の表面処理を行なう。
(4) 同じ基板温度でn型Al0.1Ga0.9N下部クラッド層を約1μm成長させる。
図11は本発明の第4の実施例における化合物半導体発光素子の模式断面図である。
eが、p型ドーパント源としてMgおよびZnが、キャリアガスとしてH2が用いられる
。そして本実施例における化合物半導体発光素子は以下の工程により製造される。
(4) 基板温度を約630℃に下げてノンドープIn0.15Ga0.85Asひずみ量子井戸活性層15を約110Åの層厚で成長させる。
以上の工程を経たウェハに対し、従来の技術であるフォトリソグラフィーとウエットエッチングの技術が用いられ、図11に示される幅3μmのリッジ導波構造が形成される。リッジ導波構造が形成されたウェハにはp型およびn型電極が形成され素子化が行なわれる。
第5の実施例において形成される化合物半導体発光素子の積層状態は図1および図8に示される第1の実施例における化合物半導体発光素子の積層構造と同一であるのでここでの説明を繰返さない。第5の実施例においてその特徴とするところは蒸発防止層を形成する物質としてAl0.4Ga0.6Nを用いる点である。これにより蒸発防止層と上部クラッド層との間の物質の化学組成の明瞭な差を付けることができ、これにより素子製造後の蒸発防止層の検証が容易となる。
ント源としてモノシラン(SiH4)が、p型ドーパント源としてビスシクロペンタジエ
ニルマグネシウム(Cp2Mg)が、キャリアガスとしてH2が用いられる。
(1) MOCVD装置内にサファイア基板を導入し、基板温度をH2中で基板温度約
1050℃で加熱し基板の表面処理を行なう。
Ga0.6N蒸発防止層は、基板温度を約1020℃まで上げる間に良質膜となる。
熱アニーリングにより薄層p型Al0.4Ga0.6N蒸発防止層、p型Al0.1Ga0.9N上部クラッド層およびp型GaNキャップ層は高濃度p型層に変化する。
Z≦1)により構成される物質であれば何を用いてもよい。
本発明の化合物半導体発光素子によると、蒸発防止層を備えるため、Inの遊離を極力抑えることができ、制御性に優れた結晶成長を可能とし、良質のInを含む活性層(発光層)および活性層の界面を含む化合物半導体発光素子を提供することが可能となる。
Claims (6)
- 有機金属気相成長法を用い、
基板上に、下部クラッド層を形成する第1のステップと、
前記下部クラッド層上に、第1の温度でInを含む活性層を形成する第2のステップと、
前記活性層上に、前記第1の温度以下の第2の温度で蒸発防止層であるAlXGa1-XN(0≦X≦1)層を形成する第3のステップと、
前記蒸発防止層上に、前記第2の温度以上の第3の温度で上部クラッド層であるAlzGa1-zN(0≦z≦1)層を形成する第4のステップとを備えたことを特徴とする、化合物半導体発光素子の製造方法。 - 前記蒸発防止層のAl組成は、前記上部クラッド層のAl組成以下であることを特徴とする、請求項1に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
- 前記蒸発防止層のAl組成は、前記上部クラッド層のAl組成より大きいことを特徴とする、請求項1に記載の化合物半導体発光素子の製造方法。
- 基板と、n型下部クラッド層と、Inを含む活性層と、p型上部AlzGa1-zN(0<z<1)クラッド層と、を含む化合物半導体発光素子であって、
前記p型上部クラッド層は、AlzGa1-zN(0≦z≦1)層からなり、
前記活性層と前記p型上部クラッド層の間に蒸発防止層であるAlxGa1-xN(0≦x≦1)層を有し、
前記蒸発防止層は、前記p型上部クラッド層の成長温度以下の温度、かつ、前記活性層の成長温度以下の温度で成長された層であることを特徴とする、化合物半導体発光素子。 - 前記蒸発防止層のAl組成は、前記上部クラッド層のAl組成以下であることを特徴とする、請求項4に記載の化合物半導体発光素子。
- 前記蒸発防止層のAl組成は、前記上部クラッド層のAl組成より大きいことを特徴とする、請求項5に記載の化合物半導体発光素子。
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