JPH039515A - 半導体装置 - Google Patents

半導体装置

Info

Publication number
JPH039515A
JPH039515A JP1145620A JP14562089A JPH039515A JP H039515 A JPH039515 A JP H039515A JP 1145620 A JP1145620 A JP 1145620A JP 14562089 A JP14562089 A JP 14562089A JP H039515 A JPH039515 A JP H039515A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
face
range
plane
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP1145620A
Other languages
English (en)
Inventor
Kousei Takahashi
向星 高橋
Masahiro Hosoda
昌宏 細田
Atsuisa Tsunoda
篤勇 角田
Masafumi Kondo
雅文 近藤
Naohiro Suyama
尚宏 須山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP1145620A priority Critical patent/JPH039515A/ja
Priority to US07/531,386 priority patent/US5027169A/en
Priority to EP19900306189 priority patent/EP0402136A3/en
Publication of JPH039515A publication Critical patent/JPH039515A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/16—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a particular crystal structure or orientation, e.g. polycrystalline, amorphous or porous
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02392—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02395—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/02387—Group 13/15 materials
    • H01L21/02398—Antimonides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/02433—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02461—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02463—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02494—Structure
    • H01L21/02496—Layer structure
    • H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
    • H01L21/02507—Alternating layers, e.g. superlattice
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02543—Phosphides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/02546—Arsenides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L29/00—Semiconductor devices specially adapted for rectifying, amplifying, oscillating or switching and having potential barriers; Capacitors or resistors having potential barriers, e.g. a PN-junction depletion layer or carrier concentration layer; Details of semiconductor bodies or of electrodes thereof ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
    • H01L29/04—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes
    • H01L29/045—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by their crystalline structure, e.g. polycrystalline, cubic or particular orientation of crystalline planes by their particular orientation of crystalline planes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Ceramic Engineering (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、半導体装置に関し、特にＭＢＥ（分子線エピ
タキシー）法により形成した高品質のエピタキシャル層
を単結晶基板上に有する半導体装置に関する。
（従来の技術） 近年、　ＭＢＥ成長技術の進歩は著しく、１０Å以下の
単分子層オーダーまでの極めて薄いエピタキシャル層の
制御が可能となっている。このようなＭＢＥ成長技術の
進歩は、従来の液相エピタキシャル成長（ＬＰｆり法等
では製作が困難であった極めて薄い層を有する素子構造
に基づく新しい効果を利用した半導体装置の製作を可能
とした。その代表的なものとして、　ＧａＡｓ　／　Ａ
　ｌＧａＡｓ量子井戸（Ｑｕａｎ　ｔｃｔｎ＋Ｗｅｌｌ
　；略してＱＷ）レーザがある。このローレーザは従来
の二重へテロ接合（ＤＨ）レーザでは、数百Å以上あっ
た活性層厚を１００人程度あるいはそれ以下とすること
によって、活性層中に量子化準位が形成されることを利
用しており、従来のＤ）ｌレーザに比べて闇値電流が下
がる。温度特性が良い、あるいは過渡特性に優れている
等の数々の利点を有している。これに関する参考文献と
しては次のようなものがある。
■　ダブリュー、ティ、ファン、アプライドフィジック
ス　レターズ、ボリューム３９．ナンバー１０、ページ
７８６　（１９８１）　（Ｗ、　Ｔ、　Ｔｓａｎｇ、　
　ＡｐｐｌｉｅｄＰｈｙｓｉｃｓ　　Ｌｅｔｔｅｒｓ＋
　ｖｏｌ、　３９＋　Ｎｏ、　１０＋　ｐｐ、　７８６
　（１９８１））。
■　エフ。ケイ、ドゥッタア、ジャーナル　オヴ　アプ
ライド　フィシ・ンクス、ボリューム５３゜ナンバー１
１．ベージ７２１１　（１９Ｂ２）　（Ｎ、に、　Ｄｕ
ｔｔａ。
Ｊｏｕｒｎａｌ　ｏｆ　Ａｐｐｌｉｅｄ　Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ、　　ｖｏｌ、　５３＋　　Ｎｏ、１１＋ｐｐ、　７
２１１　　（１９８２））。
■　エイチ、イワムラ、ティ、サク、ティ、イシバシ、
ケイ、オオツカ、ワイ、ホリコシ、エレクトロニクス　
レターズ、ボリューム１９．ナンバー５．　　ベージ１
８０　（１９８３）　（Ｈ，Ｉｗａｍｕｒａ、　Ｔ、　
５ａｋｕ。
Ｔ、ｌ５ｈｉｂａｓｈｉ、　　Ｋ、０ｔｓｕｋａ、　　
　Ｙ、Ｈｏｒｉｋｏｓｈｉ。
Ｅｌｅｃｔｒｏｎｉｃｓ　Ｌｅｔｔｅｒｓ、　ｖｏｌ、
　１９＋　Ｎｏ、５＋　ｐｐ、　１８０（１９８３））
。
また、　ＭＢＩＩｉ法により作製されたもう１つの代表
的な半導体装置として、　ＧａＡｓとＡｌＧａＡｓ界面
に形成された２次元電子ガスの高移動度特性を利用した
電界効果トランジスタ（ＰＥＴ）がある（ティ、ミムラ
（Ｔ、　Ｍｉｍｕｒａ）他ジャパン　ジャーナル　アプ
ライド　フィジックス　ポリニーム　１９　（Ｊａｐｎ
、　Ｊ。
Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　ｖｏｌ、　１９）　（１９８
０）　ｐ、　Ｌ２２５）。これらの半導体装置をＭＢ２
法で製作する場合、成長層の結晶性が素子特性に大きな
影響を及ぼすことが知られている。特に、　ＧａＡｓ　
／　ＡｌＧａＡｓ系の素子では。
Ａｌを含むＡｌＧａＡｓの結晶性が成長条件に大きく依
存するため、ＡｌＧａＡｓの結晶性の向上が重要である
。
（ダブリュ・ティ・ファン（Ｗ、　Ｔ、　Ｔｓａｎｇ）
他　アプライド　フィジックス　レター　ボリューム３
６（１９８０）ベージ１１８　（Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ
、　Ｌｅｔｔ、　ｖｏｌ、　３６（１９８０）　ｐ、　
１１８）。
ＭＢＥ成長技術の利点として、従来のＬＰＥ法などの方
法を用いては成長させることができなかった新しい化合
物半導体を容易に成長させることが可能となる。この代
表的な例としては、可視光半導体レーザ用結晶として用
いられるＡｌＧａ１ｎＰがあげられる。ＡｌＧａ１ｎＰ
結晶はＬＰＨ法等ではこれまで成長困難とされてきたが
、近年、　ＭＯＢ法を用いることによって良質の結晶が
成長可能となっており。
６７０ｎｍの発振波長において室温連続発振が実現され
ている。ＭＢ２法によるこれらに関する参考文献として
は次のようなものがあげられる。
Ｑ　　Ｔ、　ｌｌａｙａｋａｗａ、　Ｊｐｎ、　Ｊ、　
Ａｐｐｌ、　ｐｈｙｓ、　ｖｏｌ。
２７、　（１９８８）　ｐｐ、　Ｌ１５５３このように
、　ＭＢ２法を用いなければ成長困難であった材料とし
て、上述の短波長発光デバイスに用いられるＡｌＧａ１
ｎＰの他に、　　１．３〜１．５　ｐｍ帯の長波長通信
用発光デバイス用材料りして有望なＡｌＧａ１ｎＡｓ等
があげられる。
ＭＢ２法の他の利点として急峻なペテロ界面の成長が可
能であることがある。このことにより、！子効果を用い
たデバイス、即ち量子井戸レーザ又はＨＥＭＴなどの作
製が容易となった。
上記の半導体装置は、一般的に（１００）方位ＧａＡｓ
基板上に形成されていた。この（１００）方位ＧａＡｓ
基板上に、ＡｌＧａＩｎＰ系材料をＭＯＣＶＤ法又はＭ
Ｂ２法によって成長させた場合、従来の理論や実験から
予測されるバンドギャップより小さなバンドギャップが
観測された。このことは、　Ａ１＋　Ｇａ、　Ｉｎの■
族原子が結晶中でランダムに配列せず、自然超格子を形
成することに起因している。これらに関する参考文献と
して以下のものがあげられる。
■　＾、　Ｇｏｍｙｏ、　Ａｐｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｌ
ｅｔｔ、　Ｖａｔ、　５０（１９８７）ｐｐ、　６７３ ■　０．　ｔｌｅｄａ、　Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐｐｌ、
　Ｐｈｙｓ、　Ｖｏｌ、　２６（１９８７）　　Ｌ、１
８２４ この自然超格子の形成によって、従来、　６５０ｎｍで
発振すると予測されていたＧａＩｎＰの活性層を有する
半導体レーザ素子の発振波長は６７０ｎｍに長波長化し
た。一般に光磁気ディスクやコンパクトディスクなどレ
ーザ光をレンズで集光して用いるシステムにおいては、
記録密度を高めるために少しでも短波長で発光するレー
ザを用いることがのぞましい。
一方、このＡｌＧａ１ｎＰ系材料を（１１１）方位基板
上に成長させた場合、上記したような発振波長の長波長
化がおこらなかった。このため、　（１００）方位Ｇａ
Ａｓ基板に対して、　（１１１）方位ＧａＡｓ基板を使
用した半導体装置の検討が活発になされるようになった
。このことに関する参考文献として次のようなものがあ
げられる。
■　　Ｓ、　　Ｙａｓｕａｍｉ、　　Ａｐｐｌ、　　Ｐ
ｈｙｓ、　　Ｌｅｔｔ。
■　Ｍ、　Ｉｋｅｄａ、　ＥＬＥＣＴＲＯＮＩＣ５ＬＥ
ＴＴ、　Ｖｏｌ、　２４゜（１９８８）　ｐｐ、１０９
４ また、非常に膜厚の薄い成長層を用いた場合に生じるキ
ャリアの２次元とじこめ効果（量子サイズ効果）は、　
（１１１）方位基板上に形成したこれらの半導体装置の
方が（１００）方位ＧａＡｓ１板上のものよりも大きい
ということが、単用等によって明らかにされている。こ
の効果に関する参考文献としては次のようなものがある
。
■　　Ｔ、　　ｔｌａｙａｋａｗａ、　　八ｐｐ１．　
　Ｐｈｙｓ、　　Ｌｅｔｔ、　　Ｖｏｌ、　　５２（１
９８８）　ｐ、　３３９ ■　Ｔ、　ｌｌａｙａｋａｗａ、　　Ｐｈｙｓ、　　Ｒ
ｅｖ、　　Ｂ　　Ｖｏｌ、　６０（１９８８）　ｐ、　
３４９ さらに、　　（１１１）方位ＧａＡｓ基板上にＭＢＥ法
によって成長させた半導体レーザ素子の信軌性は（１０
０）方位ＧａＡｓ規範上に成長させたものに比べてすぐ
れていることが明らかになっている。これに関する参考
文献としては以下のものがあげられる。
○　Ｔ、　Ｈａｙａｋａｗａ、　Ｊｐｎ、　Ｊ、　Ａｐ
ｐｌ、　Ｐｈｙｓ、　Ｖｏｌ。
２７、　（１９８８）　ｐ、　ＬａＢ５このように、近
年、　（１１１）方位ＧａＡｓ基板上に成長させた結晶
層を有する半導体装置開発が活発化してきた。
（発明が解決しようとする課題） しかしながら、上述の従来技術には次のような問題があ
った。すなわち、　（１１１）方位基板上に形成された
成長層の結晶性が悪かった。例えば、　ＧａＡｓ基板上
にＭＢＥ法により　（ＡＩＸＧａ＋−ｘ）ｏ、　５ｌｎ
ｏ、５ｐ（ｘ＝　０．１〜１．０）を成長させて、　Ｇ
ａＡｓ基板の面方位が（００１）面又は（１１１）　Ｂ
面の場合の成長結晶層を評価した結果、　（００１）面
上では、基板温度約５００°Ｃに於いて１表面形態が完
全鏡面の良質なエピタキシャル層が成長したが、　（１
１１）８面上で結晶性の劣化した非鏡面層が成長した。
このような結晶性の良くない成長層ををする半導゛体し
−ザは、室温に於いて低電流で安定な短波長連続発振を
行うことができなかった。
本発明は上記課題を解決するためになされたものであり
、その目的とするところは、結晶性を向上させたＭＢＥ
成長層を（１１１）８面基板上に設けることによって、
従来よりも短波長の発振波長で、安定な低電流室温連続
発振が可能となる半導体装置を提供することである。
（課題を解決するための手段） 本発明は、半導体装置であって１面方位が（１１１）Ｂ
面から（１１０）面方向に２．５〜４６０度の範囲で傾
いている単結晶半導体基板と、該基板上に分子線エピタ
キシー法により形成されたエピタキシャル層とを備え、
そのことにより上期目的が達成される。
（実施例） 以下に本発明を実施例について説明する。
第１図に本発明の第１の実施例である量子井戸構造の断
面図を示す。
面方位が（１１１）Ｂ面から（１１０）面方向に２．５
〜４度の範囲で傾いたＧａＡｓ基板１上にＡｌｏ、５ｌ
ｎｏ、ｓＰ　　（層厚１　、ｌ／１１　）　４．　Ｇａ
ｏ、５ｌｎｏ、ｓＰ量子井戸Ｎ（層厚８０人）　５　、
　Ａｌｏ、　ｓｉｎｇ、　５Ｐ層６を順次ＭＢＥ法によ
って成長させた。このとき、結晶の成長面のモフォロジ
ーは極めて良好なものとなった。また、波長５１４．５
ｎｍのΔｒレーザビームを用いて量子井戸層５を励起さ
せることにより、室温でのフォトルミネッセンスの効率
を測定したところ、従来例に比べ１桁以上も高い発光効
率を得ることができた。このことは１面方位が（１１１
）Ｂ面から（１１０）面方向に。
２．５〜４．０度の範囲で傾いている基板上にＭＢＥ法
で成長させた結晶の結晶性が著しく優れていることを示
している。
基板の面方位が（１１１）Ｂ面から（１１０）面方向に
傾いている角度が、２．５〜４．０度の範囲内にないも
のについては１本実施例のような優れた品質を得ること
ができず、従来例と同様に成長層表面のモフォロジーは
劣化したものとなり１発光効率も低かった。
また、　（１１１）Ｂ面から（１００）面方向に傾けた
基板に？ＩＢＥ法によって形成された結晶層の結晶性は
２従来のものよりも幾分改善されたち・のの１本実施例
の発光効率増加等のレーザ素子特性向上を得ることはで
きなかった。
なお２本実施例ではＧａＡｓ　／　Ｇａ１ｎＰ系素子に
ついて説明したが２本発明の基礎となる基板オフ角度の
最適条件は、ｍ−ｖ族生導体のＭＢＥ成長機構に基づく
ものであるため、使用する基板としてＧａＳｂ。
ＩｎＡｓ、　ＩｎＰ、　ＧａＰ、　ＩｎＳｂなどを用い
ても上記の効果と同様の効果が得られる。
また２本発明によって２次元電子ガス電界トランジスタ
を製作することにより（１１１）方位量子効果の増大を
有効にデバイス特性に生かすことができる。
第２図に本発明の第２の実施例であるＤｌｌ型半導体レ
ーザの断面図を示す。（１１１）Ｂ面から（１１０）面
に向って３度傾かせたｎ−ＧａＡｓ基板（Ｓｉ　：　１
０”ｃ＋ｒ’ドープ）１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層（
層厚０．５ｔｔｍ）２　＋　ｎ−ｃａｏ、　５ＩｎＰｏ
、　５ｐバッファ層（０，５ａｍ　）　３゜ｎ−（八ｌ
ｏ、　７Ｇａｏ、：ｌ）　ｏ、　５ｌｎｏ、　５Ｐクラ
ッド層（１μｏ＋）４ａ、　アンドープＧａｏ、５ｌｎ
ｏ、、ｐ活性層（０，０８，１／ｌ１１）５　ａ　、　
ｐ−（Ａｌｏ、　７Ｇａｏ、　ｓ）　ｏ、　５Ｉｎｏ、
　Ｓｐツク９フ層（０，８１１ｔｎ　）　６　ａ　、　
ｐ−Ｇａ６，５１ｎｏ、ｓＰキャップ層（０，５μｍ）
７を順次ＭＢＥ法によって成長させた。結晶成長後。
プラズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘ絶縁層８を形成し、そ
の後ＢＩＩＦ（バンファードフン酸）によりＳｉＮｘを
１０μｍ幅のストライプ状に選択的に除去し、電流スト
ライプ２０を形成した。
さらにｎ側に八ｕＧｅ−Ｎｉ　層１１．ｐ側にＡｕＺｎ
層１０を蒸着及びアロイ化してオーミック電極を形成し
た。
このレーザは２５０μｍキャビティ長の場合、闇値電流
９０ｍＡ　、発振波長６５５ｎｍ　、で安定に室温発振
した。
比較のため同時に従来の（１００）　ｎ−ＧａＡｓ基板
上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流９０ｍ
Ａで室温連続発振したが９発振波長は６７０ｎｍと長波
長化していた。
また比較のためオフ角度を持たない（１１１）ｎ−Ｇａ
Ａｓ基板上に同一の素子構造を製作したところ２発振波
長６５５ｎｍで室温発振したが、闇値は２００ｍＡと高
く、連続発振を達成することはできなかった。
第３図に第３の実施例であるＭＱＷ　（Ｍｕｌｔｉｐｌ
ｅ　Ｑｕａｎｔｃ＋ｍ　Ｗｅｌｌ）　　レーザの断面図
を示す。（１１１）１１面から（１１０）面に向って３
度傾けたｎ−ＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ
層（層厚０．５μｍ）　２　、　ｎ−Ｇａ５．５ｌｎｏ
、　ｓＰバッファ層（０，５μｍ）　３　、　ｎ−（Ａ
ｌｏ、ｔＧａｏ、ｚ）ｏ、５ｌｎｏ、ｓＰクラッド層（
１μｍ）４ｂ、アンドープ多重量子井戸活性層５　ｂ　
、　ｐ−（Ａｌｏ、　ｔＧａｏ、：ｌ）　Ｏ，５ｌｎｏ
、　ＳｐクラッドＩＩ　（０，８ｕｍ　）　６　ｂ、　
ｐ−Ｇａｏ、５１ｎｏ、ｓＰキャップ層（０，５μｍ）
７を順次１１ＢＥ法によって成長させた。上記アンドー
プ多重量子井戸活性層５ｂは、アンドープＧａｏ、　ｓ
［ｎｏ、　、ｐ　ＩＩ子井戸層５１　（３５人）８層と
アンドープ（Ａｌｏ、　ｓＧ’ａｏ＋　ｓ）　ｏ、　ｓ
Ｐ障壁Ｎ５２（４０人）７層を交互に積層したものから
成っている。
この後に硫酸系を用いた化学エツチングにより５μｍ中
のりッジ状ストライプ部をのこし、ｐクラッド層６ｂが
約０．３μｍのこるまでエツチングした。さらに、ｎ側
にＡｕＧｅ−Ｎｉ層１１．ｎ側にＡｕＺｎ層１０を蒸着
及びアロイ化してオーミック電極を形成した。このレー
ザは、共振器長２５０μｍの場合。
闇値電流４０ｍＡ、発振波長６４０ｎｍで安定に室温発
振した。比較のため従来の（１００）　ｎ−ＧａＡｓ基
板上に同一の素子構造を製作したところ、闇値電流は４
５ｍＡ　。
発振波長は６５０ｎａ＋であった。
このように（１１１）　基板のオフ角度を最適化するこ
とによって良質な結晶性を有する（１１１）方位量子井
戸レーザを作製することができ、　（１００）方位量子
井戸レーザに比べて発振波長をより類クシ。
また闇値電流を低減することが可能となった。
第４図に第４の実施例である（Ａｌｏ、　＋Ｇａｏ１）
　Ｏ，ＳＩｎ、）、　ＳＰ活性層を有するＤｌｌ型レー
ザの断面図を示す。
（１１１）Ｂ面から（１１０）面に向って３度傾かせた
ｎＧａＡｓ基板１上にｎ−ＧａＡｓバッファ層（層厚０
．５μｌ１１）２　、　ｎ−Ｇａｏ、　５Ｉｎｏ、　Ｓ
ｐバッファ層（０，５ａｍ　）　３゜ｎ−Ａｌ６．　、
Ｇａ６．５Ｐクラッド層（１μｍ）４ｃ、アンドープ（
八ｔｏ、　ＩＧａ（１，９）　Ｏ，５ＩｎＯ，ｓｐ活性
層（０，０８μｍ）５　Ｃ、ｐ−Ａｌｏ、　５Ｇａｏ、
　Ｓｐツク９フ層（０，８μｍ）６ｃ。
ｐ−へ１．．５Ｇａｏ、Ｓｐキ＋ｙプ層（０，５ｕｍ　
）　７を順次ＭＢＥ法によって成長させた。成長後、プ
ラズマＣＶＤ法によりＳｉＮｘ絶縁層８を形成し、その
後、　ＢＩＩＰ（パンファードフソ酸）によりＳｉＮｘ
を１０μｍ幅のストライプ状に選択的に除去し、電流ス
トライプ２０を形成した。さらにｎ側にＡｕＧｅ−Ｎｉ
層１１．ｎ側にＡｕＺｎ層１０を蒸着及びアロイ化して
オーミック電極を形成した。このレーザは２５０μｍキ
ャビティ長の場合、室温で闇値電流９５ｍＡ、発振波長
６３０ｎｍで安定に発振した。
比較のために従来の（１００）ｎ−ＧａＡｓ　％板上に
同一の素子構造を作製したところ、闇値電流９０ｍＡで
室温連続発振したが２発振波長は６５０ｎｍに長波長し
ていた。
このように（１１１）基板上素子のオフ角度を最適化す
ることにより、成長層の結晶性を向上させ。
同一組成の活性層を用いて発振波長をより短波長化し、
しかも安定な室温発振を行なうことができた。
（発明の効果） 半導体装置が９面方位を（１１１）８面から（１１０）
面方向に傾けた単結晶基板及び該基板上にＭＢＥ法によ
って形成された結晶層を、備えることによって。
該結晶層の結晶性が著しく向上する。このため該結晶層
の発光効率が上昇する。また、該結晶に於いては、自然
超格子の形成は無く２発光波長の短波長化が可能である
。
なお９本発明の構成を備えた半導体レーザ素子は、優れ
た結晶性を有しており、それによって従来のものより低
閾値電流で安定した短波長レーザ発振を実現できる。こ
のことは、特に該結晶層がＡＩ及びＩｎを含有する■−
■族化合物半導体である場合に顕著である。
４、゛の“　なう日 第１図は２本発明の詳細な説明するための断面図、第２
図は、他の実施例を説明するための断面図、第３図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図、第４図は、
さらに他の実施例を説明するための断面図。
１−ｎ−ＧａＡｓ基板、　　２・・・ｎ−ＧａＡｓバッ
ファ層、３・・・ｎ−Ｇａｏ、　５１ｎｏ、　５Ｐバッ
フ７１１．　４”・Ａｌｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰ層。
４　ａ　、　　４　ｂ−ｎ−（Ａｌｏ、ｔＧａｏ、ｚ）
ｏ、５Ｉｎｏ、ｓＰクラ’ンドＪｉ　、　　４　Ｃ−ｎ
−Ａｌｏ、　５１ｎｏ、　ｓＰクラッド層、　　５・・
・Ｇａ６．５Ｉｎ＠、５ｐｉｔ子井戸層、５ａ・・・ア
ンドープＧａｏ、　５ｌｎｏ、　ｓＰ活性３’Ｈ，５ｂ
・・・アンドープ多重量子井戸層、５ｃ　・・・アンド
ープ（Ａｌｏ、　ＩＧａａ、　９）　Ｏ，５ｌｎｏ、　
Ｓｐ活性層。
６−Ａｌｏ、　５ｌｎｏ、　、Ｐ層、　　６　ａ　、　
　６　ｂ−ｐ−（Ａｌｏ、、Ｇａｏ、ｓ）ｏ、５Ｉｎｎ
、　ｓＰクラッド層、　　６　Ｃ−Ａｌ６．５ｌｎｏ、
ｓＰクラ・ンド層、　　’ｌ・−ｐ−Ｇａｏ、５Ｉｎｏ
、ｓＰキャップ層、　　８−３ｉＮｘ絶縁層、　１０・
＝ＡｕＺｎ層、　１ｌ−ＡｕＧｅ−Ｎｉ層、　２０・・
・電流ストライプ、　５１・・・アンドープＧａｏ、ｄ
ｎ６．５Ｐ量子井戸層、　５２−・・アンドープ（Ａｌ
ｏ、　５Ｇａｏ、　ｓ）　ｏ、　ｓ［ｎｏ、　ｓＰ障壁
層。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 １、面方位が（１１１）Ｂ面から（１１０）面方向に２
    ．５〜４．０度の範囲で傾いている単結晶半導体基板と
    、該基板上に分子線エピタキシー法により形成されたエ
    ピタキシャル層と、 を備えた半導体装置。
JP1145620A 1989-06-07 1989-06-07 半導体装置 Pending JPH039515A (ja)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145620A JPH039515A (ja) 1989-06-07 1989-06-07 半導体装置
US07/531,386 US5027169A (en) 1989-06-07 1990-06-01 Semiconductor device with substrate misorientation
EP19900306189 EP0402136A3 (en) 1989-06-07 1990-06-07 Semiconductor device having multiple epitaxial layers

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP1145620A JPH039515A (ja) 1989-06-07 1989-06-07 半導体装置

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH039515A true JPH039515A (ja) 1991-01-17

Family

ID=15389232

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP1145620A Pending JPH039515A (ja) 1989-06-07 1989-06-07 半導体装置

Country Status (3)

Country Link
US (1) US5027169A (ja)
EP (1) EP0402136A3 (ja)
JP (1) JPH039515A (ja)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5172195A (en) * 1990-04-18 1992-12-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Double heterostructure GaAlAs 610-640 nm LED
EP0495301A1 (en) * 1990-12-14 1992-07-22 AT&T Corp. Method for making a semiconductor laser
US5488626A (en) * 1991-01-14 1996-01-30 Light Age, Inc. Method of and apparatus for pumping of transition metal ion containing solid state lasers using diode laser sources
US5091767A (en) * 1991-03-18 1992-02-25 At&T Bell Laboratories Article comprising a lattice-mismatched semiconductor heterostructure
JP3293996B2 (ja) * 1994-03-15 2002-06-17 株式会社東芝 半導体装置
JPH08288544A (ja) * 1995-04-14 1996-11-01 Toshiba Corp 半導体発光素子
JP2003519438A (ja) 1999-04-27 2003-06-17 シュラムバーガー ホールディングス リミテッド 放射源
US6608328B2 (en) * 2001-02-05 2003-08-19 Uni Light Technology Inc. Semiconductor light emitting diode on a misoriented substrate
JP3888374B2 (ja) * 2004-03-17 2007-02-28 住友電気工業株式会社 ＧａＮ単結晶基板の製造方法
US20070001581A1 (en) * 2005-06-29 2007-01-04 Stasiak James W Nanostructure based light emitting devices and associated methods
US8119028B2 (en) * 2007-11-14 2012-02-21 Cree, Inc. Cerium and europium doped single crystal phosphors

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3476592A (en) * 1966-01-14 1969-11-04 Ibm Method for producing improved epitaxial films
JPS6288318A (ja) * 1985-10-14 1987-04-22 Sharp Corp 半導体装置の製造方法
JPS63208296A (ja) * 1987-02-24 1988-08-29 Sharp Corp 半導体装置
US4939557A (en) * 1989-02-15 1990-07-03 Varian Associates, Inc. (110) GaAs microwave FET

Also Published As

Publication number Publication date
EP0402136A3 (en) 1991-01-16
US5027169A (en) 1991-06-25
EP0402136A2 (en) 1990-12-12

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US7026182B2 (en) Semiconductor device, semiconductor laser, their manufacturing methods and etching methods
Shoji et al. Lasing characteristics of self-formed quantum-dot lasers with multistacked dot layer
JPH0418476B2 (ja)
US6462354B1 (en) Semiconductor device and semiconductor light emitting device
JPH039515A (ja) 半導体装置
US4894836A (en) Semiconductor device
JPH0774431A (ja) 半導体光素子
JPH09298341A (ja) 半導体レーザ素子
EP0188080A1 (en) Light-emitting semiconductor device having a super lattice
JPH0473610B2 (ja)
JP5457392B2 (ja) 半導体レーザ
JPH05267797A (ja) 発光半導体ダイオード
JP3239821B2 (ja) 歪み半導体結晶の製造方法
JP3455500B2 (ja) 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法
US5302847A (en) Semiconductor heterostructure having a capping layer preventing deleterious effects of As-P exchange
Feng et al. BeZnCdSe quantum-well ridge-waveguide laser diodes under low threshold room-temperature continuous-wave operation
JP3169177B2 (ja) エピタキシャル成長用基板及び半導体発光素子
JPH08181386A (ja) 半導体光素子
JP2504372B2 (ja) 超格子構造体
JPH06204599A (ja) 半導体レーザおよびその製造方法
Temmyo et al. Quantum disk lasers with self-organized dot-like active regions
Su et al. High-performance 670-nm AlGaInP/GaInP visible strained quantum well lasers
Yamakoshi et al. High performance ridge-waveguide AlGaAs/GaAs multiquantum-well lasers grown by molecular beam epitaxy
JPH0443689A (ja) 半導体レーザ素子
Hiyamizu et al. Super-flat (411) A interfaces and uniformly corrugated (775) B interfaces in GaAs/AlGaAs and InGaAs/InAlAs heterostructures grown by molecular beam epitaxy