JPS6135514A - 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 - Google Patents
半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置Info
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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。
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、半導体発光装置の!lI!!造方法とこれに
用いる気相成長装置に係わり、特に、例えばGaAs基
体上にAlGaInP系すなわち、(A ly Ga1
−y )x I nt−x Pにおいて0≦y≦1.0
≦X≦1の■−■族化合物半導体層をMOCVD (M
etal Organic ChemicalVapo
r Deposition)によって形成して、発光半
導体装置、例えば半導体レーザーダイオードを得るもの
である。
用いる気相成長装置に係わり、特に、例えばGaAs基
体上にAlGaInP系すなわち、(A ly Ga1
−y )x I nt−x Pにおいて0≦y≦1.0
≦X≦1の■−■族化合物半導体層をMOCVD (M
etal Organic ChemicalVapo
r Deposition)によって形成して、発光半
導体装置、例えば半導体レーザーダイオードを得るもの
である。
背景技術とその問題点
m−v族化合物半導体による半導体発光装置、例えばダ
ブルへテロ接合型半導体レーザーダイオードは、第1図
に示すように単結晶の化合物半導体基板(1)上に第1
のクラッド層(2)、活性層(3)、第2のクラフト層
(4)、キャップ層(5)が順次エピタキシャル成長さ
れて構成される。(6)はキャップ層(5)上に形成さ
れた5iaN4等の絶縁層で、これに穿設されたストラ
イプ状の窓(6a)を通じて一方の電極(7)が、キャ
ップ層(5)にオーミックに被着される。
ブルへテロ接合型半導体レーザーダイオードは、第1図
に示すように単結晶の化合物半導体基板(1)上に第1
のクラッド層(2)、活性層(3)、第2のクラフト層
(4)、キャップ層(5)が順次エピタキシャル成長さ
れて構成される。(6)はキャップ層(5)上に形成さ
れた5iaN4等の絶縁層で、これに穿設されたストラ
イプ状の窓(6a)を通じて一方の電極(7)が、キャ
ップ層(5)にオーミックに被着される。
(8)は基板(1)の裏面にオーミックに被着された他
方の電極を示す。
方の電極を示す。
この種の化合物半導体による発光装置においては、基板
(1)としては、比較的廉価で広く利用されているGa
As単結晶基体が用いられることが実用上有利である。
(1)としては、比較的廉価で広く利用されているGa
As単結晶基体が用いられることが実用上有利である。
一方、八lGa1nPによるm−v族混晶は、例えば半
導体レーザーにおいて、上述のGaAs基板(1)上に
格子整合が可能で、しかも最も高い直接遷移型バンドギ
ャップを有し、短波長光の発振ができる上で、その利用
は大いに期待されるところである。
導体レーザーにおいて、上述のGaAs基板(1)上に
格子整合が可能で、しかも最も高い直接遷移型バンドギ
ャップを有し、短波長光の発振ができる上で、その利用
は大いに期待されるところである。
しかしながら、このΔlGa1nP系化合物半導体は、
従来一般のエピタキシャル成長の気相エピタキシャル法
や、液相エピタキシャル法では、熱力学的制限からエピ
タキシャル成長は極めて困難である。
従来一般のエピタキシャル成長の気相エピタキシャル法
や、液相エピタキシャル法では、熱力学的制限からエピ
タキシャル成長は極めて困難である。
そこで、このAlGaInP系半導体層を?l0CVD
法で形成することの開発研究も進められているところで
あるが、このAlGaInP系の■−■族化合物の生成
において、MOCVD法を適用する場合、一般的にば、
その■族金属^1. Ga及びInの各供給原料として
は夫々のトリエチル化合物による有機全屈ガス例えばト
リエチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリエチ
ルインジウム(以下夫々TEAI。
法で形成することの開発研究も進められているところで
あるが、このAlGaInP系の■−■族化合物の生成
において、MOCVD法を適用する場合、一般的にば、
その■族金属^1. Ga及びInの各供給原料として
は夫々のトリエチル化合物による有機全屈ガス例えばト
リエチルアルミニウム、トリエチルガリウム、トリエチ
ルインジウム(以下夫々TEAI。
TEGa、 TEInと略記する)を用い、P(りん)
の供給原料ガスとしてホスフィンP1(3を用いる。と
ころが、この場合、その原料気体の例えばTMInとホ
スフィンPH3とは、TEInは熱的に不安定であるに
比し、PH3は熱的に極めて安定であり、両者は室温で
混合すると、不揮発性の中間寄生反応物が生じ、これが
反応炉の管壁に付着し、結晶性にすぐれた良質のエピタ
キシャル層を制御性良く得ることが困難である。そこで
、この種のMOCVD法においては、このような中間寄
生反応を抑制するために、反応炉内を減圧するとか、P
113を予め分解して供給するなどの方法が採られてい
る。
の供給原料ガスとしてホスフィンP1(3を用いる。と
ころが、この場合、その原料気体の例えばTMInとホ
スフィンPH3とは、TEInは熱的に不安定であるに
比し、PH3は熱的に極めて安定であり、両者は室温で
混合すると、不揮発性の中間寄生反応物が生じ、これが
反応炉の管壁に付着し、結晶性にすぐれた良質のエピタ
キシャル層を制御性良く得ることが困難である。そこで
、この種のMOCVD法においては、このような中間寄
生反応を抑制するために、反応炉内を減圧するとか、P
113を予め分解して供給するなどの方法が採られてい
る。
しかしながら、このように減圧成長によることは、装置
が複雑となるばかりでなく制御性が低い。
が複雑となるばかりでなく制御性が低い。
また、Plhを予備分解する方法による場合は、供給ガ
スの温度を高めることになるので、この分解されたガス
と上述したように熱的に不安定な例えばTEInとを合
流混合して、基体表面に送り込・むに当り、その合流混
合に際してTl!Inに好ましくない分解や、中間反応
を生じ易く、AlGaInP系の特性の良いエピタキシ
ャル層を制御性良く得ることができないという欠点が依
然としである。
スの温度を高めることになるので、この分解されたガス
と上述したように熱的に不安定な例えばTEInとを合
流混合して、基体表面に送り込・むに当り、その合流混
合に際してTl!Inに好ましくない分解や、中間反応
を生じ易く、AlGaInP系の特性の良いエピタキシ
ャル層を制御性良く得ることができないという欠点が依
然としである。
発明の目的
本発明は、上述した^IGaInP系のMOCVD法に
おいてその原料気体の熱的安定性が相違することなどに
基く上述した欠点を回避し、電圧の反応炉を用いて装置
の簡略化をはかることができ、更に、中間寄生反応を効
果的に抑制することができて、1Eli品質、晶均−な
AlGaInP系化合物半導体層の、例えはGaAs基
板上へのエピタキシャル成長を可能にずのものである。
おいてその原料気体の熱的安定性が相違することなどに
基く上述した欠点を回避し、電圧の反応炉を用いて装置
の簡略化をはかることができ、更に、中間寄生反応を効
果的に抑制することができて、1Eli品質、晶均−な
AlGaInP系化合物半導体層の、例えはGaAs基
板上へのエピタキシャル成長を可能にずのものである。
発明のI既製
fjSlの本発明においては、基板上にAlGaInP
系m−v族化合物半導体層をエピタキシャル成長させて
半導体発光装置を得る半導体発光装置の製造方法におい
て、基体温度を580℃〜630 ’Cとし、基板に対
して、■族金属のトリエチル化合物とホスフィンの両気
体を、上記■族金属のトリエチル化合物に対するホスフ
ィンの供給比が300以上となるように送り込み、両気
体を基板に達する直前で混合させて基板上に、^1Ga
InP系l−V族化合物半導体層をエピタキシャル成長
させるものである。
系m−v族化合物半導体層をエピタキシャル成長させて
半導体発光装置を得る半導体発光装置の製造方法におい
て、基体温度を580℃〜630 ’Cとし、基板に対
して、■族金属のトリエチル化合物とホスフィンの両気
体を、上記■族金属のトリエチル化合物に対するホスフ
ィンの供給比が300以上となるように送り込み、両気
体を基板に達する直前で混合させて基板上に、^1Ga
InP系l−V族化合物半導体層をエピタキシャル成長
させるものである。
また、第2の本発明は、上述の第1の本発明に用いる気
相成長装置であり、基板上にAlGaInP系m−v族
化合物半導体層をエピタキシャル成長させて半導体発光
装置を得る半導体発光装置のM遣方法に用いる気相成長
装置において、常圧反応炉中に基板配置部がこの基板配
置部と反応炉の壁面との間に気体通路を形成するように
配置され、この気体通路の入口に近接正対して■族金属
のトリエチル化合物を供給する第1の原料気体供給口が
設けられると共に、気体通路の入口と第1の原料気体供
給口との間にホスフィンを供給する第2の原料気体供給
口が、第1の原料気体供給口に対して平行に非ざる所要
の傾きをもって配置され、第1及び第2の原料気体供給
口は互いにその形状及び大きさがほぼ等しく選定され、
第1及び第・2の原料気体供給口からの■族金属のトリ
エチル化合物気体とホスフィンとを、気体通路の入口近
傍の上記基板に向う直前で混合させてこの混合気体を基
最表面に沿って流れるようになされる。
相成長装置であり、基板上にAlGaInP系m−v族
化合物半導体層をエピタキシャル成長させて半導体発光
装置を得る半導体発光装置のM遣方法に用いる気相成長
装置において、常圧反応炉中に基板配置部がこの基板配
置部と反応炉の壁面との間に気体通路を形成するように
配置され、この気体通路の入口に近接正対して■族金属
のトリエチル化合物を供給する第1の原料気体供給口が
設けられると共に、気体通路の入口と第1の原料気体供
給口との間にホスフィンを供給する第2の原料気体供給
口が、第1の原料気体供給口に対して平行に非ざる所要
の傾きをもって配置され、第1及び第2の原料気体供給
口は互いにその形状及び大きさがほぼ等しく選定され、
第1及び第・2の原料気体供給口からの■族金属のトリ
エチル化合物気体とホスフィンとを、気体通路の入口近
傍の上記基板に向う直前で混合させてこの混合気体を基
最表面に沿って流れるようになされる。
実施例
本発明の一例を第2図以下を参照して説明する。
図中00)は本発明による気相成長装置を全体としてボ
ずもので、この装置(101は、例えば石英管より成る
反応炉(11)より成る。反応炉(11)内には八IG
a InP系化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
る基板(1)を載置する基板配置部、例えばグラファイ
トより成るいわゆるサセプタ(13)を設ける。このサ
セプタ(13)は加熱されてこれの上の基板(1)を所
要温度に加熱できるようになされる。
ずもので、この装置(101は、例えば石英管より成る
反応炉(11)より成る。反応炉(11)内には八IG
a InP系化合物半導体層をエピタキシャル成長させ
る基板(1)を載置する基板配置部、例えばグラファイ
トより成るいわゆるサセプタ(13)を設ける。このサ
セプタ(13)は加熱されてこれの上の基板(1)を所
要温度に加熱できるようになされる。
基板(1)はGaAs単結晶ウェファより成る。
サセプタ(13)の加熱手段、即ち基板(11の加熱手
段は、例えば反応炉(11)外に設けた高周波コイル(
14)による高周波誘導加熱手段によって構成し得る。
段は、例えば反応炉(11)外に設けた高周波コイル(
14)による高周波誘導加熱手段によって構成し得る。
(15)はサセプタ(13)に設けられた熱電対等の温
度検出手段を示す。
度検出手段を示す。
サセプタ(13)は、反応炉(11)の1側壁面例えば
上壁面(lla)と所要の間隔gを保持して対向するよ
うになしてサセプタ(13)の上面と反応炉(11)の
上壁面(lla)との間に幅W、商さgの断面長方形の
気体通路(16)を反応#1(11)の炉心方向に沿っ
て形成し、サセプタ(13)上の基板(1)の表面が、
気体通路(16)の軸心方向に沿い、この通路(16)
内に臨むようにする。また基板(1)は、気体通路(1
6)の入口開口端(16a)に近接して配置される。
上壁面(lla)と所要の間隔gを保持して対向するよ
うになしてサセプタ(13)の上面と反応炉(11)の
上壁面(lla)との間に幅W、商さgの断面長方形の
気体通路(16)を反応#1(11)の炉心方向に沿っ
て形成し、サセプタ(13)上の基板(1)の表面が、
気体通路(16)の軸心方向に沿い、この通路(16)
内に臨むようにする。また基板(1)は、気体通路(1
6)の入口開口端(16a)に近接して配置される。
そして、この気体通路(16)の入口側開口端(16a
)に近接正対して、開口する第1の原料気体供給口(1
7)を有する気体供給管(19)を設ける。すなわち、
この第1の供給口(17)が通路(16)と殆んど同軸
心上に配置されて、第1の供給口(17)よりの気体の
流出方向が気体通路(16)の軸方向に沿うように配置
する。
)に近接正対して、開口する第1の原料気体供給口(1
7)を有する気体供給管(19)を設ける。すなわち、
この第1の供給口(17)が通路(16)と殆んど同軸
心上に配置されて、第1の供給口(17)よりの気体の
流出方向が気体通路(16)の軸方向に沿うように配置
する。
また、第1の供給口(17)は、サセプタ(13)上に
配置された基板(11の全直径ないしは全幅を充分含ん
でこれより大なる範囲に亘って対向できる幅W1及び厚
さdlに選定される。
配置された基板(11の全直径ないしは全幅を充分含ん
でこれより大なる範囲に亘って対向できる幅W1及び厚
さdlに選定される。
一方、気体通路(16)とこれと対向する供給口(17
)との間に開口するように第2の原料気体供給口(18
)を有する第2の原料気体の供給管(2o)を設ける。
)との間に開口するように第2の原料気体供給口(18
)を有する第2の原料気体の供給管(2o)を設ける。
この第2の供給口(18)は、その軸心、ずなわちこれ
よりの気体流出方向が第1の供給口(17)と気体通路
(16)の軸心方向に平行にすることがなく所要の傾き
、例えば直交するように配置する。
よりの気体流出方向が第1の供給口(17)と気体通路
(16)の軸心方向に平行にすることがなく所要の傾き
、例えば直交するように配置する。
また、これら第1及び第2の供給口(17)及び(18
)は、その形状、大きさが互いにほぼ一致するように選
定される。ずなわら第2の供給口(18)の幅W2及び
厚さd2ば、W2二W1.d2=d。
)は、その形状、大きさが互いにほぼ一致するように選
定される。ずなわら第2の供給口(18)の幅W2及び
厚さd2ば、W2二W1.d2=d。
に選定される。そして、この12の供給口(18)は、
その幅W2の方向が、気体通路(16)の入口側開口端
(16a)と第1の供給口(17)の各’1liil
W及びW1方向に沿うように、且つその幅W2が供給口
(17)の幅W1と一致して対向するように配置する。
その幅W2の方向が、気体通路(16)の入口側開口端
(16a)と第1の供給口(17)の各’1liil
W及びW1方向に沿うように、且つその幅W2が供給口
(17)の幅W1と一致して対向するように配置する。
また、反応炉(11)の基板(1)に対向する壁面に沿
い気体通路(16)と第1の供給管(19)に対向する
位置に渡って冷却手段(21) 、例えば冷却水を通ず
る冷却管を配置する。
い気体通路(16)と第1の供給管(19)に対向する
位置に渡って冷却手段(21) 、例えば冷却水を通ず
る冷却管を配置する。
この構成において、第1の原料気体供給管(19)から
、■族金属のトリエチル化合物、例えばTUGa(すな
わち(C2+(5)3 Ga) 、 TEAI (すな
わち(C2H5) 3八1)TIiln (ずなわぢ(
C2H5)3 In)を所要の混合割合をもって、キ中
リアガスの水素H2中に0.1%未満混入させて送り
込み、第2の原料気体供給管(20)からホスフィンP
H3を同様にキャリアガスの水素H2中に10%未満混
入させて送り込む。このようにして第1及び第2の供給
口(17)及び(18)の前方において、すなわち気体
通路(16)の入口側開口端(16a)の前方近接位置
、云い換えれば基体(11の直前で第1及び第2の原料
気体を合流混合させて、この混合気体を気体通路(16
)内に送り込み、矢印aで示すように基板(1)の表面
に沿って流す。この場合、両供給口(17)及び(18
)の互いの前方交叉部で、第2の原料気体が第1の原料
気体に均一に混入し、しかもこの第1の供給口(17)
よりの第1の原料気体の流れを主流としてこの主流を乱
すことなく、気体通路(16)中を基体(1)の表面に
沿って、しかも基&(1)の表面近傍の気相中でTEI
n等の有機金属原料の分解や反応が生じないように気体
通路(1G)内を80cm/秒程度以上の速い流速をも
って通過させるようにする。このような状恕は、第2の
供給口(18)が第1の供給口(17)及び気体通路(
16)に対し所要の頭き例えば直角に配置されているこ
とと相俟って、第1及び第2の原料気体の流量の選定に
よって得ることができる。すなわち、この場合、通路(
16)と、供給口(17)の流速がほぼ一致するように
する。今、第1及び第2の各供給口(17)及び(18
)の各面積をA及びBとし、これらからの各流量をa及
びbとし、気体通路(16)の断面積をCとし、これに
通ずる流量をc (c=a+b)とすると、その流れの
乱れを小さくするには、CC の関係が満されることが望まれる。今、A=B=31I
鳳×30重量+ C=3.5 mX3Qmとするとき7
、a=67!/分、b=lJ/分とすることによって上
記(1)及び(2)式を満足させることができることに
なり、これに基いて、第1及び第2の原料気体の第1及
び第2の供給管(19)及び(20)への各気体供給量
を夫々6j!/分及び1β/分に選定する。
、■族金属のトリエチル化合物、例えばTUGa(すな
わち(C2+(5)3 Ga) 、 TEAI (すな
わち(C2H5) 3八1)TIiln (ずなわぢ(
C2H5)3 In)を所要の混合割合をもって、キ中
リアガスの水素H2中に0.1%未満混入させて送り
込み、第2の原料気体供給管(20)からホスフィンP
H3を同様にキャリアガスの水素H2中に10%未満混
入させて送り込む。このようにして第1及び第2の供給
口(17)及び(18)の前方において、すなわち気体
通路(16)の入口側開口端(16a)の前方近接位置
、云い換えれば基体(11の直前で第1及び第2の原料
気体を合流混合させて、この混合気体を気体通路(16
)内に送り込み、矢印aで示すように基板(1)の表面
に沿って流す。この場合、両供給口(17)及び(18
)の互いの前方交叉部で、第2の原料気体が第1の原料
気体に均一に混入し、しかもこの第1の供給口(17)
よりの第1の原料気体の流れを主流としてこの主流を乱
すことなく、気体通路(16)中を基体(1)の表面に
沿って、しかも基&(1)の表面近傍の気相中でTEI
n等の有機金属原料の分解や反応が生じないように気体
通路(1G)内を80cm/秒程度以上の速い流速をも
って通過させるようにする。このような状恕は、第2の
供給口(18)が第1の供給口(17)及び気体通路(
16)に対し所要の頭き例えば直角に配置されているこ
とと相俟って、第1及び第2の原料気体の流量の選定に
よって得ることができる。すなわち、この場合、通路(
16)と、供給口(17)の流速がほぼ一致するように
する。今、第1及び第2の各供給口(17)及び(18
)の各面積をA及びBとし、これらからの各流量をa及
びbとし、気体通路(16)の断面積をCとし、これに
通ずる流量をc (c=a+b)とすると、その流れの
乱れを小さくするには、CC の関係が満されることが望まれる。今、A=B=31I
鳳×30重量+ C=3.5 mX3Qmとするとき7
、a=67!/分、b=lJ/分とすることによって上
記(1)及び(2)式を満足させることができることに
なり、これに基いて、第1及び第2の原料気体の第1及
び第2の供給管(19)及び(20)への各気体供給量
を夫々6j!/分及び1β/分に選定する。
また、上述したように気体通路(16)に、第1の供給
口(17)からの第1の原料気体を主流としてこれが乱
されることなく通ずることができるようにするには、サ
セプタ(13)の上面、厳密には、基板(1)の表面が
、供給口(17)の下面より少し後退した位置となるよ
にすることが望まれる。
口(17)からの第1の原料気体を主流としてこれが乱
されることなく通ずることができるようにするには、サ
セプタ(13)の上面、厳密には、基板(1)の表面が
、供給口(17)の下面より少し後退した位置となるよ
にすることが望まれる。
このようにして基板(1)の表面に第1の原料気体のト
リエチル化合物TEGa、 TEAl、 TEInとホ
スフィンP113の混合ガスを送り込むことによって基
板(1)上に^1GalnP系の半導体層をエピタキシ
ャル成長させることができる。この場合、基板温度は5
80°C〜630℃とされ、トリエチル化合物とホスフ
ィンとの混合比は300以上となるようにする。
リエチル化合物TEGa、 TEAl、 TEInとホ
スフィンP113の混合ガスを送り込むことによって基
板(1)上に^1GalnP系の半導体層をエピタキシ
ャル成長させることができる。この場合、基板温度は5
80°C〜630℃とされ、トリエチル化合物とホスフ
ィンとの混合比は300以上となるようにする。
そして、この措成において冷却手段(21)を配設する
のは、基板(1)の加!;6)温度によって炉内の他部
か温度上昇して供給原料気体が不安定に分解して中間反
応を生じることがないようにするためのものである。
のは、基板(1)の加!;6)温度によって炉内の他部
か温度上昇して供給原料気体が不安定に分解して中間反
応を生じることがないようにするためのものである。
上述した本発明装置によって基板(1)上に、(Δly
G aL# )x I nl−X Pの半導体層をエ
ピタキシャル成長させた場合の原料気体流方向に関する
成長速度の均一性の測定結果を第5図に示す。同図にお
いて横軸は、気体通路(16)の入口側開口端(16a
)からの距離をとったもので、同図中曲線(51a)。
G aL# )x I nl−X Pの半導体層をエ
ピタキシャル成長させた場合の原料気体流方向に関する
成長速度の均一性の測定結果を第5図に示す。同図にお
いて横軸は、気体通路(16)の入口側開口端(16a
)からの距離をとったもので、同図中曲線(51a)。
(51b )及び(51c)は、y=0.x=0.5の
組成とした場合、曲線(52)はy=1.x=0.5の
組成とした場合、曲線(53)は、)’=0.5.x=
0.5の組成とした場合である。また曲線(54a )
。
組成とした場合、曲線(52)はy=1.x=0.5の
組成とした場合、曲線(53)は、)’=0.5.x=
0.5の組成とした場合である。また曲線(54a )
。
(54b)及び(54c)は、A IQ、3 Gao、
rへSを成長させた場合を比較して示したものである。
rへSを成長させた場合を比較して示したものである。
また、表1に本発明装置によってエピタキシャル成長を
行った場合の各種有機金属を用いたときの成長効率を比
較して示す。これによればTEIn。
行った場合の各種有機金属を用いたときの成長効率を比
較して示す。これによればTEIn。
TE^1においても、その成長効率を他のものと良(近
似させることができ、中間寄生反応が充分抑制されてい
ることが分る。尚、表1には上記成長速度の計算に用い
た有殻金属の蒸気圧も示しである。
似させることができ、中間寄生反応が充分抑制されてい
ることが分る。尚、表1には上記成長速度の計算に用い
た有殻金属の蒸気圧も示しである。
表 1
また、表2に原料気体の気体通路(16)における流速
Iを上記表のものより増した場合の成長効率を測定した
結果を示す。
Iを上記表のものより増した場合の成長効率を測定した
結果を示す。
表 2
尚、表2中に通常のA3H3を用いて■族−As系のエ
ピタキシャルを行った場合の例を比鮫して示したもので
、本発明による■族−P糸においても+Oiい成長効率
が得られることがわかる。
ピタキシャルを行った場合の例を比鮫して示したもので
、本発明による■族−P糸においても+Oiい成長効率
が得られることがわかる。
そして、上述の本発明方法及び装置によって、第1の供
給管(19)からTEGa及びTEInの気体を含むH
2ガスを送り、第2の供給管(20)からPH3を含む
H2ガスを送り込んでGaAs基板(1)上Gao 、
sll no、4sPのエピタキシャル層を形成してホ
トルミネセンスを作製した。この場合、基板温度は58
0℃〜630℃とし、■族金属のトリエチル化合物気体
に対するホスフィンの供給比(PTo/I[[)は30
0以上とする。第6図はこの場合の基板温度と、発光強
度の関係を測定したものであり、第7図は、基板温度を
620°Cとしたときにおける(PH3/m)と同様の
発光強度との関係を測定したものである。第6図によっ
て、明らかなように、ここに特性の良いエピタキシャル
層を得るためには基板温度を580℃〜630℃に選定
することが望ましいものであり、ここに本発明方法にお
いてその基板温度を580℃〜630℃に選定するゆえ
んがある。また、この温度範囲では、PH3の分解速度
は小さいので、成長に必要で且つ成長層の分解を抑える
に充分な燐圧を得るためにPH3は過剰に供給されるこ
とが必要であり、第7図によれば円+3/IIIは30
0以上に選定することが望ましく、またここに本発明に
方法においてpHi/I[[を300以上とするゆえん
がある。
給管(19)からTEGa及びTEInの気体を含むH
2ガスを送り、第2の供給管(20)からPH3を含む
H2ガスを送り込んでGaAs基板(1)上Gao 、
sll no、4sPのエピタキシャル層を形成してホ
トルミネセンスを作製した。この場合、基板温度は58
0℃〜630℃とし、■族金属のトリエチル化合物気体
に対するホスフィンの供給比(PTo/I[[)は30
0以上とする。第6図はこの場合の基板温度と、発光強
度の関係を測定したものであり、第7図は、基板温度を
620°Cとしたときにおける(PH3/m)と同様の
発光強度との関係を測定したものである。第6図によっ
て、明らかなように、ここに特性の良いエピタキシャル
層を得るためには基板温度を580℃〜630℃に選定
することが望ましいものであり、ここに本発明方法にお
いてその基板温度を580℃〜630℃に選定するゆえ
んがある。また、この温度範囲では、PH3の分解速度
は小さいので、成長に必要で且つ成長層の分解を抑える
に充分な燐圧を得るためにPH3は過剰に供給されるこ
とが必要であり、第7図によれば円+3/IIIは30
0以上に選定することが望ましく、またここに本発明に
方法においてpHi/I[[を300以上とするゆえん
がある。
また、本発明によって、半導体レーザーを作製した。こ
の場合、基板6υ、度を600°Cとし、全材料気体流
量を61/分として、Siをドーパントシたn型のGa
As基t&(1)上に、パンツy層(61> 、第1の
クラッド層(62) 、活性m (63) 、第2のク
ラッド層(64) 、キャンプ層(65)を順次本発明
によるMOCVD法によってエピタキシャル成長して形
成した。この場合、ブッファ層は、Seをドーパントと
するn型のGaAsJtf、第1のクラッド層(62)
は、Seをドーパントするn型の八lo 、2L Ga
a、311 no、 48 P層ヨ、活性層(63)ば
アンドープのGao 、52 I no、+ sP I
Wi、第2のクラッド層(64)はZnをドーパントす
るp −型のΔ1o、21Gao、3tlno4s P
I’J、キャップ11(65)は、Znをドーパント
するp型のGao 、521 no、+ e P層によ
って構成した場合で、これら各Wj (61)〜(65
)は、夫々■族金属Ga、 AI+ InについてはT
EGa、 TEA1+TIEInを原料気体として用い
て第1の供給管(19)より形成すべき各層(61)〜
(65)の組成に対応する所要の割合をもって切換えな
いしは混合して送り込み、As、 Pの■族については
夫々 ASH3+P 113を第2の供給管より、夫々
各層(61)〜(65)の組成に対応して切換えて送り
込む。尚、ここに各ドーパント、Se及びZnの各供給
原料気体としては、水素化セレン及びジメチル亜鉛を用
い、これを水素化セレンはPH3、或いはΔ5113と
共に、また、ジメチル亜鉛はTEGa、 TEAI、
TEIn等と共に供給する。
の場合、基板6υ、度を600°Cとし、全材料気体流
量を61/分として、Siをドーパントシたn型のGa
As基t&(1)上に、パンツy層(61> 、第1の
クラッド層(62) 、活性m (63) 、第2のク
ラッド層(64) 、キャンプ層(65)を順次本発明
によるMOCVD法によってエピタキシャル成長して形
成した。この場合、ブッファ層は、Seをドーパントと
するn型のGaAsJtf、第1のクラッド層(62)
は、Seをドーパントするn型の八lo 、2L Ga
a、311 no、 48 P層ヨ、活性層(63)ば
アンドープのGao 、52 I no、+ sP I
Wi、第2のクラッド層(64)はZnをドーパントす
るp −型のΔ1o、21Gao、3tlno4s P
I’J、キャップ11(65)は、Znをドーパント
するp型のGao 、521 no、+ e P層によ
って構成した場合で、これら各Wj (61)〜(65
)は、夫々■族金属Ga、 AI+ InについてはT
EGa、 TEA1+TIEInを原料気体として用い
て第1の供給管(19)より形成すべき各層(61)〜
(65)の組成に対応する所要の割合をもって切換えな
いしは混合して送り込み、As、 Pの■族については
夫々 ASH3+P 113を第2の供給管より、夫々
各層(61)〜(65)の組成に対応して切換えて送り
込む。尚、ここに各ドーパント、Se及びZnの各供給
原料気体としては、水素化セレン及びジメチル亜鉛を用
い、これを水素化セレンはPH3、或いはΔ5113と
共に、また、ジメチル亜鉛はTEGa、 TEAI、
TEIn等と共に供給する。
また、キャップ層(65)上にはSi3N4より成る絶
縁層(66)を被着し、これに穿設したストライプ状の
窓(66a )を通じてオーミックに一方の電極(67
)をキャップ層(65)に被着し、基板(1)の裏面に
他方の電極(68)を被着した。このような構成による
ダブルへテロ接合型の半導体レーザーは77°にで連続
発振した。尚、この場合、ストライブ!(l(の寸法、
すなわち窓(66a )の幅は8μm、長さは250μ
mとした場合で、77° Kで、しきい値電流1thは
55m A、発振波長は、0.653μmであった。第
7図はその出力特性、第8図は発光スペクトラムを示す
ものである。
縁層(66)を被着し、これに穿設したストライプ状の
窓(66a )を通じてオーミックに一方の電極(67
)をキャップ層(65)に被着し、基板(1)の裏面に
他方の電極(68)を被着した。このような構成による
ダブルへテロ接合型の半導体レーザーは77°にで連続
発振した。尚、この場合、ストライブ!(l(の寸法、
すなわち窓(66a )の幅は8μm、長さは250μ
mとした場合で、77° Kで、しきい値電流1thは
55m A、発振波長は、0.653μmであった。第
7図はその出力特性、第8図は発光スペクトラムを示す
ものである。
上述したように本発明によって得た半導体レーサ゛−ダ
イオード、ずなわぢ、半導体発光装置は、旧Ga In
P系特有の短波長発振を示している。
イオード、ずなわぢ、半導体発光装置は、旧Ga In
P系特有の短波長発振を示している。
発明の効果
上述したように本発明による気相成長装置によれば、各
原料気体の供給口の配置関係と、更にエピタキシャル成
長を行う基板(1)に対する気体通路の配置関係を選定
することによって■族の原料気体と■族の原料気体とが
基板(1)の直前で混合されるようにし、しかもこの基
板(11に対する原料気体の供給は、■族気体を主流に
してこれの流れに乱れを生じることなく基板(11上に
送り込む構成とするものである。このようにしたことに
よって■族及び■族の互いに反応性を有し、分解速度の
相違ず°るj京料気体を用いるにもかかわらず、中間反
応物の発生を効果的に抑制することができ、更に本発明
方法における基板温度の特定及びm−v族各原料気体の
比の特定によって1UJuu質の半導体発光装置を得る
ことができるものである。そして、その■族金属原料気
体としてすべてトリエチル化合物を用い、■族原料気体
としてP113を用いるにもかかわらず、冒頭に述べた
ような中間生成物の発生を回避できるので減圧方法の適
用を回避でき、 −ごれによって装置の簡略化、取扱
いの簡便、化をはかることができるなど、多くの利益を
もたらすものである。
原料気体の供給口の配置関係と、更にエピタキシャル成
長を行う基板(1)に対する気体通路の配置関係を選定
することによって■族の原料気体と■族の原料気体とが
基板(1)の直前で混合されるようにし、しかもこの基
板(11に対する原料気体の供給は、■族気体を主流に
してこれの流れに乱れを生じることなく基板(11上に
送り込む構成とするものである。このようにしたことに
よって■族及び■族の互いに反応性を有し、分解速度の
相違ず°るj京料気体を用いるにもかかわらず、中間反
応物の発生を効果的に抑制することができ、更に本発明
方法における基板温度の特定及びm−v族各原料気体の
比の特定によって1UJuu質の半導体発光装置を得る
ことができるものである。そして、その■族金属原料気
体としてすべてトリエチル化合物を用い、■族原料気体
としてP113を用いるにもかかわらず、冒頭に述べた
ような中間生成物の発生を回避できるので減圧方法の適
用を回避でき、 −ごれによって装置の簡略化、取扱
いの簡便、化をはかることができるなど、多くの利益を
もたらすものである。
第1図は本発明の説明に供する半導体レーザーダイオー
ドの一例の離線的断面図、第2図は本発明による気相成
長装置の一例の路線的拡大断面図、第3図及び第4図は
夫々第2図のA−A線及びB−B線からみた断面図、第
5図は本発明方法によるエピタキシャル成長速度の均一
性を示す測定曲線図、第6図は発光強度と基板温度との
関係を示す測定曲線図、第7図は発光強度とPH3/
mとの関係を不ず測定曲線図、第8図は本発明によって
(qた半導体レーザーの拡大断面図、第9図及び第10
図は夫々その出力特性曲線図及び発光スペクトラムであ
る。 (11は基板、(11)は反応炉、(13)は基板配置
部、すなわちサセプタ、(16)は気体通路、(16a
)はその入口側開口端、(17)及び(18)は第1及
び第2の原料供給口、(1)は基体、(61)はバッフ
ァ1τれ (62)は第1のクラッド層、(63)は活
性層、(64)は第2のクラッド層、(65)はキャッ
プ層、(66)は絶縁層、(67)及び(6日)は電極
である。 11図 第4図 12図 第3図 第5図 第6図 基4本yjjLL(°c) PH3/ Iff 第8図 第9図 第10図 波長(、um) 手続ネI′11−訳書 昭和50年 5月23日 特許庁長官 志 賀 学 殿昭和59年 特
許 願 第158151号3、補iEをする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用8北品用6丁目7番35号名称(2
18)ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 μt 4、代理人
ドの一例の離線的断面図、第2図は本発明による気相成
長装置の一例の路線的拡大断面図、第3図及び第4図は
夫々第2図のA−A線及びB−B線からみた断面図、第
5図は本発明方法によるエピタキシャル成長速度の均一
性を示す測定曲線図、第6図は発光強度と基板温度との
関係を示す測定曲線図、第7図は発光強度とPH3/
mとの関係を不ず測定曲線図、第8図は本発明によって
(qた半導体レーザーの拡大断面図、第9図及び第10
図は夫々その出力特性曲線図及び発光スペクトラムであ
る。 (11は基板、(11)は反応炉、(13)は基板配置
部、すなわちサセプタ、(16)は気体通路、(16a
)はその入口側開口端、(17)及び(18)は第1及
び第2の原料供給口、(1)は基体、(61)はバッフ
ァ1τれ (62)は第1のクラッド層、(63)は活
性層、(64)は第2のクラッド層、(65)はキャッ
プ層、(66)は絶縁層、(67)及び(6日)は電極
である。 11図 第4図 12図 第3図 第5図 第6図 基4本yjjLL(°c) PH3/ Iff 第8図 第9図 第10図 波長(、um) 手続ネI′11−訳書 昭和50年 5月23日 特許庁長官 志 賀 学 殿昭和59年 特
許 願 第158151号3、補iEをする者 事件との関係 特許出願人 住 所 東京部品用8北品用6丁目7番35号名称(2
18)ソニー株式会社 代表取締役 大 賀 典 μt 4、代理人
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1、基板上にAlGaInP系III−V族化合物半導体
層をエピタキシャル成長させて半導体発光装置を得る半
導体発光装置の製造方法において、上記基板温度を58
0℃〜630℃とし、上記基板に対して、III族金属の
トリエチル化合物とホスフィンの両気体を、上記III族
金属のトリエチル化合物に対するホスフィンの供給比が
300以上となるように送り込み、両気体を上記基板に
達する直前で混合させて上記基板上に、上記AlGaI
nP系III−V族化合物半導体層をエピタキシャル成長
させることを特徴とする半導体発光装置の製造方法。 2、基板上にAlGaInP系III−V族化合物半導体
層をエピタキシャル成長させて半導体発光装置を得る半
導体発光装置の製造方法に用いる気相成長装置において
、常圧反応炉中に基板配置部が該基板配置部と上記反応
炉の壁面との間に気体通路を形成するように配置され、
該気体通路の入口に近接正対して上記III族金属のトリ
エチル化合物を供給する第1の原料気体供給口が設けら
れ、上記気体通路の上記入口と上記第1の原料気体供給
口との間にホスフィンを供給する第2の原料気体供給口
が、上記第1の原料気体供給口に対して平行に非ざる所
要の傾きをもって配置され、上記第1及び第2の原料気
体供給口は互いにその形状及び大きさがほぼ等しく選定
され、上記第1及び第2の原料気体供給口からの上記I
II族金属のトリエチル化合物気体と上記ホスフィンとを
上記気体通路の入口近傍の上記基体に向う直前で混合さ
せて該混合気体を上記気体表面に沿って流すようにした
気相成長装置。
Priority Applications (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59158151A JPH0630340B2 (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 |
EP19850305361 EP0171242B1 (en) | 1984-07-28 | 1985-07-26 | Methods of making semiconductor light-emitting devices and vapour phase growth apparatus used for carrying out the methods |
DE8585305361T DE3578275D1 (de) | 1984-07-28 | 1985-07-26 | Verfahren zur herstellung lichtemittierender anordnungen und anlage fuer dampfphasenepitaxiewachstum angewandt zur durchfuehrung der verfahren. |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59158151A JPH0630340B2 (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6135514A true JPS6135514A (ja) | 1986-02-20 |
JPH0630340B2 JPH0630340B2 (ja) | 1994-04-20 |
Family
ID=15665374
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59158151A Expired - Lifetime JPH0630340B2 (ja) | 1984-07-28 | 1984-07-28 | 半導体発光装置の製造方法とこれに用いる気相成長装置 |
Country Status (3)
Country | Link |
---|---|
EP (1) | EP0171242B1 (ja) |
JP (1) | JPH0630340B2 (ja) |
DE (1) | DE3578275D1 (ja) |
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JP3124209B2 (ja) * | 1994-06-30 | 2001-01-15 | シャープ株式会社 | 化合物半導体結晶層の製造方法 |
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JPS6021518A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 3−5族化合物半導体の気相成長方法 |
JPS60112694A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体の気相成長方法 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US4147571A (en) * | 1977-07-11 | 1979-04-03 | Hewlett-Packard Company | Method for vapor epitaxial deposition of III/V materials utilizing organometallic compounds and a halogen or halide in a hot wall system |
FR2419585A1 (fr) * | 1978-03-07 | 1979-10-05 | Thomson Csf | Procede d'obtention en phase gazeuse d'une couche epitaxiale de phosphure d'indium, et appareil d'application de ce procede |
US4329189A (en) * | 1980-02-04 | 1982-05-11 | Northern Telecom Limited | Channelled substrate double heterostructure lasers |
DE3172368D1 (en) * | 1980-11-18 | 1985-10-24 | British Telecomm | Improvements in the manufacture of group iiib-vb compounds |
-
1984
- 1984-07-28 JP JP59158151A patent/JPH0630340B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1985
- 1985-07-26 EP EP19850305361 patent/EP0171242B1/en not_active Expired
- 1985-07-26 DE DE8585305361T patent/DE3578275D1/de not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS58140391A (ja) * | 1982-02-08 | 1983-08-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長装置 |
JPS5973495A (ja) * | 1982-10-19 | 1984-04-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 気相成長方法 |
JPS6021518A (ja) * | 1983-07-15 | 1985-02-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 3−5族化合物半導体の気相成長方法 |
JPS60112694A (ja) * | 1983-11-21 | 1985-06-19 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体の気相成長方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
DE3578275D1 (de) | 1990-07-19 |
EP0171242A2 (en) | 1986-02-12 |
EP0171242B1 (en) | 1990-06-13 |
JPH0630340B2 (ja) | 1994-04-20 |
EP0171242A3 (en) | 1987-04-15 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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