JPS6177386A - 半導体装置 - Google Patents
半導体装置Info
- Publication number
- JPS6177386A JPS6177386A JP19878084A JP19878084A JPS6177386A JP S6177386 A JPS6177386 A JP S6177386A JP 19878084 A JP19878084 A JP 19878084A JP 19878084 A JP19878084 A JP 19878084A JP S6177386 A JPS6177386 A JP S6177386A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- grown
- semiconductor
- film
- superlattice structure
- gaas
- Prior art date
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- Pending
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- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔技術分野〕
本発明は、半導体装置、特に積層構造の薄膜形半導体装
置に関するものである。
置に関するものである。
半導体装・膜化技術は近年分子線エピタキシー法(MB
E法)、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)、等
の新手法の研究により急速な技術革新をしており、これ
ら技術は、従来技術では不可能であった半導体の超薄膜
化、大面積にわたる均一成長などを可能にした。また、
これらの特徴を生かし、従来デバイスの高性能化、新デ
ノくイスの提案を行っており、将来的にも有望視されて
いる。
E法)、有機金属化学気相成長法(MOCVD法)、等
の新手法の研究により急速な技術革新をしており、これ
ら技術は、従来技術では不可能であった半導体の超薄膜
化、大面積にわたる均一成長などを可能にした。また、
これらの特徴を生かし、従来デバイスの高性能化、新デ
ノくイスの提案を行っており、将来的にも有望視されて
いる。
現在、これら半導体薄膜化技術を利用している分野とし
ては、化合物半導体の技術分野が大半である。代表的な
材料としては(GaAs + AlGaAs )(In
GaAsP 、 InP )等の材料があげられる。こ
の様な材料をMBE法、MOCVD法等で成長して行く
と、成長した膜がある成長条件内で表面状態が荒れると
いう現象を示す。第2図は、従来の薄膜の形成図である
。1は基板であるところのGaAs、2は成長膜である
ところのAlGaAsである。AlGaAs膜はMBE
法を用いて成長すると基板温度(Tsub)が680℃
〜750℃程度においてAlGaAg表面が荒れるとい
う現象を生ずる。ただし、この基板温度も装置側々によ
り異なるため装置により多少のズレを生ずるが、他の成
長条件である5族元素分子線強度Jvと3族元素分子線
強度J工の(Jv/Jr11)比および成長速度(Gr
owth rate )に対する依存度は小さい。
ては、化合物半導体の技術分野が大半である。代表的な
材料としては(GaAs + AlGaAs )(In
GaAsP 、 InP )等の材料があげられる。こ
の様な材料をMBE法、MOCVD法等で成長して行く
と、成長した膜がある成長条件内で表面状態が荒れると
いう現象を示す。第2図は、従来の薄膜の形成図である
。1は基板であるところのGaAs、2は成長膜である
ところのAlGaAsである。AlGaAs膜はMBE
法を用いて成長すると基板温度(Tsub)が680℃
〜750℃程度においてAlGaAg表面が荒れるとい
う現象を生ずる。ただし、この基板温度も装置側々によ
り異なるため装置により多少のズレを生ずるが、他の成
長条件である5族元素分子線強度Jvと3族元素分子線
強度J工の(Jv/Jr11)比および成長速度(Gr
owth rate )に対する依存度は小さい。
所謂表面の荒れを改善するために、半導体成長層内に超
格子構造を入れることが提案されている。
格子構造を入れることが提案されている。
第6図は、超格子構造を利用している半導体レーザの例
である。1は基板であるところのGaAs、2は成長膜
であるところのAlGaAa、11はレーザ活性層であ
るところのGaAsである。この11の活性層の手前に
12の超格子構造を入れることにより平坦性の向上を図
り、レーザの質を向上させようとしたものである。この
結果は従来形DHレーザよりも優れた半導体レーザを作
るのに役立っている。
である。1は基板であるところのGaAs、2は成長膜
であるところのAlGaAa、11はレーザ活性層であ
るところのGaAsである。この11の活性層の手前に
12の超格子構造を入れることにより平坦性の向上を図
り、レーザの質を向上させようとしたものである。この
結果は従来形DHレーザよりも優れた半導体レーザを作
るのに役立っている。
しかし、この様に半導体レーザの活性層の手前にだけ超
格子構造を入れるのでは、1〜3μm成長する2である
ところのAlGaAs膜の凸凹が改善しきれない。
格子構造を入れるのでは、1〜3μm成長する2である
ところのAlGaAs膜の凸凹が改善しきれない。
成長した膜の表面の荒れは、AlGaAs膜においては
、通常3000 X以下であると成長表面の凸凹は確認
することは出来ないが、5000 X〜1μm以上にな
ると肉眼によってもAlGaAg面がくもる等の現象に
より確認が出来る。また厚くつむにつれて、AlGaA
s膜上の凸凹が増大することも確認された。
、通常3000 X以下であると成長表面の凸凹は確認
することは出来ないが、5000 X〜1μm以上にな
ると肉眼によってもAlGaAg面がくもる等の現象に
より確認が出来る。また厚くつむにつれて、AlGaA
s膜上の凸凹が増大することも確認された。
この結果から、従来の様な活性層手前だけの超格子構造
では活性層膜の十分な改善は行えない。
では活性層膜の十分な改善は行えない。
また、超格子を積んだ後においても、その上にAlGa
As膜を厚く積むとAlGaAs最上面の表面が白くに
ごることが肉眼により確認されている。
As膜を厚く積むとAlGaAs最上面の表面が白くに
ごることが肉眼により確認されている。
この表面の荒れは、下記の点で問題となる。
■デバイス形成プロセスの障害となる
■作成した素子の特性を劣化させる
等である。
この様に成長膜の表面状態がデバイスに与える影響は大
きく、デバイス形成に最適と考えられる範囲の成長膜が
得られないことは、大きな問題となる。
きく、デバイス形成に最適と考えられる範囲の成長膜が
得られないことは、大きな問題となる。
そこで、従来より半導体成長膜の表面改善のために成長
条件による改善が行なわれているが、まだ良い結果は得
られていない。
条件による改善が行なわれているが、まだ良い結果は得
られていない。
本発明の目的は、半導体成長膜の表面の荒れを防止し、
特性の優れた半導体装置を提供することにある。
特性の優れた半導体装置を提供することにある。
本発明の目的は、半導体成長膜内に超格子構造を1μm
以下の間隔で含むことを特徴とする半導体装置によって
達成される。前記間隔は、好ましくは5000 X以下
、さらに好ましくは3000 X以下である。
以下の間隔で含むことを特徴とする半導体装置によって
達成される。前記間隔は、好ましくは5000 X以下
、さらに好ましくは3000 X以下である。
前記半導体成長膜がAlGaAgによって形成され、前
記超格子構造がAlGaAsおよびGaAsによって形
成され、該GaAsの膜厚が200 X以下であること
が好ましい。前記GaAsの膜厚は、150X以下であ
ることが特に好ましい。
記超格子構造がAlGaAsおよびGaAsによって形
成され、該GaAsの膜厚が200 X以下であること
が好ましい。前記GaAsの膜厚は、150X以下であ
ることが特に好ましい。
第1図に本発明を付した半導体レーザ構造を示す。MB
E法を用いて第1図に示す半導体レーザを作成する方法
を示す。まずGaAs基板61上にAlGaAg 62
を5000 X成長し、続いて超格子構造63 typ
e −1を成長させる。62のAlGaAg膜の厚さに
ついては、前記した様に5000 X以上になると表面
に荒れが確認される。このため5000 X以下が適切
と考えられる。さらに超格子構造66上にAlGaAs
34を5000 X成長し、この上に超格子構造35
type −2を成長させる。この超格子構造65は
活性層の手前に入れるという点で従来より知られた技術
であり、活性層66の手前に入れることにより活性層の
膜質の向上とキャリアの集中化を図ろうとしたものであ
る。この超格子構造65の上に活性層66を成長させ、
さらにその上・にAlGaAs 37を5000 X、
さらに超格子構造68 type−1を成長させる。こ
の超格子構造も超格子構造66と同様の働きをするもの
である。さらに、その上にAlGaAg 39を500
0 ’h成長し、最後にGaAs40を500 X程度
形成する。この様に形成されたレーザ素子表面は、平坦
性に優れ、表面欠陥も少い。第1図に示した本発明の超
格子構造38type−1は第4図に示した様に形成さ
れる。図中、41はGaAsであり、その膜厚は200
X以下、42はAlGaAgであり、その膜厚は30
0X以下、望ましくは200X以下であり、GaAs
41 、AlGaAs 42の3〜10回程度のくり返
しにより形成されている。
E法を用いて第1図に示す半導体レーザを作成する方法
を示す。まずGaAs基板61上にAlGaAg 62
を5000 X成長し、続いて超格子構造63 typ
e −1を成長させる。62のAlGaAg膜の厚さに
ついては、前記した様に5000 X以上になると表面
に荒れが確認される。このため5000 X以下が適切
と考えられる。さらに超格子構造66上にAlGaAs
34を5000 X成長し、この上に超格子構造35
type −2を成長させる。この超格子構造65は
活性層の手前に入れるという点で従来より知られた技術
であり、活性層66の手前に入れることにより活性層の
膜質の向上とキャリアの集中化を図ろうとしたものであ
る。この超格子構造65の上に活性層66を成長させ、
さらにその上・にAlGaAs 37を5000 X、
さらに超格子構造68 type−1を成長させる。こ
の超格子構造も超格子構造66と同様の働きをするもの
である。さらに、その上にAlGaAg 39を500
0 ’h成長し、最後にGaAs40を500 X程度
形成する。この様に形成されたレーザ素子表面は、平坦
性に優れ、表面欠陥も少い。第1図に示した本発明の超
格子構造38type−1は第4図に示した様に形成さ
れる。図中、41はGaAsであり、その膜厚は200
X以下、42はAlGaAgであり、その膜厚は30
0X以下、望ましくは200X以下であり、GaAs
41 、AlGaAs 42の3〜10回程度のくり返
しにより形成されている。
この成長においては、GaAsは200 A 、 A7
GaAsは200 Xであった。41のGaAsの膜厚
は、電子の移動をさまたげることなく、かつ、結晶内で
の光の吸収を少くするため発振波長よりも大きなバンド
ギャップが必要となる。よって、41のGaAsは20
0X以下が望ましい。また、第1図に示した超格子構造
35type2は従来から知られた技術であり、その拡
大図を第5図に示した。GaAs 43を20 Xと、
A7GaAs 44を30 X、JGaAs 45を2
0久、A7GaAs 46を10Xにより形成されてい
る。
GaAsは200 Xであった。41のGaAsの膜厚
は、電子の移動をさまたげることなく、かつ、結晶内で
の光の吸収を少くするため発振波長よりも大きなバンド
ギャップが必要となる。よって、41のGaAsは20
0X以下が望ましい。また、第1図に示した超格子構造
35type2は従来から知られた技術であり、その拡
大図を第5図に示した。GaAs 43を20 Xと、
A7GaAs 44を30 X、JGaAs 45を2
0久、A7GaAs 46を10Xにより形成されてい
る。
これにより活性層の高品質化とキャリアの集中化を図っ
ている。
ている。
尚、MBE法によるGaAs 、 AlGaAsの成長
条件は、基板温度700℃前後、Ga蒸気圧I X 1
O−6Torr 。
条件は、基板温度700℃前後、Ga蒸気圧I X 1
O−6Torr 。
Asの蒸気圧I X 1O−5Torr 、 AI蒸気
圧I X 10−’ Torrにおいて、各セルシャッ
ターにより制御しGaAsおよびAlGaAsを成長す
ることが望ましい。不純物としてはSt、Beを使用す
ることが好ましい。
圧I X 10−’ Torrにおいて、各セルシャッ
ターにより制御しGaAsおよびAlGaAsを成長す
ることが望ましい。不純物としてはSt、Beを使用す
ることが好ましい。
従来よりAjffxGa +−xAsの混晶比(x)は
、Xが0.25以下であるとA7GaAs表面の荒れは
少く、同様にXが0.45以上でも荒れは少いことが知
られているが、本発明によれば0.25≦X≦0.45
においても表面の荒れの少ない半導体装置を提供するこ
とができる。
、Xが0.25以下であるとA7GaAs表面の荒れは
少く、同様にXが0.45以上でも荒れは少いことが知
られているが、本発明によれば0.25≦X≦0.45
においても表面の荒れの少ない半導体装置を提供するこ
とができる。
尚、AlGaAsを例にし説明したが、超格子構造によ
る表面状態の改善は材料が変わっても可能である。よっ
てInGaAsP 、 InGaP 、 InP等
にも対応できる。
る表面状態の改善は材料が変わっても可能である。よっ
てInGaAsP 、 InGaP 、 InP等
にも対応できる。
以上のように、半導体成長膜内に挿入した超格子により
成、長嘆の膜質の向上および平坦性の向上を図ることが
出来、レーザ特性においても従来レーザに比べ発振閾値
の低下、高出力化が可能である。
成、長嘆の膜質の向上および平坦性の向上を図ることが
出来、レーザ特性においても従来レーザに比べ発振閾値
の低下、高出力化が可能である。
第1図は本発明の半導体装置、第2図は従来法による半
導体成長膜、第3図は従来の超格子構造を利用した半導
体レーザであり、第4図は本発明の超格子構造の拡大図
、第5図は従来の超格子構造の拡大図である。 1 、31−・・基板GaAs 2.32.34,37.39・・・半導体成長膜(Al
GaAs )11.36・・・活性層 12.33,35,38.40・・・超格子構造41.
43・・・超薄膜(GaAs )42.44.45.4
6・・・超薄膜(AlGaAs )第1図 第2図 第5図
導体成長膜、第3図は従来の超格子構造を利用した半導
体レーザであり、第4図は本発明の超格子構造の拡大図
、第5図は従来の超格子構造の拡大図である。 1 、31−・・基板GaAs 2.32.34,37.39・・・半導体成長膜(Al
GaAs )11.36・・・活性層 12.33,35,38.40・・・超格子構造41.
43・・・超薄膜(GaAs )42.44.45.4
6・・・超薄膜(AlGaAs )第1図 第2図 第5図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1)半導体成長膜内に超格子構造を1μm間隔以下で含
むことを特徴とする半導体装置。 2)前記半導体成長膜がAlGaAsによつて形成され
ており、前記超格子構造がAlGaAsおよびGaAs
によつて形成され、該GaAsの膜厚が200Å以下で
あることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の半導
体装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19878084A JPS6177386A (ja) | 1984-09-22 | 1984-09-22 | 半導体装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP19878084A JPS6177386A (ja) | 1984-09-22 | 1984-09-22 | 半導体装置 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS6177386A true JPS6177386A (ja) | 1986-04-19 |
Family
ID=16396793
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP19878084A Pending JPS6177386A (ja) | 1984-09-22 | 1984-09-22 | 半導体装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS6177386A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63257158A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-25 | Canon Inc | 電子放出素子 |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53115131A (en) * | 1977-03-17 | 1978-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic picture recording/reproducing system |
JPS5651174A (en) * | 1979-10-04 | 1981-05-08 | Sony Corp | Reproducing device of video signal |
JPS5677912A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-26 | Sony Corp | Digital recorder for video signal |
JPS56160178A (en) * | 1980-04-18 | 1981-12-09 | Sony Corp | Recorder of digital video signal |
-
1984
- 1984-09-22 JP JP19878084A patent/JPS6177386A/ja active Pending
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS53115131A (en) * | 1977-03-17 | 1978-10-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Magnetic picture recording/reproducing system |
JPS5651174A (en) * | 1979-10-04 | 1981-05-08 | Sony Corp | Reproducing device of video signal |
JPS5677912A (en) * | 1979-11-28 | 1981-06-26 | Sony Corp | Digital recorder for video signal |
JPS56160178A (en) * | 1980-04-18 | 1981-12-09 | Sony Corp | Recorder of digital video signal |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63257158A (ja) * | 1987-04-14 | 1988-10-25 | Canon Inc | 電子放出素子 |
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