JP2000077783A - インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法 - Google Patents
インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶成長によりインジウムを含む半導体層を
安定に形成する、例えば良好な活性層を備えた窒化物レ
ーザを製造できる、インジウムを含む窒化物半導体結晶
の成長方法を提供する。 【解決手段】 本方法では、少なくともＩｎを含む第１
の窒化物半導体層を形成し、次いで第２の別の窒化物半
導体層を形成しながら基板を昇温し、次にＩｎを含まな
い第３の窒化物半導体層を形成する。これにより、従来
のように、第１の窒化物半導体層の昇温中にＩｎやＧａ
が蒸発し活性層の上部の量子井戸層や障壁層が破壊され
るという問題が生じない。また、従来のように低温で成
長した結晶性の悪い第３の窒化物半導体層が活性層に接
して存在するという問題も生じない。
安定に形成する、例えば良好な活性層を備えた窒化物レ
ーザを製造できる、インジウムを含む窒化物半導体結晶
の成長方法を提供する。 【解決手段】 本方法では、少なくともＩｎを含む第１
の窒化物半導体層を形成し、次いで第２の別の窒化物半
導体層を形成しながら基板を昇温し、次にＩｎを含まな
い第３の窒化物半導体層を形成する。これにより、従来
のように、第１の窒化物半導体層の昇温中にＩｎやＧａ
が蒸発し活性層の上部の量子井戸層や障壁層が破壊され
るという問題が生じない。また、従来のように低温で成
長した結晶性の悪い第３の窒化物半導体層が活性層に接
して存在するという問題も生じない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、インジウムを含む
窒化物半導体結晶の成長方法に関し、特に、結晶成長に
よりインジウムを含む半導体層を安定に形成する方法に
関するものである。
窒化物半導体結晶の成長方法に関し、特に、結晶成長に
よりインジウムを含む半導体層を安定に形成する方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウムは、燐化インジウムや砒化
ガリウムなどの他の化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが３．４ｅＶと大きい。そのため、窒化ガリウム系
の半導体を使って、窒素を構成元素として有する半導
体、即ち窒化物半導体を用いた素子( 以下、窒化物半導
体素子と言う) 、特に、緑から紫外の比較的短い波長で
発光する素子( 以下、窒化物半導体発光素子と言う) 、
例えば発光ダイオード( 以下窒化物発光ダイオード) や
半導体レーザ( 以下窒化物半導体レーザ) が、実現して
いる( 例えば、S. Ｎakamura et al., Jpn. J. Appl.
Phys. 35 (1996) L74 など) 。
ガリウムなどの他の化合物半導体に比べ、禁制帯エネル
ギーが３．４ｅＶと大きい。そのため、窒化ガリウム系
の半導体を使って、窒素を構成元素として有する半導
体、即ち窒化物半導体を用いた素子( 以下、窒化物半導
体素子と言う) 、特に、緑から紫外の比較的短い波長で
発光する素子( 以下、窒化物半導体発光素子と言う) 、
例えば発光ダイオード( 以下窒化物発光ダイオード) や
半導体レーザ( 以下窒化物半導体レーザ) が、実現して
いる( 例えば、S. Ｎakamura et al., Jpn. J. Appl.
Phys. 35 (1996) L74 など) 。
【０００３】従来例１ 図４は、インジウムを含む窒化物半導体結晶の従来の成
長方法により製造された、窒化物半導体レーザの断面図
である( 特開平１０−２７９３９号) 。従来例１では、
有機金属化学気相成長( ＭＯＶＰＥ) 法により窒化物半
導体レーザを製作している。Ａ面を主面とするサファイ
ア基板３１の表面にＧａＮよりなるバッファ層３２を２
００Åの膜厚で成長させる。続いて温度を１０５０℃に
上げ、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層
３３を４μｍの膜厚で成長させる。次に、温度を７５０
℃まで下げ、ＳｉドープＩｎ0.Ｇａ0.9 Ｎよりなるクラ
ック防止層３４を５００Åの膜厚で成長させる。
長方法により製造された、窒化物半導体レーザの断面図
である( 特開平１０−２７９３９号) 。従来例１では、
有機金属化学気相成長( ＭＯＶＰＥ) 法により窒化物半
導体レーザを製作している。Ａ面を主面とするサファイ
ア基板３１の表面にＧａＮよりなるバッファ層３２を２
００Åの膜厚で成長させる。続いて温度を１０５０℃に
上げ、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層
３３を４μｍの膜厚で成長させる。次に、温度を７５０
℃まで下げ、ＳｉドープＩｎ0.Ｇａ0.9 Ｎよりなるクラ
ック防止層３４を５００Åの膜厚で成長させる。
【０００４】次に、温度を１０５０℃にして、Ｓｉドー
プｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型光閉じこめ層３
５を０．５μｍの膜厚で成長させる。続いて、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層３６を５００Åの
膜厚で成長させる。次に、活性層３７を成長させる。活
性層は温度を７５０℃に保持して、まずノンドープＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる井戸層を２５Åの膜厚で成長さ
せる。次に、同一温度で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95
Ｎよりなる障壁層を５０Åの膜厚で成長させる。この操
作を５回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３７
５Åの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層３７を成
長させる。
プｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型光閉じこめ層３
５を０．５μｍの膜厚で成長させる。続いて、Ｓｉドー
プｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層３６を５００Åの
膜厚で成長させる。次に、活性層３７を成長させる。活
性層は温度を７５０℃に保持して、まずノンドープＩｎ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる井戸層を２５Åの膜厚で成長さ
せる。次に、同一温度で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95
Ｎよりなる障壁層を５０Åの膜厚で成長させる。この操
作を５回繰り返し、最後に井戸層を成長させ総膜厚３７
５Åの膜厚の多重量子井戸構造よりなる活性層３７を成
長させる。
【０００５】活性層３７を成長させた後、温度を１０５
０℃にしてＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8 Ｎよりなる
ｐ型キャップ層３８を１００Åの膜厚で成長させる。次
に、温度を１０５０℃に保持しながら、Ｍｇドープｐ型
ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層３９を５００Åの膜厚で
成長させる。続いて、ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよ
りなるｐ型光閉じこめ層４０を０．５μｍの膜厚で成長
させる。続いて、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コ
ンタクト層４１を０．５μｍの膜厚で成長させる。
０℃にしてＭｇドープｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8 Ｎよりなる
ｐ型キャップ層３８を１００Åの膜厚で成長させる。次
に、温度を１０５０℃に保持しながら、Ｍｇドープｐ型
ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層３９を５００Åの膜厚で
成長させる。続いて、ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよ
りなるｐ型光閉じこめ層４０を０．５μｍの膜厚で成長
させる。続いて、Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コ
ンタクト層４１を０．５μｍの膜厚で成長させる。
【０００６】次に、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）
装置にて、最上層のｐ型コンタクト層４１からウェーハ
をエッチングして、負電極４３を形成すべきｎ型コンタ
クト層３３の表面を露出させる。次に、ｐ型コンタクト
層４１の上から同じくＲＩＥにより、エッチングを行
い、ｐ型コンタクト層４１、ｐ型光閉じこめ層４０を３
μｍ幅のストライプ状にエッチングして、リッジ形状と
する。次に、ｐ型コンタクト層の表面にＮｉとＡｕを含
む正電極４２を形成する。一方、先に露出させたｎ型コ
ンタクト層３３にはＴｉとＡｌよりなる連続したストラ
イプ状の負電極４３を形成する。
装置にて、最上層のｐ型コンタクト層４１からウェーハ
をエッチングして、負電極４３を形成すべきｎ型コンタ
クト層３３の表面を露出させる。次に、ｐ型コンタクト
層４１の上から同じくＲＩＥにより、エッチングを行
い、ｐ型コンタクト層４１、ｐ型光閉じこめ層４０を３
μｍ幅のストライプ状にエッチングして、リッジ形状と
する。次に、ｐ型コンタクト層の表面にＮｉとＡｕを含
む正電極４２を形成する。一方、先に露出させたｎ型コ
ンタクト層３３にはＴｉとＡｌよりなる連続したストラ
イプ状の負電極４３を形成する。
【０００７】従来例２ 図５は、インジウムを含む窒化物半導体結晶の従来の成
長方法により製造された、窒化物半導体レーザの断面図
である( 特開平１０−１２９６９号）。従来例２でも、
従来例１と同様、ＭＯＶＰＥ法により窒化物半導体レー
ザを製作している。サファイアのＡ面を主面とする基板
１を用意し、温度５００℃でサファイア基板１の表面に
ＧａＮよりなるバッファ層２を２００Åの膜厚で成長さ
せる。続いて、温度を１０５０℃に上げ、ＳｉドープＡ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型コンタクト層３を４μｍ
の膜厚で成長させる。続いて、温度を１０５０℃に保持
し、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型クラッド層４を
５００Åの膜厚で成長させる。
長方法により製造された、窒化物半導体レーザの断面図
である( 特開平１０−１２９６９号）。従来例２でも、
従来例１と同様、ＭＯＶＰＥ法により窒化物半導体レー
ザを製作している。サファイアのＡ面を主面とする基板
１を用意し、温度５００℃でサファイア基板１の表面に
ＧａＮよりなるバッファ層２を２００Åの膜厚で成長さ
せる。続いて、温度を１０５０℃に上げ、ＳｉドープＡ
ｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型コンタクト層３を４μｍ
の膜厚で成長させる。続いて、温度を１０５０℃に保持
し、Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型クラッド層４を
５００Åの膜厚で成長させる。
【０００８】次に、温度を７５０℃にして、Ｓｉをドー
プした活性層５を成長させる。活性層５は、まずＳｉを
１×１０20／cm3 の濃度でドープしたＩｎ0.2 Ｇａ0.8
Ｎよりなる井戸層を２５Åの膜厚で成長させる。次に、
同一温度で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障
壁層を５０Åの膜厚で成長させる。この操作を１３回繰
り返し、井戸＋障壁＋井戸＋・・・＋障壁＋井戸層とな
るように積層して、総膜厚０．１μｍの多重量子井戸構
造よりなる活性層５を形成する。次に、Ｍｇドープｐ型
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１のｐ型層６を１００Å
の膜厚で成長させる。次に、温度を１０５０℃にし、Ｍ
ｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２のｐ型層７を５００Å
の膜厚で成長させる。
プした活性層５を成長させる。活性層５は、まずＳｉを
１×１０20／cm3 の濃度でドープしたＩｎ0.2 Ｇａ0.8
Ｎよりなる井戸層を２５Åの膜厚で成長させる。次に、
同一温度で、ノンドープＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障
壁層を５０Åの膜厚で成長させる。この操作を１３回繰
り返し、井戸＋障壁＋井戸＋・・・＋障壁＋井戸層とな
るように積層して、総膜厚０．１μｍの多重量子井戸構
造よりなる活性層５を形成する。次に、Ｍｇドープｐ型
Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１のｐ型層６を１００Å
の膜厚で成長させる。次に、温度を１０５０℃にし、Ｍ
ｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２のｐ型層７を５００Å
の膜厚で成長させる。
【０００９】次に、温度１０５０℃で、ＭｇドープＡｌ
0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなる第３のｐ型層８を０．３μｍの
膜厚で成長させる。続いて、１０５０℃でＭｇドープｐ
型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層９を０．５μｍの膜
厚で成長させる。ｐ型コンタクト層９より選択エッチン
グを行い、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させ、露出
したｎ型コンタクト層３と、ｐ型コンタクト層９との表
面にそれぞれストライプ状の電極を形成する。
0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなる第３のｐ型層８を０．３μｍの
膜厚で成長させる。続いて、１０５０℃でＭｇドープｐ
型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層９を０．５μｍの膜
厚で成長させる。ｐ型コンタクト層９より選択エッチン
グを行い、ｎ型コンタクト層３の表面を露出させ、露出
したｎ型コンタクト層３と、ｐ型コンタクト層９との表
面にそれぞれストライプ状の電極を形成する。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】上述したようなインジ
ウムを含む窒化物半導体結晶の従来の成長方法では、以
下のような問題があった。成長方法、成長装置、成長条
件等により多少異なるものの、一般的には、Ｉｎは、高
温での蒸発が顕著であるため、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）の成長の際には、基板温度を９００℃程度以
下、好ましくは８００℃程度以下とする必要がある。一
方、ＮＨ3 の分解には高温が必要であるため、特にＶ族
原料としてＮＨ3 を用いた場合のＭＯＶＰＥ法では、Ｉ
ｎを含まないＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）の成長の
際には９００℃程度以上、好ましくは１０００℃程度以
上の基板温度が望ましい。このため、従来例１では、基
板温度７５０℃でＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎの井戸層とＩｎ
0.01Ｇａ0.95Ｎの障壁層からなる多重量子井戸構造の活
性層３７を成長させた後、基板温度１０５０℃でＭｇド
ープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎのｐ型キャップ層３８を成
長させている。
ウムを含む窒化物半導体結晶の従来の成長方法では、以
下のような問題があった。成長方法、成長装置、成長条
件等により多少異なるものの、一般的には、Ｉｎは、高
温での蒸発が顕著であるため、Ｉｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）の成長の際には、基板温度を９００℃程度以
下、好ましくは８００℃程度以下とする必要がある。一
方、ＮＨ3 の分解には高温が必要であるため、特にＶ族
原料としてＮＨ3 を用いた場合のＭＯＶＰＥ法では、Ｉ
ｎを含まないＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）の成長の
際には９００℃程度以上、好ましくは１０００℃程度以
上の基板温度が望ましい。このため、従来例１では、基
板温度７５０℃でＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎの井戸層とＩｎ
0.01Ｇａ0.95Ｎの障壁層からなる多重量子井戸構造の活
性層３７を成長させた後、基板温度１０５０℃でＭｇド
ープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎのｐ型キャップ層３８を成
長させている。
【００１１】しかし、従来例１では、温度７５０℃で活
性層３７を成長させた後、温度１０５０℃でｐ型キャッ
プ層３８の成長を開始する前に、成長を中断して基板を
昇温しているため、昇温中にＩｎが蒸発し、活性層３７
の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題が
あった。さらに、基板温度が１０５０℃に近づくと、Ｉ
ｎのみならずＧａも蒸発をする。
性層３７を成長させた後、温度１０５０℃でｐ型キャッ
プ層３８の成長を開始する前に、成長を中断して基板を
昇温しているため、昇温中にＩｎが蒸発し、活性層３７
の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題が
あった。さらに、基板温度が１０５０℃に近づくと、Ｉ
ｎのみならずＧａも蒸発をする。
【００１２】一方、従来例２では、活性層５を基板温度
７５０℃で成長させた後、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎよりなる第１のｐ型層６を成長させ、次に、基板
温度１０５０℃でＭｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２の
ｐ型層７を成長させている。しかるに、従来例２では、
通常1000℃程度以上の基板温度で成長することが望まし
いＭｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１のｐ
型層６を、Ｉｎを含む活性層５と同じ基板温度７５０℃
で形成している。このため、第１のｐ型層６は極めて結
晶性が悪く、素子の特性に悪影響があるという問題があ
った。
７５０℃で成長させた後、Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎよりなる第１のｐ型層６を成長させ、次に、基板
温度１０５０℃でＭｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２の
ｐ型層７を成長させている。しかるに、従来例２では、
通常1000℃程度以上の基板温度で成長することが望まし
いＭｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１のｐ
型層６を、Ｉｎを含む活性層５と同じ基板温度７５０℃
で形成している。このため、第１のｐ型層６は極めて結
晶性が悪く、素子の特性に悪影響があるという問題があ
った。
【００１３】なお、特開平１０−２７９３９号公報に開
示の例では、従来例１のｐ型キャップ層３８には、Ｉｎ
ＧａＮよりなる活性層が分解することを防止するキャッ
プ層としての作用があり、活性層の上にＡｌを含むｐ型
窒化物半導体よりなるｐ型キャップ層３８を成長させる
ことにより発光出力が格段に向上するが、活性層に接す
るｐ層をＧａＮとすると素子の出力が約１／３に低下し
てしまうとされている。その原因は、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
（０＜Ｘ≦１）がＧａＮに比べてｐ型になりやすく、ま
たｐ型キャップ層３８成長時にＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）が分解するのを抑える作用があるためであると
推察されているが、詳しいことは不明であるとも述べら
れている。
示の例では、従来例１のｐ型キャップ層３８には、Ｉｎ
ＧａＮよりなる活性層が分解することを防止するキャッ
プ層としての作用があり、活性層の上にＡｌを含むｐ型
窒化物半導体よりなるｐ型キャップ層３８を成長させる
ことにより発光出力が格段に向上するが、活性層に接す
るｐ層をＧａＮとすると素子の出力が約１／３に低下し
てしまうとされている。その原因は、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ
（０＜Ｘ≦１）がＧａＮに比べてｐ型になりやすく、ま
たｐ型キャップ層３８成長時にＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）が分解するのを抑える作用があるためであると
推察されているが、詳しいことは不明であるとも述べら
れている。
【００１４】また、特開平１０−１２９６９号に開示の
例では、従来例２の第１のｐ型層６を活性層５に接して
形成することにより、素子の出力が格段に向上するとさ
れている。その原因は、第１のｐ型層６成長時に活性層
のＩｎＧａＮが分解するのを抑える作用があるためと推
察されているが、詳しいことは不明であるとも述べられ
ている。
例では、従来例２の第１のｐ型層６を活性層５に接して
形成することにより、素子の出力が格段に向上するとさ
れている。その原因は、第１のｐ型層６成長時に活性層
のＩｎＧａＮが分解するのを抑える作用があるためと推
察されているが、詳しいことは不明であるとも述べられ
ている。
【００１５】以上のような問題から、本発明の目的は、
結晶成長によりインジウムを含む半導体層を安定に形成
する、例えば良好な活性層を備えた窒化物レーザを製造
できる、インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法
を提供することである。
結晶成長によりインジウムを含む半導体層を安定に形成
する、例えば良好な活性層を備えた窒化物レーザを製造
できる、インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法
を提供することである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係るインジウムを含む半導体結晶の成長方
法は、少なくともＩｎを含む第１の窒化物半導体層を形
成する第１の工程と、第２の別の窒化物半導体層を形成
しながら基板を昇温する第２の工程と、Ｉｎを含まない
第３の窒化物半導体層を形成する第３の工程とを少なく
とも備え、第１から第３の工程の順序で行うことを特徴
としている。
に、本発明に係るインジウムを含む半導体結晶の成長方
法は、少なくともＩｎを含む第１の窒化物半導体層を形
成する第１の工程と、第２の別の窒化物半導体層を形成
しながら基板を昇温する第２の工程と、Ｉｎを含まない
第３の窒化物半導体層を形成する第３の工程とを少なく
とも備え、第１から第３の工程の順序で行うことを特徴
としている。
【００１７】また、本発明に係る別のインジウムを含む
窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-
y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表され
る、少なくともインジウムを含む第１の窒化物半導体層
を形成する第１の工程と、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）で表される、第２
の別の窒化物半導体層を形成しながら基板を昇温する第
２の工程と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）
で表される、Ｉｎを含まない第３の窒化物半導体層を形
成する第３の工程とを少なくとも備え、第１から第３の
工程の順序で行うことを特徴としている。
窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-
y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表され
る、少なくともインジウムを含む第１の窒化物半導体層
を形成する第１の工程と、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ
1-x-y Ｎ（０≦Ｘ＜１、０≦Ｙ≦１）で表される、第２
の別の窒化物半導体層を形成しながら基板を昇温する第
２の工程と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）
で表される、Ｉｎを含まない第３の窒化物半導体層を形
成する第３の工程とを少なくとも備え、第１から第３の
工程の順序で行うことを特徴としている。
【００１８】好適には、基板温度９００℃以下で第１の
工程を実施し、基板温度９００℃以上で第３の工程を実
施する。また、基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第３の工程を実施す
る。
工程を実施し、基板温度９００℃以上で第３の工程を実
施する。また、基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第３の工程を実施す
る。
【００１９】また、本発明に係る更に別のインジウムを
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａ
ｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表さ
れる障壁層と、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ
（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表される井戸層とからな
る、単一または多重量子井戸構造を形成する第１の工程
と、前記単一または多重量子井戸構造の最終層形成時と
同じ原料供給量を保ちながら基板を昇温する第２の工程
と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表され
る、Ｉｎを含まない窒化物半導体層を形成する第３の工
程とを少なくとも備え、第１から第３の工程の順序で行
うことを特徴としている。
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａ
ｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表さ
れる障壁層と、一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ
（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表される井戸層とからな
る、単一または多重量子井戸構造を形成する第１の工程
と、前記単一または多重量子井戸構造の最終層形成時と
同じ原料供給量を保ちながら基板を昇温する第２の工程
と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表され
る、Ｉｎを含まない窒化物半導体層を形成する第３の工
程とを少なくとも備え、第１から第３の工程の順序で行
うことを特徴としている。
【００２０】また、本発明に係る更に別のインジウムを
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、少なくともＩｎを
含む第１の窒化物半導体層を形成する第１の工程と、前
記第１の工程と実質的に同じ基板温度でＡｌを含む第２
の窒化物半導体層を形成する第２の工程と、基板を昇温
する第３の工程と、Ａｌを含む第３の窒化物半導体層を
形成する第４の工程とを少なくとも備え、第１から第４
の工程の順序で行うことを特徴としている。
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、少なくともＩｎを
含む第１の窒化物半導体層を形成する第１の工程と、前
記第１の工程と実質的に同じ基板温度でＡｌを含む第２
の窒化物半導体層を形成する第２の工程と、基板を昇温
する第３の工程と、Ａｌを含む第３の窒化物半導体層を
形成する第４の工程とを少なくとも備え、第１から第４
の工程の順序で行うことを特徴としている。
【００２１】また、本発明に係る更に別のインジウムを
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａ
ｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表さ
れる第１の窒化物半導体層を形成する第１の工程と、前
記第１の工程と実質的に同じ基板温度で一般式Ｉｎ1-x
Ａｌ1-y Ｇａ1-x-yＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表
される、第２の窒化物半導体層を形成する第２の工程
と、基板を昇温する第３の工程と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ
1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表される、第３の窒化物半導体
層を形成する第４の工程とを少なくとも備え、第１から
第４の工程の順序で行うことを特徴としている。
含む窒化物半導体結晶の成長方法は、一般式Ｉｎ1-x Ａ
ｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表さ
れる第１の窒化物半導体層を形成する第１の工程と、前
記第１の工程と実質的に同じ基板温度で一般式Ｉｎ1-x
Ａｌ1-y Ｇａ1-x-yＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表
される、第２の窒化物半導体層を形成する第２の工程
と、基板を昇温する第３の工程と、一般式Ａｌ1-x Ｇａ
1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表される、第３の窒化物半導体
層を形成する第４の工程とを少なくとも備え、第１から
第４の工程の順序で行うことを特徴としている。
【００２２】好適には、基板温度９００℃以下で第１の
工程を実施し、基板温度９００℃以上で第４の工程を実
施する。また、基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第４の工程を実施す
る。
工程を実施し、基板温度９００℃以上で第４の工程を実
施する。また、基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第４の工程を実施す
る。
【００２３】上記本発明のインジウムを含む半導体結晶
の成長方法に於いては、例えば、窒化物半導体層を形成
する結晶成長方法として、ＭＯＶＰＥ法を用いることが
出来る。特に、減圧ＭＯＶＰＥ法を用いることが出来
る。
の成長方法に於いては、例えば、窒化物半導体層を形成
する結晶成長方法として、ＭＯＶＰＥ法を用いることが
出来る。特に、減圧ＭＯＶＰＥ法を用いることが出来
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、実
施形態例に基づき図面を参照して詳しく説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の一例である。図１
は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造され
た、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図１の窒
化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む活性層
を形成した後、Ｍｇを添加したＧａＮ層を形成しながら
基板温度を上げ、しかる後に基板温度１０５０℃でＭｇ
を添加したＧａＮ層を形成している。窒化物レーザの半
導体結晶層１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、
１０７、１１４、１０９、１１０、１１１は、減圧ＭＯ
ＶＰＥ法により成膜されている。
施形態例に基づき図面を参照して詳しく説明する。実施形態例１ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の一例である。図１
は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造され
た、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図１の窒
化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む活性層
を形成した後、Ｍｇを添加したＧａＮ層を形成しながら
基板温度を上げ、しかる後に基板温度１０５０℃でＭｇ
を添加したＧａＮ層を形成している。窒化物レーザの半
導体結晶層１０２、１０３、１０４、１０５、１０６、
１０７、１１４、１０９、１１０、１１１は、減圧ＭＯ
ＶＰＥ法により成膜されている。
【００２５】窒化物レーザは、Ｃ面を表面とするサファ
イア基板１０１上に、順次、基板温度５００℃で形成さ
れた、厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温成長バッ
ファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪
素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコンタクト層１
０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添加
された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１０
４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添加さ
れた厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド
層１０５、及び、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型ＧａＮ光ガイド
層１０６を備えている。
イア基板１０１上に、順次、基板温度５００℃で形成さ
れた、厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温成長バッ
ファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪
素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコンタクト層１
０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添加
された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１０
４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添加さ
れた厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド
層１０５、及び、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型ＧａＮ光ガイド
層１０６を備えている。
【００２６】また、窒化物レーザは、更に、光ガイド層
１０６上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2
Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩ
ｎ0. 05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で
形成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、
基板温度を７５０℃から１０５０℃まで昇温しながら形
成され、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型Ｇａ
Ｎ層１１４、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇ
が添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガイド層１
０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加
された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッ
ド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成され、か
つＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型ＧａＮコンタ
クト層１１１を備えている。また、窒化物レーザは、電
極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) からな
るｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２層)
からなるｎ電極１１３を備えている。
１０６上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2
Ｇａ0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩ
ｎ0. 05Ｇａ0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で
形成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、
基板温度を７５０℃から１０５０℃まで昇温しながら形
成され、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型Ｇａ
Ｎ層１１４、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇ
が添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガイド層１
０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加
された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッ
ド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成され、か
つＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型ＧａＮコンタ
クト層１１１を備えている。また、窒化物レーザは、電
極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) からな
るｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２層)
からなるｎ電極１１３を備えている。
【００２７】実施形態例１では、図１に示す窒化物レー
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成した後、ｐ型ＧａＮ層１１４を形成しながら基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで昇温し、次に基板
温度１０５０℃にてＩｎを含まないｐ型ＧａＮ光ガイド
層１０９を形成している。このように、実施形態例１で
は、Ｉｎを含む活性層１０７を形成した後にＧａＮ層１
１４を形成しながら基板を昇温しているので、従来例１
のように、昇温中にＩｎやＧａが蒸発して、活性層１０
７の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題
が生じない。また、従来例２のように、通常１０００℃
程度以上の基板温度で成長することが望ましいＡｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）を低温で形成することがないた
め、結晶性の悪い層が活性層１０７に接して存在するこ
ともない。
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成した後、ｐ型ＧａＮ層１１４を形成しながら基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで昇温し、次に基板
温度１０５０℃にてＩｎを含まないｐ型ＧａＮ光ガイド
層１０９を形成している。このように、実施形態例１で
は、Ｉｎを含む活性層１０７を形成した後にＧａＮ層１
１４を形成しながら基板を昇温しているので、従来例１
のように、昇温中にＩｎやＧａが蒸発して、活性層１０
７の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題
が生じない。また、従来例２のように、通常１０００℃
程度以上の基板温度で成長することが望ましいＡｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）を低温で形成することがないた
め、結晶性の悪い層が活性層１０７に接して存在するこ
ともない。
【００２８】実施形態例２ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の別の例である。図２
は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造され
た、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図２に示
す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む活
性層を形成した後、Ｍｇを添加したＧａＮ層を形成しな
がら基板温度を上げ、しかる後に基板温度１０５０℃で
Ｍｇを添加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成している。
窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０４、
１０５、１０６、１０７、１１４、１０８、１０９、１
１０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜されてい
る。
半導体結晶の成長方法の実施形態の別の例である。図２
は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造され
た、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図２に示
す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む活
性層を形成した後、Ｍｇを添加したＧａＮ層を形成しな
がら基板温度を上げ、しかる後に基板温度１０５０℃で
Ｍｇを添加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成している。
窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０４、
１０５、１０６、１０７、１１４、１０８、１０９、１
１０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜されてい
る。
【００２９】図２の窒化物レーザは、Ｃ面を表面とする
サファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００℃で
形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温成長
バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成され、か
つ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコンタクト
層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が
添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層
１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添
加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎクラ
ッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で形成され、
かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型ＧａＮ光ガ
イド層１０６を備えている。
サファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００℃で
形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温成長
バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成され、か
つ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコンタクト
層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が
添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層
１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ珪素が添
加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0. 85Ｎクラ
ッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で形成され、
かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型ＧａＮ光ガ
イド層１０６を備えている。
【００３０】窒化物レーザは、更に、光ガイド層１０６
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型ＧａＮ層
１１４、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添
加された厚さ２００Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０
８、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加さ
れた厚さ０．１μmのｐ型ＧａＮ光ガイド層１０９、基
板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚
さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１１
０、及び、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが
添加された厚さ０．５μm のｐ型ＧａＮコンタクト層１
１１を備えている。また、窒化物レーザは、電極とし
て、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) からなるｐ電
極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２層) からな
るｎ電極１１３を備えている。
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型ＧａＮ層
１１４、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添
加された厚さ２００Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０
８、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加さ
れた厚さ０．１μmのｐ型ＧａＮ光ガイド層１０９、基
板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚
さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１１
０、及び、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭｇが
添加された厚さ０．５μm のｐ型ＧａＮコンタクト層１
１１を備えている。また、窒化物レーザは、電極とし
て、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) からなるｐ電
極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２層) からな
るｎ電極１１３を備えている。
【００３１】実施形態例２では、図２に示す窒化物レー
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、実施
形態例１と同様に、基板温度７５０℃でＩｎを含む多重
量子井戸構造活性層１０７を形成した後、ｐ型ＧａＮ層
１１４を形成しながら基板温度を７５０℃から１０５０
℃まで上げ、次に基板温度１０５０℃にてＩｎを含まな
いｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８を形成している。こ
のように、実施形態例２では、Ｉｎを含む活性層１０７
を形成した後にＧａＮ層１１４を形成しながら基板を昇
温しているので、実施形態例１と同様に、従来例１のよ
うに、昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活性層１０７の上部
の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題が生じな
い。また、従来例２のように、通常１０００℃程度以上
の基板温度で成長することが望ましいＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（０≦Ｘ≦１）を低温で形成することがないので、結晶
性の悪い層が活性層１０７に接して存在することもな
い。
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、実施
形態例１と同様に、基板温度７５０℃でＩｎを含む多重
量子井戸構造活性層１０７を形成した後、ｐ型ＧａＮ層
１１４を形成しながら基板温度を７５０℃から１０５０
℃まで上げ、次に基板温度１０５０℃にてＩｎを含まな
いｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８を形成している。こ
のように、実施形態例２では、Ｉｎを含む活性層１０７
を形成した後にＧａＮ層１１４を形成しながら基板を昇
温しているので、実施形態例１と同様に、従来例１のよ
うに、昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活性層１０７の上部
の量子井戸層や障壁層が破壊されるという問題が生じな
い。また、従来例２のように、通常１０００℃程度以上
の基板温度で成長することが望ましいＡｌx Ｇａ1-x Ｎ
（０≦Ｘ≦１）を低温で形成することがないので、結晶
性の悪い層が活性層１０７に接して存在することもな
い。
【００３２】実施形態例３ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図３は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図３に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成した後、しかる後にＭｇを添加したＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成しながら基板温度を上げてい
る。窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０
４、１０５、１０６、１０７、１１８、１０９、１１
０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜されてい
る。
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図３は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図３に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成した後、しかる後にＭｇを添加したＡｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成しながら基板温度を上げてい
る。窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０
４、１０５、１０６、１０７、１１８、１０９、１１
０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜されてい
る。
【００３３】図３に示す窒化物レーザは、Ｃ面を表面と
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
【００３４】窒化物レーザは、更に、光ガイド層１０６
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ２００Åのｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ｎ層１１８、基板温度１０５０℃で形成され、
かつＭｇが添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガ
イド層１０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭ
ｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成
され、かつＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１１を備えている。窒化物レーザは、
電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) から
なるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２
層) からなるｎ電極１１３を備えている。
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ２００Åのｐ型Ａｌ0.2
Ｇａ0.8 Ｎ層１１８、基板温度１０５０℃で形成され、
かつＭｇが添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガ
イド層１０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭ
ｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成
され、かつＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１１を備えている。窒化物レーザは、
電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) から
なるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２
層) からなるｎ電極１１３を備えている。
【００３５】実施形態例３では、図３に示す窒化物レー
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、実施
形態例１および実施形態例２と同様に、基板温度７５０
℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０７を形成し
た後、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8Ｎ層１１８を形成しながら
基板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げている。こ
のように、実施形態例３では、Ｉｎを含む活性層１０７
を形成した後にＡｌ 0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成しながら基
板を昇温しているので、実施形態例１および実施形態例
２と同様に、従来例１のように、昇温中にＩｎやＧａが
蒸発して活性層１０７の上部の量子井戸層や障壁層が破
壊されるという問題が生じない。また、従来例２のよう
に、低温で成長した結晶性の悪いＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０
≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して存在するという問
題もない。
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、実施
形態例１および実施形態例２と同様に、基板温度７５０
℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０７を形成し
た後、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8Ｎ層１１８を形成しながら
基板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げている。こ
のように、実施形態例３では、Ｉｎを含む活性層１０７
を形成した後にＡｌ 0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成しながら基
板を昇温しているので、実施形態例１および実施形態例
２と同様に、従来例１のように、昇温中にＩｎやＧａが
蒸発して活性層１０７の上部の量子井戸層や障壁層が破
壊されるという問題が生じない。また、従来例２のよう
に、低温で成長した結晶性の悪いＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０
≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して存在するという問
題もない。
【００３６】実施形態例４ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図６は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図６に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成した後、Ｍｇを添加したＩｎ0.1 Ｇａ0.9
Ｎ層を形成しながら基板温度を上げ、しかる後に基板温
度１０５０℃でＭｇを添加したＧａＮ層を形成してい
る。窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０
４、１０５、１０６、１０７、１１５、１０９、１１
０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜される。
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図６は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図６に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成した後、Ｍｇを添加したＩｎ0.1 Ｇａ0.9
Ｎ層を形成しながら基板温度を上げ、しかる後に基板温
度１０５０℃でＭｇを添加したＧａＮ層を形成してい
る。窒化物レーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０
４、１０５、１０６、１０７、１１５、１０９、１１
０、１１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜される。
【００３７】図６に示す窒化物レーザは、Ｃ面を表面と
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
【００３８】窒化物レーザは、更に、光ガイド層１０６
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型Ｉｎ0.1
Ｇａ0.9 Ｎ層１１５、基板温度１０５０℃で形成され、
かつＭｇが添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガ
イド層１０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭ
ｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成
され、かつＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１１を備えている。窒化物レーザは、
電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) から
なるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２
層) からなるｎ電極１１３を備えている。
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度を７５０℃から１０５０℃まで上げながら形成さ
れ、かつＭｇが添加された厚さ１００Åのｐ型Ｉｎ0.1
Ｇａ0.9 Ｎ層１１５、基板温度１０５０℃で形成され、
かつＭｇが添加された厚さ０．１μm のｐ型ＧａＮ光ガ
イド層１０９、基板温度１０５０℃で形成され、かつＭ
ｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85
Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度１０５０℃で形成
され、かつＭｇが添加された厚さ０．５μm のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１１１を備えている。窒化物レーザは、
電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡｕ( 第２層) から
なるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) およびＡｌ( 第２
層) からなるｎ電極１１３を備えている。
【００３９】実施形態例４では、図６に示す窒化物レー
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成した後、ｐ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１１５を形
成しながら基板温度を７５０℃から１０５０℃まで上
げ、次に基板温度１０５０℃にてｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０９を形成している。なお、前記Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
層１１５は、基板を７５０℃から１０５０℃まで昇温し
ながら形成しているが、Ｉｎのエピタキシャル成長層へ
の取り込まれ量は基板温度に強く依存し、Ｉｎの取り込
まれ係数は基板温度が高くなるにつれ小さくなる。よっ
て、実際には、前記Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１１５の組成
は、下部では表記通りＩｎ0.1 Ｇａ0.8 Ｎであるが、上
部ではＧａＮに近いものとなっている。ＧａＮ層ではな
くＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜Ｘ＜１）層を形成しながら基
板を昇温した場合、昇温前半はＩｎの結晶への取り込み
により、また、昇温後半は高温で形成することにより、
結晶品質を維持したまま、基板の昇温を行なうことが可
能である。
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成した後、ｐ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１１５を形
成しながら基板温度を７５０℃から１０５０℃まで上
げ、次に基板温度１０５０℃にてｐ型ＧａＮ光ガイド層
１０９を形成している。なお、前記Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ
層１１５は、基板を７５０℃から１０５０℃まで昇温し
ながら形成しているが、Ｉｎのエピタキシャル成長層へ
の取り込まれ量は基板温度に強く依存し、Ｉｎの取り込
まれ係数は基板温度が高くなるにつれ小さくなる。よっ
て、実際には、前記Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１１５の組成
は、下部では表記通りＩｎ0.1 Ｇａ0.8 Ｎであるが、上
部ではＧａＮに近いものとなっている。ＧａＮ層ではな
くＩｎx Ｇａ1-x Ｎ（０＜Ｘ＜１）層を形成しながら基
板を昇温した場合、昇温前半はＩｎの結晶への取り込み
により、また、昇温後半は高温で形成することにより、
結晶品質を維持したまま、基板の昇温を行なうことが可
能である。
【００４０】このように、実施形態例４では、Ｉｎを含
む活性層１０７を形成した後にＩｎ 0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１
１５を形成しながら基板を昇温しているので、実施形態
例１ないし実施形態例３と同様に、従来例１のように、
昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活性層１０７の上部の量子
井戸層や障壁層が破壊されるという問題が生じない。ま
た、従来例２のように低温で成長した結晶性の悪いＡｌ
x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して
存在するという問題もない。
む活性層１０７を形成した後にＩｎ 0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層１
１５を形成しながら基板を昇温しているので、実施形態
例１ないし実施形態例３と同様に、従来例１のように、
昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活性層１０７の上部の量子
井戸層や障壁層が破壊されるという問題が生じない。ま
た、従来例２のように低温で成長した結晶性の悪いＡｌ
x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して
存在するという問題もない。
【００４１】実施形態例５ 本実施形態例は、本発明に係るインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図７は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図７に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成し、続いて同じく基板温度７５０℃でＭｇ
を添加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成した後、成長を
中断して基板を昇温し、基板温度１０５０℃でＭｇを添
加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成している。窒化物レ
ーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０４、１０５、
１０６、１０７、１１６、１１８、１０９、１１０、１
１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜される。
半導体結晶の成長方法の実施形態の更に別の例である。
図７は、本実施形態例の結晶の成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物半導体レーザの概略断面図である。図７に
示す窒化物レーザでは、基板温度７５０℃でＩｎを含む
活性層を形成し、続いて同じく基板温度７５０℃でＭｇ
を添加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成した後、成長を
中断して基板を昇温し、基板温度１０５０℃でＭｇを添
加したＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層を形成している。窒化物レ
ーザの半導体結晶層１０２、１０３、１０４、１０５、
１０６、１０７、１１６、１１８、１０９、１１０、１
１１は、減圧ＭＯＶＰＥ法により成膜される。
【００４２】図７に示す窒化物レーザは、Ｃ面を表面と
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
するサファイア基板１０１上に、順次、基板温度５００
℃で形成された厚さ３００ÅのアンドープのＧａＮ低温
成長バッファ層１０２、基板温度１０５０℃で形成さ
れ、かつ珪素が添加された厚さ３μm のｎ型ＧａＮコン
タクト層１０３、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ
0.9 Ｎ層１０４、基板温度１０５０℃で形成され、かつ
珪素が添加された厚さ０．４μm のｎ型Ａｌ0.15Ｇａ
0.85Ｎクラッド層１０５、及び、基板温度１０５０℃で
形成され、かつ珪素が添加された厚さ０．１μm のｎ型
ＧａＮ光ガイド層１０６を備えている。
【００４３】窒化物レーザは、更に、光ガイド層１０６
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度７５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ
５０Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６、基板温度１
０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ１００
Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８、基板温度１０５
０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．１μm
のｐ型ＧａＮ光ガイド層１０９、基板温度１０５０℃で
形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度
１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．
５μm のｐ型ＧａＮコンタクト層１１１を備えている。
窒化物レーザは、電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡ
ｕ( 第２層) からなるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) お
よびＡｌ( 第２層) からなるｎ電極１１３を備えてい
る。
上に、順次、厚さ２５ÅのアンドープのＩｎ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ量子井戸層と、厚さ５０ÅのアンドープのＩｎ
0.05Ｇａ 0.95Ｎ障壁層からなる、基板温度７５０℃で形
成された２６周期の多重量子井戸構造活性層１０７、基
板温度７５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ
５０Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６、基板温度１
０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ１００
Åのｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８、基板温度１０５
０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．１μm
のｐ型ＧａＮ光ガイド層１０９、基板温度１０５０℃で
形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．４μm のｐ型
Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層１１０、及び、基板温度
１０５０℃で形成され、かつＭｇが添加された厚さ０．
５μm のｐ型ＧａＮコンタクト層１１１を備えている。
窒化物レーザは、電極として、Ｎｉ( 第１層) およびＡ
ｕ( 第２層) からなるｐ電極１１２、Ｔｉ( 第１層) お
よびＡｌ( 第２層) からなるｎ電極１１３を備えてい
る。
【００４４】実施形態例５では、図７に示す窒化物レー
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成し、続いて基板温度７５０℃でｐ型Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層１１６を形成した後、一旦、成長を中断し、
基板を７５０℃から１０５０℃まで昇温し、しかる後に
基板温度１０５０℃でｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８
を形成している。この場合、基板の昇温は成長を中断し
て行なっているものの、前記昇温はＩｎを含む活性層１
０７と同じ基板温度でｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６
を形成した後に行なっている。
ザの半導体結晶層を結晶成長により形成する際に、基板
温度７５０℃でＩｎを含む多重量子井戸構造活性層１０
７を形成し、続いて基板温度７５０℃でｐ型Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層１１６を形成した後、一旦、成長を中断し、
基板を７５０℃から１０５０℃まで昇温し、しかる後に
基板温度１０５０℃でｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１０８
を形成している。この場合、基板の昇温は成長を中断し
て行なっているものの、前記昇温はＩｎを含む活性層１
０７と同じ基板温度でｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６
を形成した後に行なっている。
【００４５】ＡｌはＧａに比べて蒸発し難く、発明者ら
の実験によれば、Ｉｎを含む活性層１０７を形成した後
に、続いてＩｎを含む活性層１０７形成時と同じ基板温
度で、仮にＧａが全て蒸発したとしてもＡｌＮが単原子
層以上残る程度の厚さと組成のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）層を形成しておけば、続いて基板を昇温した際
に、Ｉｎを含む活性層１０７の蒸発を防止する効果があ
ることが分かっている( 特願平９−２１３２７３号参
照）。よって、実施形態例１ないし実施形態例４と同様
に、従来例１のように、昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活
性層１０７の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されると
いう問題が生じない。また、低温で形成したｐ型Ａｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６の厚さは５０Åと薄いため、従
来例２のように、低温で成長した結晶性の悪いＡｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して存在
することによる素子特性への悪影響も少ない。
の実験によれば、Ｉｎを含む活性層１０７を形成した後
に、続いてＩｎを含む活性層１０７形成時と同じ基板温
度で、仮にＧａが全て蒸発したとしてもＡｌＮが単原子
層以上残る程度の厚さと組成のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（０＜
Ｘ≦１）層を形成しておけば、続いて基板を昇温した際
に、Ｉｎを含む活性層１０７の蒸発を防止する効果があ
ることが分かっている( 特願平９−２１３２７３号参
照）。よって、実施形態例１ないし実施形態例４と同様
に、従来例１のように、昇温中にＩｎやＧａが蒸発し活
性層１０７の上部の量子井戸層や障壁層が破壊されると
いう問題が生じない。また、低温で形成したｐ型Ａｌ
0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６の厚さは５０Åと薄いため、従
来例２のように、低温で成長した結晶性の悪いＡｌx Ｇ
ａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）層が活性層１０７に接して存在
することによる素子特性への悪影響も少ない。
【００４６】なお、実施形態例５では、Ｉｎを含む窒化
物活性層１０７形成時の基板温度とｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層１１６形成時の基板温度とは、厳密に同じであ
る必要はなく、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６形成時
の基板温度がＩｎを含む活性層１０７形成時の基板温度
に対し＋５０℃程度以下であれば、実質的に同じと見な
すことが出来る。
物活性層１０７形成時の基板温度とｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ
0.8 Ｎ層１１６形成時の基板温度とは、厳密に同じであ
る必要はなく、ｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層１１６形成時
の基板温度がＩｎを含む活性層１０７形成時の基板温度
に対し＋５０℃程度以下であれば、実質的に同じと見な
すことが出来る。
【００４７】特開平１０−２７９３９号公報では、従来
例１に示されたｐ型キャップ層３８は、ＩｎＧａＮより
なる活性層が分解するのを防止するキャップ層としての
作用があり、活性層に接するｐ層をＧａＮとすると素子
の出力が約１／３に低下してしまうと述べている。ま
た、特開平１０−１２９６９号公報でも、従来例２に示
された第１のｐ型層６は、活性層５に接して形成するこ
とにより、素子の出力が格段に向上するとされている。
しかしながら、我々の実験では、実施形態例２に示され
たｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0. 8 Ｎ層１０８を、従来例１および
従来例２に示されたように、活性層に接して形成しよう
とした場合、前述の「発明が解決しようとする課題」の
欄で述べたような問題がある一方で、素子光出力が向上
する効果は見られなかった。
例１に示されたｐ型キャップ層３８は、ＩｎＧａＮより
なる活性層が分解するのを防止するキャップ層としての
作用があり、活性層に接するｐ層をＧａＮとすると素子
の出力が約１／３に低下してしまうと述べている。ま
た、特開平１０−１２９６９号公報でも、従来例２に示
された第１のｐ型層６は、活性層５に接して形成するこ
とにより、素子の出力が格段に向上するとされている。
しかしながら、我々の実験では、実施形態例２に示され
たｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0. 8 Ｎ層１０８を、従来例１および
従来例２に示されたように、活性層に接して形成しよう
とした場合、前述の「発明が解決しようとする課題」の
欄で述べたような問題がある一方で、素子光出力が向上
する効果は見られなかった。
【００４８】本発明の実施形態例では、サファイアＣ面
基板上に形成された窒化物レーザを例にして説明した
が、本発明の適用は、実施形態例１ないし実施形態例５
に示されたエピタキシャル層構造にのみ限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、あらゆ
るエピタキシャル層構造の窒化物レーザに適用可能であ
る。また、サファイアＣ面基板上に形成された窒化物レ
ーザだけでなく、Ｃ面以外の面を表面とするサファイア
基板上に形成された窒化物レーザに於いても、本発明は
支障なく実施することが出来る。さらに、サファイア基
板以外の基板上に形成された窒化物レーザに於いても、
本発明は支障なく実施することが出来る。さらに、窒化
物レーザだけではなく、窒化物発光ダイオードなどの、
他の窒化物発光素子に於いても、本発明は支障なく実施
することが出来る。
基板上に形成された窒化物レーザを例にして説明した
が、本発明の適用は、実施形態例１ないし実施形態例５
に示されたエピタキシャル層構造にのみ限定されるもの
ではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で、あらゆ
るエピタキシャル層構造の窒化物レーザに適用可能であ
る。また、サファイアＣ面基板上に形成された窒化物レ
ーザだけでなく、Ｃ面以外の面を表面とするサファイア
基板上に形成された窒化物レーザに於いても、本発明は
支障なく実施することが出来る。さらに、サファイア基
板以外の基板上に形成された窒化物レーザに於いても、
本発明は支障なく実施することが出来る。さらに、窒化
物レーザだけではなく、窒化物発光ダイオードなどの、
他の窒化物発光素子に於いても、本発明は支障なく実施
することが出来る。
【００４９】
【発明の効果】本発明によれば、少なくともＩｎを含む
第１の窒化物半導体層を形成し、次いで第２の別の窒化
物半導体層を形成しながら基板を昇温し、次にＩｎを含
まない第３の窒化物半導体層を形成することにより、従
来のように、第１の窒化物半導体層の昇温中にＩｎやＧ
ａが蒸発し活性層の上部の量子井戸層や障壁層が破壊さ
れるという問題が生じない。また、従来のように低温で
成長した結晶性の悪い第３の窒化物半導体層が活性層に
接して存在するという問題も生じない。
第１の窒化物半導体層を形成し、次いで第２の別の窒化
物半導体層を形成しながら基板を昇温し、次にＩｎを含
まない第３の窒化物半導体層を形成することにより、従
来のように、第１の窒化物半導体層の昇温中にＩｎやＧ
ａが蒸発し活性層の上部の量子井戸層や障壁層が破壊さ
れるという問題が生じない。また、従来のように低温で
成長した結晶性の悪い第３の窒化物半導体層が活性層に
接して存在するという問題も生じない。
【図１】本発明の実施形態例１の結晶成長方法を用いて
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
【図２】本発明の実施形態例２の結晶成長方法を用いて
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
【図３】本発明の実施形態例３の結晶成長方法を用いて
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
【図４】従来例１の従来の結晶成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物レーザの概略断面図である。
れた、窒化物レーザの概略断面図である。
【図５】従来例２の従来の結晶成長方法を用いて製造さ
れた、窒化物レーザの概略断面図である。
れた、窒化物レーザの概略断面図である。
【図６】本発明の実施形態例４の結晶成長方法を用いて
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
【図７】本発明の実施形態例５の結晶成長方法を用いて
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
製造された、窒化物レーザの概略断面図である。
１ サファイアのＡ面を主面とする基板 ２ バッファ層 ３ ＳｉドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型コンタ
クト層 ４ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型クラッド層 ５ Ｓｉをドープした多重量子井戸構造よりなる活性層 ６ Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１の
ｐ型層 ７ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２のｐ型層 ８ ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなる第３のｐ型
層 ９ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層 ３１ Ａ面を主面とするサファイア基板 ３２ ＧａＮよりなるバッファ層 ３３ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層 ３４ ＳｉドープＩｎ0.Ｇａ0.9 Ｎよりなるクラック防
止層 ３５ Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型
光閉じこめ層 ３６ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層 ３７ 多重量子井戸構造よりなる活性層 ３８ Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなるｐ型
キャップ層 ３９ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層 ４０ ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｐ型光閉
じこめ層 ４１ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層 ４２ ＮｉとＡｕを含む正電極 ４３ ＴｉとＡｌよりなる負電極 １０１ Ｃ面サファイア基板 １０２ ＧａＮ低温成長バッファ層 １０３ ｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎコンタクト層 １０４ ｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層 １０５ ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層 １０６ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １０７ Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ/ Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重
量子井戸活性層 １０８ 高温で形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 １０９ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １１０ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 １１１ ｐ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎコンタクト層 １１２ ＮｉおよびＡｕからなるｐ電極 １１３ ＴｉおよびＡｌからなるｎ電極 １１４ ｐ型ＧａＮ層 １１５ ｐ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層 １１６ 低温で形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 １１８ 基板を昇温しながら形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層
クト層 ４ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型クラッド層 ５ Ｓｉをドープした多重量子井戸構造よりなる活性層 ６ Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなる第１の
ｐ型層 ７ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなる第２のｐ型層 ８ ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなる第３のｐ型
層 ９ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層 ３１ Ａ面を主面とするサファイア基板 ３２ ＧａＮよりなるバッファ層 ３３ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型コンタクト層 ３４ ＳｉドープＩｎ0.Ｇａ0.9 Ｎよりなるクラック防
止層 ３５ Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｎ型
光閉じこめ層 ３６ Ｓｉドープｎ型ＧａＮよりなるｎ型光ガイド層 ３７ 多重量子井戸構造よりなる活性層 ３８ Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎよりなるｐ型
キャップ層 ３９ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型光ガイド層 ４０ ＭｇドープＡｌ0.3 Ｇａ0.7 Ｎよりなるｐ型光閉
じこめ層 ４１ Ｍｇドープｐ型ＧａＮよりなるｐ型コンタクト層 ４２ ＮｉとＡｕを含む正電極 ４３ ＴｉとＡｌよりなる負電極 １０１ Ｃ面サファイア基板 １０２ ＧａＮ低温成長バッファ層 １０３ ｎ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎコンタクト層 １０４ ｎ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層 １０５ ｎ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層 １０６ ｎ型ＧａＮ光ガイド層 １０７ Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ/ Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ多重
量子井戸活性層 １０８ 高温で形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 １０９ ｐ型ＧａＮ光ガイド層 １１０ ｐ型Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎクラッド層 １１１ ｐ型Ｉｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎコンタクト層 １１２ ＮｉおよびＡｕからなるｐ電極 １１３ ＴｉおよびＡｌからなるｎ電極 １１４ ｐ型ＧａＮ層 １１５ ｐ型Ｉｎ0.1 Ｇａ0.9 Ｎ層 １１６ 低温で形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎ層 １１８ 基板を昇温しながら形成されたｐ型Ａｌ0.2 Ｇ
ａ0.8 Ｎ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA04 CA05 CA14 CA34 CA40 CA46 CA65 5F045 AA04 AB14 AB17 AB18 AC19 AD09 AD11 AD12 AD13 AD14 AF09 AF13 BB12 CA12 DA53 DA55 EK26 EK27 5F073 AA45 AA51 AA74 CA07 CA17 CB05 CB06 DA05 EA28
Claims (11)
- 【請求項１】 少なくともＩｎを含む第１の窒化物半導
体層を形成する第１の工程と、 第２の別の窒化物半導体層を形成しながら基板を昇温す
る第２の工程と、 Ｉｎを含まない第３の窒化物半導体層を形成する第３の
工程とを少なくとも備え、第１から第３の工程の順序で
行うことを特徴とするインジウムを含む窒化物半導体結
晶の成長方法。 - 【請求項２】 一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ
（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表される、少なくともイ
ンジウムを含む第１の窒化物半導体層を形成する第１の
工程と、 一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０≦Ｘ＜１、０
≦Ｙ≦１）で表される、第２の別の窒化物半導体層を形
成しながら基板を昇温する第２の工程と、 一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表される、
Ｉｎを含まない第３の窒化物半導体層を形成する第３の
工程とを少なくとも備え、第１から第３の工程の順序で
行うことを特徴とするインジウムを含む窒化物半導体結
晶の成長方法。 - 【請求項３】 基板温度９００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度９００℃以上で第３の工程を実施するこ
とを特徴とする請求項２に記載のインジウムを含む窒化
物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項４】 基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第３の工程を実施する
ことを特徴とする請求項２に記載のインジウムを含む窒
化物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項５】 一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ
（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表される障壁層と、一般
式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ
＜１）で表される井戸層とからなる、単一または多重量
子井戸構造を形成する第１の工程と、 前記単一または多重量子井戸構造の最終層形成時と同じ
原料供給量を保ちながら基板を昇温する第２の工程と、 一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表される、
Ｉｎを含まない窒化物半導体層を形成する第３の工程と
を少なくとも備え、第１から第３の工程の順序で行うこ
とを特徴とするインジウムを含む窒化物半導体結晶の成
長方法。 - 【請求項６】 少なくともＩｎを含む第１の窒化物半導
体層を形成する第１の工程と、 前記第１の工程と実質的に同じ基板温度でＡｌを含む第
２の窒化物半導体層を形成する第２の工程と、 基板を昇温する第３の工程と、 Ａｌを含む第３の窒化物半導体層を形成する第４の工程
とを少なくとも備え、第１から第４の工程の順序で行う
ことを特徴とするインジウムを含む窒化物半導体結晶の
成長方法。 - 【請求項７】 一般式Ｉｎ1-x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-y Ｎ
（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で表される第１の窒化物半
導体層を形成する第１の工程と、 前記第１の工程と実質的に同じ基板温度で一般式Ｉｎ1-
x Ａｌ1-y Ｇａ1-x-yＮ（０＜Ｘ≦１、０≦Ｙ＜１）で
表される、第２の窒化物半導体層を形成する第２の工程
と、 基板を昇温する第３の工程と、 一般式Ａｌ1-x Ｇａ1-x Ｎ（０≦Ｘ≦１）で表される、
第３の窒化物半導体層を形成する第４の工程とを少なく
とも備え、第１から第４の工程の順序で行うことを特徴
とするインジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項８】 基板温度９００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度９００℃以上で第４の工程を実施するこ
とを特徴とする請求項７に記載のインジウムを含む窒化
物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項９】 基板温度８００℃以下で第１の工程を実
施し、基板温度１０００℃以上で第４の工程を実施する
ことを特徴とする請求項７に記載のインジウムを含む窒
化物半導体結晶の成長方法。 - 【請求項１０】 有機金属化学気相成長法を用いて窒化
物半導体層を形成することを特徴とする請求項１から９
のうちのいずれか１項に記載のインジウムを含む窒化物
半導体結晶の成長方法。 - 【請求項１１】 減圧有機金属化学気相成長法を用いて
窒化半導体層を形成することを特徴とする請求項１から
１０のうちのいずれか１項に記載のインジウムを含む窒
化物半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24141798A JP2000077783A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24141798A JP2000077783A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000077783A true JP2000077783A (ja) | 2000-03-14 |
Family
ID=17073993
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24141798A Pending JP2000077783A (ja) | 1998-08-27 | 1998-08-27 | インジウムを含む窒化物半導体結晶の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000077783A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001345520A (ja) * | 2000-06-02 | 2001-12-14 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP2002043618A (ja) * | 2000-07-21 | 2002-02-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体の製造方法 |
| WO2002099942A1 (fr) | 2001-06-05 | 2002-12-12 | Sony Corporation | Laser semi-conducteur a base de nitrure |
| US6518082B1 (en) | 1998-09-17 | 2003-02-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating nitride semiconductor device |
| KR20030069585A (ko) * | 2002-02-22 | 2003-08-27 | 엘지이노텍 주식회사 | 퀀텀 웰 성장방법 |
| CN1293685C (zh) * | 2003-03-26 | 2007-01-03 | 夏普株式会社 | 半导体激光装置及其生产方法和光盘单元 |
| JP2009170542A (ja) * | 2008-01-11 | 2009-07-30 | Sumitomo Electric Ind Ltd | エピタキシャルウエハを作製する方法、及びエピタキシャルウエハ |
| JP2010182943A (ja) * | 2009-02-06 | 2010-08-19 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体エピタキシャルウェハの製造方法 |
| CN103187498A (zh) * | 2011-12-29 | 2013-07-03 | 比亚迪股份有限公司 | 一种半导体结构及其形成方法 |
| CN107785243A (zh) * | 2016-08-26 | 2018-03-09 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | 形成氮化物半导体层的工艺 |
-
1998
- 1998-08-27 JP JP24141798A patent/JP2000077783A/ja active Pending
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN107785243B (zh) * | 2016-08-26 | 2023-06-20 | 住友电工光电子器件创新株式会社 | 形成氮化物半导体层的工艺 |
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