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
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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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