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JP2000077783A - Growth method of indium-containing nitride semiconductor crystal - Google Patents

Growth method of indium-containing nitride semiconductor crystal

Info

Publication number
JP2000077783A
JP2000077783A JP24141798A JP24141798A JP2000077783A JP 2000077783 A JP2000077783 A JP 2000077783A JP 24141798 A JP24141798 A JP 24141798A JP 24141798 A JP24141798 A JP 24141798A JP 2000077783 A JP2000077783 A JP 2000077783A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
nitride semiconductor
temperature
substrate
type
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
JP24141798A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Akitaka Kimura
明隆 木村
Chiaki Sasaoka
千秋 笹岡
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.)
NEC Corp
Original Assignee
NEC 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 NEC Corp filed Critical NEC Corp
Priority to JP24141798A priority Critical patent/JP2000077783A/en
Publication of JP2000077783A publication Critical patent/JP2000077783A/en
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To protect a quantum well layer and a barrier layer against damage by a method wherein an In-containing first nitride semiconductor layer is formed, a substrate is made to rise in temperature as a second another nitride semiconductor layer is formed, an In-free third nitride semiconductor layer is formed, and a first to a third process are successively carried out. SOLUTION: When the semiconductor layers of a nitride laser are formed through a crystal growth method, an In-containing multi-quantum well structure active layer 107 is formed keeping a substrate at a temperature of 750 deg.C. The substrate temperature is made to rise from 750 deg.C to 1050 deg.C as a P-type GaN layer 114 is formed, and then an In-free P-type GaN optical guide layer 109 is formed at a temperature of 1050 deg.C. As mentioned above, the substrate is raised in temperature as the GaN layer 114 is formed after the In-containing active layer 107 is formed, so that In and Ga can be prevented from evaporating while the substrate is raised in temperature so as not to cause damage to a quantum well layer and a barrier layer above the active layer 107.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[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。
The present invention relates to a method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium, and more particularly to a method for stably forming a semiconductor layer containing indium by crystal growth.

【0002】[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) 。
2. Description of the Related Art Gallium nitride has a higher forbidden band energy of 3.4 eV than other compound semiconductors such as indium phosphide and gallium arsenide. Therefore, a gallium nitride-based semiconductor is used, and a semiconductor having nitrogen as a constituent element, that is, a device using a nitride semiconductor (hereinafter, referred to as a nitride semiconductor device), particularly emits light at a relatively short wavelength from green to ultraviolet. Element (hereinafter, referred to as a nitride semiconductor light emitting element),
For example, light emitting diodes (hereinafter, nitride light emitting diodes) and semiconductor lasers (hereinafter, nitride semiconductor lasers) have been realized (for example, S. Nakamura et al., Jpn. J. Appl.
Phys. 35 (1996) L74).

【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。
Conventional Example 1 FIG. 4 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured by a conventional method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium (Japanese Patent Laid-Open No. 10-27939). In Conventional Example 1,
Nitride semiconductor lasers are manufactured by metal organic chemical vapor deposition (MOVPE). A buffer layer 32 made of GaN is formed on the surface of a sapphire substrate 31 having the A-plane as a main surface.
It is grown to a thickness of 00 °. Subsequently, the temperature is increased to 1050 ° C., and an n-type contact layer 33 made of Si-doped n-type GaN is grown to a thickness of 4 μm. Next, raise the temperature to 750
C., and a crack preventing layer 34 made of Si-doped In 0 .Ga 0.9 N is grown to a thickness of 500 °.

【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。
Next, the temperature is set to 1050 ° C., and the n-type optical confinement layer 3 made of Si-doped n-type Al 0.3 Ga 0.7 N
5 is grown to a thickness of 0.5 μm. Subsequently, an n-type light guide layer 36 made of Si-doped n-type GaN is grown to a thickness of 500 °. Next, the active layer 37 is grown. The active layer is maintained at a temperature of 750 ° C.
A well layer of 0.2 Ga 0.8 N is grown to a thickness of 25 °. Next, at the same temperature, the non-doped In 0.01 Ga 0.95
A barrier layer made of N is grown to a thickness of 50 °. This operation was repeated five times, and finally the well layer was grown to a total film thickness of 37.
An active layer 37 having a multiple quantum well structure with a thickness of 5 ° is grown.

【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。
After growing the active layer 37, the temperature is increased to 105
At 0 ° C., a p-type cap layer 38 made of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown to a thickness of 100 °. Next, while maintaining the temperature at 1050 ° C., a p-type optical guide layer 39 made of Mg-doped p-type GaN is grown to a thickness of 500 °. Subsequently, a p-type optical confinement layer 40 made of Mg-doped Al 0.3 Ga 0.7 N is grown to a thickness of 0.5 μm. Subsequently, a p-type contact layer 41 made of Mg-doped p-type GaN is grown to a thickness of 0.5 μm.

【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。
Next, reactive ion etching (RIE)
The apparatus etches the wafer from the uppermost p-type contact layer 41 to expose the surface of the n-type contact layer 33 where the negative electrode 43 is to be formed. Next, the p-type contact layer 41 and the p-type optical confinement layer 40 are etched from above the p-type contact layer 41 by the same RIE.
Etching is performed in a stripe shape having a width of μm to form a ridge shape. Next, a positive electrode 42 containing Ni and Au is formed on the surface of the p-type contact layer. On the other hand, a continuous striped negative electrode 43 made of Ti and Al is formed on the previously exposed n-type contact layer 33.

【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
0.3 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。
Conventional Example 2 FIG. 5 is a cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured by a conventional method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium (Japanese Patent Laid-Open No. 10-12969). In Conventional Example 2,
As in the first conventional example, a nitride semiconductor laser is manufactured by the MOVPE method. A substrate 1 having sapphire A-plane as a main surface is prepared, and a buffer layer 2 of GaN is grown at a temperature of 500 ° C. on the surface of the sapphire substrate 1 to a thickness of 200 °. Subsequently, the temperature was increased to 1050 ° C.
An n-type contact layer 3 of l 0.3 Ga 0.7 N is 4 μm
It grows with the film thickness of. Subsequently, while maintaining the temperature at 1050 ° C., an n-type cladding layer 4 made of Si-doped n-type GaN is grown to a thickness of 500 °.

【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。
Next, at a temperature of 750 ° C., an active layer 5 doped with Si is grown. The active layer 5 is made of In 0.2 Ga 0.8 doped with Si at a concentration of 1 × 10 20 / cm 3.
A well layer of N is grown to a thickness of 25 °. next,
At the same temperature, a barrier layer made of non-doped In 0.01 Ga 0.95 N is grown to a thickness of 50 °. This operation is repeated 13 times to form an active layer 5 having a multi-quantum well structure with a total film thickness of 0.1 μm by stacking wells + barrier + well +... + Barrier + well layers. Next, the first p-type layer 6 made of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N is
It grows with the film thickness of. Next, the temperature was raised to 1050 ° C.
The second p-type layer 7 made of g-doped p-type GaN is
It grows with the film thickness of.

【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。
Next, at a temperature of 1050 ° C., Mg-doped Al
A third p-type layer 8 of 0.3 Ga 0.7 N is grown to a thickness of 0.3 μm. Subsequently, at 1050 ° C., Mg-doped p
A p-type contact layer 9 of type GaN is grown to a thickness of 0.5 μm. Selective etching is performed from the p-type contact layer 9 to expose the surface of the n-type contact layer 3, and stripe-shaped electrodes are formed on the exposed surfaces of the n-type contact layer 3 and the p-type contact layer 9, respectively.

【0010】[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。
The conventional method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium as described above has the following problems. Although slightly different depending on the growth method, the growth apparatus, the growth conditions, and the like, generally, In evaporates at a high temperature so that Inx Ga1-x N (0 <
In the growth of X ≦ 1), the substrate temperature needs to be about 900 ° C. or less, preferably about 800 ° C. or less. On the other hand, the decomposition of NH 3 is required high temperatures, especially in the MOVPE method in the case of using NH 3 as a group V raw material, I
In growing AlxGa1-xN (0≤X≤1) containing no n, a substrate temperature of about 900 ° C. or more, preferably about 1000 ° C. or more is desirable. For this reason, in Conventional Example 1, at the substrate temperature of 750 ° C., the well layer of In 0.2 Ga 0.8 N
After growing an active layer 37 having a multiple quantum well structure comprising a barrier layer of 0.01 Ga 0.95 N, a p-type cap layer 38 of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N is grown at a substrate temperature of 1050 ° C.

【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。
However, in Conventional Example 1, after the active layer 37 is grown at a temperature of 750 ° C., before the growth of the p-type cap layer 38 at a temperature of 1050 ° C., the growth is interrupted and the substrate is heated. Therefore, In evaporates during the temperature rise, and the active layer 37
There is a problem that the quantum well layer and the barrier layer on the top of the semiconductor device are destroyed. Further, when the substrate temperature approaches 1050 ° C., I
Ga as well as n evaporates.

【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。
On the other hand, in the conventional example 2, after the active layer 5 is grown at a substrate temperature of 750 ° C., the Mg-doped p-type Al 0.2 Ga
A first p-type layer 6 of 0.8 N is grown, and then a second p-type layer 7 of Mg-doped p-type GaN is grown at a substrate temperature of 1050 ° C. However, in Conventional Example 2,
Normally, the first p-layer made of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N is preferably grown at a substrate temperature of about 1000 ° C. or higher.
The mold layer 6 is formed at a substrate temperature of 750 ° C.
It is formed by. For this reason, the first p-type layer 6 has a problem that the crystallinity is extremely poor and the characteristics of the device are adversely affected.

【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。
In the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-27939, the p-type cap layer 38 of the first conventional example has In
The active layer made of GaN acts as a cap layer for preventing decomposition, and by growing a p-type cap layer 38 made of a p-type nitride semiconductor containing Al on the active layer, the light emission output is significantly improved. It is reported that the output of the device is reduced to about 1/3 when the p-layer in contact with the active layer is made of GaN. The cause is Alx Ga1-x N
(0 <X ≦ 1) is more likely to be p-type than GaN, and Inx Ga1-x N (0 <
X ≦ 1) is presumed to be due to the effect of suppressing decomposition, but it is also stated that the details are unknown.

【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。
In the example disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12969, the output of the device is remarkably improved by forming the first p-type layer 6 of the conventional example 2 in contact with the active layer 5. I have. The cause is presumed to be the effect of suppressing the decomposition of InGaN in the active layer during the growth of the first p-type layer 6, but it is also stated that the details are unknown.

【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。
[0015] From the above problems, the object of the present invention is to
An object of the present invention is to provide a method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium, which can stably form a semiconductor layer containing indium by crystal growth, for example, can manufacture a nitride laser having a good active layer.

【0016】[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。
In order to achieve the above object, a method for growing a semiconductor crystal containing indium according to the present invention comprises a first step of forming at least a first nitride semiconductor layer containing In. A second step of raising the temperature of the substrate while forming a second separate nitride semiconductor layer, and a third step of forming a third nitride semiconductor layer containing no In. To the third step.

【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。
Further, another method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention is a method for growing a nitride semiconductor crystal having the general formula In1-x Al1-
a first step of forming a first nitride semiconductor layer containing at least indium represented by y Ga1-xy N (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y <1), and a general formula In1-x Al1- y Ga
A second represented by 1-xy N (0 ≦ X <1, 0 ≦ Y ≦ 1)
A second step of raising the temperature of the substrate while forming another nitride semiconductor layer of the general formula Al1-x Ga1-x N (0 ≦ X ≦ 1)
And a third step of forming a third nitride semiconductor layer containing no In represented by the following formula: wherein the steps are performed in the order of the first to third steps.

【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。
Preferably, the first step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or lower, and the third step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or higher. Further, the first step is performed at a substrate temperature of 800 ° C. or lower, and the third step is performed at a substrate temperature of 1000 ° C. or higher.

【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。
Further, still another method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention is a method for growing a nitride semiconductor crystal having the general formula In1-xA.
a barrier layer represented by l1-y Ga1-xy N (0 <X≤1, 0≤Y <1), and a general formula In1-x Al1-y Ga1-xy N
A first step of forming a single or multiple quantum well structure comprising a well layer represented by (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y <1), and a final layer of the single or multiple quantum well structure A second step of raising the temperature of the substrate while maintaining the same raw material supply amount as in the formation, and a nitride semiconductor layer containing no In and represented by the general formula Al1-xGa1-xN (0≤X≤1) And a third step of forming the first step, and the steps are performed in the order of the first to third steps.

【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。
According to still another method of growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention, there is provided a first step of forming a first nitride semiconductor layer containing at least In; Second containing Al at substantially the same substrate temperature
A second step of forming a third nitride semiconductor layer, a third step of raising the temperature of the substrate, and a fourth step of forming a third nitride semiconductor layer containing Al. 4th
Are performed in the order of the steps.

【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。
Further, still another method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention is a method for growing a nitride semiconductor crystal having the general formula In1-xA.
a first step of forming a first nitride semiconductor layer represented by l1-y Ga1-xy N (0 <X≤1, 0≤Y <1), and substantially the same as the first step General formula In1-x at substrate temperature
A second step of forming a second nitride semiconductor layer represented by Al1-y Ga1-x-yN (0 <X≤1, 0≤Y <1), and a third step of raising the temperature of the substrate. Process and the general formula Al1-xGa
At least a fourth step of forming a third nitride semiconductor layer represented by 1-xN (0 ≦ X ≦ 1), wherein the steps are performed in the order of the first to fourth steps. I have.

【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。
Preferably, the first step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or lower, and the fourth step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or higher. Further, the first step is performed at a substrate temperature of 800 ° C. or lower, and the fourth step is performed at a substrate temperature of 1000 ° C. or higher.

【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。
In the method for growing a semiconductor crystal containing indium of the present invention, for example, MOVPE can be used as a crystal growth method for forming a nitride semiconductor layer. In particular, a reduced pressure MOVPE method can be used.

【0024】[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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Embodiments of the present invention will be described in detail based on embodiments with reference to the drawings. Embodiment 1 This embodiment is an example of an embodiment of a method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured using the crystal growth method of the embodiment. In the nitride laser of FIG. 1, after forming an active layer containing In at a substrate temperature of 750 ° C., the substrate temperature is increased while forming a GaN layer to which Mg is added.
To form a GaN layer. Semiconductor crystal layers 102, 103, 104, 105, 106 of the nitride laser,
107, 114, 109, 110 and 111 are decompressed MO
The film is formed by the VPE method.

【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。
The nitride laser is formed on a sapphire substrate 101 having a C-plane as a surface at a substrate temperature of 500 ° C., an undoped GaN low-temperature growth buffer layer 102 having a thickness of 300 ° and a substrate temperature of 1050 ° C. N-type GaN contact layer 1 having a thickness of 3 μm and doped with silicon.
03, an n-type In 0.1 Ga 0.9 N layer 10 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with silicon and having a thickness of 0.1 μm
4. An n-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 105 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with silicon and having a thickness of 0.4 μm, and a thickness formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with silicon. An n-type GaN light guide layer 106 having a thickness of 0.1 μm is provided.

【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
0. 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。
Further, the nitride laser is further provided on the light guide layer 106 sequentially with an undoped In 0.2 having a thickness of 25 °.
Ga 0.8 N quantum well layer and 50 ° thick undoped I
n 0. 05 Ga 0.95 N consisting barrier layer, a 26 cycle formed at a substrate temperature of 750 ° C. multiple quantum well structure active layer 107,
A 100-μm-thick p-type Ga formed while increasing the substrate temperature from 750 ° C. to 1050 ° C. and doped with Mg
N layer 114, formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
-Doped p-type GaN optical guide layer 1 with a thickness of 0.1 μm
09, a 0.4 μm-thick p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 110 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with Mg, and a thickness formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with Mg A p-type GaN contact layer 111 having a thickness of 0.5 μm is provided. In the nitride laser, a p-electrode 112 made of Ni (first layer) and Au (second layer), Ti (first layer) and Al (second layer) are used as electrodes.
And an n-electrode 113 made of.

【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。
In the first embodiment, when the semiconductor crystal layer of the nitride laser shown in FIG. 1 is formed by crystal growth, a multiple quantum well structure active layer 10 containing In at a substrate temperature of 750 ° C.
7, the substrate temperature is increased from 750 ° C. to 1050 ° C. while forming the p-type GaN layer 114, and then the p-type GaN optical guide layer 109 containing no In is formed at the substrate temperature of 1050 ° C. ing. As described above, in the first embodiment, the GaN layer 1 is formed after the active layer 107 containing In is formed.
Since the temperature of the substrate was raised while forming the substrate 14, the conventional example 1
As described above, In and Ga evaporate during the temperature rise, and the active layer 10
There is no problem that the quantum well layer and the barrier layer above 7 are destroyed. Also, as in Conventional Example 2, the temperature is usually 1000 ° C.
Alx G which is preferably grown at a substrate temperature of about
Since a1-xN (0 ≦ X ≦ 1) is not formed at a low temperature, a layer having poor crystallinity does not exist in contact with the active layer 107.

【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。
Embodiment 2 This embodiment is another embodiment of the method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention. FIG.
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured using the crystal growth method of the embodiment. In the nitride laser shown in FIG. 2, after forming an active layer containing In at a substrate temperature of 750 ° C., increasing the substrate temperature while forming a GaN layer to which Mg is added, and then adding Mg at a substrate temperature of 1050 ° C. An Al 0.2 Ga 0.8 N layer is formed.
Semiconductor crystal layers 102, 103, 104 of the nitride laser,
105, 106, 107, 114, 108, 109, 1
The films 10 and 111 are formed by the reduced pressure MOVPE method.

【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。
The nitride laser shown in FIG. 2 comprises a 300 ° -thick undoped GaN low-temperature growth buffer layer 102 formed at a substrate temperature of 500 ° C. and a substrate temperature of 1050 ° C. on a sapphire substrate 101 having a C-plane as a surface. And a silicon-added n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 3 μm and a substrate temperature of 1050 ° C. and having a silicon-added thickness of 0.1 μm and an n-type In 0.1 Ga 0.9 N layer 104. , it is formed at a substrate temperature of 1050 ° C., and n-type Al 0.15 Ga 0. 85 n cladding layer 105 having a thickness of 0.4μm which silicon is added and is formed at a substrate temperature of 1050 ° C.,
Further, an n-type GaN optical guide layer 106 having a thickness of 0.1 μm to which silicon is added is provided.

【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。
The nitride laser further includes a light guide layer 106
On top, 25 ° thick undoped In0.2Ga
0.8N quantum well layer and 50 ° thick undoped In
0.05Ga 0.95Formed at a substrate temperature of 750 ° C consisting of an N barrier layer
26-period multi-quantum well structure active layer 107
Formed while increasing the plate temperature from 750 ° C to 1050 ° C
100 ° p-type GaN layer doped with Mg
114, formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
200 mm thick p-type Al0.2Ga0.8N layer 10
8. Formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and doped with Mg
0.1 μm thick p-type GaN optical guide layer 109,
Thickness formed at a plate temperature of 1050 ° C and with Mg added
0.4 μm p-type Al0.15Ga0.85N cladding layer 11
0, and formed at a substrate temperature of 1050 ° C., and Mg
0.5 μm-thick p-type GaN contact layer 1
11 is provided. Also, nitride lasers are used as electrodes.
And a p-electrode composed of Ni (first layer) and Au (second layer).
The pole 112 is composed of Ti (first layer) and Al (second layer).
N electrode 113 is provided.

【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。
In the second embodiment, when the semiconductor crystal layer of the nitride laser shown in FIG. 2 is formed by crystal growth, the multiple quantum well structure containing In at a substrate temperature of 750.degree. After forming the layer 107, the substrate temperature is increased from 750 ° C. to 1050 while forming the p-type GaN layer 114.
C., and then a p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 108 containing no In is formed at a substrate temperature of 1050 ° C. As described above, in the second embodiment, the active layer 107 containing In is used.
After the formation of the GaN layer 114, the substrate is heated while the GaN layer 114 is being formed. The problem that the quantum well layer and the barrier layer are destroyed does not occur. Also, as in Conventional Example 2, it is usually desirable to grow at a substrate temperature of about 1000 ° C. or higher.
Since (0 ≦ X ≦ 1) is not formed at a low temperature, a layer having poor crystallinity does not exist in contact with the active layer 107.

【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。
Embodiment 3 This embodiment is still another embodiment of the method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention.
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured by using the crystal growth method of the present embodiment. In the nitride laser shown in FIG. 3, an active layer containing In is formed at a substrate temperature of 750 ° C., and thereafter, Mg-added Al is added.
The substrate temperature is raised while forming a 0.2 Ga 0.8 N layer. Semiconductor crystal layers 102, 103, and 10 of nitride laser
4, 105, 106, 107, 118, 109, 11
0 and 111 are formed by the reduced pressure MOVPE method.

【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。
The nitride laser shown in FIG. 3 has a substrate temperature of 500 on a sapphire substrate 101 having a C-plane as a surface.
300 ° C. undoped GaN low-temperature growth buffer layer 102 having a thickness of 300 ° C., n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 3 μm doped with silicon and having a substrate temperature of 1050 ° C., and having a substrate temperature of 1050 ° C. And 0.1 μm thick n-type In 0.1 Ga doped with silicon
0.9 N layer 104, is formed at a substrate temperature of 1050 ° C., and a thickness of 0.4μm which silicon is added n-type Al 0.15 Ga
It has a 0.85 N cladding layer 105 and an n-type GaN optical guiding layer 106 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and having a thickness of 0.1 μm to which silicon is added.

【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。
The nitride laser further includes a light guide layer 106
On top, 25 ° thick undoped In0.2Ga
0.8N quantum well layer and 50 ° thick undoped In
0.05Ga 0.95Formed at a substrate temperature of 750 ° C consisting of an N barrier layer
26-period multi-quantum well structure active layer 107
Formed while increasing the plate temperature from 750 ° C to 1050 ° C
200 μm thick p-type Al0.2
Ga0.8N layer 118, formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
A 0.1 μm-thick p-type GaN optical gas doped with Mg;
Layer 109, formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
0.4 μm-thick p-type Al to which g has been added0.15Ga0.85
N clad layer 110 and formed at substrate temperature of 1050 ° C
P-type Ga doped with Mg and having a thickness of 0.5 μm.
An N contact layer 111 is provided. Nitride lasers
Electrodes made of Ni (first layer) and Au (second layer)
P electrode 112, Ti (first layer) and Al (second layer).
) Is provided.

【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。
In the third embodiment, the nitride laser shown in FIG.
When forming the semiconductor crystal layer by crystal growth,
As in the first and second embodiments, the substrate temperature is 750.
Forming a multiple quantum well structure active layer 107 containing In at 107 ° C.
After that, p-type Al0.2Ga0.8While forming the N layer 118
The substrate temperature is increased from 750 ° C. to 1050 ° C. This
As described above, in the third embodiment, the active layer 107 containing In is used.
After forming Al 0.2Ga0.8While forming N layer
Since the plate is heated, the first embodiment and the first embodiment
As in the case of the conventional example 2, In and Ga are
Evaporation breaks the quantum well layer and barrier layer above the active layer 107.
There is no problem of being destroyed. Also, as in Conventional Example 2,
Alx Ga1-x N (0
≦ X ≦ 1) The question that the layer exists in contact with the active layer 107
There is no title.

【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。
Embodiment 4 This embodiment is still another embodiment of the method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention.
FIG. 6 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured using the crystal growth method of the present embodiment. In the nitride laser shown in FIG. 6, after forming an active layer containing In at a substrate temperature of 750 ° C., In 0.1 Ga 0.9 containing Mg is added.
The substrate temperature is increased while forming the N layer, and thereafter, a GaN layer to which Mg is added at a substrate temperature of 1050 ° C. is formed. Semiconductor crystal layers 102, 103, and 10 of nitride laser
4, 105, 106, 107, 115, 109, 11
0 and 111 are formed by the reduced pressure MOVPE method.

【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。
The nitride laser shown in FIG. 6 has a substrate temperature of 500 on a sapphire substrate 101 having a C-plane as a surface.
300 ° C. undoped GaN low-temperature growth buffer layer 102 having a thickness of 300 ° C., n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 3 μm doped with silicon and having a substrate temperature of 1050 ° C., and having a substrate temperature of 1050 ° C. And 0.1 μm thick n-type In 0.1 Ga doped with silicon
0.9 N layer 104, is formed at a substrate temperature of 1050 ° C., and a thickness of 0.4μm which silicon is added n-type Al 0.15 Ga
It has a 0.85 N cladding layer 105 and an n-type GaN optical guiding layer 106 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and having a thickness of 0.1 μm to which silicon is added.

【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。
The nitride laser further includes a light guide layer 106
On top, 25 ° thick undoped In0.2Ga
0.8N quantum well layer and 50 ° thick undoped In
0.05Ga 0.95Formed at a substrate temperature of 750 ° C consisting of an N barrier layer
26-period multi-quantum well structure active layer 107
Formed while increasing the plate temperature from 750 ° C to 1050 ° C
P-type In with a thickness of 100 °0.1
Ga0.9An N layer 115 formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
A 0.1 μm-thick p-type GaN optical gas doped with Mg;
Layer 109, formed at a substrate temperature of 1050 ° C.
0.4 μm-thick p-type Al to which g has been added0.15Ga0.85
N clad layer 110 and formed at substrate temperature of 1050 ° C
P-type Ga doped with Mg and having a thickness of 0.5 μm.
An N contact layer 111 is provided. Nitride lasers
Electrodes made of Ni (first layer) and Au (second layer)
P electrode 112, Ti (first layer) and Al (second layer).
) Is provided.

【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
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。
In the fourth embodiment, when the semiconductor crystal layer of the nitride laser shown in FIG. 6 is formed by crystal growth, the multiple quantum well structure active layer 10 containing In at a substrate temperature of 750 ° C.
After forming 7, the substrate temperature is increased from 750 ° C. to 1050 ° C. while forming the p-type In 0.1 Ga 0.9 N layer 115, and then the p-type GaN optical guide layer 109 is formed at the substrate temperature of 1050 ° C. . The above In 0.1 Ga 0.9 N
The layer 115 is formed while increasing the temperature of the substrate from 750 ° C. to 1050 ° C., but the amount of In incorporated into the epitaxial growth layer strongly depends on the substrate temperature, and the coefficient of the incorporated In increases with the substrate temperature. It becomes smaller as Therefore, actually, the composition of the In 0.1 Ga 0.9 N layer 115 is In 0.1 Ga 0.8 N as described at the lower portion, but is close to GaN at the upper portion. When the substrate is heated while forming an Inx Ga1-x N (0 <X <1) layer instead of a GaN layer, the substrate is formed at a high temperature in the first half of the temperature rise by incorporating In into the crystal and in the second half of the temperature rise. By doing
It is possible to raise the temperature of the substrate while maintaining the crystal quality.

【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。
As described above, Embodiment 4 includes In.
After forming the active layer 107, 0.1Ga0.9N layer 1
Since the temperature of the substrate is raised while forming No. 15, the embodiment
As in Example 1 to Embodiment 3, as in Conventional Example 1,
During the temperature rise, In and Ga evaporate, and the upper quantum
There is no problem that the well layer and the barrier layer are destroyed. Ma
In addition, Al with poor crystallinity grown at a low temperature as in Conventional Example 2
The x Ga1-x N (0 ≦ X ≦ 1) layer contacts the active layer 107
There is no problem of existence.

【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。
Embodiment 5 This embodiment is still another embodiment of the method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to the present invention.
FIG. 7 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor laser manufactured by using the crystal growth method of the present embodiment. In the nitride laser shown in FIG. 7, an active layer containing In is formed at a substrate temperature of 750.degree.
After the formation of the Al 0.2 Ga 0.8 N layer to which Mg is added, the growth is interrupted and the substrate is heated to form an Al 0.2 Ga 0.8 N layer to which Mg is added at a substrate temperature of 1050 ° C. Semiconductor crystal layers 102, 103, 104, 105 of the nitride laser,
106, 107, 116, 118, 109, 110, 1
11 is formed by a reduced pressure MOVPE method.

【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。
The nitride laser shown in FIG. 7 has a substrate temperature of 500 on a sapphire substrate 101 having a C-plane as a surface.
300 ° C. undoped GaN low-temperature growth buffer layer 102 having a thickness of 300 ° C., n-type GaN contact layer 103 having a thickness of 3 μm doped with silicon and having a substrate temperature of 1050 ° C., and having a substrate temperature of 1050 ° C. And 0.1 μm thick n-type In 0.1 Ga doped with silicon
0.9 N layer 104, is formed at a substrate temperature of 1050 ° C., and a thickness of 0.4μm which silicon is added n-type Al 0.15 Ga
It has a 0.85 N cladding layer 105 and an n-type GaN optical guiding layer 106 formed at a substrate temperature of 1050 ° C. and having a thickness of 0.1 μm to which silicon is added.

【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。
The nitride laser further includes a light guide layer 106
On top, 25 ° thick undoped In0.2Ga
0.8N quantum well layer and 50 ° thick undoped In
0.05Ga 0.95Formed at a substrate temperature of 750 ° C consisting of an N barrier layer
26-period multi-quantum well structure active layer 107
Thickness formed at a plate temperature of 750 ° C and with Mg added
50 ° p-type Al0.2Ga0.8N layer 116, substrate temperature 1
Thickness 100 formed at 050 ° C. and doped with Mg
P p-type Al0.2Ga0.8N layer 108, substrate temperature 105
Formed at 0 ° C. and added with Mg to a thickness of 0.1 μm
At a substrate temperature of 1050 ° C.
0.4 μm thick p-type formed and doped with Mg
Al0.15Ga0.85N cladding layer 110 and substrate temperature
Thickness formed at 1050 ° C. and added with Mg
A 5 μm p-type GaN contact layer 111 is provided.
The nitride laser uses Ni (first layer) and A
p (electrode) 112 made of u (second layer), Ti (first layer)
And an n-electrode 113 made of Al (second layer).
You.

【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
0.8 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。
In the fifth embodiment, when the semiconductor crystal layer of the nitride laser shown in FIG. 7 is formed by crystal growth, the active layer 10 having a multiple quantum well structure containing In at a substrate temperature of 750 ° C.
7, followed by p-type Al 0.2 G at a substrate temperature of 750 ° C.
After forming the a 0.8 N layer 116, the growth is temporarily stopped,
The temperature of the substrate is raised from 750 ° C. to 1050 ° C., and thereafter, at a substrate temperature of 1050 ° C., the p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 108 is formed.
Is formed. In this case, although the temperature of the substrate is raised by suspending the growth, the temperature is raised by the active layer 1 containing In.
07 at the same substrate temperature as the p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 116.
Is performed after the formation.

【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。
Al is less likely to evaporate than Ga. According to the experiments by the inventors, after forming the active layer 107 containing In, at a substrate temperature the same as when the active layer 107 containing In is subsequently formed, it is assumed that Al is formed. Alx Ga1-x N (0 <
It has been found that the formation of the layer (X ≦ 1) has the effect of preventing the evaporation of the active layer 107 containing In when the substrate is subsequently heated (see Japanese Patent Application No. 9-213273). ). Therefore, similarly to the first to fourth embodiments, the problem is that In and Ga evaporate during the temperature rise and the quantum well layer and the barrier layer above the active layer 107 are destroyed as in the first conventional example. Does not occur. Also, p-type Al formed at low temperature
Since the thickness of the 0.2 Ga 0.8 N layer 116 is as thin as 50 °, AlxG having poor crystallinity grown at a low temperature as in Conventional Example 2 is used.
The adverse effect on device characteristics due to the existence of the a1-xN (0 ≦ X ≦ 1) layer in contact with the active layer 107 is small.

【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。
In the fifth embodiment, the substrate temperature and the p-type Al 0.2 Ga
The substrate temperature at the time of forming the 0.8 N layer 116 does not need to be exactly the same, and the substrate temperature at the time of forming the p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 116 is +50 relative to the substrate temperature at the time of forming the active layer 107 containing In. If the temperature is lower than about ° C, it can be considered that they are substantially the same.

【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。
In Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-27939, the p-type cap layer 38 shown in Conventional Example 1 has a function as a cap layer for preventing the active layer made of InGaN from being decomposed, and is in contact with the active layer. It is stated that when the p-layer is made of GaN, the output of the device is reduced to about 1/3. Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-12969 also states that the first p-type layer 6 shown in Conventional Example 2 is formed in contact with the active layer 5 to significantly improve the output of the element.
However, in our experiments, the p-type Al 0.2 Ga 0. 8 N layer 108 shown in Embodiment 2, as shown in Conventional Examples 1 and 2, to be formed in contact with the active layer In such a case, there is a problem as described in the above-mentioned "Problem to be Solved by the Invention", but no effect of improving the light output of the device was found.

【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。
In the embodiments of the present invention, a nitride laser formed on a sapphire C-plane substrate has been described as an example. However, the present invention is applied to the first to fifth embodiments.
However, the present invention is not limited to the epitaxial layer structure shown in the above, and can be applied to nitride lasers having any epitaxial layer structure without departing from the spirit of the present invention. In addition, the present invention can be applied to not only a nitride laser formed on a sapphire C-plane substrate but also a nitride laser formed on a sapphire substrate having a surface other than the C-plane as a surface. Can be done. Furthermore, in a nitride laser formed on a substrate other than the sapphire substrate,
The present invention can be implemented without hindrance. Furthermore, not only nitride lasers but also nitride light-emitting diodes
The present invention can be implemented without any problem in other nitride light emitting devices.

【0049】[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。
According to the present invention, the temperature of the substrate is increased while forming a first nitride semiconductor layer containing at least In and then forming another second nitride semiconductor layer. By forming the third nitride semiconductor layer that does not include the third nitride semiconductor layer, it is possible to increase the temperature of the first nitride semiconductor layer while increasing the temperature of the first nitride semiconductor layer.
There is no problem that a is evaporated and the quantum well layer and the barrier layer above the active layer are destroyed. Further, there is no problem that the third nitride semiconductor layer grown at a low temperature and having poor crystallinity exists in contact with the active layer as in the related art.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【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。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view of a nitride laser manufactured using a crystal growth method according to a first embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view of a nitride laser manufactured by using the crystal growth method according to the second embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of a nitride laser manufactured by using a crystal growth method according to a third embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 4 is a schematic sectional view of a nitride laser manufactured by using the conventional crystal growth method of Conventional Example 1.

【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。
FIG. 5 is a schematic sectional view of a nitride laser manufactured by using the conventional crystal growth method of Conventional Example 2.

【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。
FIG. 6 is a schematic sectional view of a nitride laser manufactured by using the crystal growth method according to the fourth embodiment of the present invention.

【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。
FIG. 7 is a schematic sectional view of a nitride laser manufactured by using the crystal growth method according to the fifth embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

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
0.8 N層
Reference Signs List 1 Substrate having sapphire A-plane as main surface 2 Buffer layer 3 n-type contact layer made of Si-doped Al 0.3 Ga 0.7 N 4 n-type clad layer made of Si-doped n-type GaN 5 From Si-doped multiple quantum well structure Active layer 6 Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N first p-type layer 7 Mg-doped p-type GaN second p-type layer 8 Mg-doped Al 0.3 Ga 0.7 N third p-type Layer 9 Mg-doped p-type contact layer 31 made of p-type GaN 31 Sapphire substrate whose main surface is A 32 Buffer layer made of GaN 33 n-type contact layer made of Si-doped n-type GaN 34 Si-doped In 0 .Ga 0.9 N Crack preventing layer 35 n-type optical confinement layer made of Si-doped n-type Al 0.3 Ga 0.7 N 36 n-type optical guide layer made of Si-doped n-type GaN 37 Active layer having a multiple quantum well structure 38 p-type cap layer made of Mg-doped p-type Al 0.2 Ga 0.8 N 39 p-type optical guide layer made of Mg-doped p-type GaN 40 p-type made of Mg-doped Al 0.3 Ga 0.7 N Optical confinement layer 41 P-type contact layer made of Mg-doped p-type GaN 42 Positive electrode containing Ni and Au 43 Negative electrode made of Ti and Al 101 C-plane sapphire substrate 102 GaN low-temperature growth buffer layer 103 n-type In 0.2 Ga 0.8 N Contact layer 104 n-type In 0.1 Ga 0.9 N layer 105 n-type Al 0.15 Ga 0.85 N layer 106 n-type GaN optical guide layer 107 In 0.2 Ga 0.8 N / In 0.05 Ga 0.95 N multiple quantum well active layer 108 formed at high temperature p-type Al 0.2 Ga 0.8 N layer 109 p-type GaN optical guide layer 110 p-type Al 0.15 Ga 0.85 N cladding layer 11 p-type In 0.2 Ga 0.8 N contact layer 112 Ni and consists of Au p electrode 113 Ti and consists Al n electrode 114 p-type GaN layer 115 p-type In 0.1 Ga 0.9 N layer 116 p-type are formed at a low temperature Al 0.2 Ga 0.8 N layer 118 p-type Al 0.2 G formed while heating the substrate
a 0.8 N layer

───────────────────────────────────────────────────── 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  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued from the front page F term (reference)

Claims (11)

【特許請求の範囲】[Claims] 【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。
A first step of forming a first nitride semiconductor layer containing at least In; a second step of raising a temperature of a substrate while forming a second nitride semiconductor layer; A third step of forming a third nitride semiconductor layer containing no indium, and performing the steps in the order of the first to third steps.
【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。
2. The general formula In1-x Al1-y Ga1-xy N
A first step of forming a first nitride semiconductor layer containing at least indium represented by (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y <1), and a general formula In1-x Al1-y Ga1-xy N (0 ≦ X <1,0
≦ Y ≦ 1), a second step of raising the temperature of the substrate while forming a second separate nitride semiconductor layer, and a general formula of Al1-x Ga1-x N (0 ≦ X ≦ 1) Represented by
A third step of forming a third nitride semiconductor layer not containing In, and a method of growing a nitride semiconductor crystal containing indium, wherein the steps are performed in the order of the first to third steps.
【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。
3. The nitride semiconductor crystal containing indium according to claim 2, wherein the first step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or lower, and the third step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or higher. Growth method.
【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。
4. The nitride semiconductor crystal containing indium according to claim 2, wherein the first step is performed at a substrate temperature of 800 ° C. or lower, and the third step is performed at a substrate temperature of 1000 ° C. or higher. Growth method.
【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。
5. The general formula In1-x Al1-y Ga1-xy N
A barrier layer represented by (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y <1) and a general formula In1-x Al1-y Ga1-xy N (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y
A first step of forming a single or multiple quantum well structure comprising a well layer represented by <1), while maintaining the same raw material supply amount as in forming the final layer of the single or multiple quantum well structure A second step of raising the temperature of the substrate, and represented by a general formula Al1-x Ga1-x N (0 ≦ X ≦ 1),
And a third step of forming a nitride semiconductor layer containing no In. The method of growing a nitride semiconductor crystal containing indium, the method being performed in the order of the first to third steps.
【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。
6. A first step of forming a first nitride semiconductor layer containing at least In, and forming a second nitride semiconductor layer containing Al at substantially the same substrate temperature as in the first step. A third step of raising the temperature of the substrate, and a fourth step of forming a third nitride semiconductor layer containing Al, in the order of the first to fourth steps. A method of growing a nitride semiconductor crystal containing indium.
【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。
7. The formula In1-x Al1-y Ga1-xy N
A first step of forming a first nitride semiconductor layer represented by (0 <X ≦ 1, 0 ≦ Y <1); and a substrate having substantially the same general formula In1-
x Al1-y Ga1-x-yN (0 <X≤1, 0≤Y <1), a second step of forming a second nitride semiconductor layer, and a third step of raising the temperature of the substrate. And a process represented by the general formula: Al1-x Ga1-x N (0 ≦ X ≦ 1)
And a fourth step of forming a third nitride semiconductor layer. The method of growing a nitride semiconductor crystal containing indium, the method being performed in the order of the first to fourth steps.
【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。
8. The indium-containing nitride semiconductor crystal according to claim 7, wherein the first step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or lower, and the fourth step is performed at a substrate temperature of 900 ° C. or higher. Growth method.
【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。
9. The nitride semiconductor crystal containing indium according to claim 7, wherein the first step is performed at a substrate temperature of 800 ° C. or lower, and the fourth step is performed at a substrate temperature of 1000 ° C. or higher. Growth method.
【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。
10. The nitride semiconductor layer is formed by using a metal organic chemical vapor deposition method.
The method for growing a nitride semiconductor crystal containing indium according to any one of the above.
【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。
11. The nitride semiconductor crystal containing indium according to claim 1, wherein the nitride semiconductor layer is formed by using reduced pressure metal organic chemical vapor deposition. Growth method.
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