(57)【要約】【課題】フォトルミネッセンス強度が高い井戸層を有する量子井戸構造、半導体レーザ、フォトルミネッセンス強度が高い化合物半導体層を製造する方法及び化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を用いてＭＢＥ装置の状態を管理する方法を提供する。【解決手段】量子井戸構造は、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層を有し、井戸層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。【選択図】図１
2010258134.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層を有し、
前記井戸層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、量子井戸構造。
【請求項２】
ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層を有する量子井戸構造を備え、
前記井戸層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である、半導体レーザ。
【請求項３】
ＭＢＥ装置のチャンバ内に原料を供給することによって、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる化合物半導体層を製造する方法であって、
前記ＭＢＥ装置の前記チャンバ及び前記原料のうち少なくとも一方を熱処理する熱処理工程と、
前記熱処理工程の後、４６０℃以下で前記化合物半導体層を成長させる成長工程と、
を含み、
前記化合物半導体層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるように、前記熱処理工程を行う、方法。
【請求項４】
ＭＢＥ装置を用いて、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる化合物半導体層を成長させる成長工程と、
前記化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を測定する測定工程と、
前記フォトルミネッセンス強度を用いて、前記ＭＢＥ装置の状態を判定する判定工程と、
を含む、ＭＢＥ装置の状態を管理する方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、量子井戸構造、半導体レーザ、化合物半導体層を製造する方法及びＭＢＥ装置の状態を管理する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＭＢＥ装置を用いて、３５０〜４５０℃でＧａＡｓ層を成長させると、ＧａＡｓ層中に酸素が混入することが知られている（非特許文献１参照）。
【０００３】
また、ＧａＡｓ層のフォトルミネッセンス測定によって、ＧａＡｓ層中の酸素を検出する方法が知られている（非特許文献２参照）。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】C. H. Goo et. al., "High oxygen and carbon contents in GaAsepilayers grown below a critical substrate temperature by molecular beamepitaxy", Appl. Phys. Lett., Vol. 68, No.6, 1996年2月, pp.841-843
【非特許文献２】W. J. Turner et. al., "Luminescence of GaAs Grown inOxygen", Journal of Applied physics vol. 34, No. 11 1963年11月, pp.3274-3276
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、化合物半導体層の酸素濃度とフォトルミネッセンス強度（ＰＬ強度）との相関関係は知られていない。さらに、ＧａＡｓとは異なるＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓの場合、高いＰＬ強度を得ることは難しい。ＰＬ強度が低いと、半導体レーザのレーザ閾値が高くなってしまう。
【０００６】
本発明は、上記事情に鑑みて為されたものであり、フォトルミネッセンス強度が高い井戸層を有する量子井戸構造、半導体レーザ、フォトルミネッセンス強度が高い化合物半導体層を製造する方法及び化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を用いてＭＢＥ装置の状態を管理する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
ＧａＡｓの場合、成長温度を高くすると、酸素濃度を低減することができる。そこで、上述の課題を解決するため、本発明者は、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる化合物半導体層の酸素濃度を低減することを検討した。しかしながら、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓの場合、ＧａＡｓとは異なり、成長温度を高くすると、いわゆるＳＫモード成長により、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓが島状に成長（３次元成長）してしまう。このため、成長温度を高くすることによって酸素濃度を低減することは困難である。
【０００８】
鋭意検討した結果、本発明者は、ＭＢＥ装置のチャンバ及び原料のうち少なくとも一方を熱処理することによって、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓ中の酸素濃度を低減できることを見出した。
【０００９】
本発明の量子井戸構造は、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層を有し、前記井戸層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。
【００１０】
本発明の量子井戸構造では、井戸層のフォトルミネッセンス強度を高くすることができる。なお、ＩｎＧａＡｓ及びＧａＩｎＮＡｓの組成比は特に限定されない。酸素濃度は、例えば２次イオン質量分析法（Secondary Ion Mass Spectrometry : SIMS）によって測定される。
【００１１】
本発明の半導体レーザは、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層を有する量子井戸構造を備え、前記井戸層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下である。  本発明の半導体レーザでは、井戸層のフォトルミネッセンス強度が高いので、レーザ閾値を低くすることができる。
【００１２】
本発明の化合物半導体層を製造する方法は、ＭＢＥ装置のチャンバ内に原料を供給することによって、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる化合物半導体層を製造する方法であって、前記ＭＢＥ装置の前記チャンバ及び前記原料のうち少なくとも一方を熱処理する熱処理工程と、前記熱処理工程の後、４６０℃以下で前記化合物半導体層を成長させる成長工程と、を含み、前記化合物半導体層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるように、前記熱処理工程を行う。
【００１３】
本発明の化合物半導体層を製造する方法では、ＭＢＥ装置のチャンバ及び原料のうち少なくとも一方を熱処理することによって、ＭＢＥ装置のチャンバに付着した酸素や原料の表面に形成された酸化物等を除去することができる。その結果、成長工程において、化合物半導体層中に酸素が混入し難くなる。よって、フォトルミネッセンス強度の高い化合物半導体層を製造することができる。また、４６０℃以下と低温で化合物半導体層を成長させるので、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓが島状に成長することを防止できる。
【００１４】
熱処理工程において、熱処理温度や熱処理時間等を調整することによって、化合物半導体層の酸素濃度を制御することができる。例えば、熱処理温度を高くし、熱処理時間を長くすることによって、化合物半導体層の酸素濃度を低減することができる。本発明の化合物半導体層を製造する方法では、化合物半導体層の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるように、熱処理工程を行う。
【００１５】
本発明のＭＢＥ装置の状態を管理する方法は、ＭＢＥ装置を用いて、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる化合物半導体層を成長させる成長工程と、前記化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を測定する測定工程と、前記フォトルミネッセンス強度を用いて、前記ＭＢＥ装置の状態を判定する判定工程と、を含む。
【００１６】
本発明のＭＢＥ装置の状態を管理する方法では、化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を用いているので、簡便且つ安価にＭＢＥ装置の状態を管理することができる。判定工程では、例えば、フォトルミネッセンス強度が所定値以上の場合には、ＭＢＥ装置の状態は良好であると判定し、所定値未満の場合には、ＭＢＥ装置の状態は不良であると判定することができる。また、フォトルミネッセンス強度と酸素濃度との相関関係を予め求めておき、その相関関係を用いて、測定したフォトルミネッセンス強度を用いて酸素濃度を算出してもよい。その場合、酸素濃度が所定値以下の場合には、ＭＢＥ装置の状態は良好であると判定し、所定値を超える場合には、ＭＢＥ装置の状態は不良であると判定することができる。
【００１７】
ここで、ＭＢＥ装置の状態が良好であるとは、ＭＢＥ装置のチャンバに付着した酸素や原料の表面に形成された酸化物等が適切に除去されていることを意味する。また、ＭＢＥ装置の状態が不良であるとは、ＭＢＥ装置のチャンバに付着した酸素や原料の表面に形成された酸化物等が適切に除去されていないことを意味する。
【発明の効果】
【００１８】
本発明によれば、フォトルミネッセンス強度が高い井戸層を有する量子井戸構造、半導体レーザ、フォトルミネッセンス強度が高い化合物半導体層を製造する方法及び化合物半導体層のフォトルミネッセンス強度を用いてＭＢＥ装置の状態を管理する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００１９】
【図１】実施形態に係る量子井戸構造を備える半導体レーザを模式的に示す断面図である。
【図２】実施形態に係る化合物半導体層を製造する方法に好適に用いられるＭＢＥ装置を模式的に示す図である。
【図３】実施形態に係る化合物半導体層を製造する方法及びＭＢＥ装置の状態を管理する方法の各工程を示すフローチャートである。
【発明を実施するための形態】
【００２０】
以下、添付図面を参照しながら本発明の実施形態を詳細に説明する。なお、図面の説明において、同一又は同等の要素には同一符号を用い、重複する説明を省略する。
【００２１】
図１は、実施形態に係る量子井戸構造を備える半導体レーザを模式的に示す断面図である。図１に示される半導体レーザ１０は、ＧａＡｓ基板２、ＧａＡｓ層４、ＧａＩｎＰ層６、量子井戸構造８、ＧａＩｎＰ層１０及びＧａＡｓ層１２をこの順に備える。コンタクト層となるＧａＡｓ層１２は、ＧａＩｎＰ層１０の表面の第１領域上に設けられている。ＧａＩｎＰ層１０の表面において第１領域を取り囲む第２領域上には、ＳｉＯ２層１４が設けられている。ＧａＡｓ層１２及びＳｉＯ２層１４上には、ｐ電極１６が形成されている。ＧａＡｓ基板２の裏面には、ｎ電極１８が形成されている。半導体レーザ１０は、例えば端面発光型レーザであり、通信用途に用いられることが好ましい。
【００２２】
量子井戸構造８は、交互に積層された井戸層２２とバリア層２０とを有する。井戸層２２は、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる。Ｉｎ組成は３０％以上であることが好ましく、Ｎ組成は０．５〜１％であることが好ましい。井戸層２２の酸素濃度は０ａｔｏｍｓ／ｃｍ３より大きく、５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であり、２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下であることが好ましい。バリア層２０は、例えばＧａＡｓからなる。量子井戸構造８は、１つの井戸層２２を有する単一量子井戸構造（ＳＱＷ）であってもよいし、複数の井戸層２２を有する多重量子井戸構造（ＭＱＷ）であってもよい。量子井戸構造８は、ノンドープである。井戸層２２の膜厚は、例えば７ｎｍである。バリア層２０の膜厚は、例えば１４０ｎｍである。複数の井戸層２２間に配置されたバリア層２０の膜厚は、例えば１０ｎｍである。
【００２３】
ＧａＩｎＰ層１０及びＧａＡｓ層１２には、例えばＺｎがドープされている。ＧａＩｎＰ層１０のキャリア密度は、例えば７×１０１７ｃｍ−３である。ＧａＩｎＰ層１０の膜厚は、例えば１５００ｎｍである。ＧａＡｓ層１２のキャリア密度は、例えば２０×１０１７ｃｍ−３である。ＧａＡｓ層１２の膜厚は、例えば２００ｎｍである。
【００２４】
ＧａＩｎＰ層６及びＧａＡｓ層４には、例えばＳｉがドープされている。ＧａＩｎＰ層６のキャリア密度は、例えば５×１０１７ｃｍ−３である。ＧａＩｎＰ層６の膜厚は、例えば１４００ｎｍである。ＧａＡｓ層４のキャリア密度は、例えば５×１０１７ｃｍ−３である。ＧａＡｓ層４の膜厚は、例えば２００ｎｍである。
【００２５】
本実施形態の量子井戸構造８では、井戸層２２の酸素濃度が低いため、井戸層２２のフォトルミネッセンス強度（ＰＬ強度）を高くすることができる。また、半導体レーザ１０では、井戸層２２のＰＬ強度が高いので、レーザ閾値を低くすることができる。
【００２６】
図２は、実施形態に係る化合物半導体層を製造する方法に好適に用いられるＭＢＥ装置（分子線エピタキシー装置）を模式的に示す図である。図２に示されるＭＢＥ装置５０は、チャンバ５２と、チャンバ５２内に配置された基板ホルダ５４とを備える。チャンバ５２内は、例えば１×１０−１０Ｔｏｒｒ以下の超高真空に維持可能である。基板ホルダ５４は、保持部５６を介して、チャンバ５２外に配置された回転機構５８に接続されている。回転機構５８は、例えばマニピュレータである。回転機構５８によって、基板ホルダ５４は回転する。基板ホルダ５４上には、ＧａＡｓ基板２といった基板が設置される。
【００２７】
チャンバ５２には、Ｇａセル６０、Ｉｎセル６２、Ａｓセル６４及びＮラジカルガン６６が接続されている。Ｎラジカルガン６６には、配管７７を介してＮ２ガス源６８が接続されている。Ｎラジカルガン６６では、ＲＦプラズマによりＮ２ガスからＮラジカルが生成される。Ｇａセル６０、Ｉｎセル６２、Ａｓセル６４及びＮラジカルガン６６から、それぞれＧａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｎラジカルがチャンバ５２内に供給される。その結果、井戸層２２といった化合物半導体層が基板上に形成される。チャンバ５２には、排気ポンプ７２が接続されている。排気ポンプ７２により、チャンバ５２内のガスが排出される。
【００２８】
チャンバ５２は、断熱パネルや断熱ジャケット等の断熱材７４によって覆われている。チャンバ５２と断熱材７４との間には、チャンバ５２を加熱するヒータ７６が配置されている。Ｇａセル６０と断熱材７４との間には、Ｇａセル６０を加熱するヒータ７８が配置されている。Ａｓセル６４と断熱材７４との間には、Ａｓセル６４を加熱するヒータ８０が配置されている。
【００２９】
図３は、実施形態に係る化合物半導体層を製造する方法及びＭＢＥ装置の状態を管理する方法の各工程を示すフローチャートである。
（熱処理工程）
【００３０】
まず、ＭＢＥ装置５０のチャンバ５２を熱処理する（工程Ｓ１０）。例えば、排気ポンプ７２により排気を行いながら、ヒータ７６を用いることにより、チャンバ５２を熱処理することができる。熱処理温度は、例えば１００〜２００℃である。熱処理時間は、例えば１〜３週間である。熱処理温度及び熱処理時間は、チャンバ５２の大きさや形状等に応じて適宜調整される。チャンバ５２を熱処理することにより、チャンバ５２の内壁に吸着したガスを除去することができる。ここで、吸着ガスの放出により、昇温中にチャンバ５２の真空度が低下する傾向にあるので、チャンバ５２内の圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒ以下となるように、昇温速度を小さくすることが好ましい。
【００３１】
次に、Ｇａセル６０又はＡｓセル６４等の原料を熱処理する（工程Ｓ１２）。例えば、排気ポンプ７２により排気を行いながら、ヒータ７８又はヒータ８０を用いることにより、Ｇａセル６０又はＡｓセル６４を熱処理することができる。Ｇａセル６０の場合、熱処理温度は、例えば１１００℃であり、熱処理時間は、例えば１０時間以上である。Ａｓセル６４の場合、熱処理温度は、例えば３００℃であり、熱処理時間は、例えば１０時間以上である。熱処理温度及び熱処理時間は、供給している原料の量等に応じて適宜調整される。Ｇａセル６０又はＡｓセル６４等の原料を熱処理することにより、原料の表面に形成された酸化物等を除去することができる。ここで、原料からのガス放出により、昇温中にチャンバ５２の真空度が低下する傾向にあるので、チャンバ５２内の圧力が１×１０−７Ｔｏｒｒ以下となるように、昇温速度を小さくすることが好ましい。
（成長工程）
【００３２】
次に、ＭＢＥ装置５０のチャンバ５２内に、Ｇａ、Ｉｎ、Ａｓ、Ｎラジカル等の原料を供給することによって、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓからなる井戸層２２（化合物半導体層）を４６０℃以下でＧａＡｓ基板２等の基板上に成長させる（工程Ｓ１４）。井戸層２２の成長温度は、４００℃以下であることが好ましい。なお、熱処理工程と成長工程との間に、ＧａＡｓ層４、ＧａＩｎＰ層６及びバリア層２０を成長させてもよい。
【００３３】
工程Ｓ１０、Ｓ１２及びＳ１４を順に経ることによって、化合物半導体層を製造することができる。なお、工程Ｓ１０及びＳ１２のいずれか一方を実施しなくてもよいが、両方を実施することが好ましい。
【００３４】
本実施形態の化合物半導体層を製造する方法では、ＭＢＥ装置５０のチャンバ５２及び原料のうち少なくとも一方を熱処理することによって、ＭＢＥ装置５０のチャンバ５２に付着した酸素や原料の表面に形成された酸化物等を除去することができる。その結果、成長工程Ｓ１４において、井戸層２２中に酸素が混入し難くなる。よって、ＰＬ強度の高い井戸層２２を製造することができる。チャンバ５２に付着した酸素の例としては、例えばメンテナンスのためにチャンバ５２を大気開放する際に、チャンバ５２の内壁に付着したＡｓが酸化されることによって形成される酸化ヒ素が挙げられる。
【００３５】
また、４６０℃以下と低温で井戸層２２を成長させるので、ＩｎＧａＡｓ又はＧａＩｎＮＡｓが島状に成長することを防止できる。島状の成長を抑制する観点から、井戸層２２のＩｎ組成が高いほど成長温度を下げることが好ましい。
【００３６】
熱処理工程において、熱処理温度や熱処理時間等を調整することによって、井戸層２２の酸素濃度を制御することができる。例えば、熱処理温度を高くし、熱処理時間を長くすることによって、井戸層２２の酸素濃度を低減することができる。本実施形態の化合物半導体層を製造する方法では、井戸層２２の酸素濃度が５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３以下となるように、熱処理工程を行う。
（測定工程）
【００３７】
次に、井戸層２２のＰＬ強度を測定する（工程Ｓ１６）。ＰＬ強度は、室温（例えば０〜３０℃）で測定される。１回のＰＬ強度測定は、数分程度で終了する。ＰＬ強度の測定時間は、ＳＩＭＳの測定時間よりも格段に短い。また、ＰＬ強度の測定装置は、ＳＩＭＳの測定装置に比べて安価である。
（判定工程）
【００３８】
次に、指標としてＰＬ強度を用いて、ＭＢＥ装置５０の状態を判定する（工程Ｓ１８）。例えば、ＰＬ強度が所定値（例えば４）以上の場合には、ＭＢＥ装置５０の状態（チャンバ５２及び原料に付着した酸素の濃度）は良好であると判定する。ＰＬ強度が所定値（例えば４）未満の場合には、ＭＢＥ装置５０の状態（チャンバ５２又は原料に付着した酸素の濃度）は不良であると判定する。その場合、工程Ｓ１０に戻る。
【００３９】
また、ＰＬ強度測定及びＳＩＭＳ測定によってＰＬ強度と酸素濃度との相関関係を予め求めておき、その相関関係を用いて、測定したＰＬ強度を用いて酸素濃度を算出してもよい。その場合、酸素濃度が所定値（例えば５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）以下の場合には、ＭＢＥ装置５０の状態は良好であると判定する。酸素濃度が所定値（例えば５×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３）を超える場合には、ＭＢＥ装置５０の状態は不良であると判定する。その場合、工程Ｓ１０に戻る。酸素濃度が低くなるとＰＬ強度は高くなる。
【００４０】
工程Ｓ１４、Ｓ１６及びＳ１８を順に経ることによって、ＭＢＥ装置５０の状態が良好となるように管理することができる。
【００４１】
本実施形態のＭＢＥ装置の状態を管理する方法では、井戸層２２のＰＬ強度を用いているので、簡便且つ安価にＭＢＥ装置５０の状態を管理することができる。
【００４２】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されない。
【００４３】
以下、実験例、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
（実験例１）
【００４４】
ＭＢＥ装置のチャンバを２００℃で１週間熱処理した（ベーキング）。その後、４４０℃でＧａＡｓ層を成長させた。成長速度は、０．４μｍ／ｈとした。得られたＧａＡｓ層の酸素濃度は、４．４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実験例２）
【００４５】
４６０℃でＧａＡｓ層を成長させたこと以外は実験例１と同様にして、実験を行った。ＧａＡｓ層の酸素濃度は、２．４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実験例３）
【００４６】
４７０℃でＧａＡｓ層を成長させたこと以外は実験例１と同様にして、実験を行った。ＧａＡｓ層の酸素濃度は、１．４×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実験例４）
【００４７】
５６０℃でＧａＡｓ層を成長させたこと以外は実験例１と同様にして、実験を行った。ＧａＡｓ層の酸素濃度は、１．３×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実験例５）
【００４８】
４４０℃でＩｎＧａＡｓ層を成長させたこと以外は実験例１と同様にして、実験を行った。ＩｎＧａＡｓ層の酸素濃度は、１．４×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実験例６）
【００４９】
４４０℃でＧａＩｎＮＡｓ層を成長させたこと以外は実験例１と同様にして、実験を行った。ＧａＩｎＮＡｓ層の酸素濃度は、８．６×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（評価結果）
【００５０】
実験例１〜４から、ＧａＡｓでは、成長温度を高くすると酸素濃度が低くなることが分かった。しかしながら、ＩｎＧａＡｓやＧａＩｎＮＡｓでは、３次元成長を抑制する観点から、成長温度を高くすることは難しい。実験例５及び６から、ＩｎＧａＡｓやＧａＩｎＮＡｓを４４０℃で成長すると、酸素濃度が高くなってしまうことが分かった。
【００５１】
また、実験例１、５及び６から、ＧａＩｎＮＡｓではＧａＡｓやＩｎＧａＡｓに比べて酸素濃度が高くなることが分かった。これは、チャンバ内に存在する酸素がＮラジカルにより活性化されるため、反応性が高まり、付着係数が高まるからと考えられる。
【００５２】
上記実験例１〜６の結果を踏まえて、以下の実験を行った。
（実施例１）
【００５３】
ＭＢＥ装置のチャンバを２００℃で３週間熱処理した（ベーキング）。その後、メンテナンスにより交換された新品のＧａセルを１１００℃で１１時間熱処理した（脱ガス）。さらに、ＩｎＧａＡｓ層を井戸層とする単一量子井戸構造を作製した。
【００５４】
具体的には、ＳｉがドープされたＧａＡｓ基板をＭＢＥ装置のチャンバ内に導入した後、Ａｓ照射雰囲気でＧａＡｓ基板温度を６００℃まで上昇させた。これにより、ＧａＡｓ基板表面の自然酸化物を除去した。その後、厚さ０．２μｍのノンドープＧａＡｓ層をＧａＡｓ基板上に成長させた。その後、成長温度を４００℃まで低下させてから、厚さ約７ｎｍのＩｎＧａＡｓ層を成長させた。その後、厚さ５ｎｍのＧａＡｓ層を成長させてから、成長温度を５５０℃まで上昇させた。さらに、厚さ０．１μｍのＧａＡｓ層を成長させた。
（実施例２）
【００５５】
Ｇａセルを１１００℃で１０時間熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の単一量子井戸構造を作製した。
（比較例１）
【００５６】
Ｇａセルを１１００℃で５時間熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、比較例１の単一量子井戸構造を作製した。
（比較例２）
【００５７】
Ｇａセルを１１００℃で１時間熱処理したこと以外は実施例１と同様にして、比較例２の単一量子井戸構造を作製した。
（評価結果）
【００５８】
実施例１〜２及び比較例１〜２のＩｎＧａＡｓ層（井戸層）の酸素濃度をＳＩＭＳにてそれぞれ測定した。ＳＩＭＳの検出下限（バックグラウンド）は１×１０１６〜２×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。なお、バックグラウンドは、ＳＩＭＳの装置状態によって変動する。結果を表１に示す。
【００５９】
さらに、実施例１〜２及び比較例１〜２のＩｎＧａＡｓ層（井戸層）のＰＬ強度をそれぞれ室温で測定した。ＰＬ強度は、標準試料を基準とした相対値とした。ＰＬ強度が１のＩｎＧａＡｓ層を用いて半導体レーザを作製した場合に、閾値電流密度が５００Ａ／ｃｍ２以下となるようなＩｎＧａＡｓ層を標準試料とした。結果を表１に示す。
【００６０】
【表１】
2010258134.tif 000003
【００６１】
実施例１の酸素濃度は、バックグラウンドレベルであった。また、実施例１のＰＬ強度（４．６）と実施例２のＰＬ強度（５．３）とは、ばらつきの範囲内であり、同等レベルであった。
（比較例３）
【００６２】
排気用クライオポンプ、セルシャッタをすべて新品に交換するメンテナンスを行った後、ＭＢＥ装置のチャンバを２００℃で３週間加熱処理した（ベーキング）。その後、ＭＢＥ装置のチャンバ２００℃で１時間Ｇａセルを熱処理した（脱ガス）。その後、４４０℃でＩｎＧａＡｓ層を成長させた。ＩｎＧａＡｓ層のＰＬ強度は、０．４６であった。また、ＩｎＧａＡｓ層の酸素濃度は、２．０×１０１７ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。
（実施例３）
【００６３】
１０００℃で３時間Ｇａセルを熱処理したこと以外は比較例３と同様にして、ＩｎＧａＡｓ層を成長させた。ＩｎＧａＡｓ層のＰＬ強度は、５であった。また、ＩｎＧａＡｓ層の酸素濃度は、３．０×１０１６ａｔｏｍｓ／ｃｍ３であった。なお、原料のロットやチャンバの状態によって、Ｇａセルの熱処理に要する時間は必ずしも一定とはならない。
【符号の説明】
【００６４】
８…量子井戸構造、１０…半導体レーザ、２２…井戸層（化合物半導体層）、５０…ＭＢＥ装置、５２…チャンバ、６０…Ｇａセル（原料）、６４…Ａｓセル（原料）。
【図１】
2010258134.tif 000004
【図２】
2010258134.tif 000005
【図３】
2010258134.tif 000006