(57)【要約】【課題】Ｉｎを含む化合物半導体とＩｎを含まない化合物半導体とのへテロ界面におけるＩｎの拡散／偏析による変成層を少なくする。【解決手段】この発明に係るＬＤ１０は、ｎ−半導体基板１２と、このｎ−半導体基板１２上に配設され、このｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成された第１ｎ−クラッド層１６ａと、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に配設された、ｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂと、この第２ｎ−クラッド層１６ｂと第１ｎ−クラッド層１６ａとの間に介在し、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、Ａｌ、Ｇａは第１ｎ−クラッド層１６ａと同じ組成で、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少ない挿入層１６ｃと、を備えたものである。【選択図】図２
2007318044.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
半導体基板と、
この半導体基板上に配設され、この半導体基板と格子整合するとともにＩｎを含むＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第１の化合物半導体層と、
この第１の化合物半導体層の上に配設された、Ｉｎを除くＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層と、
この第２の化合物半導体層と上記第１の化合物半導体層との間に介在し、上記第１の化合物半導体層と同じ構成元素を有し、Ｉｎの組成のみが上記第１の化合物半導体層よりも少なく、上記第１の化合物半導体層及び上記第２の化合物半導体層とヘテロ接合する第３の化合物半導体層と、
を備えた半導体装置。
【請求項２】
第３の化合物半導体層の膜厚が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
【請求項３】
第１の化合物半導体層がＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、Ｖ族元素としてＮを含むとともに第２の化合物半導体層がＩＩＩ族元素としてＡｌとＧａとを含みＶ族元素としてＮを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項４】
第１の化合物半導体層がＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、Ｖ族元素としてＰを含むとともに第２の化合物半導体層がＩｎを含まずＩＩＩ族元素としてＡｌとＧａとを含み、Ｖ族元素としてＰを含まずＡｓを含むことを特徴とする請求項１または２に記載の半導体装置。
【請求項５】
半導体基板と、
この半導体基板上に配設され、この半導体基板と格子整合するとともにＩｎを含むＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含む第１の化合物半導体層と、
この第１の化合物半導体層の上に配設された、Ｉｎを除くＩＩＩ族元素と上記第１のＶ族元素を除く第２のＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層と、
この第２の化合物半導体層と上記第１の化合物半導体層との間に介在し、ＩＩＩ族元素の組成比を上記第２の化合物半導体層の組成比と同じとする上記第２の化合物半導体層の構成元素と第２のＶ族元素の組成比と等しいかあるいは小さな組成比を有する第１のＶ族元素とを有し、且つ上記第１の化合物半導体層及び上記第２の化合物半導体層とヘテロ接合する第３の化合物半導体層と、
を備えた半導体装置。
【請求項６】
第３の化合物半導体層の膜厚が４０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項５記載の半導体装置。
【請求項７】
第１の化合物半導体層がＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、第１のＶ族元素としてＰを含むとともに第２の化合物半導体層がＩＩＩ族元素としてＡｌとＧａとを含み、第２のＶ族元素としてＰを含まずＡｓを含むことを特徴とする請求項５または６に記載の半導体装置。
【請求項８】
半導体基板上に、Ｉｎを含むＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含み半導体基板と格子整合する第１の化合物半導体層を形成する工程と、
第１の化合物半導体層の上に、この第１の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、第１の化合物半導体層と同じ構成元素を有し、Ｉｎの組成のみが第１の化合物半導体層よりも少ない第３の化合物半導体層を形成する工程と、
第３の化合物半導体層の上に、この第３の化合物半導体層とヘテロ接合するとともにＩｎを除くＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項９】
第３の化合物半導体層を膜厚４０ｎｍ以下に積層することを特徴とする請求項８記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１０】
第１の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、Ｖ族元素としてＮを含むとともに第２の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＡｌとＧａとを含みＶ族元素としてＮを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１１】
第１の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、Ｖ族元素としてＰを含むとともに第２の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＩｎを含まずＡｌとＧａとを含み、Ｖ族元素としてＰを含まずＡｓを含むことを特徴とする請求項８または９に記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１２】
半導体基板上に、Ｉｎを含むＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含み半導体基板と格子整合する第１の化合物半導体層を形成する工程と、
第１の化合物半導体層の上に、この第１の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、この第１の化合物半導体層を構成するＩｎを除くＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含み、さらに第１のＶ族元素の組成よりも多く含む第１のＶ族元素と異なる第２のＶ族元素を含む第３の化合物半導体層を形成する工程と、
第３の化合物半導体層の上に、この第３の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、Ｉｎと第１のＶ族元素とを除き、第３の化合物半導体層のＩＩＩ族元素と第２のＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層を形成する工程と、
を含む半導体装置の製造方法。
【請求項１３】
第３の化合物半導体層を膜厚４０ｎｍ以下に積層することを特徴とする請求項１２記載の半導体装置の製造方法。
【請求項１４】
第１の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＩｎ以外にＧａを含み、第１のＶ族元素としてＰを含むとともに第２の化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素としてＡｌとＧａとを含み、第２のＶ族元素としてＡｓを含むことを特徴とする請求項１２または１３に記載の半導体装置の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は、半導体装置とその製造方法に係り、特にＩｎを含む化合物半導体とＩｎを含まない化合物半導体とのへテロ界面を有する半導体装置とその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、通信のブロードバンド化が進展し、光ファイバを用いた公衆通信網の普及に伴って、安価に大量の情報を伝送することが益々求められている。この様な要請に応じて伝送される情報量の増大を図るためには、伝送速度を高めることが必要であり、伝送速度は６００Ｍｂｐｓから２．５Ｇｂｐｓへ、さらには１０Ｇｂｐｓへと次第に高速化されている。
また光通信用デバイスの通信速度向上を背景として、光通信網が幹線系だけではなく、オフィスや家庭などのアクセス系まで市場が広がり、半導体装置のひとつとして、光送受信器に用いられる発光・受光デバイスは高速かつ安価で効率の高いものが求められている。
半導体光素子として、例えば半導体レーザはＩｎＰ基板やＧａＡｓ基板、或いはＧａＮ基板上に化合物半導体を結晶成長させて形成される。
【０００３】
代表的な化合物半導体にはＩＩＩ族元素とＶ族元素とが結合したＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体があり、複数のＩＩＩ族原子やＶ族原子が結合することにより様々な組成比を有する混晶化合物半導体が得られる。
例えば、ＩｎＧａＡｓＰ、ＧａＡｓＰ、ＧａＰＮ、ＧａＮＡｓ、ＩｎＧａＮ，ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＩｎＰ，ＩｎＧａＰなどがある。
これらの化合物半導体は先に述べた化合物半導体基板上に気相成長させるプロセスにより形成されるが、ＬＤ（Ｌａｓｅｒ  Ｄｉｏｄｅ）やＬＥＤ（Ｌｉｇｈｔ  Ｅｍｉｔｔｉｎｇ  Ｄｉｏｄｅ）を作成する際には、必ず異なる化合物半導体が隣接するヘテロ界面を形成することが必要である。
ヘテロ界面の例としては、例えばＩｎＧａＮとこのＩｎＧａＮ上に形成されたＡｌＧａＮとの間の界面（以下、このような位置関係にあるヘテロ界面をＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮと表記する）、ＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ、およびＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓなどがある。
この二つの化合物半導体により構成されるヘテロ界面においては、第１の化合物半導体から第２の化合物半導体に一界面で急激に変化するのが理想であるが、実際には第１の化合物半導体から変成層を介して第２の化合物半導体に変化する。この変成層というのはここでは、第１の化合物半導体の上に第２の化合物半導体を形成してヘテロ接合させるときに意図せずに生じてしまう組成の制御できない層を意味している。
【０００４】
一般にヘテロ接合を必要とする半導体装置においては、この変成層の層厚が薄ければ薄いほど、半導体装置の特性が良好となる。理想的にはヘテロ界面で第１の化合物半導体から第２の化合物半導体に一界面で組成比が変化し、変成層がない状態が望ましい。
例えば、光素子に使用されるヘテロ界面の一例としてＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓがある。このＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓでは、第１の化合物半導体がＧａＡｓであり、第２の化合物半導体がＡｌＧａＡｓであるので、このヘテロ界面は、ＩＩＩ族元素がＡｌとＧａ、Ｖ族元素がＡｓのみから形成されている。結晶成長を行う際、このようなヘテロ界面においては、ＩＩＩ属元素の切り替えを急峻に行うことが可能であるために変成層が生じないか或いはきわめて少ないので、変成層に起因する光素子の劣化が発生しない。
しかしながらＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ、やＡｌＧａＡｓ／ＩｎＧａＰ等場合では、
（ｉ）これらのヘテロ界面でＩｎの有無が変化する。すなわちＩＩＩ族元素がＩｎとＧａからＡｌとＧａに変化し上層でＩｎが含まれなくなる。  また、
（ｉｉ）後者の場合のヘテロ界面ではさらにＶ族元素の種類が変化する。すなわちＶ族元素がＰからＡｓに変化する。
上記の（ｉ）や（ｉｉ）の場合に結晶成長が行われると、ヘテロ界面でＩＩＩ族元素やＶ族元素が急峻に切り替わって結晶成長が行われるのは難しい。これはＩｎを含む化合物半導体からＩｎを含まない化合物半導体へのＩｎの拡散、やヘテロ界面におけるＩｎの偏析、ＩｎとＶ族原子の相互拡散、Ｉｎの存在によって助長されるＶ族原子同士の相互拡散などが生じるからである。
【０００５】
Ｉｎを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎの拡散を防止する処置を行った半導体装置及びその製造方法の公知例としては、Ｉｎを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の上にＴｅを含むＩＩ−ＩＶ族化合物半導体層からなるＩｎ拡散防止膜を１層形成し、この上にＩＩ−ＩＶ族化合物半導体層を形成することを開示した例がある（例えば、特許文献１、段落番号［０００６］、及び図１  参照）。
【０００６】
【特許文献１】特開２０００−９１７０７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
半導体装置、例えばＬＤの構成は、ｎ型ＧａＡｓの半導体基板（以下、“ｎ型”を“ｎ−”と、また“ｐ型”を“ｐ−”、特に不純物がドーピングされていないアンドープの場合は“ｉ−”と表記する）上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓのｎ−バッファ層、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰのｎ−第１クラッド層、ｎ−ＡｌＧａＡｓのｎ−第２クラッド層、ｉ−ＡｌＧａＡｓのｎ側ガイド層、ＡｌＧａＡｓの量子井戸及びバリア層を含む活性層構造、ｉ−ＡｌＧａＡｓのｐ側ガイド層、ｐ−ＡｌＧａＡｓのｐ−第１クラッド層、ｐ−ＧａＩｎＰのｐ−第２クラッド層、ｐ−ＡｌＧａＩｎＰのｐ−第３クラッド層、ｐ−ＩｎＧａＰのｐ−ＢＤＲ層（ＢＤＲ：Ｂａｎｄ  Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）、ｐ−ＧａＡｓのコンタクト層が気相成長により積層される。
このＬＤの積層構造において、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰのｎ−第１クラッド層とｎ−ＡｌＧａＡｓのｎ−第２クラッド層との接合面はヘテロ接合面であって、ｎ−第１クラッド層にはＩＩＩ族元素としてＩｎが含まれ、ｎ−第２クラッド層にはＩＩＩ族元素としてＩｎが含まれていない。さらにこの場合ではｎ−第１クラッド層にはＶ族元素としてＰが含まれ、ｎ−第２クラッド層にはＶ族元素としてＰが含まれずｎ−第１クラッド層とは全く異なるＶ族元素であるＡｓに置き換えられている。
このようなヘテロ界面においては変成層が形成され、ＬＤが発光する光が吸収されて発光効率が低下したり、電気的抵抗値の高い変成層によってはＬＤのしきい値電流が高くなったり、変成層が高歪みを有する場合にはＬＤの劣化の原因になるなどということが生じる場合があった。
【０００８】
この発明は上記の問題点を解決するためになされたもので、第１の目的はＩｎを含むＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体層とＩｎを含まないＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体層とのヘテロ接合面におけるＩｎの拡散や偏析をできるだけ少なくした半導体装置を構成することであり、第２の目的は半導体装置を形成する際、ヘテロ接合界面にＩｎの拡散や偏析をできるだけ少なくしてＩｎを含むＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体層の上にＩｎを含まないＩＩＩ−Ｖ属化合物半導体層を簡単に積層する製造方法を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
この発明に係る半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設され、この半導体基板と格子整合するとともにＩｎを含むＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第１の化合物半導体層と、この第１の化合物半導体層の上に配設された、Ｉｎを除くＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層と、この第２の化合物半導体層と第１の化合物半導体層との間に介在し、第１の化合物半導体層と同じ構成元素を有し、Ｉｎの組成のみが第１の化合物半導体層よりも少なく、第１の化合物半導体層及び上記第２の化合物半導体層とヘテロ接合する第３の化合物半導体層と、を備えたものである。
【発明の効果】
【００１０】
この発明に係る半導体装置においては、第３の化合物半導体層が配設されることによりＩｎの拡散や偏析が抑制され、、ヘテロ接合面に変成層が形成されにくい。延いては半導体装置の光学特性、電気特性および信頼性などの劣化を抑制することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下の実施の形態においては、光半導体装置、例えばＬＤを例にして説明するが、光半導体装置に限らず、Ｉｎを含む化合物半導体とＩｎを含まない化合物半導体とのへテロ界面を有する半導体装置全般に適用して同様の効果を奏する。
実施の形態１．
図１は、この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。図２は図１の半導体レーザのＩＩ−ＩＩ断面におけるヘテロ界面近傍の部分断面図である。なお各図において同じ符号は同じものかまたは相当のものを示す。
図１において、このＬＤ１０は導波路リッジ型のＬＤで、ｎ−半導体基板１２の上にｎ−半導体で形成されたバッファ層１４、このｎ−半導体基板１２と格子整合するｎ−クラッド層１６、及び活性領域１８が順次積層されている。
この活性領域１８の上に、ｐ−クラッド層２０が配設され、この実施の形態のＬＤ１０においてはｐ−クラッド層２０の一部はリッジ状に形成され、ＬＤ１０の両端面の幅方向の中央部分に、両端面の間に延在している。
【００１２】
このリッジ状に形成されたｐ−クラッド層２０の上にｐ−ＢＤＲ（ＢＤＲ：Ｂａｎｄ  Ｄｉｓｃｏｎｔｉｎｕｉｔｙ  Ｒｅｄｕｃｔｉｏｎ）層２２（以下、ＢＤＲ層という）が配設され、このｐ−ＢＤＲ層２２の上にｐ−コンタクト層２４が配設されている。
リッジ状に形成されたｐ−クラッド層２０の一部とｐ−ＢＤＲ層２２とｐ−コンタクト層２４により導波路リッジが形成されている。
さらにｐ−コンタクト層２４の上にｐ側電極２６が、またｎ−半導体基板１２の裏面にｎ側電極２８が配設されている。
このＬＤ１０においては、ｎ−半導体基板１２はｎ−ＧａＡｓで形成され、例えば不純物はＳｉで不純物濃度は０．５−１．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５００−７００ｎｍ程度である。
バッファ層１４はｎ−ＧａＡｓで形成され、不純物はＳｉで不純物濃度は０．５−１．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１００−３００ｎｍ程度である。
【００１３】
このＬＤ１０のｎ側におけるヘテロ界面はｎ−クラッド層１６に含まれており、この発明の特徴的な構成が含まれている。
図２を参照に、ｎ−クラッド層１６は、バッファ層１４に密着して積層された第１の化合物半導体層としての第１ｎ−クラッド層１６ａとこの第１ｎ−クラッド層１６ａに密着して積層された第３の化合物半導体層としての挿入層１６ｃとこの挿入層１６ｃに密着して積層された第２の化合物半導体層としての第２ｎ−クラッド層１６ｂにより形成されている。本来のヘテロ界面は第１ｎ−クラッド層１６ａと第２ｎ−クラッド層１６ｂにより形成される。
ここでＬＤ１０では、第１ｎ−クラッド層１６ａは、例えばｎ−ＡｌＧａＩｎＰにより形成され、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２０００−４０００ｎｍ程度である。またここでは第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＰで形成されているが、Ａｌを含まないＧａＩｎＰで形成してもよい。
挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰで形成され、例えば、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５−４０ｎｍ、さらに望ましくは５−１０ｎｍ程度である。
挿入層１６ｃを構成するｎ−ＡｌＧａＩｎＰにおいて、Ａｌ、Ｇａ、Ｐの組成は、第１ｎ−クラッド層１６ａのＡｌ、Ｇａ、Ｐの組成と同じで、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていている。
すなわち第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成比ｘ１＝０．５とした場合、挿入層１６ｃは、Ａｌ、Ｇａ、Ｐの組成の値を第１ｎ−クラッド層１６ａと同じにしたままで、Ｉｎの組成比ｘ２をｘ１（＝０．５）未満にしたものである。そしてこの場合Ｘ２が０になってもかまわない。
【００１４】
この挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰで形成されているが、第１ｎ−クラッド層１６ａがｎ−ＧａＩｎＰで形成された場合には、挿入層１６ｃはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、挿入層１６ｃを構成するｎ−ＧａＩｎＰは、Ｇａ、Ｐの組成は、第１ｎ−クラッド層１６ａのＧａ、Ｐの組成と同じで、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていることは、上述した挿入層１６ｃがｎ−ＡｌＧａＩｎＰで形成された場合と同様である。
第２ｎ−クラッド層１６ｂは、例えばｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成され、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．０５−０．１５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１００−２００ｎｍ程度である。
つまりＬＤ１０のヘテロ界面近傍の構成が、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、第２ｎ−クラッド層１６ｂはｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成されるとともに、挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、挿入層１６ｃのＡｌ、Ｇａは第１ｎ−クラッド層１６ａと同じ組成で、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていて、第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成比ｘ１＝０．５とした場合、挿入層１６ｃは、Ａｌ、Ｇａ、Ｐの組成の値を第１ｎ−クラッド層１６ａと同じにしたままで、Ｉｎの組成比ｘ２をｘ１（＝０．５）未満にしたものである。
【００１５】
さらに別の表現をすれば、ヘテロ界面近傍の構成が、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、第２ｎ−クラッド層１６ｂはｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成されるとともに、挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、挿入層１６ｃのＡｌ、Ｇａは第１ｎ−クラッド層１６ａと同じ組成で、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていて、結晶成長を行うＧａＡｓの半導体基板１２に対して−１．０％を越える歪み量（例えば−１．５％、−２％等の歪み量）を有するものである。
活性領域１８は、第２ｎ−クラッド層１６ｂに密着して積層された第１ガイド層、この第１ガイド層に密着して積層された第１活性層、この第１活性層に密着して積層された第２ガイド層、この第２ガイド層に密着して積層された第２活性層、およびこの第２活性層に密着して積層された第３ガイド層とから形成されている。
第１ガイド層、２ガイド層、および第３ガイド層はそれぞれｉ−ＡｌＧａＡｓにより形成され、層厚は５−１５ｎｍである。また第１活性層および第２活性層はそれぞれｉ−ＡｌＧａＡｓにより形成され、層厚は７−９ｎｍである。
【００１６】
ｐ−クラッド層２０は、第３ガイド層に密着して積層された第１ｐ−クラッド層、この１ｐ−クラッド層に密着して積層された第２ｐ−クラッド層、およびこの２ｐ−クラッド層に密着して積層された第３ｐ−クラッド層から形成されている。
第１ｐ−クラッド層はｐ−ＡｌＧａＡｓにより形成され、不純物はＺｎ，Ｃ，Ｍｇ等で、例えば不純物濃度は１．０−２．０×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１００−２００ｎｍ程度である。
第２ｐ−クラッド層はｐ−ＩｎＧａＰにより形成され、不純物はＺｎ，Ｃ，Ｍｇ等で、例えば不純物濃度は１．０−２．０×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２０−１００ｎｍ程度である。
第３ｐ−クラッド層は、例えばｐ−ＡｌＩｎＧａＰにより形成され、不純物はＺｎ，Ｃ，Ｍｇ等で不純物濃度は１．０−２．０×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１０００−２０００ｎｍ程度である。第３ｐ−クラッド層は、ｐ−ＩｎＧａＰにより形成されてもよい。
ｐ−ＢＤＲ層２２は、例えばｐ−ＩｎＧａＰにより形成され、不純物はＺｎ，Ｃ，Ｍｇ等で不純物濃度は０．１−７．０×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１０−５０ｎｍ程度である。
ｐ−コンタクト層２４は、たとえばｐ−ＧａＡｓにより形成され、不純物はＺｎ，Ｃ，Ｍｇ等で不純物濃度は２０−４０×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２００−３００ｎｍ程度である。
【００１７】
次に製造方法について説明する。
ＬＤ１０の積層構造は、ｎ−半導体基板１２上にバッファ層１４を形成し、このバッファ層１４の上にｎ−半導体基板１２と格子整合するｎ−クラッド層１６、活性領域１８、ｐ−クラッド層２０、ｐ−ＢＤＲ層、及びｐ−コンタクト層２４が有機金属気相成長法（Ｍｅｔａｌ  Ｏｒｇａｎｉｃ  Ｃｈｅｍｉｃａｌ  Ｖａｐｏｒ  Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ  ；以下、ＭＯＣＶＤ法という）や分子線エピタキシー法（Ｍｏｌｅｃｕｌａｒ  Ｂｅａｍ  Ｅｐｉｔａｘｙ；以下、ＭＢＥ法という）等により形成される。
ここではＭＯＣＶＤ法を例に説明する。ます結晶成長の行いたいｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板をＭＯＣＶＤ装置の反応炉に導入する。
その後、ｎ−ＧａＡｓ基板に熱エネルギーを与え、成長温度（即ちＧａＡｓ基板の温度）を例えば７００℃にして結晶成長を行う。
ＬＤ１０の積層構造を結晶成長させるために供給される原材料として、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、フォスフィン（ＰＨ3）、アルシン（ＡｓＨ3）、シラン（ＳｉＨ4）ジエチルジンク（ＤＥＺｎ）などを用い、これらの材料を反応炉内で熱分解し、Ａｌ、Ｇａ，Ｉｎ，Ａｓ，Ｐを含むＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体をＧａＡｓ基板上に結晶成長して行く。
これら原料ガスは、マスフローコントローラなどを用いて流量を調整し、各層の組成を調整し、ｎ−クラッド層１６、活性領域１８、ｐ−クラッド層２０、ｐ−ＢＤＲ層、及びｐ−コンタクト層２４を積層している。
これら各層のうち、ｎ−クラッド層１６を除くバッファ層１４、活性領域１８、ｐ−クラッド層２０、ｐ−ＢＤＲ層、及びｐ−コンタクト層２４は公知の製造プロセスにより形成される。
【００１８】
ｎ−クラッド層１６は次のように形成される。
ｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板の上にバッファ層１４としてＳｉを不純物し不純物濃度は０．５−１．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５００−７００ｎｍ程度のｎ−ＧａＡｓ層を形成する。このバッファ層１４としてｎ−ＧａＡｓ層の上に第１ｎ−クラッド層１６ａとしてＳｉを不純物とし不純物濃度が０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２０００−４０００ｎｍ程度のｎ−ＡｌＧａＩｎＰを形成する。ここまでは公知の製造方法により行われる。
次に、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＡｌＧａＩｎＰが所定の層厚になったところで挿入層１６ｃが形成される。この挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＡｌＧａＩｎＰを形成する際の原材料のうち、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびフォスフィン（ＰＨ3）の流量はそのまま保持し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）の流量のみを第１ｎ−クラッド層１６ａを形成する際の流量よりも少なくして、各原料ガスを反応炉に供給し、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのｎ−ＡｌＧａＩｎＰよりもＩｎの組成のみが少ないｎ−ＡｌＧａＩｎＰを挿入層１６ｃとして形成する。この挿入層１６ｃとしてのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層は不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５−４０ｎｍ、さらに望ましくは５−１０ｎｍ程度積層される。
【００１９】
挿入層１６ｃを形成する場合のＩｎの量は、第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成比ｘ１＝０．５とした場合、挿入層１６ｃは、Ａｌ、Ｇａ、Ｐの組成の値を第１ｎ−クラッド層１６ａと同じにしたままで、Ｉｎの組成比ｘ２をｘ１（＝０．５）未満にしたものである。
また別の表現にすれば、挿入層１６ｃを形成する場合に、結晶成長を行うＧａＡｓの半導体基板１２に対して−１．０％を越える歪み量（例えば−１．５％、−２％等の歪み量）を有するように、Ｉｎの量が少なくされる。
所定の厚さの挿入層１６ｃが形成されると、この挿入層１６ｃの上に第２ｎ−クラッド層１６ｂとして、不純物をＳｉとし不純物濃度を０．０５−０．１５×１０１８／ｃｍ３程度とし層厚が１００−２００ｎｍ程度のｎ−ＡｌＧａＡｓが公知の製造プロセスにより形成される。
【００２０】
次に、この発明の一実施の形態に係るＬＤのｎ−クラッド層に挿入層１６ｃを備えたことによる効果について、ｎ−クラッド層の構成元素のＳＩＭＳプロファイルを示すグラフを一例にして説明する。
図３はこの発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。図４は図３の縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。図５は従来のＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
図３、および図４はＬＤ１０におけるｎ−クラッド層１６のＳＩＭＳ（Ｓｅｃｏｎｄａｒｙ  Ｉｏｎ  Ｍａｓｓ  Ｓｐｅｃｔｒｏｍｅｔｒｙ）プロファイルを示すグラフである。
図５は比較のために従来のヘテロ界面、即ち挿入層１６ｃを形成せずに第１ｎ−クラッド層および第２ｎ−クラッド層を形成し、ヘテロ界面を形成したものである。
図３、図４及び図５において、縦軸は各元素の濃度を示し、単位は任意単位（ａ．ｕ．）であり、対数目盛になっている。横軸は第２ｎ−クラッド層１６ｂの表面からの深さで、横軸の目盛が大きくなる方向に、第２ｎ−クラッド層１６ｂ、挿入層１６ｃ、および第１ｎ−クラッド層１６ａの各層が配設されている。この横軸の大きくなる方向にｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板が配設されていることになる。
なお、図３、図４及び図５においては、第２ｎ−クラッド層１６ｂはｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成されているが、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＧａＩｎＰで形成された場合のグラフについて説明している。
上記に説明したＬＤ１０の第１ｎ−クラッド層１６ａと材料構成が異なっているが、技術的特徴は、第１ｎ−クラッド層１６ａをｎ−ＡｌＧａＩｎＰにした場合と本質的に変わらない。
また第１ｎ−クラッド層１６ａがｎ−ＧａＩｎＰで形成されているのに従って、挿入層１６ｃも第１ｎ−クラッド層１６ａよりのＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰで形成されている。
【００２１】
図３のＳＩＭＳプロファイルにおいて、表面からの深さが９５ｎｍ近傍の領域でＩｎとＰの濃度がノイズ領域から急激に上昇し、１１０ｎｍよりも少し浅いところで、ＩｎとＰの濃度がほぼ安定するので、表面からの深さが９５ｎｍ近傍までが第２ｎ−クラッド層１６ｂのＡｌＧａＡｓ層の領域で、１１０ｎｍ近傍から深い部分が第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎＧａＰ層の領域である。
そして第２ｎ−クラッド層１６ｂのＡｌＧａＡｓ層と第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎＧａＰ層との間が遷移領域で、この遷移領域の中に挿入層１６ｃとしてのｎ−ＧａＩｎＰ層が含まれていることになる。
図４は、図３のＩｎとＰとの縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルであり、図３の縦軸の目盛の５から７までの部分が示されている。
図４において、Ｉｎの濃度はＩｎＧａＰ層側からＡｌＧａＡｓ層に向かって徐々に低下し、円で囲まれたＡ部においては、一旦浅い谷を形成した後急激に上昇してピークを形成し、このピーク位置の深さからＡｌＧａＡｓ層の表面に向かうのに伴ってＩｎの濃度が急激に減少している。ピーク位置におけるＩｎの濃度の値はＩｎＧａＰ層のＩｎの濃度レベルよりも少し高い値を示している。
またＩｎの濃度がピークを示す深さにおけるＰのレベルを見ると、ほぼＩｎＧａＰ層のＰの濃度のレベルに達していることと、Ａ部におけるピークを示すＩｎの濃度が、このピーク位置の深さからＡｌＧａＡｓ層の表面に向かうのに伴ってＩｎの濃度が急激に減少することと連動し、Ｐの濃度も急激に減少することとを合わせて考えると、Ａ部においてＩｎの濃度がピークを示す表面からの深さの近傍が、第２ｎ−クラッド層１６ｂのＡｌＧａＡｓ層と挿入層１６ｃとしてのｎ−ＧａＩｎＰ層との界面に近いと考えらる。
【００２２】
図５は従来のＬＤのｎ−クラッド層のＳＩＭＳプロファイルで、図５の縦軸のスケールは図４の縦軸のスケールと一致していて、図４のＩｎとＰのＳＩＭＳプロファイルと比較のために示されている。
即ち図５の場合は第１ｎ−クラッド層としてのｎ−ＧａＩｎＰ層の上に直接に、第２ｎ−クラッド層としてのｎ−ＡｌＧａＡｓ層が形成された場合で、ＬＤ１０における挿入層１６ｃが形成されなかった場合のＳＩＭＳプロファイルである。
図５において、Ｉｎの濃度はＩｎＧａＰ層からＡｌＧａＡｓ層側に向かって低下することなく徐々に上昇し、円で囲まれたＢ部において示されるように、そのまま急激に上昇してピークを形成し、このピーク位置の深さからＡｌＧａＡｓ層の表面に向かうのに伴ってＩｎの濃度が急激に減少している。
つまり、図４の場合のＩｎのＳＩＭＳプロファイルのＡ部において示されるＩｎの濃度の浅い谷が、図５の場合のＩｎのＳＩＭＳプロファイルには現れていない。また図４のＩｎのＳＩＭＳプロファイルのＡ部において示されるＩｎの濃度のピークの高さはＩｎＧａＰ層のＩｎの濃度レベルとほぼ同程度の値を示しているのに対して、図５のＩｎのＳＩＭＳプロファイルのＢ部において示されるＩｎの濃度のピークの高さは、ＩｎＧａＰ層のＩｎの濃度レベルよりもかなり高い値を示している。
【００２３】
図４のＩｎのＳＩＭＳプロファイルと図５の場合のＩｎのＳＩＭＳプロファイルとを比較すると次のようなことが認められる。
すなわち、第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＧａＩｎＰ層の上に第１ｎ−クラッド層１６ａよりＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰの挿入層１６ｃを形成し、その上にｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成した場合には、第２ｎ−クラッド層１６ｂと挿入層１６ｃとの界面近傍の挿入層１６ｃにおいてＩｎの濃度はＩｎＧａＰ層のＩｎの濃度レベルとほぼ同程度でになる。
また、第２ｎ−クラッド層１６ｂと挿入層１６ｃとの界面近傍のＳＩＭＳプロファイルにＩｎの濃度の浅い谷が認められるように、１ｎ−クラッド層１６ａよりＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰの挿入層１６ｃが残っていると考えられる。
従って、たとえ第２ｎ−クラッド層１６ｂと挿入層１６ｃとの界面近傍の挿入層１６ｃにおいてＩｎの拡散や偏析がありＩｎの濃度が高くなる層があったとしても、変成層としての影響の程度は、第１ｎ−クラッド層としてのｎ−ＧａＩｎＰ層の上に直接に、第２ｎ−クラッド層としてのｎ−ＡｌＧａＡｓ層が形成された場合に形成される変成層の影響の程度よりもかなり小さくなると考えられる。また第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＧａＩｎＰ層の組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層１６ｂのｎ−ＡｌＧａＡｓの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を形成することができる。
【００２４】
従って、第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＧａＩｎＰ層の上に第１ｎ−クラッド層１６ａよりＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰの挿入層１６ｃを形成し、その上にｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成した場合には、活性領域１８からの誘導放出光や自然放出光が吸収されてＬＤの発光効率が低下したり、電気的抵抗値の高い変成層によってはＬＤのしきい値電流が高くなったり、変成層が高歪みを有する場合にはＬＤの劣化の原因になるなどということが抑制される。
次にこの発明の一実施の形態に係るＬＤのｎ−クラッド層におけるＣＬ（Ｃａｔｈｏｄｅ  Ｌｕｍｉｎｅｓｃｅｎｃｅ）スペクトルの一例を用いて変成層の存否について説明する。
【００２５】
図６はこの発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＣＬスペクトルを示すグラフである。また図７は従来のＬＤにおけるヘテロ界面近傍のＣＬスペクトルを示すグラフである。
図６及び図７において、横軸は波長で、縦軸は任意単位（ａ．ｕ．）で示されたＣＬの光強度である。
図６は、一例としてｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板の上にバッファ層１４としてＧａＡｓ層を形成し、このＧａＡｓ層の上に第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのＡｌＧａＩｎＰ層を形成し、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に第１ｎ−クラッド層１６ａよりのＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰで形成された挿入層１６ｃを形成し、この挿入層１６ｃの上にＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成したものである。
ＣＬ測定に当たっては、ウエットエッチングによりＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを除去し、挿入層１６ｃの界面を露呈させてＣＬスペクトルを求めたものである。
図７は、一例としてｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板の上にバッファ層１４としてＧａＡｓ層を形成し、このＧａＡｓ層の上に第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのＡｌＧａＩｎＰ層を形成し、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に直接ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成したものである。
ＣＬ測定に当たっては、図７の場合と同様に、ウエットエッチングによりＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを除去し、第１ｎ−クラッド層１６ａの界面を露呈させてＣＬスペクトルを求めたものである。
【００２６】
図６においては、光学バンドギャップのエネルギー帯にのみCLスペクトルが観測されるが、図７においては光学バンドギャップのエネルギー帯以外の位置（図のＡで示される位置）にスペクトルが観測される。
すなわち、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのＡｌＧａＩｎＰ層を形成し、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に直接ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成した場合にはヘテロ界面に変成層が認められる。一方、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのＡｌＧａＩｎＰ層を形成し、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に第１ｎ−クラッド層１６ａよりのＩｎの組成の少ないｎ−ＧａＩｎＰで形成された挿入層１６ｃを形成し、この挿入層１６ｃの上にＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成した場合には変成層が認められないことが分かる。
【００２７】
この実施の形態に係るＬＤ１０は、ｎ−ＧａＡｓのｎ−半導体基板１２と、このｎ−半導体基板１２上に配設され、このｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成された第１ｎ−クラッド層１６ａと、この第１ｎ−クラッド層１６ａの上に配設された、ｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂと、この第２ｎ−クラッド層１６ｂと第１ｎ−クラッド層１６ａとの間に介在し、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、Ａｌ、Ｇａは第１ｎ−クラッド層１６ａと同じ組成で、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少ない挿入層１６ｃと、を備えたもので、この構成によりＩｎの組成の多い変成層の形成が抑制され、第１ｎ−クラッド層１６ａの組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層１６ｂの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を備えたＬＤを構成することができる。延いてはＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを提供することができる。
【００２８】
また、この実施の形態に係るＬＤ１０の製造方法は、ｎ−ＧａＡｓのｎ−半導体基板１２上に、このｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成された第１ｎ−クラッド層１６ａを形成する工程と、第１ｎ−クラッド層１６ａの上に、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＡｌＧａＩｎＰを形成する際の原材料のうち、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびフォスフィン（ＰＨ3）の流量はそのまま保持し、或いは第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＧａＩｎＰを形成する際の原材料のうち、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびフォスフィン（ＰＨ3）の流量はそのまま保持し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）の流量のみを第１ｎ−クラッド層１６ａを形成する際の流量よりも少なくして、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰよりもＩｎの組成のみが少ないｎ−ＡｌＧａＩｎＰを挿入層１６ｃとして形成する工程と、挿入層１６ｃの上にｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成する工程とを含むもので、この製造方法により、第２ｎ−クラッド層１６ｂと挿入層１６ｃとの界面近傍の挿入層１６ｃにおいてＩｎの拡散や偏析によるＩｎの濃度の上昇は抑制されるとともに第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＧａＩｎＰ層の組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層１６ｂのｎ−ＡｌＧａＡｓの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を形成することができる。延いては挿入層１６ｃを形成するという簡単な工程により、ＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを製造することができる。
【００２９】
変形例１．
図８はこの発明の一実施の形態に係る半導体レーザの変形例を示す半導体レーザの斜視図である。
図８は埋込リッジ型のＬＤ３０である。ＬＤ３０の積層構造は基本的にＬＤ１０と同じであるが、導波路リッジの両側にｎ−電流ブロック層３２が配設されている。またｐ電極が導波路リッジ上のみではなくｎ−電流ブロック層３２の表面上にも延在している。
ＬＤ３０のｎ−クラッド層１６はＬＤ１０と同じ構成であり、挿入層１６ｃを備えた構成になっているので、ＬＤ１０の場合と同様の効果を奏する。
【００３０】
変形例２．
この変形例２の青色ＬＤは、ＬＤ１０において基板材料をＧａＮ基板に変更した例である。
この変形例の青色ＬＤにおいても、図１に示されたＬＤ１０の構成、及び図２に示されたヘテロ界面近傍における半導体レーザの一部断面図は同様の図になる。
ただこの場合は、ｎ−半導体基板１２はｎ−ＧａＮで形成され、この上に形成されるバッファ層１４はｎ−ＧａＡｓで形成される。  
この青色ＬＤのｎ側におけるヘテロ界面はｎ−クラッド層１６に含まれており、図２を参照に、ｎ−クラッド層１６はバッファ層１４に密着して積層された第１の化合物半導体層としての第１ｎ−クラッド層１６ａとこの第１ｎ−クラッド層１６ａに密着して積層されたｎ−ＡｌＧａＩｎＰからなる第３の化合物半導体層としての挿入層１６ｃとこの挿入層１６ｃに密着して積層された第２の化合物半導体層としての第２ｎ−クラッド層１６ｂにより形成されている。本来のヘテロ界面は第１ｎ−クラッド層１６ａと第２ｎ−クラッド層１６ｂにより形成されることは、ＬＤ１０の場合と同様である。
青色ＬＤの第１ｎ−クラッド層１６ａは、例えばｎ−ＡｌＧａＩｎＮにより形成されている。この変形例では、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＮで形成されているが、Ａｌを含まないＧａＩｎＮで形成してもよい。
挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＮで形成される。
【００３１】
挿入層１６ｃを構成するｎ−ＡｌＧａＩｎＮは、Ａｌ、Ｇａ、Ｎの組成は、第１ｎ−クラッド層１６ａのＡｌ、Ｇａ、Ｎの組成と同じで、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていている。すなわち第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成比ｘ１＝０．５とした場合、挿入層１６ｃは、Ａｌ、Ｇａ、Ｐの組成の値を第１ｎ−クラッド層１６ａと同じにしたままで、Ｉｎの組成比ｘ２をｘ１（＝０．５）未満にしたものである。そしてこの場合Ｘ２が０になってもかまわない。
この挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＮで形成されているが、第１ｎ−クラッド層１６ａがｎ−ＧａＩｎＮで形成された場合には、挿入層１６ｃはｎ−ＧａＩｎＮで形成され、挿入層１６ｃを構成するｎ−ＧａＩｎＮは、Ｇａ、Ｐの組成は、第１ｎ−クラッド層１６ａのＧａ、Ｎの組成と同じで、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていることは、上述した挿入層１６ｃがｎ−ＡｌＧａＩｎＮで形成された場合と同様である。第２ｎ−クラッド層１６ｂは、例えばｎ−ＡｌＧａＮにより形成される。
従って、ヘテロ界面近傍の構成が、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＮまたはｎ−ＧａＩｎＮで形成され、第２ｎ−クラッド層１６ｂはｎ−ＡｌＧａＮにより形成されるとともに、挿入層１６ｃは、第１ｎ−クラッド層１６ａに対応してｎ−ＡｌＧａＩｎＮまたはｎ−ＧａＩｎＮで形成され、挿入層１６ｃのＡｌ、Ｇａは第１ｎ−クラッド層１６ａと同じ組成で、Ｉｎの組成のみが第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成よりも少なくなっていて、第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎの組成比ｘ１＝０．５とした場合、挿入層１６ｃは、Ａｌ、Ｇａ、Ｎの組成の値を第１ｎ−クラッド層１６ａと同じにしたままで、Ｉｎの組成比ｘ２をｘ１（＝０．５）未満にしたものである。
この場合は、ヘテロ界面でＩｎの有無が変化する場合であってＶ族元素の種類は変化しない。
【００３２】
活性領域１８はｉ−ＡｌＧａＮにより形成され、活性領域１８の上に配設されたｐ−クラッド層２０は、活性領域側に配設されたＡｌＧａＮ層とこのＡｌＧａＮ層の上に配設されたＩｎＧａＮ層とを含みヘテロ接合界面を有している。さらにこの上にｐ−ＢＤＲ層２２とこのｐ−ＢＤＲ層２２の上にｐ−コンタクト層２４が配設されている。
青色ＬＤのｎ−クラッド層１６に含まれるヘテロ界面にも、ＬＤ１０と同様に挿入層１６ｃが配設されているので、Ｉｎの組成の多い変成層の形成が抑制され、第１ｎ−クラッド層１６ａの組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層１６ｂの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を備えたＬＤを構成することができる。延いてはＬＤ１０の場合と同様に、ＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを提供することができる。
【００３３】
また、青色ＬＤの製造方法は、基本的にはＬＤ１０の製造方法と同様で、原材料としてフォスフィン（ＰＨ3）、およびアルシン（ＡｓＨ3）に替えてアンモニアが用いられ、ｎ−ＧａＮのｎ−半導体基板１２上に、このｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＮまたはｎ−ＧａＩｎＮで形成された第１ｎ−クラッド層１６ａを形成する工程と、第１ｎ−クラッド層１６ａの上に、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＡｌＧａＩｎＮを形成する際の原材料のうち、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアンモニアの流量はそのまま保持し、或いは第１ｎ−クラッド層１６ａとしてｎ−ＧａＩｎＰを形成する際の原材料のうち、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびアンモニアの流量はそのまま保持し、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）の流量のみを第１ｎ−クラッド層１６ａを形成する際の流量よりも少なくして、第１ｎ−クラッド層１６ａとしてのｎ−ＡｌＧａＩｎＮまたはｎ−ＧａＩｎＮよりもＩｎの組成のみが少ないｎ−ＡｌＧａＩｎＮを挿入層１６ｃとして形成する工程と、挿入層１６ｃの上にｎ−ＡｌＧａＮの第２ｎ−クラッド層１６ｂを形成する工程とを含むものである。
【００３４】
この製造方法により、第２ｎ−クラッド層１６ｂと挿入層１６ｃとの界面近傍の挿入層１６ｃにおいてＩｎの拡散や偏析によるＩｎの濃度の上昇は抑制されるとともに第１ｎ−クラッド層１６ａのｎ−ＧａＩｎＮ層の組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層１６ｂのｎ−ＡｌＧａＮの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を形成することができる。延いては、ＬＤ１０の場合と同様に、挿入層１６ｃを形成するという簡単な工程により、ＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを製造することができる。
【００３５】
以上のようにこの発明の一実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設され、この半導体基板と格子整合するとともにＩｎを含むＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第１の化合物半導体層と、この第１の化合物半導体層の上に配設された、Ｉｎを除くＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層と、この第２の化合物半導体層と第１の化合物半導体層との間に介在し、第１の化合物半導体層と同じ構成元素を有し、Ｉｎの組成のみが第１の化合物半導体層よりも少なく、第１の化合物半導体層及び上記第２の化合物半導体層とヘテロ接合する第３の化合物半導体層と、を備えたもので、この構成により、第３の化合物半導体層が配設されることによりＩｎの拡散や偏析が抑制され、ヘテロ接合面に変成層が形成されにくい。延いては半導体装置の光学特性、電気特性および信頼性などの劣化を抑制することができる。
またこの発明に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、Ｉｎを含むＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含み半導体基板と格子整合する第１の化合物半導体層を形成する工程と、第１の化合物半導体層の上に、この第１の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、第１の化合物半導体層と同じ構成元素を有し、Ｉｎの組成のみが第１の化合物半導体層よりも少ない第３の化合物半導体層を形成する工程と、第３の化合物半導体層の上に、この第３の化合物半導体層とヘテロ接合するとともにＩｎを除くＩＩＩ族元素とＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層を形成する工程と、を含むので、第３の化合物半導体層を形成することによりＩｎの拡散や偏析が生じにくく、ヘテロ接合面に変成層が形成されにくい。延いては光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制される半導体装置を簡単な工程により形成することができる。
【００３６】
実施の形態２．
図９は、この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。図１０は図９の半導体レーザのＸ−Ｘ断面におけるヘテロ界面近傍の部分断面図である。
図９において、このＬＤ４０は実施の形態１におけるＬＤ１０と基本的に同様の構成であるが、ヘテロ界面を有するＬＤ４０のｎ−クラッド層４２のみがＬＤ１０のｎ−クラッド層１６と異なる構造を有している。
すなわち、ＬＤ４０のｎ側におけるヘテロ界面はｎ−クラッド層４２に含まれており、この発明の特徴的な構成が含まれている。
図１０を参照に、ｎ−クラッド層４２はバッファ層１４に密着して積層された第１の化合物半導体層としての第１ｎ−クラッド層４２ａとこの第１ｎ−クラッド層４２ａに密着して積層された第３の化合物半導体層としての挿入層４２ｃとこの挿入層１６ｃに密着して積層された第２の化合物半導体層としての第２ｎ−クラッド層４２ｂにより形成されている。本来のヘテロ界面は第１ｎ−クラッド層１６ａと第２ｎ−クラッド層１６ｂにより形成される。
ここでＬＤ４０では、第１ｎ−クラッド層４２ａは、例えばｎ−ＡｌＧａＩｎＰにより形成され、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２０００−４０００ｎｍ程度である。またここでは第１ｎ−クラッド層４２ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＰで形成されているが、Ａｌを含まないＧａＩｎＰで形成してもよい。
【００３７】
挿入層４２ｃは、第１ｎ−クラッド層４２ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰに対応してｎ−ＡｌＧａＡｓＰで形成され、例えば、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５−４０ｎｍ、さらに望ましくは５−１０ｎｍ程度である。
挿入層４２ｃを構成するｎ−ＡｌＧａＡｓＰの組成は、この挿入層４２ｃの上に続いて形成される第２ｎ−クラッド層４２ｂのｎ−ＡｌＧａＡｓの組成により決定される。
すなわち、挿入層４２ｃを構成するＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの組成比を第２ｎ−クラッド層４２ｂを構成するＩＩＩ属元素であるＡｌとＧａの組成比と同じにし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成はＰよりもＡｓを多くし、Ｐが最大でも第１ｎ−クラッド層４２ａを構成するｎ−ＡｌＧａＩｎＰの組成比の３０％以下となるようにする。
このような組成により挿入層４２ｃを構成すると結晶成長を行うｎ−半導体基板１２に対して−１．０％を越える歪み量（例えば−１．５％、−２％等の歪み量）を備えることになる。
第２ｎ−クラッド層４２ｂは、ｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成され、不純物はＳｉで、不純物濃度は０．０５−０．１５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が１００−２００ｎｍ程度である。
【００３８】
従ってこのＬＤ４０のｎ側のヘテロ界面近傍の構成が、第１ｎ−クラッド層１６ａはｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成され、第２ｎ−クラッド層１６ｂはｎ−ＡｌＧａＡｓにより形成されるとともに、挿入層１６ｃはｎ−ＡｌＧａＡｓＰにより形成され、ＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの組成比を第２ｎ−クラッド層４２ｂを構成するＩＩＩ属元素であるＡｌとＧａの組成比と同じにし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成はＰよりもＡｓを多くし、Ｐが最大でも第１ｎ−クラッド層４２ａを構成するｎ−ＡｌＧａＩｎＰの組成比の３０％以下となるようにしたものである。
その他の層である、バッファ層１４、活性領域１８、ｐ−クラッド層２０、ｐ−ＢＤＲ層２２、及びｐ−コンタクト層２４の構成はＬＤ１０と同じ構成である。
次に製造方法について説明する。
ＬＤ４０のｎ−クラッド層４２以外の製造方法はＬＤ１０における製造方法と同じであるので、ｎ−クラッド層４２の製造方法について説明する。
ｎ−ＧａＡｓ基板の上にバッファ層１４を形成し、このバッファ層１４の上に第１ｎ−クラッド層４２ａとしてＳｉを不純物とし不純物濃度が０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が２０００−４０００ｎｍ程度のｎ−ＡｌＧａＩｎＰを形成する。
【００３９】
次に、第１ｎ−クラッド層４２ａとしてｎ−ＡｌＧａＩｎＰが所定の層厚になったところで挿入層４２ｃが形成される。
この挿入層４２ｃの形成に際しては、この挿入層４２ｃを構成するＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）の流量を、第２ｎ−クラッド層４２ｂを形成する際のトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）と同じ流量にする。
Ｖ属元素のＡｓとＰの組成の比率はＰよりもＡｓを多くなるように、例えばＰが最大でも第１ｎ−クラッド層４２ａを構成するｎ−ＡｌＧａＩｎＰの組成比の３０％以下となるよう原料ガスの流量を設定する。これにより挿入層４２ｃはｎ−半導体基板１２に対して−１．０％を越える歪み量（例えば−１．５％、−２％等の歪み量）を備えることになる。
挿入層４２ｃとしてのｎ−ＡｌＧａＡｓＰ層は不純物はＳｉで、不純物濃度は０．１−０．５×１０１８／ｃｍ３程度で、層厚が５−４０ｎｍ、さらに望ましくは５−１０ｎｍ程度積層される。
所定の厚さの挿入層４２ｃが形成されると、この挿入層４２ｃの上に第２ｎ−クラッド層４２ｂとして、不純物をＳｉとし不純物濃度を０．０５−０．１５×１０１８／ｃｍ３程度とし層厚が１００−２００ｎｍ程度のｎ−ＡｌＧａＡｓが公知の製造プロセスにより形成される。このときのＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）の流量は、挿入層４２ｃの時の流量が維持され、フォスフィン（ＰＨ3）の供給が停止され、アルシン（ＡｓＨ3）の量が所定の値に増加される。
【００４０】
次に、この発明の一実施の形態に係るＬＤのｎ−クラッド層に挿入層４２ｃを備えたことによる効果について、ｎ−クラッド層の構成元素のＳＩＭＳプロファイルを示すグラフを一例にして説明する。
図１１はこの発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。図１２は図１１の縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
図１１及び図１２において、縦軸は各元素の濃度を示し、単位は任意単位（ａ．ｕ．）であり、対数目盛になっている。横軸は第２ｎ−クラッド層４２ｂの表面からの深さで、横軸の目盛が大きくなる方向に、第２ｎ−クラッド層４２ｂ、挿入層４２ｃ、および第１ｎ−クラッド層４２ａの各層が配設されている。この横軸の大きくなる方向にｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板が配設されていることになる。
図１１のＳＩＭＳプロファイルにおいて、表面からの深さが９５ｎｍ近傍の領域でＩｎとＰの濃度がノイズ領域から急激に上昇し、表面からの深さが１００ｎｍを越えてさらに少し深くなったところで、ＩｎとＰの濃度がほぼ安定するので、表面からの深さが９５ｎｍ近傍までが第２ｎ−クラッド層４２ｂのＡｌＧａＡｓ層の領域で、１００ｎｍを越えて少し深くなった近傍からさらに深い部分が第１ｎ−クラッド層４２ａのＡｌＧａＩｎＰ層の領域である。
そして第２ｎ−クラッド層１６ｂのＡｌＧａＡｓ層と第１ｎ−クラッド層１６ａのＩｎＧａＰ層との間が遷移領域で、この遷移領域の中に挿入層４２ｃとしてのｎ−ＡｌＧａＡｓＰ層が含まれていることになる。
【００４１】
図１２は、図１１のＩｎとＰとの縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルであり、図１１の縦軸の目盛の３から７までの部分が示されている。
図１２において、Ｉｎの濃度はＡｌＧａＩｎＰ層側からＡｌＧａＡｓ層に向かって同じレベルを維持し、円で囲まれたＡ部のＡｌＧａＩｎＰ層とＡｌＧａＡｓＰ層の境界領域におけるＡｌＧａＡｓＰ層において少しＩｎの濃度が高くなって低いピークを形成した後、ピーク位置の深さからＡｌＧａＡｓ層の表面に向かうのに伴ってＩｎの濃度が急激に減少している。
このピークのＩｎの濃度を、先の図５に示された従来のＬＤのｎ−クラッド層のＳＩＭＳプロファイルにおける円で囲まれたＢ部のＩｎのピークのＩｎの濃度と比較すると、構成材料が少し異なることと縦軸の感度の相違を考慮しても、挿入層４２ｃとしてのｎ−ａｌＧａＡｓＰ層におけるＩｎの濃度のは比較的低いと考えられる。
すなわち、第１ｎ−クラッド層４２ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓＰにより形成され、ＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの組成比を第２ｎ−クラッド層４２ｂを構成するＩＩＩ属元素であるＡｌとＧａの組成比と同じにし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成はＰよりもＡｓを多くした挿入層４２ｃを形成し、この挿入層４２ｃの上にｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層４２ｂを形成した場合には、挿入層４２ｃと第１ｎ−クラッド層４２ａの界面近傍の挿入層４２ｃにおいてすこしＩｎの濃度が高くなるが第１ｎ−クラッド層４２ａのＩｎの濃度と比較してもそれほど高くはならない。
【００４２】
たとえ第１ｎ−クラッド層４２ａと挿入層４２ｃとの界面近傍の挿入層４２ｃにおいて変成層の形成が抑制され、Ｉｎの拡散や偏析がありＩｎの濃度が少しは高くなる層があったとしても、変成層としての影響の程度は、第１ｎ−クラッド層としてのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の上に直接に第２ｎ−クラッド層としてのｎ−ＡｌＧａＡｓ層が形成された場合に生成される変成層の影響の程度よりもかなり小さくなると考えられる。
また第１ｎ−クラッド層４２ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層４２ｂのｎ−ＡｌＧａＡｓの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を形成することができる。
従って、ＬＤ４０のように第１ｎ−クラッド層４２ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の上に、ｎ−ＡｌＧａＡｓＰにより形成され、ＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの組成比を第２ｎ−クラッド層４２ｂを構成するＩＩＩ属元素であるＡｌとＧａの組成比と同じにし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成はＰよりもＡｓを多くした挿入層４２ｃを形成し、その上にｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層４２ｂを形成した場合には、実施の形態１におけるＬＤ１０と同様に、活性領域１８からの誘導放出光や自然放出光が吸収されてＬＤの発光効率が低下したり、電気的抵抗値の高い変成層によってはＬＤのしきい値電流が高くなったり、変成層が高歪みを有する場合にはＬＤの劣化の原因になるなどということが抑制される。
【００４３】
この実施の形態に係るＬＤ４０においては、ｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板と、このｎ−半導体基板１２上に配設され、このｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成された第１ｎ−クラッド層４２ａと、この第１ｎ−クラッド層４２ａの上に配設された、ｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層４２ｂと、この第２ｎ−クラッド層４２ｂと第１ｎ−クラッド層４２ａとの間に介在し、ＡｌとＧａの組成比を第２ｎ−クラッド層４２ｂを構成するＩＩＩ属元素であるＡｌとＧａの組成比と同じにし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成はＰよりもＡｓを多くし第１ｎ−クラッド層４２ａおよび第２ｎ−クラッド層４２ｂとヘテロ接合する挿入層４２ｃとを備えたもので、この構成により第１ｎ−クラッド層４２ａと挿入層４２ｃとの界面近傍の挿入層４２ｃにおいて変成層の形成が抑制されるので、また第１ｎ−クラッド層４２ａのｎ−ＡｌＧａＩｎＰ層の組成を有する材料から第２ｎ−クラッド層４２ｂのｎ−ＡｌＧａＡｓの組成を有する材料へ急峻に変化するヘテロ界面を備えたＬＤを構成することができる。延いてはＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを提供することができる。、
【００４４】
また、この実施の形態に係るＬＤ４０の製造方法は、ｎ−半導体基板１２としてのｎ−ＧａＡｓ基板上に、ｎ−半導体基板１２と格子整合するとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰまたはｎ−ＧａＩｎＰで形成された第１ｎ−クラッド層４２ａを形成する工程と、この第１ｎ−クラッド層４２ａの上に挿入層４２ｃを形成する工程であって、ＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）の流量を、後に挿入層４２ｃの上に形成する第２ｎ−クラッド層４２ｂを形成する際のトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）と同じ流量にし、Ｖ属元素のＡｓとＰの組成の比率はＰよりもＡｓを多くなるようにして挿入層４２ｃを形成する工程と、挿入層４２ｃの上にＩＩＩ属元素のＡｌとＧａの原料ガスであるトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭＧ）の流量として、挿入層４２ｃの時の流量を維持し、フォスフィン（ＰＨ3）の供給を停止し、これに対応してアルシン（ＡｓＨ3）の量を所定の値に増加することによりｎ−ＡｌＧａＡｓの第２ｎ−クラッド層４２ｂを形成する工程と、を含むもので、半導体装置の製造方法により、ｎ−ＡｌＧａＩｎＰとｎ−ＡｌＧａＡｓとのヘテロ接合面近傍においてＩｎの拡散や偏析によるＩｎの濃度の上昇は抑制されるとともにｎ−ＡｌＧａＩｎＰからｎ−ＡｌＧａＡｓへ急峻に変化するヘテロ界面を形成することができる。延いては挿入層４２ｃを形成するという簡単な工程により、ＬＤの光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制されたＬＤを製造することができる。
【００４５】
以上のようにこの実施の形態に係る半導体装置は、半導体基板と、この半導体基板上に配設され、この半導体基板と格子整合するとともにＩｎを含むＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含む第１の化合物半導体層と、この第１の化合物半導体層の上に配設された、Ｉｎを除くＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素を除く第２のＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層と、この第２の化合物半導体層と第１の化合物半導体層との間に介在し、ＩＩＩ族元素の組成比を上記第２の化合物半導体層の組成比と同じとする第２の化合物半導体層の構成元素と第２のＶ族元素の組成比と等しいかあるいは小さな組成比を有する第１のＶ族元素とを有し、且つ第１の化合物半導体層及び上記第２の化合物半導体層とヘテロ接合する第３の化合物半導体層と、を備えたもので、この構成により第３の化合物半導体層が配設されることによりＩｎの拡散や偏析が抑制され、ヘテロ接合面に変成層が形成されにくい。延いては半導体装置の光学特性、電気特性および信頼性などの劣化を抑制することができる。
またこの実施の形態に係る半導体装置の製造方法は、半導体基板上に、Ｉｎを含むＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含み半導体基板と格子整合する第１の化合物半導体層を形成する工程と、第１の化合物半導体層の上に、この第１の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、この第１の化合物半導体層を構成するＩｎを除くＩＩＩ族元素と第１のＶ族元素とを含み、さらに第１のＶ族元素の組成よりも多く含む第１のＶ族元素と異なる第２のＶ族元素を含む第３の化合物半導体層を形成する工程と、第３の化合物半導体層の上に、この第３の化合物半導体層とヘテロ接合するとともに、Ｉｎと第１のＶ族元素とを除き、第３の化合物半導体層のＩＩＩ族元素と第２のＶ族元素とを含む第２の化合物半導体層を形成する工程と、を含むので、第３の化合物半導体層を形成することによりＩｎの拡散や偏析が生じにくく、ヘテロ接合面に変成層が形成されにくい。延いては光学特性、電気特性および信頼性などの劣化が抑制される半導体装置を簡単な工程により形成することができる。
なお以上の例では、基板としてＧａＡｓ、およびＧａＮを使用した場合について説明したが、基板としてＩｎＰをもちいてもとよい。
【産業上の利用可能性】
【００４６】
以上のように、この発明に係る半導体装置とその製造方法は、Ｉｎを含む化合物半導体とＩｎを含まない化合物半導体とのへテロ界面を有する半導体装置とその製造方法に適している。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。
【図２】図１の半導体レーザのＩＩ−ＩＩ断面におけるヘテロ界面近傍の部分断面図である。
【図３】この発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図４】図３の縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図５】従来のＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図６】この発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＣＬスペクトルを示すグラフである。
【図７】従来のＬＤにおけるヘテロ界面近傍におけるＣＬスペクトルを示すグラフである。
【図８】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの変形例を示す半導体レーザの斜視図である。
【図９】この発明の一実施の形態に係る半導体レーザの斜視図である。
【図１０】図９の半導体レーザのＸ−Ｘ断面におけるヘテロ界面近傍の部分断面図である。
【図１１】この発明の一実施の形態に係るＬＤのヘテロ界面近傍におけるＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【図１２】図１１の縦軸の濃度の感度を高めたＳＩＭＳプロファイルを示すグラフである。
【符号の説明】
【００４８】
１２  ｎ−半導体基板、    １６ａ，４２ａ  第１ｎ−クラッド層、    １６ｂ、４２ｂ  第２ｎ−クラッド層、    １６ｃ、４２ｃ  挿入層。
【図１】
2007318044.tif 000003
【図２】
2007318044.tif 000004
【図３】
2007318044.tif 000005
【図４】
2007318044.tif 000006
【図５】
2007318044.tif 000007
【図６】
2007318044.tif 000008
【図７】
2007318044.tif 000009
【図８】
2007318044.tif 000010
【図９】
2007318044.tif 000011
【図１０】
2007318044.tif 000012
【図１１】
2007318044.tif 000013
【図１２】
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