半导体层及其制造方法以及激光器二极管及其制造方法技术

本发明专利技术提供半导体层及其制造方法以及激光器二极管及其制造方法。本发明专利技术提供能够通过简单的方法抑制杂质失去活性的半导体层制造方法、抑制杂质失去活性的半导体层、能够通过简单的方法抑制杂质失去活性的激光器二极管制造方法以及包括抑制杂质失去活性的半导体层的激光器二极管。在制造半导体层的方法中，在通过采用ＡｓＨ３的外延生长形成半导体层后，当工艺温度为５００℃以上时停止提供ＡｓＨ３且不另外提供新的气体。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及低电阻半导体层及其制造方法，以及包括该低电阻半导体层的激光器二极管及其制造方法。
技术介绍
过去，人们已经知道了这样的现象在ρ型半导体晶体材料中，通过键合氢原子与 P型杂质，使P型杂质失去活性并降低载流子浓度。载流子浓度的降低导致高的电阻，并且 由于在运行时产生的热而导致寿命降低，即降低了可靠性。在生长后降低温度时结合氢使 得难于实现长期稳定的激光器运行。ρ型杂质失去活性是由这样的情况引起的在生长后降低温度时由砷化氢(AsH3) 产生的氢基(hydrogen radical)被引入了晶体(见日本专利No. 3553147)。因此，为了获 得所希望的载流子浓度，半导体应当掺杂超过需要的杂质。然而，如果半导体掺杂了超过需 要的杂质，则杂质将扩散到有源层中，或者P型半导体中的晶体缺陷将增加。结果，存在激 光器可靠性受损的问题。已经提出了几种抑制ρ型杂质失去活性的方法。例如，在日本专利No. 3553147中， 提出了将生长后降低温度时提供的AsH3改变为有机V族(TMAs或TBA等)的方法。在该 方法中，当混合氢时，通过在生长后降温时采用不产生氢基的有机V族原料来代替AsH3，能 够抑制P型杂质失去活性。在日本特开第2000-316000号公报中也描述了类似的方法。在 日本特开第2000-316000号公报中，为了防止来自AsH3的氢结合，在生长后降温时采用氮 来代替有机V族。
技术实现思路
然而，在前述方法中，需要附加的原料并改变气体等。此外，大部分文件将AlGaInP 基材料作引证为使杂质失去活性的材料。然而，如果采用其他材料(如AlGaAs基材料)，也 可能导致杂质失去活性。考虑到上述情况，在本专利技术中，所希望的是提供能够以简单的方法抑制杂质失去 活性的半导体层制造方法、抑制杂质失去活性的半导体层、能够以简单的方法抑制杂质失 去活性的激光器二极管制造方法以及包括抑制杂质失去活性的半导体层的激光器二极管。根据本专利技术的实施例，提供了半导体层的制造方法，其中在通过采用AsH3的外延 生长形成半导体层后，当工艺温度为500°C以上时停止提供AsH3且不另外提供新的气体。在根据本专利技术实施例的制造半导体层的方法中，在工艺温度为500°C以上时停止 提供AsH3。就是说，在ASH3分解没有停止的温度条件下停止提供ASH3。因此，与在AsH3分 解停止的温度条件下停止提供AsH3的情况相比，能够减少保留在半导体层中的氢比率。此 夕卜，在停止提供AsH3时，没有另外提供新的气体。因此，不需要附加的原料和转换气体等。根据本专利技术的实施例，所提供的半导体层包括P型层叠体，该P型层叠体通过交替 层叠Al组分为0. 9以上的第一 P型半导体层和Al组分小于第一 P型半导体层的Al组分的第二 P型半导体层来构造。包含在P型半导体层中的P型杂质的活化率为80%以上。在根据本专利技术实施例的半导体层中，p型杂质的活化率为80%以上。就是说，几乎 很难表现出因氢基而导致的P型杂质失去活性。因此，获得了高的载流子浓度并具有少的 晶体缺陷，并且获得了低的电阻值。在现有技术的制造方法(掺杂大量的掺杂剂，或者晶体 生长后降温时在AsH3分解停止的温度条件下停止提供ASH3)中，不能实现这样的高活化率。 为了实现这样的高活化率，必须采用后述的制造方法。在该方法中，在通过采用AsH3的外延 生长形成半导体层后，当工艺温度为500°C以上时停止提供AsH3且不另外提供新的气体。根据本专利技术的实施例，所提供的制造激光器二极管的方法包括形成层叠结构的形 成步骤，该层叠结构依次包括n型半导体层、有源层和p型半导体层。在该形成步骤中，在 通过采用AsH3和包含p型杂质元素的第一原料气体的外延生长而形成p型半导体层后，当 工艺温度为500°C以上时停止提供AsH3且不另外提供新的气体。在根据本专利技术实施例的制造激光器二极管的方法中，当工艺温度为500°C以上时 停止提供AsH3。就是说，在解没有停止的温度条件下停止提供ASH3。因此，与在ASH3 分解停止的温度条件下停止提供AsH3的情况相比，能够减少保留在半导体层中的氢比率。 此外，在停止提供AsH3时，没有另外提供新的气体。因此，不需要附加的原料和转换气体等。根据本专利技术的实施例，所提供的激光器二极管依次包括n型半导体层、有源层、以 及P型半导体层。P型半导体层的结构为交替层叠A1组分为0. 9以上的第一 p型半导体层 和A1组分小于第一 p型半导体层的A1组分的第二 p型半导体层。包含在p型半导体层中 的P型杂质的活化率为80%以上。在根据本专利技术实施例的激光器二极管中，p型杂质的活化率为80%以上。就是说， 几乎很难表现出因氢基而导致p型杂质失去活性。因此，获得了高的载流子浓度并具有少 的晶体缺陷，并且获得了低的电阻值。在现有技术的制造方法(掺杂大量的掺杂剂，或者晶 体生长后降温时在AsH3分解停止的温度条件下停止提供ASH3)中，不能实现这样的高活化 率。为了实现这样的高活化率，必须采用后述的制造方法。在该方法中，在通过采用AsH3的外 延生长形成半导体层后，当工艺温度为500°C以上时停止提供AsH3且不另外提供新的气体。根据本专利技术实施例的制造半导体层的方法和制造激光器二极管的方法，降低了保 留在半导体层中的氢比率。因此，能够抑制因氢基而导致的杂质失去活性。此外，仅通过停 止提供AsH3来抑制因氢基导致的杂质失去活性，而没有另外提供新的气体。因此，在本发 明的实施例中，能够通过简单的方法抑制杂质失去活性。如果在工艺温度在500°C以上且700°C以下的范围中的情况下停止提供AsH3，则能 够减小As去除引起的表面粗糙化。根据本专利技术实施例的半导体层和激光器二极管，杂质的活化率为80%以上，并且 几乎很难表现出因氢基而导致的p型杂质失去活性。此外，能够通过前述的简单方法获得 这样的高活化率。因此，能够通过简单的方法获得几乎很难表现出因氢基而导致P型杂质 失去活性的半导体层以及包括这样的半导体层的激光器二极管。通过下面的描述，本专利技术的其他及进一步的目标、特征和优点将更加明显易懂。附图说明图1是根据本专利技术实施例的激光器二极管的截面图。图2是图1的上DBR层和电流窄化层的截面图。图3A和3B是说明图1的激光器二极管的制造方法的截面图。图4是说明图3A和3B的后续工艺的截面图。图5是图解图3A和3B的工艺中的温度变化的示意图。图6是图解该实施例的激光器二极管和根据比较示例的激光器二极管的光输出 的长期可靠性的示意图。具体实施例方式在下文，将参考附图详细描述本专利技术的实施例。以下面的顺序给出描述1.构造2.制造方法3.作用与效果1.构造图1图解了根据本专利技术实施例的垂直腔面发射的截面构造。图1是示意图，因此激 光器1的尺寸和形状与实际的尺寸和实际的形状不同。激光器二极管1包括层叠结构20， 在该层叠结构20中在衬底10的一个表面侧上依次层叠下DBR层11、下间隔层12、有源层 13、上间隔层14和上DBR层15。层叠结构20对应于本专利技术的"层叠结构"的具体示例。 层叠结构20的上部分，具体地讲，部分下DBR层11、下间隔层12、有源层13、上间隔层14和 上DBR层15构造为宽度例如约为40 μ m的柱形台本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种半导体层的制造方法，其中在通过采用ＡｓＨ↓［３］的外延生长形成半导体层之后，当工艺温度为５００℃以上时停止提供ＡｓＨ↓［３］且不另外提供新的气体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：城岸直辉，荒木田孝博，
申请(专利权)人：索尼公司，
类型：发明
国别省市：JP[日本]