[发明专利]氮化物半导体激光器及其制造方法、外延晶圆的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种制造氮化物半导体激光器的方法、制造外延晶圆 的方法及氮化物半导体激光器。

背景技术

在专利文献1(JP特愿平9-144291号公报)中公开了形成平坦且 连续的GaN膜的方法。在GaN膜的生长期间的初始部分中，镓(Ga) 在化学计量过剩的成膜条件下进行膜的生长。在生长期间的后续部分 中，氮(N)在化学计量过剩的成膜条件下进行膜的生长。在任一个期 间中Ga及N在整个生长期间均是并且到达基板。

在专利文献2(JP特开2000-49104号公报)中公开了形成优质的 GaAsN单晶的方法。在溶混间隙组成的GaAsN混晶的生长中，反复进 行Ga供给、氮化、Ga供给、砷化的循环，而生长GaAsN混晶。

在专利文献3(JP特开2000-216101号公报)中公开了进行在热 平衡状态下具有非混合区域的组成的GaInNAs类化合物半导体混晶的 生长的方法。在生长GaInNAs类化合物半导体混晶的工序中，中断 GaInNAs化合物半导体混晶的结晶生长，并结晶生长GaAs化合物半导 体薄膜。GaAs化合物半导体由GaInNAs化合物半导体混晶的构成元素 构成，在热平衡状态下具有混合区域的组成。

在专利文献4(JP特开2004-165571号公报)中公开了可以在短 时间生长高品位的原子层的氮化物薄膜的形成方法。在该方法中，在1 ×10^-3～1Pa的氨气氛围中向基板喷射含有有机金属气体的原料气体， 在该基板上形成金属元素层。其后停止原料气体的喷射，在基板上形 成作为金属元素层的氮化物的氮化物薄膜。

在专利文献5(JP特开2003-68660号公报)中公开了利用有机金 属化学气相沉积法制造氮化物类化合物半导体层的方法。在该方法汇 总，间歇地向基板供给含有III族源的有机金属的III族原料气体，并 且向基板上供给含氮的气体。

发明内容

在III族氮化物半导体激光器中为了获得长波长的发光而使用大 的铟组成的InGaN阱层。随着铟组成的增加，InGaN阱层的结晶品质 下降。InGaN阱层中非发光区域增加，发光效率下降。此外，伴随铟 组成的增加，发光波长的蓝移增加。在示出大的蓝移的III族氮化物半 导体激光器中，到激光振荡为止随着施加电流的增加，发光波长变化， 因此在LED模式下示出蓝移的发光对用于激光振荡的感应释放无用。 进而，伴随InGaN阱层的铟组成的增加，光致发光谱中的半高全宽 (FWHM)变大。因半高全宽的增大，示出光学增益的波长范围变大。 在对激光振荡无用的波长下也会产生LED模式的发光，因此激光振荡 的阈值电流增大。

根据发明人的见解，这些与InGaN阱层的空间波动的增加相关。

本发明鉴于该情况，其目的在于提供一种可以提高InGaN阱层的 铟组成的均匀性的氮化物半导体激光器的制造方法，此外提供一种氮 化物半导体激光器用的外延晶圆的制造方法，进而提供一种InGaN阱 层的铟组成的均匀性得到提高的氮化物半导体激光器。

本发明的一个方面为一种氮化物半导体激光器的制造方法。该方 法包括在氮化镓类半导体区域上形成具有第一膜厚且用于活性层的第 一InGaN膜的工序。形成上述第一InGaN膜的上述工序包括以下工序： (a)向生长炉供给第一镓原料、第一铟原料及第一氮原料，为了形成 上述第一InGaN膜而在第一温度下进行比上述第一膜厚薄的InGaN的 堆积；(b)向上述生长炉供给第二铟原料及第二氮原料，并且在比第 一温度高的第二温度下进行上述InGaN的热处理；以及(c)在上述热 处理之后，进行至少一次InGaN堆积，形成上述第一InGaN膜。

通过该方法，为了形成第一InGaN膜，在进行了比第一InGaN膜 的膜厚薄的InGaN的堆积后，在包含铟原料及氮原料的气氛中，在高 于生长温度的第二温度下进行InGaN的热处理。因此，InGaN堆积物 的组成均匀性得到提高。因此，可以生长具有良好的组成均匀性的 InGaN膜。在生长后的热处理中供给铟原料及氮原料，因此可以抑制 InN从InGaN分解。

在本发明涉及的方法中优选，上述第一铟原料为有机金属。该方 法适于有机金属气相沉积法下的氮化物生长。此外优选上述第二铟原 料为有机金属。该方法适于有机金属气相沉积法下的氮化物生长。