JP2000164512A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体発光素子の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 キャリア濃度が高く、低抵抗なｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得ることができる窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体
装置の製造方法、ならびに、キャリア濃度が高く、低抵
抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得るこ
とができ、動作電圧が低く、かつ、高発光効率の窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子を
実現することができる半導体発光素子の製造方法を提供
する。 【解決手段】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層３１を化学気相成長法により成長させる場合に、ｐ型
不純物と酸素とを同時にドープすると共に、成長原料の
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適には５０００以下に
する。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得ることができる窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法および半導体
装置の製造方法、ならびに、キャリア濃度が高く、低抵
抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得るこ
とができ、動作電圧が低く、かつ、高発光効率の窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光素子を
実現することができる半導体発光素子の製造方法を提供
する。 【解決手段】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層３１を化学気相成長法により成長させる場合に、ｐ型
不純物と酸素とを同時にドープすると共に、成長原料の
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適には５０００以下に
する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の成長方法、半導体装置の製造方
法および半導体発光素子の製造方法に関する。
−Ｖ族化合物半導体層の成長方法、半導体装置の製造方
法および半導体発光素子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、そのバンドギャ
ップエネルギーが１．８ｅＶから６．２ｅＶと広範囲に
わたっており、赤色から紫外線におよぶ発光が可能な発
光素子への応用が期待され、活発な研究開発が行われて
いる。また、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、飽和電子速度が大きく、破壊電界も極めて大きいた
め、高周波、大電力用の電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）などのキャリア走行素子の材料としても注目されて
いる。
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、そのバンドギャ
ップエネルギーが１．８ｅＶから６．２ｅＶと広範囲に
わたっており、赤色から紫外線におよぶ発光が可能な発
光素子への応用が期待され、活発な研究開発が行われて
いる。また、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、飽和電子速度が大きく、破壊電界も極めて大きいた
め、高周波、大電力用の電界効果トランジスタ（ＦＥ
Ｔ）などのキャリア走行素子の材料としても注目されて
いる。
【０００３】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いて発光ダイオード、半導体レーザ、ＦＥＴなどを製
造する場合には、例えば、化学気相成長法によりサファ
イア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板、炭
化ケイ素（ＳｉＣ）基板などの基板上に窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャル成長させること
が行われている。
用いて発光ダイオード、半導体レーザ、ＦＥＴなどを製
造する場合には、例えば、化学気相成長法によりサファ
イア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板、炭
化ケイ素（ＳｉＣ）基板などの基板上に窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層をエピタキシャル成長させること
が行われている。
【０００４】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた素子の具体的な製造方法を、ｃ面サファイア基板
を用いたＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructu
re）構造のＧａＮ系半導体レーザを例にとって説明す
る。すなわち、このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、ｃ面サファイア基板上に有機金属化学気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば５６０℃の温度で第１
層目のＧａＮバッファ層を低温成長させた後、引き続い
てＭＯＣＶＤ法により、この第１層目のＧａＮバッファ
層上に第２層目のＧａＮバッファ層、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波
層、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の活性層、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層、ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層を順
次成長させる。ここで、第２層目のＧａＮバッファ層、
ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、
ｎ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層の成長温
度は１０００℃とし、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸
構造の活性層およびｐ型ＡｌＧａＮキャップ層の成長温
度については、ＩｎＮの分解を抑えるために７００℃と
する。これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
成長は、ＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素
の原料の供給量のモル比（以下単に「Ｖ／ＩＩＩ比」と
いも言う）を８０００〜１００００程度にして行う。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に所定形状のレジストパ
ターンを形成した後、このレジストパターンをマスクと
して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層の厚さ方向の途中の深さまでエッチン
グする。次に、レジストパターンを除去した後、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層上にｐ側電極を形成すると共に、エッ
チングされた部分のｎ型ＧａＮコンタクト層上にｎ側電
極を形成する。この後、上述のようにしてレーザ構造が
形成されたｃ面サファイア基板をバー状に加工して両共
振器端面を形成し、さらにこのバーをチップ化する。以
上により、目的とするＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レー
ザが製造される。
用いた素子の具体的な製造方法を、ｃ面サファイア基板
を用いたＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructu
re）構造のＧａＮ系半導体レーザを例にとって説明す
る。すなわち、このＧａＮ系半導体レーザを製造するに
は、まず、ｃ面サファイア基板上に有機金属化学気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば５６０℃の温度で第１
層目のＧａＮバッファ層を低温成長させた後、引き続い
てＭＯＣＶＤ法により、この第１層目のＧａＮバッファ
層上に第２層目のＧａＮバッファ層、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波
層、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の活性層、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層、ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層を順
次成長させる。ここで、第２層目のＧａＮバッファ層、
ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、
ｎ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層の成長温
度は１０００℃とし、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸
構造の活性層およびｐ型ＡｌＧａＮキャップ層の成長温
度については、ＩｎＮの分解を抑えるために７００℃と
する。これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
成長は、ＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するＶ族元素
の原料の供給量のモル比（以下単に「Ｖ／ＩＩＩ比」と
いも言う）を８０００〜１００００程度にして行う。次
に、ｐ型ＧａＮコンタクト層上に所定形状のレジストパ
ターンを形成した後、このレジストパターンをマスクと
して反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型Ｇ
ａＮコンタクト層の厚さ方向の途中の深さまでエッチン
グする。次に、レジストパターンを除去した後、ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層上にｐ側電極を形成すると共に、エッ
チングされた部分のｎ型ＧａＮコンタクト層上にｎ側電
極を形成する。この後、上述のようにしてレーザ構造が
形成されたｃ面サファイア基板をバー状に加工して両共
振器端面を形成し、さらにこのバーをチップ化する。以
上により、目的とするＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レー
ザが製造される。
【０００５】ここで、従来より、ＭＯＣＶＤ法によりｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばｐ型Ｇ
ａＮ層やｐ型ＡｌＧａＮ層などを得る手法としては、ｐ
型不純物のドーパントとしてマグネシウム（Ｍｇ）有機
金属を用いる方法が一般的である。ｐ型不純物としての
Ｍｇは、成長層への添加効率が高く、濃度制御が容易で
あるという性質を有する。また、Ｍｇは、現在知られて
いるｐ型不純物のうちで最も浅いアクセプタ準位を作る
ことがわかっており、他のｐ型不純物に比べて高い活性
化率が期待される。
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばｐ型Ｇ
ａＮ層やｐ型ＡｌＧａＮ層などを得る手法としては、ｐ
型不純物のドーパントとしてマグネシウム（Ｍｇ）有機
金属を用いる方法が一般的である。ｐ型不純物としての
Ｍｇは、成長層への添加効率が高く、濃度制御が容易で
あるという性質を有する。また、Ｍｇは、現在知られて
いるｐ型不純物のうちで最も浅いアクセプタ準位を作る
ことがわかっており、他のｐ型不純物に比べて高い活性
化率が期待される。
【０００６】しかしながら、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇド
ープの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばＭ
ｇドープＧａＮ層を成長させる際に、原料ガス中または
キャリアガス中などに水素（Ｈ）が含まれる場合は、結
晶中のＭｇアクセプタが水素によって不活性化されると
いう現象が起こる。このため、成長直後のＭｇドープＧ
ａＮ層は、一般に高抵抗である。
ープの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばＭ
ｇドープＧａＮ層を成長させる際に、原料ガス中または
キャリアガス中などに水素（Ｈ）が含まれる場合は、結
晶中のＭｇアクセプタが水素によって不活性化されると
いう現象が起こる。このため、成長直後のＭｇドープＧ
ａＮ層は、一般に高抵抗である。
【０００７】そこで、その対策として、例えば、Ｍｇド
ープＧａＮ層の成長後に、不活性ガス中で７００〜９０
０℃程度の温度で熱処理することによりＭｇと結合した
水素を取り除き、Ｍｇの活性化率を向上させることで低
抵抗のｐ型ＧａＮ層を得るようにした技術が提案されて
いる（例えば、Jpn. J. Appl. Phys., 30,(10A)L1708-L
1711(1991)）。
ープＧａＮ層の成長後に、不活性ガス中で７００〜９０
０℃程度の温度で熱処理することによりＭｇと結合した
水素を取り除き、Ｍｇの活性化率を向上させることで低
抵抗のｐ型ＧａＮ層を得るようにした技術が提案されて
いる（例えば、Jpn. J. Appl. Phys., 30,(10A)L1708-L
1711(1991)）。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、Ｍｇド
ープＧａＮ層においては、上述のように成長後に熱処理
を施すことによってＭｇアクセプタの活性化率は改善さ
れるものの、ＧａＮにおけるＭｇのアクセプタ準位が２
００ｍｅＶと深いため、ドープされたＭｇが全てアクセ
プタ化したとしても、室温でのキャリア濃度（正孔濃
度）としては、Ｍｇ濃度よりもほぼ２桁低い値しか得ら
れないという問題がある。このように、従来技術では、
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃
度を高くすることが困難であるため、例えば、このｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にコンタクトさせ
るオーミック電極の接触抵抗が高くなるなどの問題が生
じる。このため、例えば、上述したＧａＮ系半導体レー
ザにおいては、動作電圧やしきい値電流密度が高くなっ
てしまい、発光強度を増大させることが困難であった。
ープＧａＮ層においては、上述のように成長後に熱処理
を施すことによってＭｇアクセプタの活性化率は改善さ
れるものの、ＧａＮにおけるＭｇのアクセプタ準位が２
００ｍｅＶと深いため、ドープされたＭｇが全てアクセ
プタ化したとしても、室温でのキャリア濃度（正孔濃
度）としては、Ｍｇ濃度よりもほぼ２桁低い値しか得ら
れないという問題がある。このように、従来技術では、
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃
度を高くすることが困難であるため、例えば、このｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にコンタクトさせ
るオーミック電極の接触抵抗が高くなるなどの問題が生
じる。このため、例えば、上述したＧａＮ系半導体レー
ザにおいては、動作電圧やしきい値電流密度が高くなっ
てしまい、発光強度を増大させることが困難であった。
【０００９】したがって、この発明の目的は、キャリア
濃度が高く、低抵抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を得ることができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法を提
供することにある。
濃度が高く、低抵抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を得ることができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長方法および半導体装置の製造方法を提
供することにある。
【００１０】この発明の他の目的は、キャリア濃度が高
く、低抵抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を得ることができ、動作電圧が低く、かつ、高発光効率
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発
光素子を実現することができる半導体発光素子の製造方
法を提供することにある。
く、低抵抗なｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を得ることができ、動作電圧が低く、かつ、高発光効率
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発
光素子を実現することができる半導体発光素子の製造方
法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意実験、検討を行っ
たところ、ＭＯＣＶＤ法により成長されたＭｇドープＧ
ａＮ層のキャリア濃度（ホール濃度）は、その結晶中に
微量含まれる酸素（Ｏ）の濃度に相関があるという知見
を得た。そこで、本発明者はさらに実験、検討を重ねた
結果、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇドープＧａＮ層を成長さ
せる場合、成長に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比に応じて酸
素濃度が変化し、これに伴ってキャリア濃度も変化する
ことを見い出した。このようにＭｇドープＧａＮ層にお
いて酸素のドーピングによりキャリア濃度が向上するの
は、Ｍｇアクセプタ準位が浅くなったか、あるいは、新
たに浅い準位が形成されたことによる。このことに関し
ては、温度可変ホール測定により明らかになった。以
下、本発明者が課題を解決する手段を案出する契機とな
った実験について説明する。
有する上述の課題を解決すべく、鋭意実験、検討を行っ
たところ、ＭＯＣＶＤ法により成長されたＭｇドープＧ
ａＮ層のキャリア濃度（ホール濃度）は、その結晶中に
微量含まれる酸素（Ｏ）の濃度に相関があるという知見
を得た。そこで、本発明者はさらに実験、検討を重ねた
結果、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇドープＧａＮ層を成長さ
せる場合、成長に用いる原料のＶ／ＩＩＩ比に応じて酸
素濃度が変化し、これに伴ってキャリア濃度も変化する
ことを見い出した。このようにＭｇドープＧａＮ層にお
いて酸素のドーピングによりキャリア濃度が向上するの
は、Ｍｇアクセプタ準位が浅くなったか、あるいは、新
たに浅い準位が形成されたことによる。このことに関し
ては、温度可変ホール測定により明らかになった。以
下、本発明者が課題を解決する手段を案出する契機とな
った実験について説明する。
【００１２】図１および図２に、Ｖ／ＩＩＩ比を変え
て、ｃ面サファイア基板上にＭｇドープＧａＮ層をＭＯ
ＣＶＤ法により成長させ、得られたＭｇドープＧａＮ層
における酸素濃度およびキャリア濃度を測定した結果を
示す。ただし、実験に用いた試料は、反応管内に２つの
ガス導入部から別々に原料ガスを供給する、いわゆるツ
ーフロー（Ｔｗｏ−Ｆｌｏｗ）タイプのＭＯＣＶＤ装置
であって、主流となる第１の原料ガスおよびキャリアガ
スを基板に対してほぼ平行に流すと共に、副流となるキ
ャリアガスまたは第２の原料ガスを基板に対して４５度
以下の角度で、好適には基板に対してほぼ平行に流すよ
うにしたものを用いて作製した。また、ＭｇドープＧａ
Ｎ層の成長においては、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料
としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を、Ｖ族元素
であるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、
ｐ型ドーパントとしてはビス−メチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇ）を用いた。ま
た、キャリアガスとしては、水素（Ｈ2 ）と窒素
（Ｎ2 ）との混合ガスを用いた。
て、ｃ面サファイア基板上にＭｇドープＧａＮ層をＭＯ
ＣＶＤ法により成長させ、得られたＭｇドープＧａＮ層
における酸素濃度およびキャリア濃度を測定した結果を
示す。ただし、実験に用いた試料は、反応管内に２つの
ガス導入部から別々に原料ガスを供給する、いわゆるツ
ーフロー（Ｔｗｏ−Ｆｌｏｗ）タイプのＭＯＣＶＤ装置
であって、主流となる第１の原料ガスおよびキャリアガ
スを基板に対してほぼ平行に流すと共に、副流となるキ
ャリアガスまたは第２の原料ガスを基板に対して４５度
以下の角度で、好適には基板に対してほぼ平行に流すよ
うにしたものを用いて作製した。また、ＭｇドープＧａ
Ｎ層の成長においては、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料
としてはトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を、Ｖ族元素
であるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、
ｐ型ドーパントとしてはビス−メチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウム（（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇ）を用いた。ま
た、キャリアガスとしては、水素（Ｈ2 ）と窒素
（Ｎ2 ）との混合ガスを用いた。
【００１３】実験に用いた試料は具体的に次のようにし
て作製した。図３に示すように、まず、ｃ面サファイア
基板１を、上述のＭＯＣＶＤ装置の反応管内に設置し、
１０５０℃の温度に加熱してその表面をサーマルクリー
ニングすることにより表面清浄化を行った後、このｃ面
サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法により成長温度５６
０℃で厚さ３４ｎｍのＧａＮバッファ層２を低温成長さ
せる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧａＮバッ
ファ層２上に成長温度１０００℃で厚さ１μｍのアンド
ープＧａＮ層３および厚さ１μｍのＭｇドープＧａＮ層
（ｐ型ＧａＮ層）４を順次成長させる。ＭｇドープＧａ
Ｎ層４の成長は、試料毎にＶ／ＩＩＩ比を変化させて行
った。Ｖ／ＩＩＩ比は、ＴＭＧａの供給量のみを変化さ
せることにより制御した。具体的には、ＮＨ3 の供給量
を１５ｓｌｍとし、ＴＭＧａの供給量を３９．６〜１５
８μｍｏｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた。また、この
際、ＭｇドープＧａＮ層４に１×１０20／ｃｍ3 の濃度
にＭｇがドープされるように、（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇの供
給量を０．３５〜１．３８μｍｏｌ／ｍｉｎの範囲で変
化させた。
て作製した。図３に示すように、まず、ｃ面サファイア
基板１を、上述のＭＯＣＶＤ装置の反応管内に設置し、
１０５０℃の温度に加熱してその表面をサーマルクリー
ニングすることにより表面清浄化を行った後、このｃ面
サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法により成長温度５６
０℃で厚さ３４ｎｍのＧａＮバッファ層２を低温成長さ
せる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧａＮバッ
ファ層２上に成長温度１０００℃で厚さ１μｍのアンド
ープＧａＮ層３および厚さ１μｍのＭｇドープＧａＮ層
（ｐ型ＧａＮ層）４を順次成長させる。ＭｇドープＧａ
Ｎ層４の成長は、試料毎にＶ／ＩＩＩ比を変化させて行
った。Ｖ／ＩＩＩ比は、ＴＭＧａの供給量のみを変化さ
せることにより制御した。具体的には、ＮＨ3 の供給量
を１５ｓｌｍとし、ＴＭＧａの供給量を３９．６〜１５
８μｍｏｌ／ｍｉｎの範囲で変化させた。また、この
際、ＭｇドープＧａＮ層４に１×１０20／ｃｍ3 の濃度
にＭｇがドープされるように、（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇの供
給量を０．３５〜１．３８μｍｏｌ／ｍｉｎの範囲で変
化させた。
【００１４】以上のように基板上に各窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、ＭｇドープＧａＮ
層４におけるＭｇアクセプタの電気的活性化のために、
Ｎ2雰囲気中、８００℃の温度で１０分間、熱処理を行
った。そして、このようにして作製された各試料毎に、
ＭｇドープＧａＮ層４中の酸素濃度をＳＩＭＳ法により
求め、ＭｇドープＧａＮ層４中の室温でのキャリア濃度
をホール測定により求めた。
Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、ＭｇドープＧａＮ
層４におけるＭｇアクセプタの電気的活性化のために、
Ｎ2雰囲気中、８００℃の温度で１０分間、熱処理を行
った。そして、このようにして作製された各試料毎に、
ＭｇドープＧａＮ層４中の酸素濃度をＳＩＭＳ法により
求め、ＭｇドープＧａＮ層４中の室温でのキャリア濃度
をホール測定により求めた。
【００１５】図１より、Ｖ／ＩＩＩ比に応じて酸素濃度
が変化し、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほど酸素濃度が高くな
ることがわかる。また、図２より、キャリア濃度もＶ／
ＩＩＩ比に応じて変化し、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほどキ
ャリア濃度が高くなることがわかる。その他の不純物に
関しては、Ｖ／ＩＩＩ比の変化による濃度変化は見られ
なかった。
が変化し、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほど酸素濃度が高くな
ることがわかる。また、図２より、キャリア濃度もＶ／
ＩＩＩ比に応じて変化し、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほどキ
ャリア濃度が高くなることがわかる。その他の不純物に
関しては、Ｖ／ＩＩＩ比の変化による濃度変化は見られ
なかった。
【００１６】この実験結果から、ＭｇドープＧａＮ層に
おけるキャリア濃度は、酸素濃度と相関があり、特に、
Ｖ／ＩＩＩ比を低くして成長を行った方が成長層に酸素
が多く取り込まれ、キャリア濃度が増大することがわか
る。具体的には、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００以上の場合
は、酸素濃度が１×１０18／ｃｍ3 未満であるのに対し
て、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００未満の場合は、酸素濃度が
１×１０18／ｃｍ3 以上であり、しかも、Ｖ／ＩＩＩ比
の変化による酸素濃度の変化の度合いが大きくなり、酸
素濃度に着目すると、Ｖ／ＩＩＩ比が６０００以下の場
合は、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００程度のときに比べて２．
５倍程度に増加し、Ｖ／ＩＩＩ比が５０００以下の場合
には、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００程度のときに比べて３．
５倍程度に増加し、それに伴って、キャリア濃度も増加
していることがわかる。
おけるキャリア濃度は、酸素濃度と相関があり、特に、
Ｖ／ＩＩＩ比を低くして成長を行った方が成長層に酸素
が多く取り込まれ、キャリア濃度が増大することがわか
る。具体的には、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００以上の場合
は、酸素濃度が１×１０18／ｃｍ3 未満であるのに対し
て、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００未満の場合は、酸素濃度が
１×１０18／ｃｍ3 以上であり、しかも、Ｖ／ＩＩＩ比
の変化による酸素濃度の変化の度合いが大きくなり、酸
素濃度に着目すると、Ｖ／ＩＩＩ比が６０００以下の場
合は、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００程度のときに比べて２．
５倍程度に増加し、Ｖ／ＩＩＩ比が５０００以下の場合
には、Ｖ／ＩＩＩ比が８０００程度のときに比べて３．
５倍程度に増加し、それに伴って、キャリア濃度も増加
していることがわかる。
【００１７】なお、Ｍｇ濃度に関しては、ＣＶ測定によ
り有効アクセプタ濃度ＮA −ＮD を測定したところ、Ｖ
／ＩＩＩ比によらずほぼ一定であった。キャリア濃度に
関しては、活性化エネルギーの違いによって差が生じる
ことから、上述のようにＭｇドープＧａＮ層において、
酸素濃度の増加に伴ってキャリア濃度が増加するのは、
酸素のドーピングによって活性化エネルギーが小さくな
ったことにより、したがって、Ｍｇのアクセプタ準位が
浅くなったことにより、キャリア（ホール）が得やすく
なったためと推測される。また、Ｍｇ濃度が１×１０20
／ｃｍ3 程度の場合、キャリア濃度の向上には１×１０
18／ｃｍ3 程度以上（Ｍｇ濃度の１％以上）のＯ濃度が
最低限必要であり、そのためには、Ｖ／ＩＩＩ比を６０
００以下、好適には５０００以下にすればよいことが実
験結果から推測される。また、Ｏ濃度の上限は１×１０
22／ｃｍ3 （母体原子の数）とする。
り有効アクセプタ濃度ＮA −ＮD を測定したところ、Ｖ
／ＩＩＩ比によらずほぼ一定であった。キャリア濃度に
関しては、活性化エネルギーの違いによって差が生じる
ことから、上述のようにＭｇドープＧａＮ層において、
酸素濃度の増加に伴ってキャリア濃度が増加するのは、
酸素のドーピングによって活性化エネルギーが小さくな
ったことにより、したがって、Ｍｇのアクセプタ準位が
浅くなったことにより、キャリア（ホール）が得やすく
なったためと推測される。また、Ｍｇ濃度が１×１０20
／ｃｍ3 程度の場合、キャリア濃度の向上には１×１０
18／ｃｍ3 程度以上（Ｍｇ濃度の１％以上）のＯ濃度が
最低限必要であり、そのためには、Ｖ／ＩＩＩ比を６０
００以下、好適には５０００以下にすればよいことが実
験結果から推測される。また、Ｏ濃度の上限は１×１０
22／ｃｍ3 （母体原子の数）とする。
【００１８】以上より、ＭｇドープＧａＮ層において高
いキャリア濃度を得るためには、その成長時にｐ型不純
物としてのＭｇに加えて同時に酸素をドープしてやり、
この際、所定の濃度に酸素がドープされるようにＶ／Ｉ
ＩＩ比を最適化することが有効であると言える。
いキャリア濃度を得るためには、その成長時にｐ型不純
物としてのＭｇに加えて同時に酸素をドープしてやり、
この際、所定の濃度に酸素がドープされるようにＶ／Ｉ
ＩＩ比を最適化することが有効であると言える。
【００１９】なお、上述の実験では、ＭＯＣＶＤ法によ
りＭｇドープＧａＮ層を成長させる場合に、ＭＯＣＶＤ
装置の反応管内の残留酸素または原料ガス、ドーパント
ガス、キャリアガスに不純物として含まれる酸素が取り
込まれることによって、結果的に成長層に酸素がドープ
されることになるが、これは、通常の成長に用いる原料
ガス、ドーパントガス、キャリアガスに酸素を含むガス
を追加するなどして、成長層に積極的に酸素をドープす
ることも考えられる。本発明者が別に行った実験によれ
ば、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇドープＧａＮ層を成長させ
る際に、キャリアガスに酸素ガスを追加して流すことに
より酸素のドーピングを行うようにした場合であって
も、酸素濃度はＶ／ＩＩＩ比によって制御され、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比が低いほど酸素が多く取り込まれ、キャリア濃度
が通常に比較して増大することが確認された。なお、キ
ャリアガスに酸素ガスを追加して流すことにより酸素の
ドーピングを行うようにした場合は、成長条件（Ｖ／Ｉ
ＩＩ比）を変えずに、キャリアガスに追加して流す酸素
濃度を制御することでも、ドーピングされる酸素の濃度
の制御は可能である。
りＭｇドープＧａＮ層を成長させる場合に、ＭＯＣＶＤ
装置の反応管内の残留酸素または原料ガス、ドーパント
ガス、キャリアガスに不純物として含まれる酸素が取り
込まれることによって、結果的に成長層に酸素がドープ
されることになるが、これは、通常の成長に用いる原料
ガス、ドーパントガス、キャリアガスに酸素を含むガス
を追加するなどして、成長層に積極的に酸素をドープす
ることも考えられる。本発明者が別に行った実験によれ
ば、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇドープＧａＮ層を成長させ
る際に、キャリアガスに酸素ガスを追加して流すことに
より酸素のドーピングを行うようにした場合であって
も、酸素濃度はＶ／ＩＩＩ比によって制御され、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比が低いほど酸素が多く取り込まれ、キャリア濃度
が通常に比較して増大することが確認された。なお、キ
ャリアガスに酸素ガスを追加して流すことにより酸素の
ドーピングを行うようにした場合は、成長条件（Ｖ／Ｉ
ＩＩ比）を変えずに、キャリアガスに追加して流す酸素
濃度を制御することでも、ドーピングされる酸素の濃度
の制御は可能である。
【００２０】以上は、ＭＯＣＶＤ法によりＭｇドープＧ
ａＮ層を成長させる場合についてであるが、より一般的
に、化学気相成長法によりｐ型不純物をドープして窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、
同様なことが成立する。
ａＮ層を成長させる場合についてであるが、より一般的
に、化学気相成長法によりｐ型不純物をドープして窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、
同様なことが成立する。
【００２１】この発明は、本発明者による以上のような
検討に基づいて案出されたものである。
検討に基づいて案出されたものである。
【００２２】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を化学気相成長法により成長させるようにし
た窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法にお
いて、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
時にｐ型不純物と酸素とをドープすると共に、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元
素の原料の供給量に対するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を構成するＶ族元素の原料の供給量のモル
比を６０００以下にしてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とするも
のである。
の発明の第１の発明は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を化学気相成長法により成長させるようにし
た窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法にお
いて、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
時にｐ型不純物と酸素とをドープすると共に、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元
素の原料の供給量に対するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を構成するＶ族元素の原料の供給量のモル
比を６０００以下にしてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とするも
のである。
【００２３】この発明の第２の発明は、ｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を化学気相成長法により成長
させるようにした半導体装置の製造方法において、ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不
純物と酸素とをドープすると共に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の
供給量に対するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を構成するＶ族元素の原料の供給量のモル比を６００
０以下にしてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を成長させるようにしたことを特徴とするものである。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を化学気相成長法により成長
させるようにした半導体装置の製造方法において、ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不
純物と酸素とをドープすると共に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の
供給量に対するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を構成するＶ族元素の原料の供給量のモル比を６００
０以下にしてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を成長させるようにしたことを特徴とするものである。
【００２４】この発明の第３の発明は、活性層を１層以
上のｎ型半導体層と１層以上のｐ型半導体層とにより挟
んだ発光素子構造を有すると共に、活性層、ｎ型半導体
層およびｐ型半導体層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体からなり、発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を化学気相成長法により成長させ
るようにした半導体発光素子の製造方法において、ｐ型
半導体層を構成する少なくも１層のｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不純物と酸素とを
ドープすると共に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対する
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ
族元素の原料の供給量のモル比を６０００以下にしてｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしたことを特徴とするものである。
上のｎ型半導体層と１層以上のｐ型半導体層とにより挟
んだ発光素子構造を有すると共に、活性層、ｎ型半導体
層およびｐ型半導体層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体からなり、発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を化学気相成長法により成長させ
るようにした半導体発光素子の製造方法において、ｐ型
半導体層を構成する少なくも１層のｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不純物と酸素とを
ドープすると共に、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対する
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ
族元素の原料の供給量のモル比を６０００以下にしてｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしたことを特徴とするものである。
【００２５】この発明においては、ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層においてより高いキャリア濃度を
得る観点から、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族元
素の原料の供給量のモル比を好適には５０００以下にし
てｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
る。
−Ｖ族化合物半導体層においてより高いキャリア濃度を
得る観点から、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族元
素の原料の供給量のモル比を好適には５０００以下にし
てｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
る。
【００２６】この発明において、化学気相成長は、典型
的には、第１のガス導入部および第２のガス導入部を備
えた反応管を有し、かつ、反応管内に第１のガス導入部
を通じて導入する主流を反応管内に設置した基板に対し
てほぼ平行に流すと共に、反応管内に第２のガス導入部
を通じて導入する副流を基板に対して４５度以下の角度
で、好適には基板に対してほぼ平行に流すようにした気
相成長装置を用いて行われる。また、上述のモル比は、
典型的には、この気相成長装置を用いて成長を行う場合
の値である。
的には、第１のガス導入部および第２のガス導入部を備
えた反応管を有し、かつ、反応管内に第１のガス導入部
を通じて導入する主流を反応管内に設置した基板に対し
てほぼ平行に流すと共に、反応管内に第２のガス導入部
を通じて導入する副流を基板に対して４５度以下の角度
で、好適には基板に対してほぼ平行に流すようにした気
相成長装置を用いて行われる。また、上述のモル比は、
典型的には、この気相成長装置を用いて成長を行う場合
の値である。
【００２７】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓま
たはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の一例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどがある。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌから
なる群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素
と、少なくともＮを含み、場合によってはさらにＡｓま
たはＰを含むＶ族元素とからなる。この窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の一例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどがある。
【００２８】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層の成長には、典型的には有機金属化学気
相成長法が用いられる。ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層へのｐ型不純物のドーピングは所定のドーパ
ントを用いて行う。また、酸素のドーピングは、成長装
置内の残留酸素や、原料ガス、ドーパントガス、キャリ
アガスなどの成長に用いるガスに不純物として含まれる
酸素を成長層に取り込ませることにより行うようにして
もよく、あるいは、成長に用いるガスに不純物ガスとし
て酸素ガスまたは酸素を含むガスを追加して流すことに
より行うようにしてもよい。
化合物半導体層の成長には、典型的には有機金属化学気
相成長法が用いられる。ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層へのｐ型不純物のドーピングは所定のドーパ
ントを用いて行う。また、酸素のドーピングは、成長装
置内の残留酸素や、原料ガス、ドーパントガス、キャリ
アガスなどの成長に用いるガスに不純物として含まれる
酸素を成長層に取り込ませることにより行うようにして
もよく、あるいは、成長に用いるガスに不純物ガスとし
て酸素ガスまたは酸素を含むガスを追加して流すことに
より行うようにしてもよい。
【００２９】この発明においては、好適には、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中の酸素濃度が、ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中のｐ型不純物濃
度の１％以上、１×１０22／ｃｍ3 以下となるようにｐ
型不純物および酸素のドーピングを制御する。なお、酸
素濃度の制御は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族
元素の原料の供給量のモル比を変えることによって行
う。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中の酸素濃度が、ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中のｐ型不純物濃
度の１％以上、１×１０22／ｃｍ3 以下となるようにｐ
型不純物および酸素のドーピングを制御する。なお、酸
素濃度の制御は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供給量に対するｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族
元素の原料の供給量のモル比を変えることによって行
う。
【００３０】この発明において、ｐ型不純物としては、
周期律表ＩＩＡ族およびＩＩＢ族より選択される少なく
とも１種類の元素またはＣなどを用いるが、その中でも
好適には、酸素との組み合わせにおいて最も顕著な効果
のあるＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎを用いる。
周期律表ＩＩＡ族およびＩＩＢ族より選択される少なく
とも１種類の元素またはＣなどを用いるが、その中でも
好適には、酸素との組み合わせにおいて最も顕著な効果
のあるＭｇ、Ｂｅ、Ｚｎを用いる。
【００３１】この発明においては、ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層においてより高いキャリア濃度を
得る観点から、好適には、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長後、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層中のｐ型不純物を活性化する。ｐ型不純物の
活性化は、例えば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層中の水素を除去することにより行う。このｐ型不
純物を活性化するための具体的な手法としては、例え
ば、熱処理または電子線照射処理などがある。
−Ｖ族化合物半導体層においてより高いキャリア濃度を
得る観点から、好適には、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長後、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層中のｐ型不純物を活性化する。ｐ型不純物の
活性化は、例えば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層中の水素を除去することにより行う。このｐ型不
純物を活性化するための具体的な手法としては、例え
ば、熱処理または電子線照射処理などがある。
【００３２】この発明の第２の発明において、半導体装
置は、具体的には、例えば、発光ダイオードや半導体レ
ーザのような半導体発光素子、あるいは、電界効果トラ
ンジスタなどのキャリア走行素子である。
置は、具体的には、例えば、発光ダイオードや半導体レ
ーザのような半導体発光素子、あるいは、電界効果トラ
ンジスタなどのキャリア走行素子である。
【００３３】この発明の第３の発明においては、半導体
発光素子の動作電圧を低減する観点から、ｐ型半導体層
のうちの少なくともｐ側電極とコンタクトするｐ型コン
タクト層を成長させる際に、ｐ型不純物と酸素とをドー
プすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適には
５０００以下にする。このｐ型コンタクト層を成長させ
る際のＶ／ＩＩＩ比は、活性層に隣接するｐ型半導体層
または活性層近傍のｐ型半導体層を成長させる際のＶ／
ＩＩＩ比、例えばｐ型光導波層やｐ型クラッド層（ｐ型
クラッド層のうちの活性層に近い側の一部）を成長させ
る際のＶ／ＩＩＩ比の１／２程度、またはそれ以下とす
ることが好ましい。
発光素子の動作電圧を低減する観点から、ｐ型半導体層
のうちの少なくともｐ側電極とコンタクトするｐ型コン
タクト層を成長させる際に、ｐ型不純物と酸素とをドー
プすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適には
５０００以下にする。このｐ型コンタクト層を成長させ
る際のＶ／ＩＩＩ比は、活性層に隣接するｐ型半導体層
または活性層近傍のｐ型半導体層を成長させる際のＶ／
ＩＩＩ比、例えばｐ型光導波層やｐ型クラッド層（ｐ型
クラッド層のうちの活性層に近い側の一部）を成長させ
る際のＶ／ＩＩＩ比の１／２程度、またはそれ以下とす
ることが好ましい。
【００３４】この発明の第３の発明においては、半導体
発光素子において良好な光学特性を得る観点から、Ｖ／
ＩＩＩ比を６０００以下にして成長させるｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、活性層から所定の距離
だけ離れた位置、例えば活性層から３００ｎｍ程度離れ
た位置に形成することが好ましい。
発光素子において良好な光学特性を得る観点から、Ｖ／
ＩＩＩ比を６０００以下にして成長させるｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、活性層から所定の距離
だけ離れた位置、例えば活性層から３００ｎｍ程度離れ
た位置に形成することが好ましい。
【００３５】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物と酸素とをドープすることで、本質的にｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度
を向上させていることに加えて、Ｖ／ＩＩＩ比が最適化
されていることにより、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層に酸素が効率よくドーピングされるので、ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度
を効果的に向上させることができる。
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物と酸素とをドープすることで、本質的にｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度
を向上させていることに加えて、Ｖ／ＩＩＩ比が最適化
されていることにより、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層に酸素が効率よくドーピングされるので、ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度
を効果的に向上させることができる。
【００３６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００３７】まず、この発明の第１の実施形態によるＳ
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
【００３８】ここで、この第１の実施形態において、レ
ーザ構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の成長に用いられるＭＯＣＶＤ装置について説明す
る。図４はそのＭＯＣＶＤ装置の例を示す。
ーザ構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の成長に用いられるＭＯＣＶＤ装置について説明す
る。図４はそのＭＯＣＶＤ装置の例を示す。
【００３９】図４に示すＭＯＣＶＤ装置においては、反
応管１１の内部にサセプタ１２が設けられ、このサセプ
タ１２上に成長を行う基板１３が設置されるようになっ
ている。また、図示省略した加熱手段によりサセプタ１
２が加熱され、それによって基板１３が加熱されるよう
になっている。
応管１１の内部にサセプタ１２が設けられ、このサセプ
タ１２上に成長を行う基板１３が設置されるようになっ
ている。また、図示省略した加熱手段によりサセプタ１
２が加熱され、それによって基板１３が加熱されるよう
になっている。
【００４０】反応管１１の一端部にはガス導入管１４、
１５が設けられ、他端部にはガス排気管１６が設けられ
ている。ガス導入管１４から反応管１１内に有機金属や
ＮＨ3 などの原料ガス、ドーパントガスおよびＨ2 やＮ
2 などのキャリアガス（主流）が供給されると共に、ガ
ス導入管１５から反応管１１内に副次的に流すＨ2 やＮ
2 などのキャリアガス（副流）が供給され、ガス排気管
１６から反応管１１内のガスが排気されて除害装置（図
示せず）に送られるようになっている。ここで、ガス導
入管１４から反応管１１内に供給される主流は、反応管
１１内を基板１３に対してほぼ平行に流れるようになっ
ていると共に、ガス導入管１５から反応管１１内に供給
される副流は、反応管１１内を基板１３に対してほぼ平
行に、かつ、主流が壁面につかないように流れるように
なっている。なお、これらのガス導入部１４，１５から
反応管１１内に供給される原料ガス、ドーパントガスお
よびキャリアガスは、例えばマスフローコントローラ
（図示せず）などによって流量制御が行われる。
１５が設けられ、他端部にはガス排気管１６が設けられ
ている。ガス導入管１４から反応管１１内に有機金属や
ＮＨ3 などの原料ガス、ドーパントガスおよびＨ2 やＮ
2 などのキャリアガス（主流）が供給されると共に、ガ
ス導入管１５から反応管１１内に副次的に流すＨ2 やＮ
2 などのキャリアガス（副流）が供給され、ガス排気管
１６から反応管１１内のガスが排気されて除害装置（図
示せず）に送られるようになっている。ここで、ガス導
入管１４から反応管１１内に供給される主流は、反応管
１１内を基板１３に対してほぼ平行に流れるようになっ
ていると共に、ガス導入管１５から反応管１１内に供給
される副流は、反応管１１内を基板１３に対してほぼ平
行に、かつ、主流が壁面につかないように流れるように
なっている。なお、これらのガス導入部１４，１５から
反応管１１内に供給される原料ガス、ドーパントガスお
よびキャリアガスは、例えばマスフローコントローラ
（図示せず）などによって流量制御が行われる。
【００４１】次に、この発明の第１の実施形態によるＳ
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。図５は、この第１の実施形態によるＳＣＨ構造
のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断
面図である。この第１の実施形態においては、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置を用いてレーザ構造を形成する窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長を行う。
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。図５は、この第１の実施形態によるＳＣＨ構造
のＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断
面図である。この第１の実施形態においては、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置を用いてレーザ構造を形成する窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長を行う。
【００４２】図５に示すように、この第１の実施形態に
おいては、まず、ｃ面サファイア基板２１を、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内のサセプタ１２上に設
置し、例えば１０５０℃の温度に加熱してその表面をサ
ーマルエッチングすることにより表面清浄化を行った
後、このｃ面サファイア基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より例えば５６０℃の温度でＧａＮバッファ層２２を低
温成長させる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧ
ａＮバッファ層２２上に、ＧａＮバッファ層２３、ｎ型
ＧａＮコンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２
５、ｎ型ＧａＮ光導波層２６、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重
量子井戸構造の活性層２７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層３１を順次成長
させる。ここで、ＧａＮバッファ層２３、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ｎ型
ＧａＮ光導波層２６、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３１の成長温度は１０００℃程度とし、ＧａＩｎＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸構造の活性層２７およびｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層２８の成長温度は、ＩｎＮの分解を抑える
ために６００〜８００℃程度とする。
おいては、まず、ｃ面サファイア基板２１を、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内のサセプタ１２上に設
置し、例えば１０５０℃の温度に加熱してその表面をサ
ーマルエッチングすることにより表面清浄化を行った
後、このｃ面サファイア基板２１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より例えば５６０℃の温度でＧａＮバッファ層２２を低
温成長させる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧ
ａＮバッファ層２２上に、ＧａＮバッファ層２３、ｎ型
ＧａＮコンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２
５、ｎ型ＧａＮ光導波層２６、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重
量子井戸構造の活性層２７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層３１を順次成長
させる。ここで、ＧａＮバッファ層２３、ｎ型ＧａＮコ
ンタクト層２４、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２５、ｎ型
ＧａＮ光導波層２６、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３１の成長温度は１０００℃程度とし、ＧａＩｎＮ／Ｇ
ａＮ多重量子井戸構造の活性層２７およびｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層２８の成長温度は、ＩｎＮの分解を抑える
ために６００〜８００℃程度とする。
【００４３】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２５およびｐ型
ＡｌＧａＮクラッド層３０を構成するＡｌＧａＮ層の組
成は、例えばＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎとする。ｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層２８を構成するＡｌＧａＮ層の組成は、例
えばＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎとする。活性層２７を構成する
ＧａＩｎＮ量子井戸層におけるＩｎ組成は、発光波長に
より異なるが例えば１％〜４０％程度の範囲とする。
ＡｌＧａＮクラッド層３０を構成するＡｌＧａＮ層の組
成は、例えばＡｌ0.06Ｇａ0.94Ｎとする。ｐ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層２８を構成するＡｌＧａＮ層の組成は、例
えばＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎとする。活性層２７を構成する
ＧａＩｎＮ量子井戸層におけるＩｎ組成は、発光波長に
より異なるが例えば１％〜４０％程度の範囲とする。
【００４４】ここで、これらのレーザ構造を形成する窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、ｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、すなわち、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３１の成長は、ｐ型不純物に加えて同時に酸素（Ｏ）を
ドープして成長を行う。この際、Ｏのドーピングは、こ
れらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
中に、例えば、ＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内の残留酸
素や、原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスな
どに不純物として含まれる酸素を成長層に取り込ませる
ことにより行い、ドープされるＯの濃度の制御はＶ／Ｉ
ＩＩ比を制御することにより行う。なお、成長層中のＯ
濃度をＶ／ＩＩＩ比によって制御する場合は、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比が小さいほど、成長層にＯが多く取り込まれる（Ｏ
濃度が高くなる）。この第１の実施形態においては、こ
れらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち
の少なくとも１層、例えば、特にキャリア濃度を高く
し、低抵抗化することが望ましいｐ型ＧａＮコンタクト
層３１については、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適
には５０００以下（図４に示すＭＯＣＶＤ装置を用いて
常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行う場合）にして成長を
行う。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は、例えば、ＩＩＩ族元
素の原料の供給量のみを変化させることにより制御す
る。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、ｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、すなわち、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２９、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層３０およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３１の成長は、ｐ型不純物に加えて同時に酸素（Ｏ）を
ドープして成長を行う。この際、Ｏのドーピングは、こ
れらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
中に、例えば、ＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内の残留酸
素や、原料ガス、ドーパントガスおよびキャリアガスな
どに不純物として含まれる酸素を成長層に取り込ませる
ことにより行い、ドープされるＯの濃度の制御はＶ／Ｉ
ＩＩ比を制御することにより行う。なお、成長層中のＯ
濃度をＶ／ＩＩＩ比によって制御する場合は、Ｖ／ＩＩ
Ｉ比が小さいほど、成長層にＯが多く取り込まれる（Ｏ
濃度が高くなる）。この第１の実施形態においては、こ
れらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち
の少なくとも１層、例えば、特にキャリア濃度を高く
し、低抵抗化することが望ましいｐ型ＧａＮコンタクト
層３１については、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下、好適
には５０００以下（図４に示すＭＯＣＶＤ装置を用いて
常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行う場合）にして成長を
行う。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は、例えば、ＩＩＩ族元
素の原料の供給量のみを変化させることにより制御す
る。
【００４５】また、このとき、少なくともこのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３１については、ｐ型不純物濃度の１％
以上、１×１０22／ｃｍ3 以下の濃度にＯがドーピング
されるようにする。さらに、少なくともこのｐ型ＧａＮ
コンタクト層３１を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比につい
ては、好適には、活性層２７に隣接するｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層または活性層２７近傍のｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、具体的には、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層２８またはｐ型ＧａＮ光導波層
２９を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比の１／２程度または
それ以下とする。
Ｎコンタクト層３１については、ｐ型不純物濃度の１％
以上、１×１０22／ｃｍ3 以下の濃度にＯがドーピング
されるようにする。さらに、少なくともこのｐ型ＧａＮ
コンタクト層３１を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比につい
ては、好適には、活性層２７に隣接するｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層または活性層２７近傍のｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、具体的には、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層２８またはｐ型ＧａＮ光導波層
２９を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比の１／２程度または
それ以下とする。
【００４６】これらのレーザ構造を形成する各窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、一例とし
て次のような成長条件で成長させる。なお、以下に挙げ
る成長条件のうち、Ｖ／ＩＩＩ比の値は、図４に示すＭ
ＯＣＶＤ装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行
う場合の値である。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、一例とし
て次のような成長条件で成長させる。なお、以下に挙げ
る成長条件のうち、Ｖ／ＩＩＩ比の値は、図４に示すＭ
ＯＣＶＤ装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行
う場合の値である。
【００４７】ＧａＮバッファ層２２およびＧａＮバッフ
ァ層２３の成長は、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。これらの
ＧａＮバッファ層２２およびＧａＮバッファ層２３の厚
さは、それぞれ３０ｎｍおよび１μｍとする。
ァ層２３の成長は、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。これらの
ＧａＮバッファ層２２およびＧａＮバッファ層２３の厚
さは、それぞれ３０ｎｍおよび１μｍとする。
【００４８】ｎ型ＧａＮコンタクト層２４の成長は、Ｉ
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパ
ントとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）用い、Ｖ／ＩＩＩ比
を１００００にして行う。このｎ型ＧａＮコンタクト層
２４にはｎ型不純物としてのＳｉを５×１０18／ｃｍ3
程度ドープする。このｎ型ＧａＮコンタクト層２４の厚
さは２μｍとする。
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパ
ントとしてモノシラン（ＳｉＨ4 ）用い、Ｖ／ＩＩＩ比
を１００００にして行う。このｎ型ＧａＮコンタクト層
２４にはｎ型不純物としてのＳｉを５×１０18／ｃｍ3
程度ドープする。このｎ型ＧａＮコンタクト層２４の厚
さは２μｍとする。
【００４９】ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２５の成長は、
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）を、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料
としてＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ
3 を、ｎ型不純物のドーパントとしてＳｉＨ4 を用い、
Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。このｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２５にはｎ型不純物としてのＳｉを５×
１０18／ｃｍ3 程度ドープする。このｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２５の厚さは１．２μｍとする。
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてトリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ）を、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料
としてＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ
3 を、ｎ型不純物のドーパントとしてＳｉＨ4 を用い、
Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。このｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２５にはｎ型不純物としてのＳｉを５×
１０18／ｃｍ3 程度ドープする。このｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２５の厚さは１．２μｍとする。
【００５０】ｎ型ＧａＮ光導波層２６の成長は、ＩＩＩ
族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパント
としてＳｉＨ4 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にし
て行う。このｎ型ＧａＮ光導波層２６にはｎ型不純物と
してのＳｉを５×１０18／ｃｍ3 程度ドープする。この
ｎ型ＧａＮ光導波層２６の厚さは１００ｎｍとする。
族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパント
としてＳｉＨ4 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にし
て行う。このｎ型ＧａＮ光導波層２６にはｎ型不純物と
してのＳｉを５×１０18／ｃｍ3 程度ドープする。この
ｎ型ＧａＮ光導波層２６の厚さは１００ｎｍとする。
【００５１】ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の活
性層２７の成長は、ＧａＩｎＮ量子井戸層については、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＩｎの原料としてトリメチルインジウム
（ＴＭＩｎ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3
を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行い、ＧａＮ
障壁層については、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。この活性
層２７の厚さは、ＧａＩｎＮ量子井戸層については３ｎ
ｍ、ＧａＮ障壁層については６ｎｍとする。
性層２７の成長は、ＧａＩｎＮ量子井戸層については、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＩｎの原料としてトリメチルインジウム
（ＴＭＩｎ）を、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3
を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行い、ＧａＮ
障壁層については、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。この活性
層２７の厚さは、ＧａＩｎＮ量子井戸層については３ｎ
ｍ、ＧａＮ障壁層については６ｎｍとする。
【００５２】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８の成長は、
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２
８にはｐ型不純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、酸素を１×１０17／ｃｍ3 程度ドープす
る。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８の厚さは１０ｎ
ｍとする。
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２
８にはｐ型不純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、酸素を１×１０17／ｃｍ3 程度ドープす
る。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８の厚さは１０ｎ
ｍとする。
【００５３】ｐ型ＧａＮ光導波層２９の成長は、ＩＩＩ
族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩＩ族元
素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素である
Ｎの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパントとし
て（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１０００
０にして行う。このｐ型ＧａＮ光導波層２９にはｐ型不
純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープし、
Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。このｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２９の厚さは１００ｎｍとする。
族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩＩ族元
素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素である
Ｎの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパントとし
て（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１０００
０にして行う。このｐ型ＧａＮ光導波層２９にはｐ型不
純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープし、
Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。このｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２９の厚さは１００ｎｍとする。
【００５４】ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０の成長は、
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３
０にはｐ型不純物としてのＭｇを２×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０の厚さは１．２μｍ
とする。
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３
０にはｐ型不純物としてのＭｇを２×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０の厚さは１．２μｍ
とする。
【００５５】ｐ型ＧａＮコンタクト層３１の成長は、Ｉ
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパ
ントとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を
４０００にして行う。このｐ型ＧａＮコンタクト層３１
にはｐ型不純物としてのＭｇを５×１０19／ｃｍ3 程度
ドープし、Ｏを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープする。こ
のｐ型ＧａＮコンタクト層３１の厚さは２００ｎｍとす
る。
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパ
ントとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を
４０００にして行う。このｐ型ＧａＮコンタクト層３１
にはｐ型不純物としてのＭｇを５×１０19／ｃｍ3 程度
ドープし、Ｏを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープする。こ
のｐ型ＧａＮコンタクト層３１の厚さは２００ｎｍとす
る。
【００５６】なお、上述の各窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長においては、キャリアガスとしてＨ2
およびＮ2 の混合ガスを用いる。
物半導体層の成長においては、キャリアガスとしてＨ2
およびＮ2 の混合ガスを用いる。
【００５７】このように、ｃ面サファイア基板２１上に
ＭＯＣＶＤ法によりレーザ構造を形成する窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、これらの層に
ドープされたｎ型不純物およびｐ型不純物の電気的活性
化、特に、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８、ｐ型ＧａＮ
光導波層２９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０およびｐ
型ＧａＮコンタクト層３１にドープされたｐ型不純物
（Ｍｇ）の電気的活性化のための熱処理を行う。この熱
処理は、不活性ガス雰囲気中で、最終的に製造されるＧ
ａＮ系半導体レーザの光学特性に悪影響を及ぼさない条
件で行うことが好ましい。この熱処理条件の一例を挙げ
ると、Ｎ2 ガス雰囲気中で、加熱温度を８００℃とし、
処理時間を１０分とする。この熱処理により、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中においてＭｇと結合
したＨが除去されることにより、Ｍｇの活性化率が向上
する。なお、ｐ型不純物の電気的活性化は、上述の熱処
理に代えて電子線照射処理により行ってもよい。
ＭＯＣＶＤ法によりレーザ構造を形成する窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、これらの層に
ドープされたｎ型不純物およびｐ型不純物の電気的活性
化、特に、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８、ｐ型ＧａＮ
光導波層２９、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０およびｐ
型ＧａＮコンタクト層３１にドープされたｐ型不純物
（Ｍｇ）の電気的活性化のための熱処理を行う。この熱
処理は、不活性ガス雰囲気中で、最終的に製造されるＧ
ａＮ系半導体レーザの光学特性に悪影響を及ぼさない条
件で行うことが好ましい。この熱処理条件の一例を挙げ
ると、Ｎ2 ガス雰囲気中で、加熱温度を８００℃とし、
処理時間を１０分とする。この熱処理により、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中においてＭｇと結合
したＨが除去されることにより、Ｍｇの活性化率が向上
する。なお、ｐ型不純物の電気的活性化は、上述の熱処
理に代えて電子線照射処理により行ってもよい。
【００５８】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層３１上に所
定のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層２４の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングする。次に、レジストパターン
を除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層３１上に例えば
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極３
２を形成すると共に、エッチングされた部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２４上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ側電極３３を形成する。この後、上述のよう
にしてレーザ構造が形成されたｃ面サファイア基板２１
をバー状に加工して両共振器端面を形成し、さらに、こ
のバーをチップ化する。以上により、目的とするＳＣＨ
構造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
定のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層２４の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングする。次に、レジストパターン
を除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層３１上に例えば
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極３
２を形成すると共に、エッチングされた部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２４上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ側電極３３を形成する。この後、上述のよう
にしてレーザ構造が形成されたｃ面サファイア基板２１
をバー状に加工して両共振器端面を形成し、さらに、こ
のバーをチップ化する。以上により、目的とするＳＣＨ
構造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００５９】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、
少なくともｐ型ＧａＮコンタクト層３１の成長時にＭｇ
とＯとをドープすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以
下にしていることにより、このｐ型ＧａＮコンタクト層
３１はキャリア濃度（正孔濃度）、特に室温でのキャリ
ア濃度が高く、したがって低抵抗なｐ型層となる。この
ため、このｐ型ＧａＮコンタクト層３１にコンタクトす
るオーミック電極（ｐ側電極３２）の接触抵抗が低くな
り、これにより、動作電圧が低減される。これに加え
て、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物としてのＭｇに加えて、Ｏをドープしてい
ることにより、本質的に、これらのｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度は従来に比べて向
上する。したがって、動作電圧が低く、かつ、低しきい
値電流密度で高発光効率のＧａＮ系半導体レーザを実現
することができる。
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、
少なくともｐ型ＧａＮコンタクト層３１の成長時にＭｇ
とＯとをドープすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以
下にしていることにより、このｐ型ＧａＮコンタクト層
３１はキャリア濃度（正孔濃度）、特に室温でのキャリ
ア濃度が高く、したがって低抵抗なｐ型層となる。この
ため、このｐ型ＧａＮコンタクト層３１にコンタクトす
るオーミック電極（ｐ側電極３２）の接触抵抗が低くな
り、これにより、動作電圧が低減される。これに加え
て、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物としてのＭｇに加えて、Ｏをドープしてい
ることにより、本質的に、これらのｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度は従来に比べて向
上する。したがって、動作電圧が低く、かつ、低しきい
値電流密度で高発光効率のＧａＮ系半導体レーザを実現
することができる。
【００６０】次に、この発明の第２の実施形態によるＳ
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法について説
明する。
【００６１】この第２の実施形態においては、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、少なくとも、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にして成長を行うｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３１を成長させる際に、不純物ガスとし
て例えば酸素（Ｏ2 ）ガスのようなＯを含むガスを用い
ることによりＯのドーピングを行う。ここで、不純物ガ
スとしてＯ2 ガスを用いる場合は、このＯ2 ガスを、例
えばキャリアガスに追加してＭＯＣＶＤ装置の反応管内
に供給する。この場合、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガ
スのような不活性ガスを用いる。その他のことは第１の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、少なくとも、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にして成長を行うｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３１を成長させる際に、不純物ガスとし
て例えば酸素（Ｏ2 ）ガスのようなＯを含むガスを用い
ることによりＯのドーピングを行う。ここで、不純物ガ
スとしてＯ2 ガスを用いる場合は、このＯ2 ガスを、例
えばキャリアガスに追加してＭＯＣＶＤ装置の反応管内
に供給する。この場合、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガ
スのような不活性ガスを用いる。その他のことは第１の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００６２】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第２
の実施形態においては、キャリアガスに追加して流すＯ
2 ガスの流量を制御する制御することによっても、Ｏ濃
度を制御することが可能である。
形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第２
の実施形態においては、キャリアガスに追加して流すＯ
2 ガスの流量を制御する制御することによっても、Ｏ濃
度を制御することが可能である。
【００６３】次に、この発明の第３の実施形態によるＧ
ａＮ系発光ダイオードの製造方法について説明する。図
６は、この第３の実施形態によるＧａＮ系発光ダイオー
ドの製造方法を説明するための断面図である。この第３
の実施形態においては、図４に示すＭＯＣＶＤ装置を用
いて発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長を行う。
ａＮ系発光ダイオードの製造方法について説明する。図
６は、この第３の実施形態によるＧａＮ系発光ダイオー
ドの製造方法を説明するための断面図である。この第３
の実施形態においては、図４に示すＭＯＣＶＤ装置を用
いて発光ダイオード構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長を行う。
【００６４】図６に示すように、この第３の実施形態に
おいては、まず、ｃ面サファイア基板４１を、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内のサセプタ１２上に設
置し、例えば１０５０℃の温度に加熱してその表面をサ
ーマルエッチングすることにより表面清浄化を行った
後、このｃ面サファイア基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より例えば５６０℃の温度でＧａＮバッファ層４２を低
温成長させる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧ
ａＮバッファ層４２上に、ＧａＮバッファ層４３、ｎ型
ＧａＮコンタクト層４４、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子
井戸構造の活性層４５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４
６、ｐ型ＧａＮクラッド層４７およびｐ型ＧａＮコンタ
クト層４８を順次成長させる。なお、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層４４はｎ型クラッド層としての役割をも有するも
のである。ここで、ＧａＮバッファ層４３、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層４４およびｐ型ＧａＮコンタクト層４８の
成長温度は１０００℃程度とし、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ多重
量子井戸構造の活性層４５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
４６およびｐ型ＧａＮコンタクト層４７の成長温度は、
ＩｎＮの分解を抑えるために６００〜８００℃程度とす
る。
おいては、まず、ｃ面サファイア基板４１を、図４に示
すＭＯＣＶＤ装置の反応管１１内のサセプタ１２上に設
置し、例えば１０５０℃の温度に加熱してその表面をサ
ーマルエッチングすることにより表面清浄化を行った
後、このｃ面サファイア基板４１上に、ＭＯＣＶＤ法に
より例えば５６０℃の温度でＧａＮバッファ層４２を低
温成長させる。引き続いてＭＯＣＶＤ法により、このＧ
ａＮバッファ層４２上に、ＧａＮバッファ層４３、ｎ型
ＧａＮコンタクト層４４、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子
井戸構造の活性層４５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４
６、ｐ型ＧａＮクラッド層４７およびｐ型ＧａＮコンタ
クト層４８を順次成長させる。なお、ｎ型ＧａＮコンタ
クト層４４はｎ型クラッド層としての役割をも有するも
のである。ここで、ＧａＮバッファ層４３、ｎ型ＧａＮ
コンタクト層４４およびｐ型ＧａＮコンタクト層４８の
成長温度は１０００℃程度とし、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ多重
量子井戸構造の活性層４５、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
４６およびｐ型ＧａＮコンタクト層４７の成長温度は、
ＩｎＮの分解を抑えるために６００〜８００℃程度とす
る。
【００６５】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６を構成する
ＡｌＧａＮ層の組成は、例えばＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎとす
る。活性層４５を構成するＧａＩｎＮ量子井戸層におけ
るＩｎ組成は、発光波長により異なるが例えば１％〜４
０％程度の範囲とする。
ＡｌＧａＮ層の組成は、例えばＡｌ0.2 Ｇａ0.8 Ｎとす
る。活性層４５を構成するＧａＩｎＮ量子井戸層におけ
るＩｎ組成は、発光波長により異なるが例えば１％〜４
０％程度の範囲とする。
【００６６】ここで、これらの発光ダイオード構造を形
成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、すなわち、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層４６、ｐ型ＧａＮクラッド層４
７およびｐ型ＧａＮコンタクト層４８の成長は、ｐ型不
純物に加えて同時に酸素（Ｏ）をドープして成長を行
う。この際、Ｏのドーピングは、これらのｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長中に、例えば、ＭＯ
ＣＶＤ装置の反応管１１内の残留酸素や、原料ガス、ド
ーパントガスおよびキャリアガスなどに不純物として含
まれる酸素を成長層に取り込ませることにより行い、ド
ープされるＯの濃度の制御はＶ／ＩＩＩ比を制御するこ
とにより行う。なお、成長層中のＯ濃度をＶ／ＩＩＩ比
によって制御する場合は、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほど、
成長層にＯが多く取り込まれる（Ｏ濃度が高くなる）。
したがって、これらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層のうちの少なくとも１層、例えば、特にキャリ
ア濃度を高くし、低抵抗化することが望ましいｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４８については、Ｖ／ＩＩＩ比を６００
０以下、好適には５０００以下（図４に示すＭＯＣＶＤ
装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行う場合）
にして行う。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は、ＩＩＩ族元素
の原料の供給量のみを変化させることによって制御す
る。
成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、すなわち、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層４６、ｐ型ＧａＮクラッド層４
７およびｐ型ＧａＮコンタクト層４８の成長は、ｐ型不
純物に加えて同時に酸素（Ｏ）をドープして成長を行
う。この際、Ｏのドーピングは、これらのｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長中に、例えば、ＭＯ
ＣＶＤ装置の反応管１１内の残留酸素や、原料ガス、ド
ーパントガスおよびキャリアガスなどに不純物として含
まれる酸素を成長層に取り込ませることにより行い、ド
ープされるＯの濃度の制御はＶ／ＩＩＩ比を制御するこ
とにより行う。なお、成長層中のＯ濃度をＶ／ＩＩＩ比
によって制御する場合は、Ｖ／ＩＩＩ比が小さいほど、
成長層にＯが多く取り込まれる（Ｏ濃度が高くなる）。
したがって、これらのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層のうちの少なくとも１層、例えば、特にキャリ
ア濃度を高くし、低抵抗化することが望ましいｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４８については、Ｖ／ＩＩＩ比を６００
０以下、好適には５０００以下（図４に示すＭＯＣＶＤ
装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により成長を行う場合）
にして行う。このとき、Ｖ／ＩＩＩ比は、ＩＩＩ族元素
の原料の供給量のみを変化させることによって制御す
る。
【００６７】また、このとき、少なくともこのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４８については、ｐ型不純物濃度の１％
以上、１×１０22／ｃｍ3 以下の濃度にＯがドーピング
されるようにする。さらに、このｐ型ＧａＮコンタクト
層４８を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比については、好適
には、活性層４５に隣接するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層または活性層４５近傍のｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際のＶ／ＩＩＩ
比の１／２程度またはそれ以下とする。
Ｎコンタクト層４８については、ｐ型不純物濃度の１％
以上、１×１０22／ｃｍ3 以下の濃度にＯがドーピング
されるようにする。さらに、このｐ型ＧａＮコンタクト
層４８を成長させる際のＶ／ＩＩＩ比については、好適
には、活性層４５に隣接するｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層または活性層４５近傍のｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際のＶ／ＩＩＩ
比の１／２程度またはそれ以下とする。
【００６８】これらの発光ダイオード構造を形成する各
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、
一例として次のような成長条件で成長させる。なお、以
下に挙げる成長条件のうち、Ｖ／ＩＩＩ比の値は、図４
に示すＭＯＣＶＤ装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により
成長を行う場合の値である。
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、
一例として次のような成長条件で成長させる。なお、以
下に挙げる成長条件のうち、Ｖ／ＩＩＩ比の値は、図４
に示すＭＯＣＶＤ装置を用いて常圧ＭＯＣＶＤ法により
成長を行う場合の値である。
【００６９】ＧａＮバッファ層４２およびＧａＮバッフ
ァ層４３の成長は、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。これらの
ＧａＮバッファ層４２およびＧａＮバッファ層４３の厚
さは、それぞれ３０ｎｍおよび１μｍとする。
ァ層４３の成長は、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料とし
てＴＭＧａを、Ｖ族元素であるＮの原料としてＮＨ3 を
用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００にして行う。これらの
ＧａＮバッファ層４２およびＧａＮバッファ層４３の厚
さは、それぞれ３０ｎｍおよび１μｍとする。
【００７０】ｎ型ＧａＮコンタクト層４４の成長は、Ｉ
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパ
ントとしてＳｉＨ4 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００
にして行う。このｎ型ＧａＮコンタクト層４４にはｎ型
不純物としてのＳｉを５×１０18／ｃｍ3 程度ドープす
る。このｎ型ＧａＮコンタクト層４４の厚さは３μｍと
する。
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｎ型不純物のドーパ
ントとしてＳｉＨ4 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１００００
にして行う。このｎ型ＧａＮコンタクト層４４にはｎ型
不純物としてのＳｉを５×１０18／ｃｍ3 程度ドープす
る。このｎ型ＧａＮコンタクト層４４の厚さは３μｍと
する。
【００７１】ＧａＩｎＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の活
性層４５の成長は、ＧａＩｎＮ量子井戸層については、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＩｎの原料としてＴＭＩｎを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行い、ＧａＮ障壁層については、ＩＩＩ
族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてＮＨ3 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１０
０００にして行う。この活性層４５の厚さは、ＧａＩｎ
Ｎ量子井戸層については３ｎｍ、ＧａＮ障壁層について
は６ｎｍとする。
性層４５の成長は、ＧａＩｎＮ量子井戸層については、
ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＩｎの原料としてＴＭＩｎを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行い、ＧａＮ障壁層については、ＩＩＩ
族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素で
あるＮの原料としてＮＨ3 を用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１０
０００にして行う。この活性層４５の厚さは、ＧａＩｎ
Ｎ量子井戸層については３ｎｍ、ＧａＮ障壁層について
は６ｎｍとする。
【００７２】ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６の成長は、
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４
６にはｐ型不純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６の厚さは１０ｎｍと
する。
ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてＴＭＡｌを、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４
６にはｐ型不純物としてのＭｇを１×１０19／ｃｍ3 程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６の厚さは１０ｎｍと
する。
【００７３】ｐ型ＧａＮクラッド層４７の成長は、ＩＩ
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４
７にはｐ型不純物としてのＭｇを２×１０19／ｃｍ3程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４７の厚さは１．２μｍ
とする。
Ｉ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元素
であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパン
トとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を１
００００にして行う。このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４
７にはｐ型不純物としてのＭｇを２×１０19／ｃｍ3程
度ドープし、Ｏを１×１０17／ｃｍ3 程度ドープする。
このｐ型ＡｌＧａＮクラッド層４７の厚さは１．２μｍ
とする。
【００７４】ｐ型ＧａＮコンタクト層４８の成長は、Ｉ
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパ
ントとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を
４０００にして行う。このｐ型ＧａＮコンタクト層４８
にはｐ型不純物としてのＭｇを５×１０19／ｃｍ3 程度
ドープし、Ｏを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープする。こ
のｐ型ＧａＮコンタクト層４８の厚さは２００ｎｍとす
る。
ＩＩ族元素であるＧａの原料としてＴＭＧａを、Ｖ族元
素であるＮの原料としてＮＨ3 を、ｐ型不純物のドーパ
ントとして（ＭｅＣｐ）2 Ｍｇを用い、Ｖ／ＩＩＩ比を
４０００にして行う。このｐ型ＧａＮコンタクト層４８
にはｐ型不純物としてのＭｇを５×１０19／ｃｍ3 程度
ドープし、Ｏを１×１０19／ｃｍ3 程度ドープする。こ
のｐ型ＧａＮコンタクト層４８の厚さは２００ｎｍとす
る。
【００７５】このように、ｃ面サファイア基板４１上に
ＭＯＣＶＤ法により発光ダイオード構造を形成する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、これ
らの層にドープされたｎ型不純物およびｐ型不純物の電
気的活性化、特に、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６、ｐ
型ＧａＮクラッド層４７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
４８にドープされたｐ型不純物（Ｍｇ）の電気的活性化
のための熱処理を行う。この熱処理は、例えば第１の実
施形態におけると同様の条件で行う。なお、ｐ型不純物
の電気的活性化は、上述の熱処理に代えて電子線照射処
理により行ってもよい。
ＭＯＣＶＤ法により発光ダイオード構造を形成する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、これ
らの層にドープされたｎ型不純物およびｐ型不純物の電
気的活性化、特に、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層４６、ｐ
型ＧａＮクラッド層４７およびｐ型ＧａＮコンタクト層
４８にドープされたｐ型不純物（Ｍｇ）の電気的活性化
のための熱処理を行う。この熱処理は、例えば第１の実
施形態におけると同様の条件で行う。なお、ｐ型不純物
の電気的活性化は、上述の熱処理に代えて電子線照射処
理により行ってもよい。
【００７６】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層４８上に所
定のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層４４の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングする。次に、レジストパターン
を除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層４８上に例えば
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極４
９を形成すると共に、エッチングされた部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４４上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ側電極４０を形成する。この後、上述のよう
にして発光ダイオード構造が形成されたｃ面サファイア
基板４１をバー状に加工して両共振器端面を形成し、さ
らに、このバーをチップ化する。以上により、目的とす
るＧａＮ系発光ダイオードが製造される。
定のストライプ形状のレジストパターン（図示せず）を
形成した後、このレジストパターンをマスクとしてＲＩ
Ｅ法によりｎ型ＧａＮコンタクト層４４の厚さ方向の途
中の深さまでエッチングする。次に、レジストパターン
を除去した後、ｐ型ＧａＮコンタクト層４８上に例えば
Ｎｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ａｕからなるｐ側電極４
９を形成すると共に、エッチングされた部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４４上に例えばＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ
からなるｎ側電極４０を形成する。この後、上述のよう
にして発光ダイオード構造が形成されたｃ面サファイア
基板４１をバー状に加工して両共振器端面を形成し、さ
らに、このバーをチップ化する。以上により、目的とす
るＧａＮ系発光ダイオードが製造される。
【００７７】この第３の実施形態によれば、ＧａＮ系発
光ダイオードにおいて、第１の実施形態と同様な効果を
得ることができる。
光ダイオードにおいて、第１の実施形態と同様な効果を
得ることができる。
【００７８】次に、この発明の第４の実施形態によるＧ
ａＮ系発光ダイオードの製造方法について説明する。
ａＮ系発光ダイオードの製造方法について説明する。
【００７９】この第４の実施形態においては、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、少なくとも、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にして成長を行うｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４８を成長させる際に、不純物ガスとし
て例えば酸素（Ｏ2 ）ガスのようなＯを含むガスを用い
ることによりＯのドーピングを行う。ここで、不純物ガ
スとしてＯ2 ガスを用いる場合は、このＯ2 ガスを、例
えばキャリアガスに追加してＭＯＣＶＤ装置の反応管内
に供給する。この場合、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガ
スのような不活性ガスを用いる。その他のことは第３の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち、少なくとも、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にして成長を行うｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層４８を成長させる際に、不純物ガスとし
て例えば酸素（Ｏ2 ）ガスのようなＯを含むガスを用い
ることによりＯのドーピングを行う。ここで、不純物ガ
スとしてＯ2 ガスを用いる場合は、このＯ2 ガスを、例
えばキャリアガスに追加してＭＯＣＶＤ装置の反応管内
に供給する。この場合、キャリアガスとしては、Ｎ2 ガ
スのような不活性ガスを用いる。その他のことは第３の
実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００８０】この第４の実施形態によれば、第３の実施
形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第４
の実施形態においては、キャリアガスに追加して流すＯ
2 ガスの流量を制御する制御することによっても、Ｏ濃
度を制御することが可能である。
形態と同様な効果を得ることができる。なお、この第４
の実施形態においては、キャリアガスに追加して流すＯ
2 ガスの流量を制御する制御することによっても、Ｏ濃
度を制御することが可能である。
【００８１】以上この発明の実施形態について具体的に
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、上述の第１〜第４の実施形態
において挙げた数値、構造、原料、プロセスなどはあく
までも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数
値、構造、原料、プロセスなどを用いてもよい。
説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定される
ものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変
形が可能である。例えば、上述の第１〜第４の実施形態
において挙げた数値、構造、原料、プロセスなどはあく
までも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数
値、構造、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【００８２】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
て、レーザ構造または発光ダイオード構造を形成する窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる図４
に示すＭＯＣＶＤ装置は、一例に過ぎず、必要に応じて
これと異なる構成のＭＯＣＶＤ装置を用いてもよい。具
体的には、図４にＭＯＣＶＤ装置においては副流を基板
に対してほぼ平行に流すようにしているが、この副流は
基板に対して４５°以下の角度で流すようにしてもよ
い。
て、レーザ構造または発光ダイオード構造を形成する窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長に用いる図４
に示すＭＯＣＶＤ装置は、一例に過ぎず、必要に応じて
これと異なる構成のＭＯＣＶＤ装置を用いてもよい。具
体的には、図４にＭＯＣＶＤ装置においては副流を基板
に対してほぼ平行に流すようにしているが、この副流は
基板に対して４５°以下の角度で流すようにしてもよ
い。
【００８３】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち
ｐ型ＧａＮコンタクト層３１，４８を成長させる際に、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にしているが、場合によっ
ては、ｐ型ＧａＮコンタクト層３１，４８以外のｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に
も、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にしてもよい。ただ
し、この場合、良好な光学特性を得る観点から、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比を６０００以下にして成長させるｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、活性層から所定の距離だ
け離れた位置、例えば活性層から３００ｎｍ程度離れた
位置に形成することが好ましい。一例を挙げると、例え
ば、第１および第２の実施形態においては、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３０を成長させる際に、Ｖ／ＩＩＩ比を
例えば１００００にしてｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０
を３００ｎｍ程度成長させた後、Ｖ／ＩＩＩ比を６００
０以下、好適には５０００以下、例えば４０００にして
残りのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０を成長させてもよ
い。この場合、活性層２７近傍のｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３０ではＯ濃度が１×１０17／ｃｍ3 程度と低く、
残りの部分のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０ではＯ濃度
が１×１０19／ｃｍ3 程度と高く、高キャリア濃度とな
るため、光学特性に悪影響を及ぼすことなく、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３０を低抵抗化することができる。
ては、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうち
ｐ型ＧａＮコンタクト層３１，４８を成長させる際に、
Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にしているが、場合によっ
ては、ｐ型ＧａＮコンタクト層３１，４８以外のｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる際に
も、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にしてもよい。ただ
し、この場合、良好な光学特性を得る観点から、Ｖ／Ｉ
ＩＩ比を６０００以下にして成長させるｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、活性層から所定の距離だ
け離れた位置、例えば活性層から３００ｎｍ程度離れた
位置に形成することが好ましい。一例を挙げると、例え
ば、第１および第２の実施形態においては、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層３０を成長させる際に、Ｖ／ＩＩＩ比を
例えば１００００にしてｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０
を３００ｎｍ程度成長させた後、Ｖ／ＩＩＩ比を６００
０以下、好適には５０００以下、例えば４０００にして
残りのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０を成長させてもよ
い。この場合、活性層２７近傍のｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３０ではＯ濃度が１×１０17／ｃｍ3 程度と低く、
残りの部分のｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３０ではＯ濃度
が１×１０19／ｃｍ3 程度と高く、高キャリア濃度とな
るため、光学特性に悪影響を及ぼすことなく、ｐ型Ａｌ
ＧａＮクラッド層３０を低抵抗化することができる。
【００８４】また、上述の第１〜第４の実施形態におい
ては、この発明を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体発光素子の製造に適用した場合について説
明したが、この発明は、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いたＦＥＴなどのキャリア走行素子の
製造に用いることも可能である。
ては、この発明を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体発光素子の製造に適用した場合について説
明したが、この発明は、例えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いたＦＥＴなどのキャリア走行素子の
製造に用いることも可能である。
【００８５】
【発明の効果】以上、この発明による窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の成長方法によれば、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不純物と酸素と
をドープすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にし
て窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしていることにより、従来に比べてキャリア濃度が
高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を得ることができる。
Ｖ族化合物半導体層の成長方法によれば、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不純物と酸素と
をドープすると共に、Ｖ／ＩＩＩ比を６０００以下にし
て窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしていることにより、従来に比べてキャリア濃度が
高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を得ることができる。
【００８６】この発明による半導体装置の製造方法およ
び半導体発光素子の製造方法によれば、ｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、この発
明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方
法を適用していることにより、従来に比べてキャリア濃
度が高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を得ることができ、特性が良好な半導体装置を製
造することができる。
び半導体発光素子の製造方法によれば、ｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、この発
明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方
法を適用していることにより、従来に比べてキャリア濃
度が高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を得ることができ、特性が良好な半導体装置を製
造することができる。
【００８７】この発明による半導体発光素子の製造方法
によれば、ｐ型半導体層を構成する少なくも１層のｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、この発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の成長方法を適用していることにより、従来に比べて
キャリア濃度が高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を得ることができ、動作電圧が低く、
かつ、高発光効率の半導体発光素子を製造することがで
きる。
によれば、ｐ型半導体層を構成する少なくも１層のｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合
に、この発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の成長方法を適用していることにより、従来に比べて
キャリア濃度が高く、低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を得ることができ、動作電圧が低く、
かつ、高発光効率の半導体発光素子を製造することがで
きる。
【図１】Ｖ／ＩＩＩ比を変えてＭＯＣＶＤ法によりＭｇ
ドープＧａＮ層を成長させてその酸素濃度を測定した結
果を示す略線図である。
ドープＧａＮ層を成長させてその酸素濃度を測定した結
果を示す略線図である。
【図２】Ｖ／ＩＩＩ比を変えてＭＯＣＶＤ法によりＭｇ
ドープＧａＮ層を成長させてその室温でのキャリア濃度
を測定した結果を示す略線図である。
ドープＧａＮ層を成長させてその室温でのキャリア濃度
を測定した結果を示す略線図である。
【図３】図１および図２に示す実験に用いた試料を示す
断面図である。
断面図である。
【図４】この発明の第１の実施形態によるＳＣＨ構造の
ＧａＮ系半導体レーザの製造方法において、レーザ構造
を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
に用いられるＭＯＣＶＤ装置の構成例を示す略線図であ
る。
ＧａＮ系半導体レーザの製造方法において、レーザ構造
を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
に用いられるＭＯＣＶＤ装置の構成例を示す略線図であ
る。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＳＣＨ構造の
ＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面
図である。
ＧａＮ系半導体レーザの製造方法を説明するための断面
図である。
【図６】この発明の第３の実施形態によるＧａＮ系発光
ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
２１，４１・・・ｃ面サファイア基板、２２，２３，４
２，４３・・・ＧａＮバッファ層、２４、４４・・・ｎ
型ＧａＮコンタクト層、２５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層、２６・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、２７，４５・
・・活性層、２８，４６・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ
層、２９・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、３０・・・ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層、３１，４８・・・ｐ型ＧａＮコン
タクト層、３２，４９・・・ｐ側電極、３３，５０・・
・ｎ側電極、４７・・・ｐ型ＧａＮクラッド層
２，４３・・・ＧａＮバッファ層、２４、４４・・・ｎ
型ＧａＮコンタクト層、２５・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層、２６・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、２７，４５・
・・活性層、２８，４６・・・ｐ型ＡｌＧａＮキャップ
層、２９・・・ｐ型ＧａＮ光導波層、３０・・・ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層、３１，４８・・・ｐ型ＧａＮコン
タクト層、３２，４９・・・ｐ側電極、３３，５０・・
・ｎ側電極、４７・・・ｐ型ＧａＮクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中島 博 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 AA21 CA04 CA05 CA34 CA40 CA48 CA49 CA54 CA57 CA65 CA73 CA74 5F045 AA04 AB09 AB14 AC08 AC09 AC11 AC12 AC15 AD10 AD11 AD12 AD14 AF04 AF09 BB16 CA09 CA12 DA53 DA55 DA62 DP04 HA22 5F073 AA51 AA55 CA07 CB07 CB10 CB19 EA23
Claims (19)
- 【請求項１】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を化学気相成長法により成長させるようにした窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法において、 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物と酸素とをドープすると共に、上記ｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族
元素の原料の供給量に対する上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族元素の原料の供給量
のモル比を６０００以下にして上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたことを特
徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方
法。 - 【請求項２】 上記モル比を５０００以下にして上記ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしたことを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項３】 上記化学気相成長を、第１のガス導入部
および第２のガス導入部を備えた反応管を有し、かつ、
上記反応管内に上記第１のガス導入部を通じて導入する
主流を上記反応管内に設置した基板に対してほぼ平行に
流すと共に、上記反応管内に上記第２のガス導入部を通
じて導入する副流を上記基板に対して４５度以下の角度
で流すようにした気相成長装置を用いて行うようにした
ことを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項４】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層中の酸素濃度が、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層中のｐ型不純物濃度の１％以上、１×１
０22／ｃｍ3 以下であることを特徴とする請求項１記載
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項５】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層の成長後、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層中の上記ｐ型不純物の活性化を行うことを特徴
とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の成長方法。 - 【請求項６】 上記ｐ型不純物の活性化を、上記ｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中の水素を除去する
ことにより行うことを特徴とする請求項５記載の窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項７】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を化学気相成長法により成長させるようにした半導体
装置の製造方法において、 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時
にｐ型不純物と酸素とをドープすると共に、上記ｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族
元素の原料の供給量に対する上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を構成するＶ族元素の原料の供給量
のモル比を６０００以下にして上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８】 上記モル比を５０００以下にして上記ｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるよ
うにしたことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項９】 上記化学気相成長を、第１のガス導入部
および第２のガス導入部を備えた反応管を有し、かつ、
上記反応管内に上記第１のガス導入部を通じて導入する
主流を上記反応管内に設置した基板に対してほぼ平行に
流すと共に、上記反応管内に上記第２のガス導入部を通
じて導入する副流を上記基板に対して４５度以下の角度
で流すようにした気相成長装置を用いて行うようにした
ことを特徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項１０】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層中の酸素濃度が、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層中のｐ型不純物濃度の１％以上、１×
１０22／ｃｍ3 以下であることを特徴とする請求項７記
載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１１】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の成長後、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層中の上記ｐ型不純物の活性化を行うことを特
徴とする請求項７記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項１２】 上記ｐ型不純物の活性化を、上記ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中の水素を除去す
ることにより行うことを特徴とする請求項１１記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項１３】 活性層を１層以上のｎ型半導体層と１
層以上のｐ型半導体層とにより挟んだ発光素子構造を有
すると共に、上記活性層、上記ｎ型半導体層および上記
ｐ型半導体層は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体から
なり、上記発光素子構造を形成する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を化学気相成長法により成長させるよ
うにした半導体発光素子の製造方法において、 上記ｐ型半導体層を構成する少なくも１層のｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型不純物と
酸素とをドープすると共に、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を構成するＩＩＩ族元素の原料の供
給量に対する上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を構成するＶ族元素の原料の供給量のモル比を６０
００以下にして上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層を成長させるようにしたことを特徴とする半導体
発光素子の製造方法。 - 【請求項１４】 上記モル比を５０００以下にして上記
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる
ようにしたことを特徴とする請求項１３記載の半導体発
光素子の製造方法。 - 【請求項１５】 上記化学気相成長を、第１のガス導入
部および第２のガス導入部を備えた反応管を有し、か
つ、上記反応管内に上記第１のガス導入部を通じて導入
する主流を上記反応管内に設置した基板に対してほぼ平
行に流すと共に、上記反応管内に上記第２のガス導入部
を通じて導入する副流を上記基板に対して４５度以下の
角度で流すようにした気相成長装置を用いて行うように
したことを特徴とする請求項１３記載の半導体発光素子
の製造方法。 - 【請求項１６】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層中の酸素濃度が、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層中のｐ型不純物濃度の１％以上、１×
１０22／ｃｍ3 以下であることを特徴とする請求項１３
記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１７】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の成長後、上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層中の上記ｐ型不純物の活性化を行うことを特
徴とする請求項１３記載の半導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１８】 上記ｐ型不純物の活性化を、上記ｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層中の水素を除去す
ることにより行うことを特徴とする請求項１７記載の半
導体発光素子の製造方法。 - 【請求項１９】 上記ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層は、ｐ側電極とコンタクトするｐ型コンタクト
層であることを特徴とする請求項１３記載の半導体発光
素子の製造方法。
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|---|---|
| JP2000164512A true JP2000164512A (ja) | 2000-06-16 |
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| KR100795547B1 (ko) | 2006-06-30 | 2008-01-21 | 서울옵토디바이스주식회사 | 질화물 반도체 발광 소자 |
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1998
- 1998-11-26 JP JP33635598A patent/JP4305982B2/ja not_active Expired - Fee Related
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