JP2000286412A - 半導体素子構造およびその製造方法 - Google Patents
半導体素子構造およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極とを備える半導
体素子における前記ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に
至るまでの抵抗を小さくする。 【解決手段】ｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極１２との
間に、ｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型ＧａＮ層５からオ
ーミック電極１２に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）を介装する。
体素子における前記ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に
至るまでの抵抗を小さくする。 【解決手段】ｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極１２との
間に、ｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型ＧａＮ層５からオ
ーミック電極１２に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）を介装する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体素子構造お
よびその製造方法に関し、一層詳細には、ｐ型ＧａＮ層
からオーミック電極に至るまでの抵抗が著しく小さい半
導体素子構造およびその製造方法に関する。
よびその製造方法に関し、一層詳細には、ｐ型ＧａＮ層
からオーミック電極に至るまでの抵抗が著しく小さい半
導体素子構造およびその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮのエネルギバンドギャップは３．
４ｅＶであり、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に比して
著しく大きい。このため、近年、発光ダイオードやレー
ザダイオード等の半導体発光素子や、トランジスタ等の
半導体電子素子等に代表される半導体素子の半導体層を
ＧａＮにより構成することが広汎に検討されている。
４ｅＶであり、他のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に比して
著しく大きい。このため、近年、発光ダイオードやレー
ザダイオード等の半導体発光素子や、トランジスタ等の
半導体電子素子等に代表される半導体素子の半導体層を
ＧａＮにより構成することが広汎に検討されている。
【０００３】図５に、ｐ型ＧａＮ層を活性層として有す
る半導体発光素子１を示す。この半導体発光素子１は、
化学的気相析出（ＣＶＤ）法等のエピタキシャル成長法
によって基板２上に形成された緩衝層３、ｎ型ＧａＮ層
４およびｐ型ＧａＮ層５と、該ｐ型ＧａＮ層５上に形成
されたオーミック電極６とを有する。オーミック電極６
の構成材料は、Ｎｉが一般的である。
る半導体発光素子１を示す。この半導体発光素子１は、
化学的気相析出（ＣＶＤ）法等のエピタキシャル成長法
によって基板２上に形成された緩衝層３、ｎ型ＧａＮ層
４およびｐ型ＧａＮ層５と、該ｐ型ＧａＮ層５上に形成
されたオーミック電極６とを有する。オーミック電極６
の構成材料は、Ｎｉが一般的である。
【０００４】この発光素子１は、短波長の青色光を発光
するので、光の三原色を必要とするディスプレイやコン
パクトディスクのピックアップ機構等に採用することが
できる。
するので、光の三原色を必要とするディスプレイやコン
パクトディスクのピックアップ機構等に採用することが
できる。
【０００５】また、半導体電子素子としては、電界効果
トランジスタ（ＦＥＴ）やヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）が例示される。このようなトランジス
タにおける各半導体層をＧａＮにより構成すると、この
ＧａＮ層が優れた電子移動度を有するため、高速で動作
する。さらに、ＧａＮ層のエネルギバンドギャップが大
きいことに由来して、高温で動作しかつ高出力で動作す
る。
トランジスタ（ＦＥＴ）やヘテロ接合バイポーラトラン
ジスタ（ＨＢＴ）が例示される。このようなトランジス
タにおける各半導体層をＧａＮにより構成すると、この
ＧａＮ層が優れた電子移動度を有するため、高速で動作
する。さらに、ＧａＮ層のエネルギバンドギャップが大
きいことに由来して、高温で動作しかつ高出力で動作す
る。
【０００６】しかしながら、上記したようにＧａＮのエ
ネルギバンドギャップが３．４ｅＶと著しく大きいた
め、ＧａＮ層を有する半導体素子においては、オーミッ
ク電極とＧａＮ層との接触抵抗が高いという不具合があ
る。上記発光素子１を例としてこの理由を説明すれば、
図６に示すように、ｐ型ＧａＮ層５とＮｉからなるオー
ミック電極６との間に生じるポテンシャル障壁φｂ１の
値がＧａＮのエネルギバンドギャップの２／３程度（約
２．２５ｅＶ）と非常に大きいからである。すなわち、
ｐ型ＧａＮ層５からオーミック電極６に指向して流れる
電流の大きさはポテンシャル障壁φｂ１の指数ｅｘｐ
（−φｂ１）に比例するので、ポテンシャル障壁φｂ１
が大きくなるほど電流が流れにくくなるからである。
ネルギバンドギャップが３．４ｅＶと著しく大きいた
め、ＧａＮ層を有する半導体素子においては、オーミッ
ク電極とＧａＮ層との接触抵抗が高いという不具合があ
る。上記発光素子１を例としてこの理由を説明すれば、
図６に示すように、ｐ型ＧａＮ層５とＮｉからなるオー
ミック電極６との間に生じるポテンシャル障壁φｂ１の
値がＧａＮのエネルギバンドギャップの２／３程度（約
２．２５ｅＶ）と非常に大きいからである。すなわち、
ｐ型ＧａＮ層５からオーミック電極６に指向して流れる
電流の大きさはポテンシャル障壁φｂ１の指数ｅｘｐ
（−φｂ１）に比例するので、ポテンシャル障壁φｂ１
が大きくなるほど電流が流れにくくなるからである。
【０００７】また、ｐ型ＧａＮ層５において活性なｐ型
ドーパントの濃度は、一般的にｎ型ドーパントの濃度よ
り低く、このため、オーミック接触部位においては、正
孔のトンネル有効質量が電子のトンネル有効質量に比し
て大きくなるので、相対的にｐ型ＧａＮ層５側の抵抗が
大きくなる。
ドーパントの濃度は、一般的にｎ型ドーパントの濃度よ
り低く、このため、オーミック接触部位においては、正
孔のトンネル有効質量が電子のトンネル有効質量に比し
て大きくなるので、相対的にｐ型ＧａＮ層５側の抵抗が
大きくなる。
【０００８】これらの不具合は、次のような問題を惹起
する。まず、半導体発光素子１の場合、印加電圧が同一
であると、印加電圧と出力電流とがオームの法則に従う
理想的半導体発光素子に比して出力電流が減少する。す
なわち、半導体発光素子１においては出力信号の量が少
ないので、理想的半導体発光素子と同一量の信号が出力
されるようにするためには、高電圧を印加しなければな
らない。しかしながら、高電圧を印加することは、結
局、半導体発光素子の発光効率を低下させるとともに電
力消費量を増加させるという不具合を招く。しかも、こ
の場合、オーミック接触部位に高熱が発生するため、半
導体発光素子１が正確に動作しなくなることがある。
する。まず、半導体発光素子１の場合、印加電圧が同一
であると、印加電圧と出力電流とがオームの法則に従う
理想的半導体発光素子に比して出力電流が減少する。す
なわち、半導体発光素子１においては出力信号の量が少
ないので、理想的半導体発光素子と同一量の信号が出力
されるようにするためには、高電圧を印加しなければな
らない。しかしながら、高電圧を印加することは、結
局、半導体発光素子の発光効率を低下させるとともに電
力消費量を増加させるという不具合を招く。しかも、こ
の場合、オーミック接触部位に高熱が発生するため、半
導体発光素子１が正確に動作しなくなることがある。
【０００９】一方、ＨＢＴのような半導体電子素子の場
合、オーミック接触部位の接触抵抗が大きいと、応答速
度が低下する。
合、オーミック接触部位の接触抵抗が大きいと、応答速
度が低下する。
【００１０】このような問題点を解決するため、半導体
発光素子１においては、オーミック電極６を形成した後
に該発光素子１を熱処理することにより、オーミック電
極６を構成する元素（Ｎｉ）をｐ型ＧａＮ層５内に拡散
させている。このＮｉはｐ型ＧａＮ層５のｐ型ドーパン
トとなり、したがって、ｐ型ＧａＮ層５のオーミック接
触部位におけるｐ型ドーパントの濃度が増加するので、
その結果、接触抵抗が減少する。
発光素子１においては、オーミック電極６を形成した後
に該発光素子１を熱処理することにより、オーミック電
極６を構成する元素（Ｎｉ）をｐ型ＧａＮ層５内に拡散
させている。このＮｉはｐ型ＧａＮ層５のｐ型ドーパン
トとなり、したがって、ｐ型ＧａＮ層５のオーミック接
触部位におけるｐ型ドーパントの濃度が増加するので、
その結果、接触抵抗が減少する。
【００１１】具体的には、図７に示すように、実線で表
したオーミック接触部位におけるポテンシャル障壁の幅
Ｗ１は、破線で表したｐ型ドーパントの濃度が増加する
前のオーミック接触部位におけるポテンシャル障壁の幅
Ｗ２に比して小さい。このためにトンネル電流成分が増
加し、その結果、接触抵抗がやや減少する。
したオーミック接触部位におけるポテンシャル障壁の幅
Ｗ１は、破線で表したｐ型ドーパントの濃度が増加する
前のオーミック接触部位におけるポテンシャル障壁の幅
Ｗ２に比して小さい。このためにトンネル電流成分が増
加し、その結果、接触抵抗がやや減少する。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記し
た従来技術に係る半導体素子には、接触抵抗の減少がわ
ずかであるため、オーミック接触部位における電気伝導
度を所望の範囲内に制御することが困難であるという不
具合が顕在化している。この理由は、ｐ型ＧａＮ層５に
おけるｐ型ドーパントの濃度を増加させてもポテンシャ
ル障壁φｂ１の値自体を小さくすることができないの
で、ポテンシャル障壁により正孔の移動が妨げられるか
らである。
た従来技術に係る半導体素子には、接触抵抗の減少がわ
ずかであるため、オーミック接触部位における電気伝導
度を所望の範囲内に制御することが困難であるという不
具合が顕在化している。この理由は、ｐ型ＧａＮ層５に
おけるｐ型ドーパントの濃度を増加させてもポテンシャ
ル障壁φｂ１の値自体を小さくすることができないの
で、ポテンシャル障壁により正孔の移動が妨げられるか
らである。
【００１３】本発明は上記した問題を解決するためにな
されたもので、ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に至る
までの抵抗が著しく小さく、これにより信号が高効率で
出力される半導体素子構造およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
されたもので、ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に至る
までの抵抗が著しく小さく、これにより信号が高効率で
出力される半導体素子構造およびその製造方法を提供す
ることを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明は、ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間
にｐ型ＧａＡｓ層が介装されており、かつ前記ｐ型Ｇａ
Ａｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ
層におけるｐ型ドーパントに比して高いことを特徴とす
る。
めに、本発明は、ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間
にｐ型ＧａＡｓ層が介装されており、かつ前記ｐ型Ｇａ
Ａｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ
層におけるｐ型ドーパントに比して高いことを特徴とす
る。
【００１５】また、本発明は、ｐ型ＧａＮ層とオーミッ
ク電極との間に前記ｐ型ＧａＮ層から前記オーミック電
極に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
層（０＜ｘ≦１）が介装されており、かつ前記ｐ型Ａｌ
xＧａ1-xＡｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ
型ＧａＮ層におけるｐ型ドーパントに比して高いことを
特徴とする。
ク電極との間に前記ｐ型ＧａＮ層から前記オーミック電
極に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
層（０＜ｘ≦１）が介装されており、かつ前記ｐ型Ａｌ
xＧａ1-xＡｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ
型ＧａＮ層におけるｐ型ドーパントに比して高いことを
特徴とする。
【００１６】いずれの場合においても、これらの層が介
装されない場合に比してｐ型ＧａＮ層からオーミック電
極に至るまでの抵抗が小さくなる。したがって、高電圧
を印加しない場合でも信号が高効率で出力される。この
ため、電力消費量を低減することができるとともにオー
ミック接触部位に高熱が発生することを回避することが
できる。
装されない場合に比してｐ型ＧａＮ層からオーミック電
極に至るまでの抵抗が小さくなる。したがって、高電圧
を印加しない場合でも信号が高効率で出力される。この
ため、電力消費量を低減することができるとともにオー
ミック接触部位に高熱が発生することを回避することが
できる。
【００１７】このような半導体素子構造を備える半導体
素子においては、チタン／白金／金のような３層金属か
らオーミック電極を構成することができる。この場合、
ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に至るまでの抵抗が小
さいので、オーミック電極を熱処理することなく使用す
ることができる。
素子においては、チタン／白金／金のような３層金属か
らオーミック電極を構成することができる。この場合、
ｐ型ＧａＮ層からオーミック電極に至るまでの抵抗が小
さいので、オーミック電極を熱処理することなく使用す
ることができる。
【００１８】または、ニッケル／白金／金のような３層
金属からオーミック電極を構成するようにしてもよい。
この場合、オーミック電極を熱処理することにより前記
オーミック電極の構成元素をｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層にドープしてポテンシャル障壁を低
下させればよい。
金属からオーミック電極を構成するようにしてもよい。
この場合、オーミック電極を熱処理することにより前記
オーミック電極の構成元素をｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層にドープしてポテンシャル障壁を低
下させればよい。
【００１９】また、本発明は、ｐ型ＧａＮ層とオーミッ
ク電極との間にｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ層
から前記オーミック電極に指向してＡｌ濃度が減少する
ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、か
つ前記ｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層に
おけるｐ型ドーパントに比して高い半導体素子構造を製
造する半導体素子構造の製造方法であって、前記ｐ型Ｇ
ａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ層または前
記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）とを同一の製
膜装置で形成することを特徴とする。
ク電極との間にｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ層
から前記オーミック電極に指向してＡｌ濃度が減少する
ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、か
つ前記ｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ
層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層に
おけるｐ型ドーパントに比して高い半導体素子構造を製
造する半導体素子構造の製造方法であって、前記ｐ型Ｇ
ａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ層または前
記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）とを同一の製
膜装置で形成することを特徴とする。
【００２０】この場合、全層を同一の製膜装置で形成す
るので、上記の半導体素子構造を有する半導体素子を効
率よく製造することができる。
るので、上記の半導体素子構造を有する半導体素子を効
率よく製造することができる。
【００２１】さらに、本発明は、ｐ型ＧａＮ層とオーミ
ック電極との間にｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ
層から前記オーミック電極に指向してＡｌ濃度が減少す
るｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、
かつ前記ｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層
におけるｐ型ドーパントに比して高い半導体素子構造を
製造する半導体素子構造の製造方法であって、前記ｐ型
ＧａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ層または
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）とを別個の
製膜装置で形成することを特徴とする。
ック電極との間にｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ
層から前記オーミック電極に指向してＡｌ濃度が減少す
るｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、
かつ前記ｐ型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層
におけるｐ型ドーパントに比して高い半導体素子構造を
製造する半導体素子構造の製造方法であって、前記ｐ型
ＧａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ層または
前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）とを別個の
製膜装置で形成することを特徴とする。
【００２２】この場合、Ｎが含まれる層とＡｓが含まれ
る層とを別個の製膜装置で形成するので、ｐ型ＧａＡｓ
層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層にＮが含まれる等のコ
ンタミネーションを確実に回避することができる。
る層とを別個の製膜装置で形成するので、ｐ型ＧａＡｓ
層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層にＮが含まれる等のコ
ンタミネーションを確実に回避することができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る半導体素子に
つき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳
細に説明する。なお、図５〜図７に示される構成要素と
対応する構成要素については同一の参照符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
つき好適な実施の形態を挙げ、添付の図面を参照して詳
細に説明する。なお、図５〜図７に示される構成要素と
対応する構成要素については同一の参照符号を付し、そ
の詳細な説明を省略する。
【００２４】まず、第１の実施形態に係る半導体発光素
子の全体概略縦断面を図１に示す。この半導体発光素子
１０においては、基板２上に緩衝層３、ｎ型ＧａＮ層
４、ｐ型ＧａＮ層５がこの順序で積層されており、かつ
ｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極１２との間に、ｐ型Ｇ
ａＮ層５に比してｐ型ドーパントが高濃度にドープされ
たｐ型ＧａＡｓ層１４が介装されている。
子の全体概略縦断面を図１に示す。この半導体発光素子
１０においては、基板２上に緩衝層３、ｎ型ＧａＮ層
４、ｐ型ＧａＮ層５がこの順序で積層されており、かつ
ｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極１２との間に、ｐ型Ｇ
ａＮ層５に比してｐ型ドーパントが高濃度にドープされ
たｐ型ＧａＡｓ層１４が介装されている。
【００２５】ｐ型ＧａＡｓ層１４におけるｐ型ドーパン
トの濃度は、ｐ型ＧａＮ層５におけるｐ型ドーパントの
濃度よりも１００〜２００倍程度高いことが好ましい。
具体的には、ｐ型ＧａＮ層５におけるｐ型ドーパントの
濃度が１０18／ｃｍ3である場合、ｐ型ＧａＡｓ層１４
におけるｐ型ドーパントの濃度は、２×１０20／ｃｍ 3
程度で充分である。勿論、それより高濃度としてもよ
い。
トの濃度は、ｐ型ＧａＮ層５におけるｐ型ドーパントの
濃度よりも１００〜２００倍程度高いことが好ましい。
具体的には、ｐ型ＧａＮ層５におけるｐ型ドーパントの
濃度が１０18／ｃｍ3である場合、ｐ型ＧａＡｓ層１４
におけるｐ型ドーパントの濃度は、２×１０20／ｃｍ 3
程度で充分である。勿論、それより高濃度としてもよ
い。
【００２６】ｐ型ドーパントとしては、ＧａＡｓにｐ型
の電気導電性を発現させるものであれば特に限定されな
いが、カーボン、ベリリウム、亜鉛等を例示することが
できる。特に、カーボンおよびベリリウムをｐ型ドーパ
ントとして使用する場合、ｐ型ドーパントが２×１０20
／ｃｍ3以上の濃度でドープされたｐ型ＧａＡｓ層１４
を容易に得ることができるので好適である。
の電気導電性を発現させるものであれば特に限定されな
いが、カーボン、ベリリウム、亜鉛等を例示することが
できる。特に、カーボンおよびベリリウムをｐ型ドーパ
ントとして使用する場合、ｐ型ドーパントが２×１０20
／ｃｍ3以上の濃度でドープされたｐ型ＧａＡｓ層１４
を容易に得ることができるので好適である。
【００２７】ｐ型ＧａＡｓ層１４の厚みは、ｐ型ドーパ
ントの濃度にもよるが、ｐ型ドーパントの濃度が２×１
０20／ｃｍ3である場合、約６０オングストロームで充
分である。
ントの濃度にもよるが、ｐ型ドーパントの濃度が２×１
０20／ｃｍ3である場合、約６０オングストロームで充
分である。
【００２８】オーミック電極１２は、例えば、チタン／
白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造からな
る。この場合、熱処理を行うことなくｐ型ＧａＡｓ層１
４とオーミック電極１２との間の接触抵抗を低減するこ
とができる。
白金／金（Ｔｉ／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造からな
る。この場合、熱処理を行うことなくｐ型ＧａＡｓ層１
４とオーミック電極１２との間の接触抵抗を低減するこ
とができる。
【００２９】なお、オーミック電極１２をニッケル／白
金／金（Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造から構成
するようにしてもよい。この場合、ｐ型ＧａＡｓ層１４
上にオーミック電極１２を形成した後に高温で熱処理を
行うことが好ましい。オーミック電極１２中のニッケル
が拡散されることによりｐ型ＧａＡｓ層１４とｐ型Ｇａ
Ｎ層５との間のポテンシャル障壁の幅が狭められ、その
結果、接触抵抗が低減されるからである。
金／金（Ｎｉ／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造から構成
するようにしてもよい。この場合、ｐ型ＧａＡｓ層１４
上にオーミック電極１２を形成した後に高温で熱処理を
行うことが好ましい。オーミック電極１２中のニッケル
が拡散されることによりｐ型ＧａＡｓ層１４とｐ型Ｇａ
Ｎ層５との間のポテンシャル障壁の幅が狭められ、その
結果、接触抵抗が低減されるからである。
【００３０】このように構成された半導体発光素子１０
におけるｐ型ＧａＡｓ層１４とオーミック電極１２との
間のポテンシャル障壁φｂ２、およびｐ型ＧａＮ層５と
ｐ型ＧａＡｓ層１４との間のポテンシャル障壁φｂ３
は、そのエネルギバンドブロック図である図２に示され
るように、それぞれ、約０．７２ｅＶ、約１．９ｅＶと
なる。すなわち、いずれも、上記した従来技術に係る半
導体発光素子１におけるｐ型ＧａＮ層５とオーミック電
極６との間に生じるポテンシャル障壁φｂ１（２．２５
ｅＶ）に比して小さくなる。
におけるｐ型ＧａＡｓ層１４とオーミック電極１２との
間のポテンシャル障壁φｂ２、およびｐ型ＧａＮ層５と
ｐ型ＧａＡｓ層１４との間のポテンシャル障壁φｂ３
は、そのエネルギバンドブロック図である図２に示され
るように、それぞれ、約０．７２ｅＶ、約１．９ｅＶと
なる。すなわち、いずれも、上記した従来技術に係る半
導体発光素子１におけるｐ型ＧａＮ層５とオーミック電
極６との間に生じるポテンシャル障壁φｂ１（２．２５
ｅＶ）に比して小さくなる。
【００３１】しかも、ｐ型ＧａＡｓ層１４におけるｐ型
ドーパントの濃度が高いため、前記ポテンシャル障壁φ
ｂ２の幅Ｗ３は著しく狭い（図２参照）。このため、ｐ
型ＧａＡｓ層１４からオーミック電極１２へ指向する正
孔のトンネル確率が著しく高くなる。
ドーパントの濃度が高いため、前記ポテンシャル障壁φ
ｂ２の幅Ｗ３は著しく狭い（図２参照）。このため、ｐ
型ＧａＡｓ層１４からオーミック電極１２へ指向する正
孔のトンネル確率が著しく高くなる。
【００３２】総括すれば、ポテンシャル障壁φｂ２、φ
ｂ３がポテンシャル障壁φｂ１に比して小さく、かつポ
テンシャル障壁φｂ２の幅Ｗ３がポテンシャル障壁φｂ
１の幅Ｗ２に比して著しく狭い。その結果、半導体発光
素子１０におけるｐ型ＧａＮ層５からオーミック電極１
２に至るまでの抵抗が、従来技術に係る半導体発光素子
１におけるｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極６との接触
抵抗に比して著しく低くなる。
ｂ３がポテンシャル障壁φｂ１に比して小さく、かつポ
テンシャル障壁φｂ２の幅Ｗ３がポテンシャル障壁φｂ
１の幅Ｗ２に比して著しく狭い。その結果、半導体発光
素子１０におけるｐ型ＧａＮ層５からオーミック電極１
２に至るまでの抵抗が、従来技術に係る半導体発光素子
１におけるｐ型ＧａＮ層５とオーミック電極６との接触
抵抗に比して著しく低くなる。
【００３３】第１の実施形態に係る半導体発光素子１０
および従来技術に係る半導体発光素子１における印加電
圧と出力電流との関係を図３に示す。この図３から、実
際、印加電圧が同一である場合には、光信号がより高効
率で出力される素子は前者であることが明らかである。
すなわち、半導体発光素子１０においては、高電圧を印
加する必要がないので、半導体発光素子１０の発光効率
が低下することや電力消費量が増加することを回避する
ことができる。しかも、オーミック接触部位に高熱が発
生することもないので、半導体発光素子１０が正確に動
作する。
および従来技術に係る半導体発光素子１における印加電
圧と出力電流との関係を図３に示す。この図３から、実
際、印加電圧が同一である場合には、光信号がより高効
率で出力される素子は前者であることが明らかである。
すなわち、半導体発光素子１０においては、高電圧を印
加する必要がないので、半導体発光素子１０の発光効率
が低下することや電力消費量が増加することを回避する
ことができる。しかも、オーミック接触部位に高熱が発
生することもないので、半導体発光素子１０が正確に動
作する。
【００３４】次に、第２の実施形態に係る半導体電子素
子２０の全体概略縦断面を図４に示す。なお、図１に示
される構成要素に対応する構成要素については同一の参
照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
子２０の全体概略縦断面を図４に示す。なお、図１に示
される構成要素に対応する構成要素については同一の参
照符号を付し、その詳細な説明を省略する。
【００３５】この半導体電子素子２０はいわゆるｎｐｎ
接合のＨＢＴであり、基板２上に形成された緩衝層３上
にｎ型層２２、ｐ型ＧａＮ層２４およびｎ型層２６がこ
の順序で積層されている。そして、各層２２、２４およ
び２６の上端面にはコレクタ電極Ｃ、ベース電極Ｂおよ
びエミッタ電極Ｅがそれぞれ形成されており、ｐ型Ｇａ
Ｎ層２４とベース電極Ｂとの間には、ｐ型ＧａＮ層２４
からベース電極Ｂに指向してＡｌ濃度が減少するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）２８が介装されてい
る。なお、各電極Ｃ、ＢおよびＥの構成材料としては、
それぞれ、各層２２、２４および２６とオーミック接触
するものが選定される。
接合のＨＢＴであり、基板２上に形成された緩衝層３上
にｎ型層２２、ｐ型ＧａＮ層２４およびｎ型層２６がこ
の順序で積層されている。そして、各層２２、２４およ
び２６の上端面にはコレクタ電極Ｃ、ベース電極Ｂおよ
びエミッタ電極Ｅがそれぞれ形成されており、ｐ型Ｇａ
Ｎ層２４とベース電極Ｂとの間には、ｐ型ＧａＮ層２４
からベース電極Ｂに指向してＡｌ濃度が減少するｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）２８が介装されてい
る。なお、各電極Ｃ、ＢおよびＥの構成材料としては、
それぞれ、各層２２、２４および２６とオーミック接触
するものが選定される。
【００３６】ｎ型層２２は、ＧａＮにｎ型ドーパントが
高濃度でドープされたｎ+型ＧａＮ層２２ａと、該ｎ+型
ＧａＮ層２２ａよりもｎ型ドーパントの濃度が低いＧａ
Ｎからなるｎ型ＧａＮ層２２ｂとからなる。このうち、
ｎ型ＧａＮ層２２ｂはｎ+型ＧａＮ層２２ａよりも幅狭
に形成されており、したがって、ｎ+型ＧａＮ層２２ａ
の上端面の一部は露出している。コレクタ電極Ｃは、ｎ
+型ＧａＮ層２２ａの露出した上端面に形成されてい
る。
高濃度でドープされたｎ+型ＧａＮ層２２ａと、該ｎ+型
ＧａＮ層２２ａよりもｎ型ドーパントの濃度が低いＧａ
Ｎからなるｎ型ＧａＮ層２２ｂとからなる。このうち、
ｎ型ＧａＮ層２２ｂはｎ+型ＧａＮ層２２ａよりも幅狭
に形成されており、したがって、ｎ+型ＧａＮ層２２ａ
の上端面の一部は露出している。コレクタ電極Ｃは、ｎ
+型ＧａＮ層２２ａの露出した上端面に形成されてい
る。
【００３７】ｎ型ＧａＮ層２２ｂ上に積層されたｐ型Ｇ
ａＮ層２４は、ｎ型ＧａＮ層２２ｂと同幅である。一
方、ｐ型ＧａＮ層２４層上に積層されたｎ型層２６は、
ｐ型ＧａＮ層２４よりも幅狭である。このため、ｐ型Ｇ
ａＮ層２４の上端面の一部は露出している。ベース電極
Ｂは、ｐ型ＧａＮ層２４に比してｐ型ドーパントが高濃
度でドープされたｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８を介し
て、ｐ型ＧａＮ層２４の露出した上端面に形成されてい
る。
ａＮ層２４は、ｎ型ＧａＮ層２２ｂと同幅である。一
方、ｐ型ＧａＮ層２４層上に積層されたｎ型層２６は、
ｐ型ＧａＮ層２４よりも幅狭である。このため、ｐ型Ｇ
ａＮ層２４の上端面の一部は露出している。ベース電極
Ｂは、ｐ型ＧａＮ層２４に比してｐ型ドーパントが高濃
度でドープされたｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８を介し
て、ｐ型ＧａＮ層２４の露出した上端面に形成されてい
る。
【００３８】ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８におけるｐ型
ドーパントの濃度は、ｐ型ＧａＮ層２４におけるｐ型ド
ーパントの濃度よりも１００〜２００倍程度高いことが
好ましい。例えば、ｐ型ＧａＮ層２４におけるｐ型ドー
パントの濃度が１０18／ｃｍ 3である場合、ｐ型ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ層２８におけるｐ型ドーパントの濃度は、２
×１０20／ｃｍ3程度で充分である。勿論、それより高
濃度としてもよい。
ドーパントの濃度は、ｐ型ＧａＮ層２４におけるｐ型ド
ーパントの濃度よりも１００〜２００倍程度高いことが
好ましい。例えば、ｐ型ＧａＮ層２４におけるｐ型ドー
パントの濃度が１０18／ｃｍ 3である場合、ｐ型ＡｌxＧ
ａ1-xＡｓ層２８におけるｐ型ドーパントの濃度は、２
×１０20／ｃｍ3程度で充分である。勿論、それより高
濃度としてもよい。
【００３９】ｐ型ドーパントとしては、ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓにｐ型の電気導電性を発現させるものであれば特に限
定されないが、第１の実施形態と同様に、カーボン、ベ
リリウム、亜鉛等を例示することができる。特に、カー
ボンおよびベリリウムをｐ型ドーパントとして使用する
場合、ｐ型ドーパントの濃度が２×１０20／ｃｍ3以上
であるｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８が容易に得られるの
で好適である。
ｓにｐ型の電気導電性を発現させるものであれば特に限
定されないが、第１の実施形態と同様に、カーボン、ベ
リリウム、亜鉛等を例示することができる。特に、カー
ボンおよびベリリウムをｐ型ドーパントとして使用する
場合、ｐ型ドーパントの濃度が２×１０20／ｃｍ3以上
であるｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８が容易に得られるの
で好適である。
【００４０】ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８の厚みは、ｐ
型ドーパントの濃度にもよるが、ｐ型ドーパントの濃度
が２×１０20／ｃｍ3である場合、約６０オングストロ
ームで充分である。
型ドーパントの濃度にもよるが、ｐ型ドーパントの濃度
が２×１０20／ｃｍ3である場合、約６０オングストロ
ームで充分である。
【００４１】ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８におけるｘの
値は、ｐ型ＧａＮ層２４との接合部位では１であるが、
ベース電極Ｂ側に指向して減少し、最終的に、ベース電
極Ｂとの接合部位において０に近似できるほど小さくな
る。
値は、ｐ型ＧａＮ層２４との接合部位では１であるが、
ベース電極Ｂ側に指向して減少し、最終的に、ベース電
極Ｂとの接合部位において０に近似できるほど小さくな
る。
【００４２】ベース電極Ｂは、チタン／白金／金（Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造の非合金からなる。こ
の場合、熱処理を行うことなくｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
２８とベース電極Ｂとの間の接触抵抗を低減することが
できる。
／Ｐｔ／Ａｕ）のような３層構造の非合金からなる。こ
の場合、熱処理を行うことなくｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
２８とベース電極Ｂとの間の接触抵抗を低減することが
できる。
【００４３】なお、ニッケル／白金／金（Ｎｉ／Ｐｔ／
Ａｕ）のような３層構造の合金を使用してベース電極Ｂ
を構成するようにしてもよい。この場合も、上記した理
由から、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８上にベース電極Ｂ
を形成した後に熱処理を行うことが好ましい。
Ａｕ）のような３層構造の合金を使用してベース電極Ｂ
を構成するようにしてもよい。この場合も、上記した理
由から、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８上にベース電極Ｂ
を形成した後に熱処理を行うことが好ましい。
【００４４】そして、ｐ型ＧａＮ層２４上に該ｐ型Ｇａ
Ｎ層２４よりも幅狭に積層されたｎ型層２６は、ｎ型Ａ
ｌＧａＮ層２６ａとｎ型ＧａＮ層２６ｂとがこの順序で
接合されてなる。エミッタ電極Ｅは、ｎ型ＧａＮ層２６
ｂ上に該ｎ型ＧａＮ層２６ｂよりも幅狭に形成されてい
る。
Ｎ層２４よりも幅狭に積層されたｎ型層２６は、ｎ型Ａ
ｌＧａＮ層２６ａとｎ型ＧａＮ層２６ｂとがこの順序で
接合されてなる。エミッタ電極Ｅは、ｎ型ＧａＮ層２６
ｂ上に該ｎ型ＧａＮ層２６ｂよりも幅狭に形成されてい
る。
【００４５】このように構成された半導体電子素子２０
においては、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８とベース電極
Ｂとの間のポテンシャル障壁φｂ４は、上記した第１の
実施形態におけるｐ型ＧａＡｓ層１４とオーミック電極
１２との間のポテンシャル障壁φｂ２に略等しく、約
０．７２ｅＶである。上記したように、ｐ型ＡｌxＧａ1
-xＡｓ層２８とベース電極Ｂとの接合部位においてはｘ
が０に近似できるほど小さく、したがって、この部位で
は、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８の組成がｐ型ＧａＡｓ
に略等しいからである。
においては、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８とベース電極
Ｂとの間のポテンシャル障壁φｂ４は、上記した第１の
実施形態におけるｐ型ＧａＡｓ層１４とオーミック電極
１２との間のポテンシャル障壁φｂ２に略等しく、約
０．７２ｅＶである。上記したように、ｐ型ＡｌxＧａ1
-xＡｓ層２８とベース電極Ｂとの接合部位においてはｘ
が０に近似できるほど小さく、したがって、この部位で
は、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８の組成がｐ型ＧａＡｓ
に略等しいからである。
【００４６】一方、ｐ型ＧａＮ層２４とｐ型ＡｌxＧａ
1-xＡｓ層２８との間のポテンシャル障壁φｂ５は、０
≦ｘ＜０．４５である場合は下記の式（１）により求め
られ、０．４５≦ｘ＜１である場合は式（２）により求
められる。
1-xＡｓ層２８との間のポテンシャル障壁φｂ５は、０
≦ｘ＜０．４５である場合は下記の式（１）により求め
られ、０．４５≦ｘ＜１である場合は式（２）により求
められる。
【００４７】 φｂ５＝１．９０６−０．５２６ｘ…（１） φｂ５＝１．７０４＋０．０１５ｘ−０．１４３ｘ2…（２） 上記したように、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８のｐ型Ｇ
ａＮ層２４との接合部位におけるｘは１であり、したが
って、式（２）によりポテンシャル障壁φｂ５を求める
と、約１．５７ｅＶとなる。すなわち、この場合、ｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８とｐ型ＧａＮ層２４との間のポ
テンシャル障壁φｂ５は、上記第１の実施形態における
ｐ型ＧａＮ層５とｐ型ＧａＡｓ層１４との間のポテンシ
ャル障壁φｂ３（約１．９ｅＶ）よりも小さい。したが
って、ｐ型ＧａＮ層２４からベース電極Ｂに至るまでの
抵抗は、上記第１の実施形態におけるｐ型ＧａＮ層５か
らオーミック電極１２に至るまでの抵抗に比して低くな
る。
ａＮ層２４との接合部位におけるｘは１であり、したが
って、式（２）によりポテンシャル障壁φｂ５を求める
と、約１．５７ｅＶとなる。すなわち、この場合、ｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８とｐ型ＧａＮ層２４との間のポ
テンシャル障壁φｂ５は、上記第１の実施形態における
ｐ型ＧａＮ層５とｐ型ＧａＡｓ層１４との間のポテンシ
ャル障壁φｂ３（約１．９ｅＶ）よりも小さい。したが
って、ｐ型ＧａＮ層２４からベース電極Ｂに至るまでの
抵抗は、上記第１の実施形態におけるｐ型ＧａＮ層５か
らオーミック電極１２に至るまでの抵抗に比して低くな
る。
【００４８】換言すれば、ｐ型ＧａＮ層２４とベース電
極Ｂとの間にｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８を介装する場
合、ｐ型ＧａＡｓ層を介装する場合に比してｐ型ＧａＮ
層２４からベース電極Ｂに至るまでの抵抗を一層低減す
ることができる。したがって、信号を一層高効率で出力
させることができるので、電力消費量の増加やオーミッ
ク接触部位における熱の発生を一層良好に回避すること
ができる。しかも、より高速で動作し、かつ超高周波雑
音が少ないＨＢＴとなる。
極Ｂとの間にｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層２８を介装する場
合、ｐ型ＧａＡｓ層を介装する場合に比してｐ型ＧａＮ
層２４からベース電極Ｂに至るまでの抵抗を一層低減す
ることができる。したがって、信号を一層高効率で出力
させることができるので、電力消費量の増加やオーミッ
ク接触部位における熱の発生を一層良好に回避すること
ができる。しかも、より高速で動作し、かつ超高周波雑
音が少ないＨＢＴとなる。
【００４９】次に、本実施の形態に係る半導体素子構造
の製造方法につき、図１の半導体発光素子１０を製造す
る場合を例にして説明する。
の製造方法につき、図１の半導体発光素子１０を製造す
る場合を例にして説明する。
【００５０】まず、製膜装置のチャンバ内に基板２をセ
ットしてチャンバ内を排気した後、チャンバ内を昇温す
る。そして、チャンバ内が所定の温度に到達した後、該
チャンバ内に製膜装置のガス供給機構を介してトリメチ
ルガリウム等のＧａ源ガスとアンモニア等のＮ源ガスと
を供給し、所定の厚みの緩衝層３を形成する。
ットしてチャンバ内を排気した後、チャンバ内を昇温す
る。そして、チャンバ内が所定の温度に到達した後、該
チャンバ内に製膜装置のガス供給機構を介してトリメチ
ルガリウム等のＧａ源ガスとアンモニア等のＮ源ガスと
を供給し、所定の厚みの緩衝層３を形成する。
【００５１】次いで、両ガスの供給を続行しながらシラ
ン等のＳｉ源ガス等、ｎ型ドーパント源となるガスを供
給して所定の厚みのｎ型ＧａＮ層４を形成する。
ン等のＳｉ源ガス等、ｎ型ドーパント源となるガスを供
給して所定の厚みのｎ型ＧａＮ層４を形成する。
【００５２】次いで、ｎ型ドーパント源となるガスの供
給を停止し、ｐ型ドーパント源となるガスを供給して所
定の厚みのｐ型ＧａＮ層５を形成する。例えば、ｐ型ド
ーパントをカーボンとする場合、ガスとしてはメタン等
を供給すればよい。
給を停止し、ｐ型ドーパント源となるガスを供給して所
定の厚みのｐ型ＧａＮ層５を形成する。例えば、ｐ型ド
ーパントをカーボンとする場合、ガスとしてはメタン等
を供給すればよい。
【００５３】ｐ型ＧａＮ層５が形成された後、全ガスの
供給を停止し、チャンバ内を排気する。
供給を停止し、チャンバ内を排気する。
【００５４】そして、チャンバ内にＧａ源ガス、アルシ
ン等のＡｓ源ガスおよび上記のようなｐ型ドーパント源
となるガスを供給して約６０オングストロームの厚みの
ｐ型ＧａＡｓ層１４を形成する。なお、ｐ型ＡｌxＧａ
1-xＡｓ層を形成する場合には、上記のようなガスの
他、さらにトリメチルアルミニウム等のＡｌ源ガスを供
給する。この場合、Ａｌ源ガスの供給量を順次減少させ
ることにより、Ａｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層を形成することができる。
ン等のＡｓ源ガスおよび上記のようなｐ型ドーパント源
となるガスを供給して約６０オングストロームの厚みの
ｐ型ＧａＡｓ層１４を形成する。なお、ｐ型ＡｌxＧａ
1-xＡｓ層を形成する場合には、上記のようなガスの
他、さらにトリメチルアルミニウム等のＡｌ源ガスを供
給する。この場合、Ａｌ源ガスの供給量を順次減少させ
ることにより、Ａｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-xＡ
ｓ層を形成することができる。
【００５５】ｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型ＡｌxＧａ
1-xＡｓ層を形成する前には、上記したようにチャンバ
内が排気されている。このため、チャンバ内にＮ源ガス
が残留することはなく、したがって、これらの層にＮが
含まれる等のコンタミネーションが生じることを回避す
ることができる。
1-xＡｓ層を形成する前には、上記したようにチャンバ
内が排気されている。このため、チャンバ内にＮ源ガス
が残留することはなく、したがって、これらの層にＮが
含まれる等のコンタミネーションが生じることを回避す
ることができる。
【００５６】そして、このようにして形成されたｐ型Ｇ
ａＡｓ層１４またはｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層上に、例え
ば、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順序で積層させ、Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕからなるオーミック電極１２とする。また
は、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順序で積層させ、Ｎｉ
／Ｐｔ／Ａｕからなるオーミック電極１２としてもよ
い。この場合、熱処理を施してＮｉをｐ型ＧａＡｓ層１
４またはｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層に拡散させればよい。
ａＡｓ層１４またはｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層上に、例え
ば、Ｔｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順序で積層させ、Ｔｉ
／Ｐｔ／Ａｕからなるオーミック電極１２とする。また
は、Ｎｉ、ＰｔおよびＡｕをこの順序で積層させ、Ｎｉ
／Ｐｔ／Ａｕからなるオーミック電極１２としてもよ
い。この場合、熱処理を施してＮｉをｐ型ＧａＡｓ層１
４またはｐ型ＡｌxＧａ1 -xＡｓ層に拡散させればよい。
【００５７】上記の製造方法の場合、ｐ型ＧａＮ層５ま
でに至る各層３、４とｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層とを同一の製膜装置で形成するので、
半導体発光素子１０を効率よく製造することができる。
でに至る各層３、４とｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型Ａ
ｌxＧａ1-xＡｓ層とを同一の製膜装置で形成するので、
半導体発光素子１０を効率よく製造することができる。
【００５８】また、半導体発光素子１０等は、次のよう
にしても製造することができる。
にしても製造することができる。
【００５９】上記の製造方法に準拠して緩衝層３、ｎ型
ＧａＮ層４およびｐ型ＧａＮ層５を形成する。
ＧａＮ層４およびｐ型ＧａＮ層５を形成する。
【００６０】次いで、これらの層３、４、５が形成され
た基板２を製膜装置から取り出し、別の製膜装置のチャ
ンバ内にセットする。
た基板２を製膜装置から取り出し、別の製膜装置のチャ
ンバ内にセットする。
【００６１】次いで、チャンバ内を排気した後にチャン
バ内を昇温し、チャンバ内を所定の温度に到達させる。
そして、チャンバ内に上記のようなＧａ源ガス、Ａｓ源
ガスおよびｐ型ドーパント源となるガスを供給して約６
０オングストロームの厚みのｐ型ＧａＡｓ層１４を形成
する。なお、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層を形成する場合、
上記したようにトリメチルアルミニウム等のＡｌ源ガス
をさらに供給し、その供給量を順次減少させればよい。
バ内を昇温し、チャンバ内を所定の温度に到達させる。
そして、チャンバ内に上記のようなＧａ源ガス、Ａｓ源
ガスおよびｐ型ドーパント源となるガスを供給して約６
０オングストロームの厚みのｐ型ＧａＡｓ層１４を形成
する。なお、ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層を形成する場合、
上記したようにトリメチルアルミニウム等のＡｌ源ガス
をさらに供給し、その供給量を順次減少させればよい。
【００６２】次いで、上記の製造方法に準拠して、例え
ば、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる
オーミック電極１２を形成する。後者の場合、熱処理を
施こすことによりＮｉをｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層に拡散させることが好ましいことは
上述した通りである。
ば、Ｔｉ／Ｐｔ／ＡｕまたはＮｉ／Ｐｔ／Ａｕからなる
オーミック電極１２を形成する。後者の場合、熱処理を
施こすことによりＮｉをｐ型ＧａＡｓ層１４またはｐ型
ＡｌxＧａ1-xＡｓ層に拡散させることが好ましいことは
上述した通りである。
【００６３】このような製造方法においては、緩衝層
３、ｎ型ＧａＮ層４およびｐ型ＧａＮ層５とｐ型ＧａＡ
ｓ層１４またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層とを別個の製膜
装置で形成するので、コンタミネーションが生じること
を一層確実に回避することができる。
３、ｎ型ＧａＮ層４およびｐ型ＧａＮ層５とｐ型ＧａＡ
ｓ層１４またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層とを別個の製膜
装置で形成するので、コンタミネーションが生じること
を一層確実に回避することができる。
【００６４】なお、上記においては、第１の実施形態で
半導体発光素子１０を例示し、かつ第２の実施形態で半
導体電子素子２０を例示して説明したが、ｐ型ＧａＮ層
とオーミック電極との間にｘの値が上記のように変化す
るｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層を介装して半導体発光素子を
構成するようにしてもよいし、ｐ型ＧａＮ層とベース電
極との間にｐ型ＧａＡｓ層を介装して半導体電子素子を
構成するようにしてもよい。
半導体発光素子１０を例示し、かつ第２の実施形態で半
導体電子素子２０を例示して説明したが、ｐ型ＧａＮ層
とオーミック電極との間にｘの値が上記のように変化す
るｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層を介装して半導体発光素子を
構成するようにしてもよいし、ｐ型ＧａＮ層とベース電
極との間にｐ型ＧａＡｓ層を介装して半導体電子素子を
構成するようにしてもよい。
【００６５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係る半導
体素子構造によれば、ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極と
の間にｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層が
介装されている。これにより、ｐ型ＧａＮ層からオーミ
ック電極に至るまでの抵抗が低減される。その結果、信
号がより高効率で出力されるようになるので、印加電圧
を小さくすることができ、結局、電力消費量を低減する
ことができる。しかも、オーミック接触部位に高熱が発
生することが回避されるので、半導体素子の長寿命化を
図ることができる。
体素子構造によれば、ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極と
の間にｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層が
介装されている。これにより、ｐ型ＧａＮ層からオーミ
ック電極に至るまでの抵抗が低減される。その結果、信
号がより高効率で出力されるようになるので、印加電圧
を小さくすることができ、結局、電力消費量を低減する
ことができる。しかも、オーミック接触部位に高熱が発
生することが回避されるので、半導体素子の長寿命化を
図ることができる。
【００６６】本発明に係る半導体素子構造を、例えば、
ＨＢＴに採用した場合、このＨＢＴは、高速で動作しか
つ超高周波雑音の少ないものとなる。
ＨＢＴに採用した場合、このＨＢＴは、高速で動作しか
つ超高周波雑音の少ないものとなる。
【００６７】また、本発明に係る半導体素子構造の製造
方法によれば、ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層とｐ型Ｇ
ａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層とを同一の製膜
装置で形成するようにしている。このため、上記半導体
素子構造を有する半導体素子を効率よく製造することが
できるという効果が達成される。
方法によれば、ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層とｐ型Ｇ
ａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層とを同一の製膜
装置で形成するようにしている。このため、上記半導体
素子構造を有する半導体素子を効率よく製造することが
できるという効果が達成される。
【００６８】さらに、本発明に係る半導体素子構造の製
造方法によれば、ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層とｐ型
ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦
１）とを別個の製膜装置で形成するようにしている。こ
のため、ｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
にＮが含まれるというコンタミネーションを確実に回避
することができるという効果が達成される。
造方法によれば、ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層とｐ型
ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦
１）とを別個の製膜装置で形成するようにしている。こ
のため、ｐ型ＧａＡｓ層またはｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層
にＮが含まれるというコンタミネーションを確実に回避
することができるという効果が達成される。
【図１】第１の実施形態に係る半導体発光素子の概略縦
断面図である。
断面図である。
【図２】図１の半導体発光素子のｎ型ＧａＮ層からオー
ミック電極に至るまでのエネルギバンドブロック図であ
る。
ミック電極に至るまでのエネルギバンドブロック図であ
る。
【図３】図１の半導体発光素子および従来技術に係る半
導体発光素子のそれぞれにおける印加電圧と出力電流と
の関係を示したグラフである。
導体発光素子のそれぞれにおける印加電圧と出力電流と
の関係を示したグラフである。
【図４】第２の実施形態に係る半導体電子素子の概略縦
断面図である。
断面図である。
【図５】従来技術に係る半導体発光素子の概略縦断面図
である。
である。
【図６】図５の半導体発光素子のｎ型ＧａＮ層からオー
ミック電極に至るまでのエネルギバンドブロック図であ
る。
ミック電極に至るまでのエネルギバンドブロック図であ
る。
【図７】図６のエネルギバンドブロックの平衡状態図で
ある。
ある。
１、１０…半導体発光素子 ４、２２ｂ、２６
ｂ…ｎ型ＧａＮ層 ５、２４…ｐ型ＧａＮ層 ６、１２…オーミ
ック電極 ２０…半導体電子素子（ＨＢＴ） ２８…ｐ型Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ層 Ｂ…ベース電極（オーミック電極）
ｂ…ｎ型ＧａＮ層 ５、２４…ｐ型ＧａＮ層 ６、１２…オーミ
ック電極 ２０…半導体電子素子（ＨＢＴ） ２８…ｐ型Ａｌx
Ｇａ1-xＡｓ層 Ｂ…ベース電極（オーミック電極）
Claims (6)
- 【請求項１】ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間にｐ
型ＧａＡｓ層が介装されており、かつ前記ｐ型ＧａＡｓ
層におけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層に
おけるｐ型ドーパントに比して高いことを特徴とする半
導体素子構造。 - 【請求項２】ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間に前
記ｐ型ＧａＮ層から前記オーミック電極に指向してＡｌ
濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）
が介装されており、かつ前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層に
おけるｐ型ドーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層におけ
るｐ型ドーパントに比して高いことを特徴とする半導体
素子構造。 - 【請求項３】請求項１または２記載の半導体素子構造に
おいて、前記オーミック電極が非熱処理であることを特
徴とする半導体素子構造。 - 【請求項４】請求項１または２記載の半導体素子構造に
おいて、前記オーミック電極が熱処理を施されたもので
あり、かつ該オーミック電極の構成元素が前記ｐ型Ｇａ
Ａｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層にドープされ
てポテンシャル障壁が低下していることを特徴とする半
導体素子構造。 - 【請求項５】ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間にｐ
型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ層から前記オーミッ
ク電極に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-x
Ａｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、かつ前記ｐ型ＧａＡ
ｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層におけるｐ型ド
ーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層におけるｐ型ドーパ
ントに比して高い半導体素子構造を製造する半導体素子
構造の製造方法であって、 前記ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ
層または前記ｐ型Ａｌ xＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）と
を同一の製膜装置で形成することを特徴とする半導体素
子構造の製造方法。 - 【請求項６】ｐ型ＧａＮ層とオーミック電極との間にｐ
型ＧａＡｓ層または前記ｐ型ＧａＮ層から前記オーミッ
ク電極に指向してＡｌ濃度が減少するｐ型ＡｌxＧａ1-x
Ａｓ層（０＜ｘ≦１）が介装され、かつ前記ｐ型ＧａＡ
ｓ層または前記ｐ型ＡｌxＧａ1-xＡｓ層におけるｐ型ド
ーパントの濃度が前記ｐ型ＧａＮ層におけるｐ型ドーパ
ントに比して高い半導体素子構造を製造する半導体素子
構造の製造方法であって、 前記ｐ型ＧａＮ層に至るまでの各層と前記ｐ型ＧａＡｓ
層または前記ｐ型Ａｌ xＧａ1-xＡｓ層（０＜ｘ≦１）と
を別個の製膜装置で形成することを特徴とする半導体素
子構造の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR99-9063 | 1999-03-17 | ||
| KR1019990009063A KR100308921B1 (ko) | 1999-03-17 | 1999-03-17 | ｐ형 ＧａＮ계 반도체의 낮은 오믹 접촉 저항 형성을 위한 Ｅｐｉ구조 및 낮은 오믹접촉 저항 형성을 위한 Ｅｐｉ 구조 성장방법 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000286412A true JP2000286412A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=19576852
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000064128A Pending JP2000286412A (ja) | 1999-03-17 | 2000-03-08 | 半導体素子構造およびその製造方法 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6410944B1 (ja) |
| JP (1) | JP2000286412A (ja) |
| KR (1) | KR100308921B1 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232622A (ja) * | 2008-06-03 | 2010-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハ、赤外ＬＥＤ、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板の製造方法、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハの製造方法および赤外ＬＥＤの製造方法 |
| JP2020170875A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-10-15 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 深紫外発光素子およびその製造方法 |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001217456A (ja) * | 2000-02-03 | 2001-08-10 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| KR100542720B1 (ko) * | 2003-06-03 | 2006-01-11 | 삼성전기주식회사 | GaN계 접합 구조 |
| KR100986464B1 (ko) | 2003-09-01 | 2010-10-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 다이오드 및 그 제조방법 |
| KR100486614B1 (ko) * | 2004-03-05 | 2005-05-03 | 에피밸리 주식회사 | 낮은 접촉저항을 가지는 ⅲ-질화물반도체 발광소자 |
| JP5431667B2 (ja) * | 2007-10-01 | 2014-03-05 | 富士電機株式会社 | 窒化ガリウム半導体装置 |
| KR102404522B1 (ko) * | 2019-05-02 | 2022-06-08 | 한국전자통신연구원 | 반도체 소자 제조방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5804834A (en) * | 1994-10-28 | 1998-09-08 | Mitsubishi Chemical Corporation | Semiconductor device having contact resistance reducing layer |
| US5670798A (en) * | 1995-03-29 | 1997-09-23 | North Carolina State University | Integrated heterostructures of Group III-V nitride semiconductor materials including epitaxial ohmic contact non-nitride buffer layer and methods of fabricating same |
| JPH10209569A (ja) * | 1997-01-16 | 1998-08-07 | Hewlett Packard Co <Hp> | ｐ型窒化物半導体装置とその製造方法 |
-
1999
- 1999-03-17 KR KR1019990009063A patent/KR100308921B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1999-09-13 US US09/394,223 patent/US6410944B1/en not_active Expired - Lifetime
-
2000
- 2000-03-08 JP JP2000064128A patent/JP2000286412A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010232622A (ja) * | 2008-06-03 | 2010-10-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハ、赤外ＬＥＤ、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板の製造方法、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハの製造方法および赤外ＬＥＤの製造方法 |
| JP4605291B2 (ja) * | 2008-06-03 | 2011-01-05 | 住友電気工業株式会社 | ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハ、赤外ＬＥＤ、ＡｌｘＧａ（１−ｘ）Ａｓ基板の製造方法、赤外ＬＥＤ用のエピタキシャルウエハの製造方法および赤外ＬＥＤの製造方法 |
| JP2020170875A (ja) * | 2017-02-17 | 2020-10-15 | Ｄｏｗａエレクトロニクス株式会社 | 深紫外発光素子およびその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR20000060605A (ko) | 2000-10-16 |
| US6410944B1 (en) | 2002-06-25 |
| KR100308921B1 (ko) | 2001-09-26 |
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