JP2001035796A - ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 - Google Patents
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合
物半導体より高キャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体を製造する方法の提供。 【解決手段】 気相成長法によりｐ型不純物をドープし
た窒化ガリウム系化合物半導体を水素を吸蔵する能力を
有する金属又は合金の存在下に熱処理して、ｐ型不純物
を活性化し、これによって、高キャリア濃度のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を得る。
物半導体より高キャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体を製造する方法の提供。 【解決手段】 気相成長法によりｐ型不純物をドープし
た窒化ガリウム系化合物半導体を水素を吸蔵する能力を
有する金属又は合金の存在下に熱処理して、ｐ型不純物
を活性化し、これによって、高キャリア濃度のｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ型化合物半導体
の製造方法に関する。本発明は、紫外線、青色発光ダイ
オード及びレーザダイオード等の発光デバイス用、又
は、ｐ型層を有する窒化ガリウム系電子デバイス用のｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法に関し、さら
に詳しくは、気相成長法によってｐ型不純物をドープし
て形成した窒化ガリウム系化合物半導体層を、高キャリ
ア濃度のｐ型層とする方法に関する。
の製造方法に関する。本発明は、紫外線、青色発光ダイ
オード及びレーザダイオード等の発光デバイス用、又
は、ｐ型層を有する窒化ガリウム系電子デバイス用のｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法に関し、さら
に詳しくは、気相成長法によってｐ型不純物をドープし
て形成した窒化ガリウム系化合物半導体層を、高キャリ
ア濃度のｐ型層とする方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体
を用いた紫外線、青色発光素子の研究が広く行なわれて
いる。この種の窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体層を形
成・積層する方法としては、有機金属気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法という。）及び分子線エピタキシー法
（以下、ＭＢＥ法という。）等の気相成長法がよく知ら
れている。
を用いた紫外線、青色発光素子の研究が広く行なわれて
いる。この種の窒化ガリウム（ＧａＮ）系半導体層を形
成・積層する方法としては、有機金属気相成長法（以
下、ＭＯＣＶＤ法という。）及び分子線エピタキシー法
（以下、ＭＢＥ法という。）等の気相成長法がよく知ら
れている。
【０００３】以下に、かかる気相成長法の例としてＭＯ
ＣＶＤ法について簡単に説明し、技術的背景を明らかに
する。即ち、かかる方法においては、III 族有機金属化
合物及びＶ族原料ガス等（例えば、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アン
モニア等）を加熱保持した基板（例えば、サファイア、
ＳｉＣ等）上に供給し、この基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体が成長せしめられる。又、必要に応じて、こ
の際に他の不純物ガスを供給することによって、ｎ型、
ｉ型、ｐ型の伝導性を持たせる如くにすることが出来
る。かかる不純物としては、ｎ型不純物としてＳｉがよ
く知られており、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｍｇがよく
用いられる。しかしながら、ｐ型不純物をドーピングし
て結晶成長を行っただけでは、高キャリア濃度のｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体を得ることは出来ず、抵抗率
が１０8 Ω・ｃｍ以上の高抵抗な半絶縁材料、即ちｉ型
材料を得ることになってしまう。
ＣＶＤ法について簡単に説明し、技術的背景を明らかに
する。即ち、かかる方法においては、III 族有機金属化
合物及びＶ族原料ガス等（例えば、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、アン
モニア等）を加熱保持した基板（例えば、サファイア、
ＳｉＣ等）上に供給し、この基板上に窒化ガリウム系化
合物半導体が成長せしめられる。又、必要に応じて、こ
の際に他の不純物ガスを供給することによって、ｎ型、
ｉ型、ｐ型の伝導性を持たせる如くにすることが出来
る。かかる不純物としては、ｎ型不純物としてＳｉがよ
く知られており、ｐ型不純物としてはＺｎ、Ｍｇがよく
用いられる。しかしながら、ｐ型不純物をドーピングし
て結晶成長を行っただけでは、高キャリア濃度のｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体を得ることは出来ず、抵抗率
が１０8 Ω・ｃｍ以上の高抵抗な半絶縁材料、即ちｉ型
材料を得ることになってしまう。
【０００４】かかる高抵抗のｉ型体を低抵抗化してｐ型
に近付けようとする試みが、従来において行なわれた。
に近付けようとする試みが、従来において行なわれた。
【０００５】特開平２−２５７６７９号公報において
は、ｐ型不純物としてＭｇをドープした高抵抗のｉ型窒
化ガリウム系化合物半導体を最上層に形成し、この最上
層のＭｇドープした窒化ガリウム系化合物半導体表面
に、加速電圧６ｋＶ〜３０ｋＶの電子線を照射し、これ
によって表面から約０．５μｍの層を低抵抗化する方法
が記載されている。しかしながら、かかる方法では、電
子線が侵入する極く表面の部分のみが低抵抗化するに止
り、又、電子線を走査させてウェハ一全体を照射しなけ
ればならないために、現実的には面内均一に低抵抗化す
ることは出来なかった。
は、ｐ型不純物としてＭｇをドープした高抵抗のｉ型窒
化ガリウム系化合物半導体を最上層に形成し、この最上
層のＭｇドープした窒化ガリウム系化合物半導体表面
に、加速電圧６ｋＶ〜３０ｋＶの電子線を照射し、これ
によって表面から約０．５μｍの層を低抵抗化する方法
が記載されている。しかしながら、かかる方法では、電
子線が侵入する極く表面の部分のみが低抵抗化するに止
り、又、電子線を走査させてウェハ一全体を照射しなけ
ればならないために、現実的には面内均一に低抵抗化す
ることは出来なかった。
【０００６】さらに特開平５−１８３１８９号公報にお
いては、同様にしてｐ型不純物をドープした化合物半導
体を熱処理し、これによって結晶中の水素原子とｐ型不
純物の結合を切り離して、面内で均一にｐ型不純物を活
性化する方法が記載されている。しかしながら、かかる
方法では、実用上の十分なキャリア濃度の化合物半導体
を得ることが出来なかった。
いては、同様にしてｐ型不純物をドープした化合物半導
体を熱処理し、これによって結晶中の水素原子とｐ型不
純物の結合を切り離して、面内で均一にｐ型不純物を活
性化する方法が記載されている。しかしながら、かかる
方法では、実用上の十分なキャリア濃度の化合物半導体
を得ることが出来なかった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】以上の説明から理解さ
れる如く、従来技術によって得られたｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体は、これと金属を接触させてオーミック
コンタクトを形成するにはそのキャリア濃度が、不充分
であった。
れる如く、従来技術によって得られたｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体は、これと金属を接触させてオーミック
コンタクトを形成するにはそのキャリア濃度が、不充分
であった。
【０００８】本発明の目的は、ｐ型不純物をドープした
窒化ガリウム系化合物半導体を処理して、低抵抗で高キ
ャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を製造す
ることにある。
窒化ガリウム系化合物半導体を処理して、低抵抗で高キ
ャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を製造す
ることにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体の製造方法は、気相成長法によってｐ
型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を形
成し、これを４００℃以上の温度で熱処理するに際し
て、水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金の存在下
に熱処理することを基本とする。
ム系化合物半導体の製造方法は、気相成長法によってｐ
型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を形
成し、これを４００℃以上の温度で熱処理するに際し
て、水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金の存在下
に熱処理することを基本とする。
【００１０】本発明に用いられる水素を吸蔵する能力を
有する金属又は合金としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ等の単
体金属及びこれ等の合金が知られているが、どの金属あ
るいは（及び）合金を用いてもよい。
有する金属又は合金としては、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｎｉ等の単
体金属及びこれ等の合金が知られているが、どの金属あ
るいは（及び）合金を用いてもよい。
【００１１】本発明の方法において、ｐ型不純物をドー
プした窒化ガリウム系化合物半導体の熱処理に際する雰
囲気としては、水素ガスを含まない雰囲気、又は真空中
とするのが好ましい。かかる水素ガスを含まない雰囲気
等とすることが好ましいのは、ｐ型不純物の活性化を脱
水素によって行うためであり、水素（Ｈ2 ）及び水素化
合物（Ｈ2 Ｏ、アンモニア等）を含む雰囲気中で熱処理
することは好ましくない。
プした窒化ガリウム系化合物半導体の熱処理に際する雰
囲気としては、水素ガスを含まない雰囲気、又は真空中
とするのが好ましい。かかる水素ガスを含まない雰囲気
等とすることが好ましいのは、ｐ型不純物の活性化を脱
水素によって行うためであり、水素（Ｈ2 ）及び水素化
合物（Ｈ2 Ｏ、アンモニア等）を含む雰囲気中で熱処理
することは好ましくない。
【００１２】同様に、熱処理に際して、ｐ型不純物をド
ープした窒化ガリウム系化合物半導体と水素を吸蔵する
能力を有する金属又は合金と共に熱処理されるが、この
場合に両者が接触するか否かについては、その有無を問
わないが、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合
物半導体と水素を吸蔵する金属又は合金を接触せしめて
熱処理することが、より高キャリア濃度のｐ型窒化ガリ
ウム結晶を得ることが出来る点で好ましい。又、熱処理
に際して、熱処理温度は８００℃以下とするのが好まし
く、その理由としては、窒化ガリウム結晶の昇華・分解
を防ぐためである。
ープした窒化ガリウム系化合物半導体と水素を吸蔵する
能力を有する金属又は合金と共に熱処理されるが、この
場合に両者が接触するか否かについては、その有無を問
わないが、ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合
物半導体と水素を吸蔵する金属又は合金を接触せしめて
熱処理することが、より高キャリア濃度のｐ型窒化ガリ
ウム結晶を得ることが出来る点で好ましい。又、熱処理
に際して、熱処理温度は８００℃以下とするのが好まし
く、その理由としては、窒化ガリウム結晶の昇華・分解
を防ぐためである。
【００１３】本発明の方法における水素を吸蔵する能力
を有する金属又は合金は、単なる熱処理に比して、ｐ型
不純物の活性化を促進し、より高い活性化率をもたら
す。
を有する金属又は合金は、単なる熱処理に比して、ｐ型
不純物の活性化を促進し、より高い活性化率をもたら
す。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下に、添付の図面を参照しつつ
本発明の実施の形態例について説明する。
本発明の実施の形態例について説明する。
【００１５】図１は、本発明の方法において、ｐ型不純
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を熱処理す
るために用いられるアニーリング装置の概略図である。
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を熱処理す
るために用いられるアニーリング装置の概略図である。
【００１６】図２は、本発明の方法において、ｐ型不純
物をドープした窒化ガリウム系化合物及び水素吸蔵能力
を有する金属又は合金を、互いに接触させることなく、
左右に並べて熱処理するためのアニーリング装置の試料
台の１例を示す概略説明図であって、上側の図は、該試
料台を上方より見た状態を示し、又、下側の図は、該試
料台の断面の概略を示す。
物をドープした窒化ガリウム系化合物及び水素吸蔵能力
を有する金属又は合金を、互いに接触させることなく、
左右に並べて熱処理するためのアニーリング装置の試料
台の１例を示す概略説明図であって、上側の図は、該試
料台を上方より見た状態を示し、又、下側の図は、該試
料台の断面の概略を示す。
【００１７】図３は、本発明の方法において、ｐ型不純
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体及び水素吸
蔵能力を有する金属又は合金を、重ねることによって互
いに接触させて熱処理するための、アニーリング装置の
試料台の他の１例を示す概略説明図であって、上側の図
は、該試料台を上方より見た状態を示し、又、下側の図
は、該試料台の断面の概略を示す。
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体及び水素吸
蔵能力を有する金属又は合金を、重ねることによって互
いに接触させて熱処理するための、アニーリング装置の
試料台の他の１例を示す概略説明図であって、上側の図
は、該試料台を上方より見た状態を示し、又、下側の図
は、該試料台の断面の概略を示す。
【００１８】図１に示される如く、アニーリング装置
は、石英管１、これに設けられた試料搬送棒入口２及び
排気口（真空ポンプに接続される）、上記石英管１を加
熱するヒータ５、上記試料搬送棒入口２から挿入された
試料搬送棒３、上記試料搬送棒３に取付けられた試料台
４を具備する。上記試料台４は、ｐ型不純物をドープさ
れた窒化ガリウム系化合物半導体及び水素を吸蔵する能
力を有する金属又は合金を保持して熱処理するための物
であって、図２又は図３によって、その細部が示され
る。
は、石英管１、これに設けられた試料搬送棒入口２及び
排気口（真空ポンプに接続される）、上記石英管１を加
熱するヒータ５、上記試料搬送棒入口２から挿入された
試料搬送棒３、上記試料搬送棒３に取付けられた試料台
４を具備する。上記試料台４は、ｐ型不純物をドープさ
れた窒化ガリウム系化合物半導体及び水素を吸蔵する能
力を有する金属又は合金を保持して熱処理するための物
であって、図２又は図３によって、その細部が示され
る。
【００１９】図２に示される試料台４においては、試料
台４は、窒化ガリウム系化合物半導体を保持するための
ＧａＮ系化合物半導体用の溝８及びこれと独立した、水
素を吸蔵する能力を有する金属又は合金を保持するため
の水素吸蔵合金用の溝９を設けられていて、熱処理に際
して上記ＧａＮ系化合物半導体用の溝８には、ｐ型不純
物がドープされたＧａＮ系化合物半導体１０が保持さ
れ、又、上記水素吸蔵合金用の溝９には、水素吸蔵合金
（水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金）１１が保
持される。
台４は、窒化ガリウム系化合物半導体を保持するための
ＧａＮ系化合物半導体用の溝８及びこれと独立した、水
素を吸蔵する能力を有する金属又は合金を保持するため
の水素吸蔵合金用の溝９を設けられていて、熱処理に際
して上記ＧａＮ系化合物半導体用の溝８には、ｐ型不純
物がドープされたＧａＮ系化合物半導体１０が保持さ
れ、又、上記水素吸蔵合金用の溝９には、水素吸蔵合金
（水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金）１１が保
持される。
【００２０】図３に示される試料台４においては、試料
台４は、ＧａＮ系化合物半導体１０及び水素を吸蔵する
能力を有する金属又は合金（水素吸蔵合金）１１を重ね
て、互いに接触して保持するための試料用の溝１２を設
けられていて、熱処理に際して上記試料用の溝１２に
は、ｐ型不純物がドープされたＧａＮ系化合物半導体１
０及び水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金（水素
吸蔵合金）１１が重ねられて接触した状態で保持され
る。
台４は、ＧａＮ系化合物半導体１０及び水素を吸蔵する
能力を有する金属又は合金（水素吸蔵合金）１１を重ね
て、互いに接触して保持するための試料用の溝１２を設
けられていて、熱処理に際して上記試料用の溝１２に
は、ｐ型不純物がドープされたＧａＮ系化合物半導体１
０及び水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金（水素
吸蔵合金）１１が重ねられて接触した状態で保持され
る。
【００２１】本発明の方法に用いられる水素を吸蔵する
能力を有する金属又は合金については、以下の実施例に
おいてはＺｒの場合が示され、Ｚｒ以外の例としてＴｉ
及びＮｉを上に例示したが、その他の例としては、Ｍ
ｇ、Ｌａ、Ｕ、Ｐｄ、Ｖ等の単体金属、ＬａＮｉ5 、Ｆ
ｅＴｉ、Ｍｇ2 Ｎｉ、Ｍｇ2 Ｃｕ、ＴｉＣｏ、ＺｒＭｎ
2 、ＬａＣｏ5 、ＣａＮｉ5 、ＭｎＮｉ5 、Ｔｉ2 Ｍｎ
等の合金が挙げられる。
能力を有する金属又は合金については、以下の実施例に
おいてはＺｒの場合が示され、Ｚｒ以外の例としてＴｉ
及びＮｉを上に例示したが、その他の例としては、Ｍ
ｇ、Ｌａ、Ｕ、Ｐｄ、Ｖ等の単体金属、ＬａＮｉ5 、Ｆ
ｅＴｉ、Ｍｇ2 Ｎｉ、Ｍｇ2 Ｃｕ、ＴｉＣｏ、ＺｒＭｎ
2 、ＬａＣｏ5 、ＣａＮｉ5 、ＭｎＮｉ5 、Ｔｉ2 Ｍｎ
等の合金が挙げられる。
【００２２】
【実施例】（ｐ型不純物をドーピングした窒化ガリウム
膜の形成）最初に、ＭＯＣＶＤ法によって、Ｇａ源とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｍｇ源としてビスシ
クロペンタジェニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）、Ｎ源
としてアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、これ等をそれぞれ
サファイア基板上に供給し、ｐ型不純物がドーピングさ
れた窒化ガリウム（ＧａＮ、以下ＧａＮと記す）膜を形
成した。
膜の形成）最初に、ＭＯＣＶＤ法によって、Ｇａ源とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｍｇ源としてビスシ
クロペンタジェニルマグネシウム（Ｃｐ2 Ｍｇ）、Ｎ源
としてアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、これ等をそれぞれ
サファイア基板上に供給し、ｐ型不純物がドーピングさ
れた窒化ガリウム（ＧａＮ、以下ＧａＮと記す）膜を形
成した。
【００２３】以下の実施例及び比較例において、上に得
られたｐ型不純物がドーピングされたＧａＮを、用意さ
れたヒーターによって加熱出来る如くにされた石英管
（図１参照）中の試料台上で、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてジルコニウム（Ｚｒ）と接触せしめて熱
処理する方法（図３参照）、同様に試料台上にｐ型不純
物をドーピングされたＧａＮ及びジルコニウムを接触せ
しめることなく並べて熱処理する方法（図２参照）及び
同様に試料台上にｐ型不純物をドーピングされたＧａＮ
のみをのせて熱処理する方法（比較例）によるｐ型Ｇａ
Ｎ系半導体の製造方法及びその結果について説明する。
られたｐ型不純物がドーピングされたＧａＮを、用意さ
れたヒーターによって加熱出来る如くにされた石英管
（図１参照）中の試料台上で、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてジルコニウム（Ｚｒ）と接触せしめて熱
処理する方法（図３参照）、同様に試料台上にｐ型不純
物をドーピングされたＧａＮ及びジルコニウムを接触せ
しめることなく並べて熱処理する方法（図２参照）及び
同様に試料台上にｐ型不純物をドーピングされたＧａＮ
のみをのせて熱処理する方法（比較例）によるｐ型Ｇａ
Ｎ系半導体の製造方法及びその結果について説明する。
【００２４】（比較例）上記の装置を用いて、上に得ら
れたｐ型不純物をドープされたＧａＮからのウェハから
切出された試料（以下の実施例１−３に用いた試料も同
一のｐ型不純物をドープされたＧａＮウェハから切出し
たものを使用した）を、水素を吸蔵する能力を有する金
属又は合金を用いることなく、熱処理温度７００℃、真
空度１００Ｐａの条件で熱処理した。その結果、キャリ
ア濃度５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮを得た。
れたｐ型不純物をドープされたＧａＮからのウェハから
切出された試料（以下の実施例１−３に用いた試料も同
一のｐ型不純物をドープされたＧａＮウェハから切出し
たものを使用した）を、水素を吸蔵する能力を有する金
属又は合金を用いることなく、熱処理温度７００℃、真
空度１００Ｐａの条件で熱処理した。その結果、キャリ
ア濃度５×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮを得た。
【００２５】（実施例１の１）比較例と同様の装置を用
いて、上記と同一のｐ型不純物をドープされたＧａＮの
ウェハから切出された試料と、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてジルコニウム（Ｚｒ、以下Ｚｒと記す）
を用い、図２に示される如く、試料台上に上記ＧａＮ試
料及びＺｒが接触することなく横に並べた状態で、比較
例と同様の条件で熱処理した。その結果、キャリア濃度
８×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮを得た。
いて、上記と同一のｐ型不純物をドープされたＧａＮの
ウェハから切出された試料と、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてジルコニウム（Ｚｒ、以下Ｚｒと記す）
を用い、図２に示される如く、試料台上に上記ＧａＮ試
料及びＺｒが接触することなく横に並べた状態で、比較
例と同様の条件で熱処理した。その結果、キャリア濃度
８×１０17ｃｍ-3のｐ型ＧａＮを得た。
【００２６】（実施例１の２）比較例と同様の装置を用
いて、上記と同一のｐ型不純物をドープされたＧａＮの
ウェハから切出された試料と、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてＺｒを用い、図３に示される如く、試料
台上に上記ＧａＮ試料を置き、その上に上記Ｚｒをのせ
て互いに接触させた状態で、比較例と同様の条件で熱処
理した。その結果、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ
型ＧａＮを得た。
いて、上記と同一のｐ型不純物をドープされたＧａＮの
ウェハから切出された試料と、水素を吸蔵する能力を有
する金属としてＺｒを用い、図３に示される如く、試料
台上に上記ＧａＮ試料を置き、その上に上記Ｚｒをのせ
て互いに接触させた状態で、比較例と同様の条件で熱処
理した。その結果、キャリア濃度１×１０18ｃｍ-3のｐ
型ＧａＮを得た。
【００２７】但し、上記の如くＧａＮとＺｒを接触させ
て熱処理した場合には、ＺｒがＧａＮ表面に付着してい
るために、熱処理後にＧａＮの表面処理が必要である。
かかる表面処理方法としては、王水洗浄を用いた。これ
によって、Ｚｒは表面から除去される。
て熱処理した場合には、ＺｒがＧａＮ表面に付着してい
るために、熱処理後にＧａＮの表面処理が必要である。
かかる表面処理方法としては、王水洗浄を用いた。これ
によって、Ｚｒは表面から除去される。
【００２８】実施例１及び比較例の結果から、ＧａＮの
熱処理に際して、ＧａＮ及び水素を吸蔵する能力を有す
るＺｒの如き金属を接触させることによって、ＧａＮ結
晶内に存在するｐ型不純物の活性化が促進され、又、よ
り高いキャリア濃度を実現出来ることが明らかとなっ
た。
熱処理に際して、ＧａＮ及び水素を吸蔵する能力を有す
るＺｒの如き金属を接触させることによって、ＧａＮ結
晶内に存在するｐ型不純物の活性化が促進され、又、よ
り高いキャリア濃度を実現出来ることが明らかとなっ
た。
【００２９】（実施例２）比較例と同様の装置を用い、
上記の如きＧａＮ試料及びＺｒを、図３に示される如
く、試料台上でＧａＮ試料上にＺｒをのせて互いに接触
せしめる如くにして、１００Ｐａの真空中で熱処理し
て、１００Ｐａの真空中におけるｐ型キャリア濃度の熱
処理温度依存性を調べた。その結果は、図４に示され
る。
上記の如きＧａＮ試料及びＺｒを、図３に示される如
く、試料台上でＧａＮ試料上にＺｒをのせて互いに接触
せしめる如くにして、１００Ｐａの真空中で熱処理し
て、１００Ｐａの真空中におけるｐ型キャリア濃度の熱
処理温度依存性を調べた。その結果は、図４に示され
る。
【００３０】図４に示される如く、４００℃以上で熱処
理を行うことによって、ｐ型の不純物が活性化されるこ
とが明らかである。さらに、熱処理温度が高い方が、ｐ
型キャリア濃度がより高くなることも明らかである。
理を行うことによって、ｐ型の不純物が活性化されるこ
とが明らかである。さらに、熱処理温度が高い方が、ｐ
型キャリア濃度がより高くなることも明らかである。
【００３１】しかしながら、熱処理温度が４００℃未満
の場合及び７００℃以上の場合については、測定が出来
なかった。その理由としては、４００℃未満の温度で
は、ｐ型のキャリアが発生しないためと考えられ、又、
７００℃以上の温度では、ＧａＮの分解及び昇華等が起
きて、結晶表面状態が悪化し、これによってオーミック
電極の形成が出来なかったためと考えられる。この様な
理由は、熱処理後のＧａＮ表面に、金属Ｇａと思われる
金属光沢が観察されたことから推測される。
の場合及び７００℃以上の場合については、測定が出来
なかった。その理由としては、４００℃未満の温度で
は、ｐ型のキャリアが発生しないためと考えられ、又、
７００℃以上の温度では、ＧａＮの分解及び昇華等が起
きて、結晶表面状態が悪化し、これによってオーミック
電極の形成が出来なかったためと考えられる。この様な
理由は、熱処理後のＧａＮ表面に、金属Ｇａと思われる
金属光沢が観察されたことから推測される。
【００３２】（実施例３）比較例と同様の装置を用い、
上記の如きＧａＮ試料及びＺｒを図３に示される如く、
試料台上でＧａＮ試料上にＺｒをのせて互いに接触せし
める如くにして、雰囲気ガスとしてＮ2 を用い、熱処理
温度を７００℃として、圧力１０Ｐａから１００Ｐａの
範囲において、ｐ型キャリア濃度の圧力依存性を調べ
た。その結果は、図５に示す。
上記の如きＧａＮ試料及びＺｒを図３に示される如く、
試料台上でＧａＮ試料上にＺｒをのせて互いに接触せし
める如くにして、雰囲気ガスとしてＮ2 を用い、熱処理
温度を７００℃として、圧力１０Ｐａから１００Ｐａの
範囲において、ｐ型キャリア濃度の圧力依存性を調べ
た。その結果は、図５に示す。
【００３３】図５に示される如く、圧力が低い方が、キ
ャリア濃度が高いことが判る。これは、圧力が高いほ
ど、Ｚｒが雰囲気ガスを吸蔵してしまうので、水素を吸
蔵する能力が低下するためであると考えられる。しかし
ながら、１０Ｐａにおいて熱処理を行った場合について
は、測定が出来なかった。これは、ＧａＮの表面状態の
悪化によって、オーミック電極の形成が出来なかったた
めである。
ャリア濃度が高いことが判る。これは、圧力が高いほ
ど、Ｚｒが雰囲気ガスを吸蔵してしまうので、水素を吸
蔵する能力が低下するためであると考えられる。しかし
ながら、１０Ｐａにおいて熱処理を行った場合について
は、測定が出来なかった。これは、ＧａＮの表面状態の
悪化によって、オーミック電極の形成が出来なかったた
めである。
【００３４】以上の如く、実施例１の様に熱処理温度を
７００℃、真空度を１００Ｐａとする熱処理条件は、実
施例２及び３によって導かれる好適な熱処理条件と整合
している。
７００℃、真空度を１００Ｐａとする熱処理条件は、実
施例２及び３によって導かれる好適な熱処理条件と整合
している。
【００３５】又、実施例２の結果から、熱処理温度が７
００℃を超えると、ＧａＮの昇華・分解が観察された
が、これは、熱処理を真空中で行った結果であって、ア
ルゴンあるいは窒素ガス雰囲気の大気圧下で熱処理した
場合において、８００℃の熱処理温度まで、ＧａＮの昇
華・分解は観察されなかった。
００℃を超えると、ＧａＮの昇華・分解が観察された
が、これは、熱処理を真空中で行った結果であって、ア
ルゴンあるいは窒素ガス雰囲気の大気圧下で熱処理した
場合において、８００℃の熱処理温度まで、ＧａＮの昇
華・分解は観察されなかった。
【００３６】なお、実施例１〜３においては、真空中で
熱処理を行ったが、上記の如く、真空中の熱処理は、加
圧下の熱処理に比して、ＧａＮの分解・昇華が起り易
い。この点での危険性を回避するためには、加圧下で熱
処理することが適しているものと考えられるが、水素を
吸蔵金属の効果は損なわれることもあるので、バランス
を勘案する必要が有る。
熱処理を行ったが、上記の如く、真空中の熱処理は、加
圧下の熱処理に比して、ＧａＮの分解・昇華が起り易
い。この点での危険性を回避するためには、加圧下で熱
処理することが適しているものと考えられるが、水素を
吸蔵金属の効果は損なわれることもあるので、バランス
を勘案する必要が有る。
【００３７】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、ｐ型不純
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体から、高キ
ャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を形成す
ることが可能となる。これによって、ｐ型窒化ガリウム
系のオーミックコンタクトの形成が容易となり、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体を含むデバイスに対する広い
範囲の応用が可能となる。
物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体から、高キ
ャリア濃度のｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を形成す
ることが可能となる。これによって、ｐ型窒化ガリウム
系のオーミックコンタクトの形成が容易となり、ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体を含むデバイスに対する広い
範囲の応用が可能となる。
【図１】アニーリング装置の概略説明図である。
【図２】試料台の一例の説明図である。
【図３】試料台の他の一例の説明図である。
【図４】キャリア濃度の熱処理温度依存性関係図であ
る。
る。
【図５】キャリア濃度の熱処理時の雰囲気圧力依存性関
係図である。
係図である。
１ 石英管 ２ 試料搬送棒入口 ３ 試料搬送棒 ４ 試料台 ５ 試料加熱用ヒーター ６ 排気口（真空ポンプへ） ７ 試料台（グラファイト等） ８ ＧａＮ系化合物半導体用の溝 ９ 水素吸蔵合金用の溝 １０ ＧａＮ系化合物半導体 １１ 水素吸蔵合金 １２ 試料用の溝
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 古屋 貴士 茨城県土浦市木田余町3550番地 日立電線 株式会社アドバンスリサーチセンタ内 Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB14 AC07 AC12 AD11 AE19 BB16 CA10 CA12 DA66 EM02 EM08 EM09 HA16 HA23
Claims (6)
- 【請求項１】 気相成長法によって、ｐ型不純物をドー
プした窒化ガリウム系化合物半導体を形成し、得られた
ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を
水素を吸蔵する能力を有する金属又は合金と共に熱処理
することを特徴とするｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
の製造方法。 - 【請求項２】 請求項１に記載の方法において、ｐ型不
純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を水素を
吸蔵する能力を有する金属又は合金と共に熱処理するに
際し、上記ｐ型不純物をドープした窒化ガリウム系化合
物半導体の表面に、上記水素を吸蔵する能力を有する金
属又は合金を接触せしめて熱処理することを特徴とする
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項３】 請求項１に記載の方法において、上記水
素を吸蔵する能力を有する金属又は合金が、ジルコニウ
ム又はチタンであることを特徴とするｐ型窒化ガリウム
系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項４】 請求項１に記載の方法において、ｐ型不
純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を水素を
吸蔵する能力を有する金属又は合金と共に熱処理するに
際し、上記熱処理を水素ガスを含まない雰囲気中で行う
ことを特徴とするｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製
造方法。 - 【請求項５】 請求項１に記載の方法において、ｐ型不
純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を水素を
吸蔵する能力を有する金属又は合金と共に熱処理するに
際し、上記熱処理を真空中で行うことを特徴とするｐ型
窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項６】 請求項１に記載の方法において、ｐ型不
純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体を水素を
吸蔵する能力を有する金属又は合金と共に熱処理するに
際し、上記熱処理を４００℃〜８００℃で行うことを特
徴とするｐ型不純物化合物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20794299A JP3555512B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP20794299A JP3555512B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001035796A true JP2001035796A (ja) | 2001-02-09 |
| JP3555512B2 JP3555512B2 (ja) | 2004-08-18 |
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ID=16548099
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP20794299A Expired - Fee Related JP3555512B2 (ja) | 1999-07-22 | 1999-07-22 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3555512B2 (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2006006804A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-19 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light-emitting device and fabrication method thereof |
| US6989598B2 (en) | 2003-05-07 | 2006-01-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film electrode for forming ohmic contact in light emitting diodes and laser diodes using nickel-based solid solution for manufacturing high performance gallium nitride-based optical devices, and method for fabricating the same |
| JP2006303430A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
| US7183579B2 (en) | 2003-10-01 | 2007-02-27 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Gallium nitride (GaN)-based semiconductor light emitting diode and method for manufacturing the same |
| US7687908B2 (en) | 2003-07-11 | 2010-03-30 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film electrode for high-quality GaN optical devices |
| JP2015060854A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | 沖電気工業株式会社 | 窒化物半導体発光ダイオード、及びその製造方法 |
-
1999
- 1999-07-22 JP JP20794299A patent/JP3555512B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7550374B2 (en) | 2003-05-07 | 2009-06-23 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film electrode for forming ohmic contact in light emitting diodes and laser diodes using nickel-based solid solution for manufacturing high performance gallium nitride-based optical devices, and method for fabricating the same |
| US6989598B2 (en) | 2003-05-07 | 2006-01-24 | Samsung Electronics Co., Ltd. | Thin film electrode for forming ohmic contact in light emitting diodes and laser diodes using nickel-based solid solution for manufacturing high performance gallium nitride-based optical devices, and method for fabricating the same |
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| EP1771892A1 (en) * | 2004-07-08 | 2007-04-11 | LG Innotek Co., Ltd. | Nitride semiconductor light-emitting device and fabrication method thereof |
| JP2008506251A (ja) * | 2004-07-08 | 2008-02-28 | エルジー イノテック カンパニー リミテッド | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 |
| WO2006006804A1 (en) * | 2004-07-08 | 2006-01-19 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light-emitting device and fabrication method thereof |
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| EP1771892A4 (en) * | 2004-07-08 | 2010-11-03 | Lg Innotek Co Ltd | LIGHT-EMITTING NITRID SEMICONDUCTOR DEVICE AND METHOD OF MANUFACTURING THEREOF |
| KR101081158B1 (ko) | 2004-07-08 | 2011-11-07 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광 다이오드 제조방법 |
| US8377801B2 (en) | 2004-07-08 | 2013-02-19 | Lg Innotek Co., Ltd. | Nitride semiconductor light-emitting device and fabrication method thereof |
| JP2006303430A (ja) * | 2005-04-15 | 2006-11-02 | Samsung Electro Mech Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
| JP2011176378A (ja) * | 2005-04-15 | 2011-09-08 | Samsung Led Co Ltd | フリップチップ型の窒化物半導体発光素子 |
| JP2015060854A (ja) * | 2013-09-17 | 2015-03-30 | 沖電気工業株式会社 | 窒化物半導体発光ダイオード、及びその製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3555512B2 (ja) | 2004-08-18 |
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