JP2001320084A - Ｉｉｉ族窒化物半導体およびその作製方法および半導体装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 表面の劣化が少なく、かつ、低抵抗のｐ型II
I族窒化物半導体を作製することの可能なIII族窒化物半
導体の作製方法およびIII族窒化物半導体および半導体
装置を提供する。 【解決手段】 ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも含
むIII族窒化物結晶１を成長させた後、III族窒化物結晶
１の表面層２の全部または一部を除去してｐ型III族窒
化物半導体３を作製する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ＤＶＤやＣＤ等の
光ピックアップ用光源，電子写真用の書き込み光源，光
通信用光源，紫外線センサー，高温動作トランジスター
等に利用可能なIII族窒化物半導体およびその作製方法
および半導体装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、青色のＬＥＤは赤色や緑色に比べ
て輝度が小さく実用化に難点があったが、近年、一般式
ＩｎＡｌＧａＮで表されるIII族窒化物半導体におい
て、低温ＡｌＮバッファー層、あるいは低温ＧａＮバッ
ファー層を用いることによる結晶成長技術の向上と、Ｍ
ｇをドーパントとした低抵抗のｐ型半導体層が得られた
ことにより、高輝度青色ＬＥＤが実用化され、さらに
は、低出力ではあるが、室温連続発振する半導体レーザ
が実用化された。

【０００３】III族窒化物半導体の重要な技術として、
ｐ型III族窒化物の作製技術がある。この作製技術とし
て、水素をキャリアガスとして使用するＭＯＣＶＤ等の
方法があるが、ｐ型III族窒化物は、ｐ型不純物と水素
とが結合し、不純物を不活性化してしまうため、水素を
含む雰囲気での結晶成長や、水素や水素を生成するガス
中での熱処理を行った場合には高抵抗化する。従って、
水素をキャリアガスとして使用するＭＯＣＶＤ等の方法
では、ｐ型III族窒化物を何も処理しない状態で（as gr
ownで）作製することは困難であった。

【０００４】このため、ｐ型III族窒化物を作製する方
法としては、高抵抗化したIII族窒化物に特別な処理を
行なってｐ型化する第１の方法と、冷却工程時に水素が
ｐ型不純物と結合すること（図１５参照）を防止するよ
うに結晶成長の工程を工夫することによってｐ型III族
窒化物を作製する第２の方法とに大別される。

【０００５】第１の方法としては、特開平５−１８３１
８９号（以下、従来技術１と称す）、あるいは、特開平
３−２１８６２５号（以下、従来技術２と称す）に示さ
れているものが知られている。すなわち、従来技術１で
は、図１６に示すように、水素や水素を生成するガスを
実質含まない雰囲気ガス中で、熱処理を行い、ＧａＮ結
晶中の水素Ｈの一部をＧａＮ結晶外へ拡散排出して低抵
抗のｐ型にするようにしている。また、従来技術２で
は、低エネルギーの電子線を照射し、水素とｐ型不純物
との結合を切って低抵抗のｐ型にするようにしている。

【０００６】また、第２の方法としては、特開平８−１
２５２２２号（以下、従来技術３と称す）に示されてい
るように、ＧａＮ結晶成長終了後の冷却を、水素を含ま
ない雰囲気や不活性ガス中で行い、低抵抗のｐ型にする
ようにしている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来技術１で
は、ｐ型不純物を不活性化している水素を、熱処理によ
って結晶外部へ排出するために、水素を含まない雰囲
気、一般的には窒素ガス雰囲気で例えば７００℃の温度
で熱処理を行なう。しかしながら、窒素ガス雰囲気にお
いては、窒素分子からなる窒素ガスはIII族窒化物の生
成原料にはならないために、７００℃を超える高温では
III族窒化物結晶表面の分解が起り、表面抵抗が高くな
るなど、特性の劣化が生じる場合がある。

【０００８】また、本願の発明者による実験では、熱処
理によって水素濃度は減少するが、水素濃度の分布は、
熱処理前の濃度分布と相似形をしており、表面近傍が最
も濃度が高く、このため、電極の接触抵抗率は必ずしも
低くならなかった。

【０００９】また、従来技術３では、１０００℃程度の
結晶成長温度から室温までの降温を窒素ガス雰囲気や不
活性ガスのみの雰囲気で行った場合には、結晶表面の分
解が起り、表面抵抗が高くなるなど、特性の劣化が生じ
る場合があった。

【００１０】また、従来技術２では、低エネルギーの電
子線を照射するが、低エネルギー電子線照射は、電子線
の侵入深さが浅く、結晶表面近傍しかｐ型化できないこ
とと、電子線を一度に照射できる面積が狭いために、ウ
エハー全面をｐ型化するには時間がかかり、工業的には
コストがかかりすぎるという問題がある。

【００１１】一方、水素を含まない原料のみで成長を行
うＭＢＥ法では、低抵抗のｐ型ＧａＮが得られることが
知られている。

【００１２】しかしながら、ＭＢＥ法では、高真空中で
結晶成長を行うために窒素の解離による欠陥が形成され
る等、高品質な結晶成長を行いにくいという問題があ
る。また、窒素の供給に課題があり、成長速度が遅く、
ＭＯＣＶＤ法に比べて量産には適していない。

【００１３】一方、ＭＢＥ法と同様に水素を極力含まな
い雰囲気で、ＭＯＣＶＤ法により結晶成長を行った場
合、本願の発明者によるＧａＮの実験では、表面の凹凸
が激しく、結晶性の良いものを成長させることはできな
かった。すなわち、水素を含まない雰囲気では、高品質
のｐ型ＧａＮを成長させることはできない。

【００１４】本発明は、表面の劣化が少なく、かつ、低
抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製することの可能なI
II族窒化物半導体の作製方法およびIII族窒化物半導体
および半導体装置を提供することを目的としている。

【００１５】また、本発明は、低コストで、信頼性が高
く、動作電圧の低い半導体装置を提供することを目的と
している。

【００１６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ｐ型不純物と水素の両方を
少なくとも含むIII族窒化物結晶を成長させた後、前記I
II族窒化物結晶の表面層の全部または一部を除去してｐ
型III族窒化物半導体を作製することを特徴としてい
る。

【００１７】また、請求項２記載の発明は、ｐ型不純物
と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶の上
に、所定の積層構造を形成することによって、前記III
族窒化物結晶をｐ型III族窒化物半導体として作製する
ことを特徴としている。

【００１８】また、請求項３記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物半導体の作製方法において、ｐ型不純
物と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶を結
晶成長させた直後に、前記III族窒化物結晶の上に、所
定の積層構造を形成することによって、前記III族窒化
物結晶をｐ型III族窒化物半導体として作製することを
特徴としている。

【００１９】また、請求項４記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物半導体の作製方法において、ｐ型不純
物と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶を結
晶成長させて冷却した後に、所定の積層構造を積層する
ことによって、前記III族窒化物結晶をｐ型III族窒化物
半導体として作製することを特徴としている。

【００２０】また、請求項５記載の発明は、請求項２乃
至請求項４のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体
の作製方法において、前記所定の積層構造は、III族窒
化物の積層構造であることを特徴としている。

【００２１】また、請求項６記載の発明は、請求項２乃
至請求項４のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体
の作製方法において、前記所定の積層構造は、少なくと
もＡｌを含むIII族窒化物であることを特徴としてい
る。

【００２２】また、請求項７記載の発明は、請求項２乃
至請求項６のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体
の製造方法において、前記所定の積層構造は、厚さが
０．５μｍ以上であることを特徴としている。

【００２３】また、請求項８記載の発明は、水素ガスを
含む雰囲気で、少なくともｐ型不純物を含むｐ型III族
窒化物半導体を結晶成長させ、結晶成長後、窒素原料を
含むガス雰囲気で成長温度から降温することを特徴とし
ている。

【００２４】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載のIII族窒化物半導体の作製方法において、窒素原料
を含む前記ガス雰囲気は、ＮＨ₃を含む雰囲気であるこ
とを特徴としている。

【００２５】また、請求項１０記載の発明は、請求項２
乃至請求項４のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導
体の作製方法において、前記所定の積層構造の最表面層
を、水素ガスを含まない雰囲気で成長可能な層により形
成することを特徴としている。

【００２６】また、請求項１１記載の発明は、請求項１
０記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、所定
の積層構造の最表面層を少なくともＩｎを含むIII族窒
化物とし、この場合、この少なくともＩｎを含むIII族
窒化物を、水素ガスを含まない雰囲気か、あるいは、水
素ガスに対し窒素原料ガスと窒素ガスが過剰の雰囲気で
結晶成長させ、少なくともＩｎを含むIII族窒化物の結
晶成長終了後、少なくとも窒素原料を含むガス雰囲気で
冷却することを特徴としている。

【００２７】また、請求項１２記載の発明は、水素を含
む雰囲気で結晶成長されたｐ型不純物と水素の両方を少
なくとも含むｐ型III族窒化物半導体の上に、水素ガス
を含まない雰囲気か、水素ガスに対して窒素原料ガスと
窒素ガスを過剰にした雰囲気で、少なくともｐ型不純物
とＩｎを含むｐ型III族窒化物積層構造を結晶成長し、
ｐ型III族窒化物積層構造の結晶成長終了後、少なくと
も窒素原料を含むガス雰囲気で冷却することにより、ｐ
型III族窒化物半導体とｐ型III族窒化物積層構造とを作
製することを特徴としている。

【００２８】また、請求項１３記載の発明は、請求項１
乃至請求項１２のいずれか一項に記載のIII族窒化物半
導体の作製方法において、前記ｐ型不純物はＭｇである
ことを特徴としている。

【００２９】また、請求項１４記載の発明は、請求項１
乃至請求項１２のいずれか一項に記載のIII族窒化物半
導体の作製方法によって作製されたIII族窒化物半導体
を特徴としている。

【００３０】また、請求項１５記載の発明は、ｐ型半導
体層を少なくとも有する半導体装置において、ｐ型半導
体層には、請求項１４記載のIII族窒化物半導体が用い
られることを特徴としている。

【００３１】また、請求項１６記載の発明は、請求項
１，請求項８，請求項９，請求項１３のいずれか一項に
記載のIII族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型I
II族窒化物半導体、あるいは、請求項２乃至請求項７，
請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載のIII
族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族窒化
物半導体を含む積層構造、あるいは、請求項２乃至請求
項７，請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載
のIII族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族
窒化物半導体と前記所定の積層構造の全部あるいは一部
を有していることを特徴としている。

【００３２】また、請求項１７記載の発明は、請求項１
２記載の作製方法で作製されたｐ型III族窒化物半導体
とｐ型III族窒化物積層構造の全部または一部とを有
し、ｐ型III族窒化物積層構造の表面にｐ側オーミック
電極が形成されていることを特徴としている。

【００３３】また、請求項１８記載の発明は、請求項１
５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置に
おいて、前記半導体装置は半導体発光素子であることを
特徴としている。

【００３４】また、請求項１９記載の発明は、請求項１
５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置に
おいて、前記半導体装置は半導体電子デバイスであるこ
とを特徴としている。

【００３５】また、請求項２０記載の発明は、請求項１
５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体装置に
おいて、前記半導体装置は半導体受光素子であることを
特徴としている。

【００３６】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。

【００３７】第１の実施形態 図１は本発明に係るIII族窒化物半導体の作製方法の第
１の実施形態を示す図である。図１を参照すると、この
III族窒化物半導体の作製方法では、ｐ型不純物と水素
との両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶１を成長さ
せた後（図１（ａ））、III族窒化物結晶１の表面層２
の全部または一部を除去して（図１（ｂ））、ｐ型III
族窒化物半導体３を作製するようにしている（図１
（ｃ））。なお、図１（ｂ），（ｃ）の例では、III族
窒化物結晶１の表面層２の全部を除去した場合が示され
ている。

【００３８】本願の発明者による実験では、水素ガスを
含む雰囲気で、結晶成長、および、結晶成長後の冷却を
行ったｐ型不純物を含むIII族窒化物結晶中の水素
（Ｈ）濃度は、図１（ａ）に示すように、結晶表面が最
も高く、結晶内部にいくに従って減少し、結晶内部では
一定濃度であった。

【００３９】図１７（ａ），（ｂ）には、ｐ型不純物で
あるマグネシウム（Ｍｇ）をドーピングしたｐ型ＧａＮ
中のＭｇと水素（Ｈ）の膜厚方向の濃度分布のＳＩＭＳ
分析の結果が示されている。なお、図１７（ａ）は結晶
成長後に熱処理を行っていないＧａＮでの結果であり、
図１７（ｂ）は結晶成長後に窒素雰囲気中で熱処理を行
ったＧａＮでの結果である。図１７（ａ）では、Ｈ濃度
は結晶表面でＭｇと同程度で最も高く、結晶内部にいく
に従って減少し、結晶内部では約１×１０¹⁹ｃｍ^-3と一
定濃度になっている。

【００４０】この水素（Ｈ）の濃度分布から、結晶成長
中に一定濃度の水素（Ｈ）がIII族窒化物結晶中に取り
込まれ、さらに、結晶成長終了後の冷却過程で雰囲気ガ
ス中の水素（Ｈ）が拡散侵入し、結晶表面付近の水素
（Ｈ）濃度が増加することが考えられる。また、水素
（Ｈ）濃度が一定である領域（図１（ａ）の符号３で示
す領域）での水素（Ｈ）濃度は、約１×１０¹⁹ｃｍ^-3で
窒素雰囲気で熱処理を行い低抵抗のｐ型を示したものと
同程度であった。図１７（ｂ）で、熱処理したＧａＮの
Ｈ濃度は、２×１０¹⁹ｃｍ^-3（結晶表面）〜９×１０¹⁸
ｃｍ^-3（結晶内部）である。このことから、水素パシベ
ーションによる高抵抗化は、III族窒化物結晶成長後の
冷却過程で起こると考えられる。すなわち、図２に示す
ように、III族窒化物結晶成長後の冷却過程で水素がIII
族窒化物結晶の表面付近に取り込まれるためと考えられ
る。

【００４１】従って、水素パシベーションによって高抵
抗化しているのは表面部分（図１（ａ）の符号２の部
分）のみで、内部（図１（ａ）の符号３の部分）は低抵
抗のｐ型であると考えられ、高抵抗化した結晶表面層２
の全部あるいは一部を除去することによって（例えば図
１（ｂ）のように除去することによって）、図１（ｃ）
のように低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製するこ
とが可能となる。

【００４２】図３は第１の実施形態のｐ型III族窒化物
半導体の作製工程の具体例を示す図である。図３の例で
は、サファイア基板１０上に、５２０℃で低温ＧａＮバ
ッファー層１１を堆積し、しかる後、低温ＧａＮバッフ
ァー層１１の上に、III族原料としてＴＭＧ（トリメチ
ルガリウム）を１０ｃｃｍ、また、ｐ型ドーパントとし
て（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを１００ｃｃｍ、また、窒素原料
としてＮＨ₃を５ＬＭ、また、窒素ガス１５ＬＭと水素
ガス６ＬＭの混合ガスを同時に反応管に流し、１０５０
℃でＧａＮ層１２を結晶成長させる（図３（ａ））。

【００４３】ＧａＮ層１２の結晶成長後に、III族原料
とｐ型ドーパント原料との供給を止め、ＮＨ₃ガス５Ｌ
Ｍと窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭとの混合ガス雰
囲気中で室温まで冷却した。このとき、ＧａＮ結晶１２
の表面に電極を形成して、テスターで抵抗を測定したと
ころ高抵抗で測定不能であった。

【００４４】次に、図３（ａ）のサンプルの厚さ方向の
水素濃度をＳＩＭＳで測定したところ、水素濃度は、Ｇ
ａＮ層１２側の表面が最も高く、表面から約０．５μｍ
の深さｄまで徐々に減少し、それ以上の深さでは一定濃
度であった（図１７（ａ））。

【００４５】このＧａＮ結晶１２の表面から約０．５μ
ｍの深さｄの部分１３をエッチングで除去して、図３
（ｂ）のサンプルを作製した。図３（ｂ）のサンプルに
電極を形成し、ホール測定を行ったところ、ＧａＮ層１
２のキャリア濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3で低抵抗のｐ型を
示した。

【００４６】このように、ｐ型不純物と水素の両方を少
なくとも含むIII族窒化物結晶を成長させた後、前記III
族窒化物結晶の表面層の全部または一部を除去してｐ型
III族窒化物半導体を作製することで、表面の劣化の少
ない、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を得ることがで
きる。

【００４７】第２の実施形態 図４は本発明に係るIII族窒化物半導体の作製方法の第
２の実施形態を示す図である。図４を参照すると、この
III族窒化物半導体の作製方法では、ｐ型不純物と水素
の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶５の上に、所
定の積層構造６を形成することによって、III族窒化物
結晶５をｐ型III族窒化物半導体として作製するように
している。

【００４８】ここで、所定の積層構造６は、次の２つの
仕方によって形成することができる。

【００４９】すなわち、第２の実施形態において、所定
の積層構造６を作製するための第１の仕方は、ｐ型不純
物と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶５を
結晶成長した直後に、III族窒化物結晶５の上に、所定
の積層構造６を形成するものである。具体的には、III
族窒化物結晶５を成長させ、これに続けて(連続して)、
III族窒化物結晶５を成長させたのと同一の結晶成長装
置内で、所定の積層構造６をIII族窒化物結晶５上に形
成するものである。

【００５０】この第１の仕方によれば、次のようにして
ｐ型III族窒化物の低抵抗化を図ることができる。すな
わち、前述したように、ｐ型III族窒化物の高抵抗化
は、III族窒化物結晶成長終了後の冷却過程でIII族窒化
物結晶表面からIII族窒化物結晶中に水素が拡散侵入す
ることによって起こると考えられることから、第１の仕
方では、ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも含むIII
族窒化物結晶５を結晶成長させた直後に、III族窒化物
結晶５の上に、所定の積層構造６を形成することによっ
て、図４に示すように、所定の積層構造６の形成終了後
の冷却過程で所定の積層構造６の表面から水素（Ｈ）が
拡散しても、水素（Ｈ）の拡散は、所定の積層構造６内
にとどまり、III族窒化物結晶５には達しない。すなわ
ち、III族窒化物結晶５が高抵抗化する程にまでIII族窒
化物結晶５内の水素濃度は増加しない。

【００５１】上記所定の積層構造６としては、水素の拡
散を積層構造６内にとどめる機能を満足するものであれ
ば、単結晶，多結晶，アモルファス等の任意のもので形
成でき、また、その構造は問わない。また、所定の積層
構造６の材質も特に限定されるものではない。例えば、
所定の積層構造６をIII族窒化物積層構造にすることも
できる。また、所定の積層構造６の電気伝導型も特に限
定されるものではない。

【００５２】なお、この第１の仕方では、水素パシベー
ションによって高抵抗化しているIII族窒化物５から水
素を排出して低抵抗化するのではなく、雰囲気ガスから
の水素の拡散侵入を防止する所定の積層構造６を積層す
ることによって、低抵抗のｐ型III族窒化物５の高抵抗
化を抑制し、ｐ型III族窒化物半導体を作製するもので
あるので、従来技術１や従来技術３とは原理的に異なる
ものである。従って、結晶成長中および冷却過程の雰囲
気ガス中に水素が含まれていても、含まれていなくても
特に問題はない。

【００５３】図５は第２の実施形態の第１の仕方による
ｐ型III族窒化物半導体の作製工程の具体例を示す図で
ある。図５を参照すると、サファイア基板１０上に５２
０℃で、低温ＧａＮバッファー層２１を堆積したものの
上に、III族原料としてＴＭＧ（トリメチルガリウム）
を１０ｃｃｍ、また、ｐ型ドーパントとして（ＥｔＣ
ｐ）₂Ｍｇを１００ｃｃｍ、また、窒素原料としてＮＨ₃
を５ＬＭ、また、窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭの
混合ガスを同時に反応管に流し、１０５０℃でＧａＮ２
２を結晶成長させた（図５（ａ））。

【００５４】次いで、ｐ型ドーパントの供給を止め、II
I族窒化物積層構造６として、不純物をドーピングしな
いＧａＮ２３を成長させた（図５（ｂ））。ＧａＮ２３
を成長させた後に、III族原料の供給を止め、ＮＨ₃ガス
５ＬＭと窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭとの混合ガ
ス雰囲気中で室温まで冷却した。

【００５５】次いで、不純物をドーピングしていないＧ
ａＮ２３をエッチング除去し（図５（ｃ））、マグネシ
ウムをドーピングしたＧａＮ２２を露出させ、その表面
に電極を形成してホール測定を行った。この結果、Ｇａ
Ｎ２２のキャリア濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3で低抵抗のｐ
型を示した。

【００５６】この第１の仕方のように、III族窒化物結
晶５を成長させた後に、続けて所定の積層構造６を積層
する場合には、積層構造６を積層後の冷却過程で雰囲気
ガス中に含まれる水素は、積層構造６があるため、積層
温度から室温までの冷却時間では、III族窒化物結晶５
が高抵抗化する程にはIII族窒化物結晶５中に拡散せ
ず、III族窒化物結晶の水素濃度は増加しない。この結
果、III族窒化物結晶５は低抵抗のｐ型伝導特性を有す
ることができる。

【００５７】また、第２の実施形態において、所定の積
層構造６を作製するための第２の仕方は、ｐ型不純物と
水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶５を結晶
成長して冷却した後に、所定の積層構造６を積層するも
のである。具体的には、例えば、ｐ型不純物と水素の両
方を少なくとも含むIII族窒化物結晶５を結晶成長させ
た後に、III族窒化物結晶５を結晶成長装置から取り出
し、何らかの工程を経た後に、所定の積層構造６を積層
するものである。

【００５８】この第２の仕方によれば、次のようにして
ｐ型III族窒化物の低抵抗化を図ることができる。すな
わち、III族窒化物結晶５の冷却後に積層構造６を積層
する場合には、図６に示すように、積層構造６の積層工
程中に、III族窒化物結晶５中に取り込まれている水素
（Ｈ）がIII族窒化物結晶５外へ放出されるとともに
（積層構造６に向けて放出されるとともに）、積層構造
６の積層終了後の冷却過程でのIII族窒化物結晶５への
水素（Ｈ）の侵入が積層構造６によって防止され、III
族窒化物結晶５がｐ型III族窒化物半導体として作製で
きる。

【００５９】なお、III族窒化物結晶５からの水素の放
出には、４００℃以上の温度で積層構造６を積層するこ
とが望ましい。

【００６０】上記所定の積層構造６としては、水素の拡
散を積層構造６内にとどめる機能を満足するものであれ
ば、単結晶，多結晶，アモルファス等の任意のもので形
成でき、また、その構造は問わない。また、所定の積層
構造６の材質も特に限定されるものではない。例えば、
所定の積層構造６をIII族窒化物積層構造にすることも
できる。また、所定の積層構造６の電気伝導型も特に限
定されるものではない。

【００６１】図７は第２の実施形態の第２の仕方による
ｐ型III族窒化物半導体の作製工程の具体例を示す図で
ある。図７の例では、サファイア基板１０上に５２０℃
で低温ＧａＮバッファー層３１を堆積し、しかる後、低
温ＧａＮバッファー層３１の上に、III族原料としてＴ
ＭＧ（トリメチルガリウム）を１０ｃｃｍ、また、ｐ型
ドーパントとして（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを１００ｃｃｍ、
また、窒素原料としてＮＨ₃を５ＬＭ、また、窒素ガス
１５ＬＭと水素ガス６ＬＭの混合ガスを同時に反応管に
流し、１０５０℃でＧａＮ層３２を結晶成長させた（図
７（ａ））。

【００６２】ＧａＮ層３２の結晶成長後に、III族原料
とｐ型ドーパント原料との供給を止め、ＮＨ₃ガス５Ｌ
Ｍと窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭとの混合ガス雰
囲気中で室温まで冷却した。このとき、ＧａＮ結晶３２
の表面に電極を形成して、テスターで抵抗を測定したと
ころ高抵抗で測定不能であった。

【００６３】次いで、別の反応装置にサンプルを入れ、
ＳｉＨ₄とＮＨ₃系のガスを流し、７５０℃に加熱して、
所定の積層構造としてＳｉＮ３３を堆積した（図７
（ｂ））。この際にＧａＮ結晶３２は低抵抗のｐ型にな
る。

【００６４】ＳｉＮ３３を堆積後、ＳｉＮ３３をエッチ
ング除去し（図７（ｃ））、再びＧａＮ表面３２に電極
を形成し、抵抗測定を行った。この結果、ＧａＮ３２の
キャリア濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3で、低抵抗のｐ型を示
した。

【００６５】この第２の仕方のように、III族窒化物結
晶５中の水素濃度が増加し高抵抗化したIII族窒化物結
晶５の上に所定の積層構造６を積層する場合には、所定
の積層構造６の積層中に、III族窒化物結晶５に含まれ
ている水素は、外へ放出され、III族窒化物結晶５が低
抵抗化するとともに、所定の積層構造６の積層終了後の
冷却過程での雰囲気からの水素のIII族窒化物結晶５へ
の拡散侵入が所定の積層構造６で防止され、III族窒化
物結晶５は高抵抗化しない。この結果、III族窒化物結
晶５は低抵抗のｐ型伝導特性を有することができる。換
言すれば、この第２の仕方においても、実質水素を含ま
ない雰囲気で熱処理することに変えて、水素の拡散侵入
を防止する所定の積層構造６を積層することによって、
ｐ型III族窒化物半導体を製造することができる。すな
わち、第２の仕方においては、雰囲気に水素を含んでい
ても特に構わない。

【００６６】さらに、この第２の仕方を用いれば、III
族窒化物結晶５を加工した後に、別の特性を有するIII
族窒化物半導体積層構造を積層して、III族窒化物半導
体積層構造の特性とIII族窒化物結晶５のｐ型半導体と
しての特性を用いるデバイスを、特別なｐ型化処理工程
を設けずに作製することも可能となる。

【００６７】このように、第２の実施形態では、所定の
積層構造６を第１の仕方，第２の仕方のいずれによって
も形成できる。

【００６８】また、この第２の実施形態では、第１の仕
方，第２の仕方のいずれにおいても、所定の積層構造
（例えばIII族窒化物積層構造）６を少なくともＡｌを
含むIII族窒化物とすることができる。

【００６９】Ａｌを含むIII族窒化物は、アルカリ溶液
で容易にエッチングされる。また、結晶性の違いによっ
てエッチング速度が異なり、結晶性の良い単結晶が最も
エッチング速度が遅い。従って、所定の積層構造６とし
て、結晶性の悪い単結晶や多結晶，アモルファス状のＡ
ｌを含むIII族窒化物を積層することによって、エッチ
ングにより、ｐ型III族窒化物５の表面を容易に露出さ
せることができる。

【００７０】また、この第２の実施形態において、所定
の積層構造（例えばIII族窒化物積層構造）６の厚さ
は、０．５μｍ以上であるのが良い。

【００７１】本願の発明者による実験では、前述したよ
うに、水素（Ｈ）の拡散深さは、約０．５μｍであるの
で、所定の積層構造６の厚さを０．５μｍ以上にするこ
とによって、高抵抗化の影響の少ない低抵抗のｐ型III
族窒化物半導体が作製できる。

【００７２】第３の実施形態 本発明の第３の実施形態は、ｐ型III族窒化物半導体を
作製する場合、図８（ａ）に示すように水素ガスを含む
雰囲気で、少なくともｐ型不純物を含むｐ型III族窒化
物半導体７を結晶成長させ、ｐ型III族窒化物半導体７
の結晶成長後、図８（ｂ）に示すように窒素原料を含む
ガス雰囲気で成長温度から降温する（冷却する）ことに
よって、ｐ型III族窒化物半導体７を作製するものであ
る。

【００７３】ここで、窒素原料を含むガス雰囲気（すな
わち、冷却雰囲気）としては、モノメチルヒドラジンや
ジメチルヒドラジンやその他の有機窒素化合物、あるい
はＮＨ₃を含む雰囲気であるのが良い。より具体的に、
窒素原料を含むガス雰囲気（すなわち、冷却雰囲気）と
して、Ａｒ等の不活性ガスと窒素原料との混合ガス、あ
るいは、窒素と窒素原料との混合ガスあるいは１００％
の窒素原料ガスを用いることができる。また、これらの
ガスに、ある程度の量の水素ガスを混ぜてもよい。

【００７４】窒素原料の分解によって生成される原子状
の窒素によってIII族窒化物結晶表面の分解が抑制され
ているために、水素の拡散パスになる表面欠陥が減少し
て、水素の拡散侵入が抑制されるとともに、ｐ型III族
窒化物結晶表面の分解による表面抵抗の増加が抑制され
るので、III族窒化物結晶が高抵抗化しないことが予想
される。実際、本願の発明者による実験の結果、冷却雰
囲気をＮＨ₃ガスにすることによってIII族窒化物（例え
ばＧａＮ）は、as grownで低抵抗のｐ型特性を示した。

【００７５】なお、窒素原料を含むガス雰囲気（すなわ
ち、冷却雰囲気）として、例えば、ＮＨ₃ガスと窒素ガ
スとの混合ガスを用いることができるが、ＮＨ₃ガスの
分解によって生成される原子状の窒素によってIII族窒
化物結晶表面の分解を抑制する観点から、混合ガス中の
ＮＨ₃ガスの割合は多い方が良い。その割合は０％でな
ければ効果は期待できるが、望ましくは２５％以上、さ
らに望ましくは５０〜１００％が良い。

【００７６】また、その他の有機窒素原料等の場合にも
同様に窒素原料の割合は多い方が良い。

【００７７】以上のことから、III族窒化物結晶成長後
の冷却雰囲気を、少なくとも窒素原料を含むガスとする
ことによって、as grownでｐ型III族窒化物を作製する
ことができる。

【００７８】より具体的に、本願の発明者による実験で
は、ＮＨ₃ガス１００％中、あるいは、ＮＨ₃ガスと窒素
ガスとの混合ガス（ＮＨ₃を２５％にした場合とＮＨ₃を
６０％にした場合）中、あるいは、ＮＨ₃ガスと窒素ガ
スと水素ガスとの混合ガス（水素６％）中で冷却して、
それぞれの場合でas grownで２×１０¹⁷ｃｍ^-3のキャリ
ア濃度を有する低抵抗のｐ型III族窒化物を作製するこ
とができた。

【００７９】なお、冷却中の雰囲気ガス中に水素を含む
場合には、結晶表面に吸着している未反応の有機原料や
有機物の水素によるクリーニング効果が期待できるの
で、表面の汚染による表面抵抗の増加を防止できる。こ
れは、従来技術では得られなかった効果である。

【００８０】また、窒素原料としては特に限定はしない
が、ＮＨ₃等のように、その分解によって水素を発生す
る化合物を使用することによって、原子状窒素による結
晶表面の分解抑制効果（それによる水素の拡散抑制効
果）と水素によるクリーニング効果とが同時に得られ
る。

【００８１】前述の従来技術１では、水素を発生する化
合物（ＮＨ₃等）や水素ガスを含む雰囲気中では、高抵
抗化したIII族窒化物から水素を排出させてｐ型化する
ことは困難であるため、実質水素を含まない雰囲気中で
熱処理を行っていた。これに対し、本発明では、結晶成
長直後の低抵抗のｐ型III族窒化物中への水素の拡散侵
入を抑制して、結晶成長後の冷却過程における高抵抗化
を防止し、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製する
ものである。従って、従来技術とは原理的に異なるもの
である。また、雰囲気中には水素を発生する化合物（Ｎ
Ｈ₃等）やある程度の量の水素ガスを含んでいても良
い。そして水素を含む場合には、水素の効果を積極的に
利用している点も従来技術とは異なる。

【００８２】次に、この第３の実施形態の作製工程の具
体例について説明する。この具体例では、ＭＯＣＶＤ法
により、ｐ型III族窒化物半導体としてｐ型ＧａＮを成
長させた。

【００８３】まず、サファイア基板をＭＯＣＶＤ装置に
セットし、水素ガス中において、１１２０℃で加熱し、
基板表面をクリーニングした。

【００８４】次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素と水素との混合ガス雰囲気にし、水素をキ
ャリアガスとして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を２
０ｃｃｍ流し、低温ＧａＮバッファー層を堆積した。

【００８５】次いで、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ
（トリメチルガリウム）を１０ｃｃｍ、また、ｐ型ドー
パントとして（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを１００ｃｃｍ、ま
た、窒素原料としてＮＨ₃を５ＬＭ、さらに、窒素ガス
１５ＬＭと水素ガス６ＬＭとの混合ガスを同時に反応管
に流し、１０５０℃でＧａＮを結晶成長させた。

【００８６】ＧａＮの結晶成長後に、III族原料とｐ型
ドーパント原料と水素ガスの供給を止め、アンモニア
（ＮＨ₃）ガス５ＬＭと窒素ガス１５ＬＭとの混合ガス
雰囲気中で室温まで冷却した。なお、窒素ガス１５ＬＭ
は、アンモニア（ＮＨ₃）を基板表面に積極的に吹き付
けるための閉じ込めガスとして流しており、基板表面の
雰囲気は大部分がアンモニア（ＮＨ₃）ガスとなってい
る。

【００８７】次いで、このＧａＮ結晶の表面に電極を形
成してホール測定を行った。この結果、ＧａＮ層のキャ
リア濃度は２×１０¹⁷ｃｍ^-3で、低抵抗のｐ型を示し
た。

【００８８】また、同様の成長方法でＧａＮの結晶成長
を行った後に、アンモニア（ＮＨ₃）ガス１００％の雰
囲気中で成長温度から室温まで冷却を行ったＧａＮ結晶
も作製した。このＧａＮ結晶の表面に電極を形成してホ
ール測定を行った結果、同様にキャリア濃度は２×１０
¹⁷ｃｍ^-3で、低抵抗のｐ型を示した。

【００８９】次に、この第３の実施形態の作製工程の別
の具体例について説明する。この具体例（作製工程例）
では、ＭＯＣＶＤ法により、ｎ型ＧａＮ上に、ｐ型III
族窒化物半導体としてｐ型ＧａＮを成長させ、図１８に
示すようなｐ−ｎ接合ダイオードを作製した。

【００９０】この作製工程例では、まず、サファイア基
板１１０をＭＯＣＶＤ装置にセットし、水素ガス中にお
いて、ｌ１２０℃で加熱し、基板１１０の表面をクリー
ニングした。次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素と水素との混合ガス雰囲気にし、水素をキ
ャリアガスとして、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を２
０ｃｃｍ流し、低温ＧａＮバッファー層１１１を堆積し
た。

【００９１】次いで、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ
（トリメチルガリウム）を１０ｃｃｍ、また、ｎ型ドー
パントとしてＳｉＨ₄を５．５ｃｃｍ、また、窒素原料
としてＮＨ₃を５ＬＭ、さらに、窒素ガス１５ＬＭと水
素ガス６ＬＭとの混合ガスを同時に反応管に流し、１０
５０℃でｎ型ＧａＮ層１１２を１．５μｍ結晶成長させ
た。

【００９２】続けて、ＴＭＧ（トリメチルガリウム）を
１０ｃｃｍ、また、ｐ型ドーパントとして（ＥｔＣｐ）
₂Ｍｇをｌ００ｃｃｍ、また、窒素原料としてＮＨ₃を５
ＬＭ、さらに、窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭとの
混合ガスを同時に反応管に流し、１０５０℃でｐ型Ｇａ
Ｎ層１１３を０．５μｍ結晶成長させた。

【００９３】ｐ型ＧａＮ層１１３の結晶成長後に、III
族原料とｐ型ドーパント原料と水素ガスと窒素ガスの供
給を止め、アンモニア（ＮＨ₃）ガス５ＬＭの雰囲気中
で室温まで冷却した。次いでドライエッチングを行い、
ｐ型ＧａＮ層１１３の一部をエッチング除去し、ｎ型Ｇ
ａＮ層１１２を露出させた。

【００９４】次いで、ｐ型ＧａＮ層１１３とｎ型ＧａＮ
層１１２との表面にそれぞれインジウムを付着し、２０
０℃に加熱して、ｐ側，ｎ側の電極１１４，１１５を形
成した。なお、電極にインジウムを使用したのは、従来
技術１に記載されたｐ型ＧａＮの作製方法の効果と区別
するために電極形成の際の高温（４００℃以上）でのア
ニールを避けるためである。

【００９５】次いで、ｐ側，ｎ側の電極１１４，１１５
に、順方向あるいは逆方向に電圧を印加し、電流−電圧
特性を調べた。図１９はｐ側，ｎ側の電極１１４，１１
５に電圧を印加したときの電流−電圧特性を示す図であ
る。図１９から、作製したｐ−ｎ接合では、逆方向への
電圧印加では電流がほとんど流れず、順方向への電圧印
加において電流が流れた。すなわち整流特性を示してお
り、ダイオードが形成されていることがわかる。

【００９６】このことから、as grownにおいてｐ型Ｇａ
Ｎが作製され、ｐ−ｎ接合が形成されていることが分か
る。

【００９７】第４の実施形態 本発明の第４の実施形態は、前述した第２の実施形態の
ｐ型III族窒化物半導体の作製方法において、所定の積
層構造６の最表面層を、水素ガスを含まない雰囲気で成
長可能な層で形成するものである。具体的には、所定の
積層構造６の最表面層を少なくともＩｎを含むIII族窒
化物とし、この少なくともＩｎを含むIII族窒化物を、
水素ガスを含まない雰囲気か、あるいは、水素ガスに対
し窒素原料ガスと窒素ガスが過剰の雰囲気で結晶成長さ
せ、少なくともＩｎを含むIII族窒化物の結晶成長終了
後、少なくとも窒素原料を含むガス雰囲気で冷却するも
のである。

【００９８】上述した第１，第２，第３の実施形態のｐ
型III族窒化物半導体の作製方法で得られるｐ型III族窒
化物半導体よりもさらに低抵抗のｐ型III族窒化物結晶
を作製するためには、アクセプターを不活性化し高抵抗
にする水素をIII族窒化物結晶中に取り込まないことが
必要である。

【００９９】本願の発明者は、この目的のため、水素を
含まない雰囲気でのIII族窒化物結晶の成長を試みた。
しかしながら、水素を含まない雰囲気でＧａＮやＡｌＧ
ａＮ等のIII族窒化物を結晶成長したところ、表面の凹
凸が激しくなり、高品質の結晶は得られなかった。

【０１００】一方、Ｉｎを含むIII族窒化物結晶を、水
素を極力減らして、窒素原料と窒素ガス過剰の雰囲気で
成長させ、III族窒化物結晶の成長終了後は、結晶表面
の分解を防止するため、少なくとも高温では窒素原料
（一般的にはアンモニアＮＨ₃）と窒素ガスを停止せず
に、窒素分圧の高い雰囲気で室温まで降温したところ、
表面が平坦で高品質のIII族窒化物結晶を成長させるこ
とができた。

【０１０１】そこで、Ｉｎを含まないIII族窒化物につ
いては、水素を含む雰囲気で高品質に結晶成長させ、積
層構造６の最表面に、水素を極力含まない雰囲気で高品
質のＩｎを含むIII族窒化物を成長させることで、高品
質で低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製することが
できた。

【０１０２】この第４の実施形態の方法によれば、III
族窒化物結晶５の成長中にIII族窒化物結晶５中に取り
込まれた水素は、水素をほとんど含まない雰囲気中での
Ｉｎを含むIII族窒化物結晶の成長中に、効率良くIII族
窒化物結晶５外へ放出されるので、III族窒化物結晶５
内の水素濃度が下がり、さらに低抵抗となる。また、冷
却中の水素の拡散侵入が防止されるので、III族窒化物
結晶５は高抵抗化せず、as grownで低抵抗のｐ型III族
窒化物半導体を作製することができる。

【０１０３】第５の実施形態 本発明の第５の実施形態は、ｐ型III族窒化物半導体を
作製する場合、図９に示すように、水素を含む雰囲気で
結晶成長されたｐ型不純物と水素の両方を少なくとも含
むIII族窒化物結晶５の上に、水素ガスを含まない雰囲
気か、水素ガスに対して窒素原料ガスと窒素ガスを過剰
にした雰囲気で、少なくともｐ型不純物とＩｎを含むII
I族窒化物(III族窒化物積層構造)８を結晶成長し、III
族窒化物(III族窒化物積層構造)８の結晶成長終了後、
少なくとも窒素原料を含むガス雰囲気で冷却することに
より、ｐ型III族窒化物半導体５とｐ型III族窒化物(ｐ
型III族窒化物積層構造)８とを作製するものである。

【０１０４】すなわちＩｎを含まないIII族窒化物は、
水素を含まない雰囲気で成長を行うと、表面の凹凸が激
しく、結晶性の良いものを作製することは困難である。
これに対し、Ｉｎを含むIII族窒化物は、水素を含まな
い雰囲気で結晶成長を行っても結晶性の良いものが作製
できる。従って、水素をほとんど含まない雰囲気で、Ｉ
ｎを含むIII族窒化物８を成長させることにより、結晶
性が良く、結晶成長中の水素の取り込まれが少ない結晶
（Ｉｎを含むIII族窒化物）８を作製できる。

【０１０５】また、この第５の実施形態のＩｎを含むII
I族窒化物８の成長方法では、Ｉｎを含むIII族窒化物８
は、水素を極力含まない雰囲気で結晶成長するので、II
I族窒化物結晶５の結晶成長中に取り込まれた水素は、
Ｉｎを含むIII族窒化物結晶８の成長中にIII族窒化物結
晶５外へ放出される。すなわち、III族窒化物８はIII族
窒化物５上に成長するので、III族窒化物８を成長させ
ている間に、III族窒化物結晶５中に取り込まれている
水素は、III族窒化物結晶５外に多量に放出され、その
結果、III族窒化物結晶５の抵抗は下がる。

【０１０６】また、Ｉｎを含むIII族窒化物８は、III族
窒化物８の結晶成長中の雰囲気が極力水素を含まない雰
囲気であるので、水素によるアクセプターの不活性化が
少なく、また、この雰囲気において高品質結晶が成長で
きるので、ドナー性欠陥によるアクセプターの補償が少
ない。さらに、ＩｎＧａＮ等のＩｎを含むIII族窒化物
８は、ＧａＮ等よりもバンドギャップが狭く、ｐ型化し
やすい。

【０１０７】また、冷却過程では、雰囲気が少なくとも
窒素原料を含むガス雰囲気であるので、第３の実施形態
と同様の効果が得られる。すなわち、冷却過程では、雰
囲気ガスが少なくとも窒素原料を含むガス雰囲気である
ので、III族窒化物８の結晶表面の分解による劣化が防
止されて、欠陥による高抵抗化が防止されるとともに、
雰囲気中からの水素の拡散侵入による高抵抗が抑制され
て、as grownで低抵抗のｐ型を示すＩｎを含むIII族窒
化物結晶（例えばＩｎＧａＮ結晶）８が得られる。すな
わち、Ｉｎを含むIII族窒化物結晶８として、ｐ型化の
ための後処理をせずに、as grownで低抵抗のｐ型を示す
ＩｎＧａＮ結晶が得られる。その結果、III族窒化物半
導体５は、より一層低抵抗のｐ型III族窒化物半導体と
なり、また、III族窒化物８も結晶性の良い低抵抗のｐ
型III族窒化物半導体とすることができる。すなわち、I
II族窒化物５とIII族窒化物(III族窒化物積層構造)８と
の両方が低抵抗のｐ型半導体として結晶成長できる。

【０１０８】なお、上述した第１，第２，第３，第４，
第５の実施形態のｐ型III族窒化物半導体の作製方法に
おいて、ｐ型不純物をＭｇにすることにより、室温にお
いても低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製できる。

【０１０９】すなわち、Ｍｇの不純物レベルは、Ｚｎ等
の他の不純物レベルよりも低いので、他の不純物に比べ
て活性化率が高く、より低抵抗のｐ型III族窒化物を得
やすい。例えば、ＧａＮ中のＭｇの不純物レベルは、Ｇ
ａＮの価電子帯の上、約２００ｍｅＶと他のIII族元素
のｐ型不純物の中では最も低く、室温においても活性化
する。従って、室温においても低抵抗のｐ型III族窒化
物半導体を作製できる。

【０１１０】また、本発明では、上述の第１，第２，第
３，第４または第５の実施形態で作製されたIII族窒化
物半導体を提供することができる。すなわち、表面の劣
化が少なく、かつ、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を
提供することができる。

【０１１１】また、本発明では、ｐ型半導体層を少なく
とも有する半導体装置において、ｐ型半導体層には、上
述の第１，第２，第３，第４または第５の実施形態で作
製されたIII族窒化物半導体を用いることができる。具
体的に、上述の第１または第３の実施形態のｐ型III族
窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族窒化物
半導体３または７を有している半導体装置、あるいは、
上述の第２，第４または第５の実施形態のｐ型III族窒
化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族窒化物半
導体５を含む積層構造を有している半導体装置、あるい
は、上述の第２，第４または第５の実施形態のｐ型III
族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族窒化
物半導体５と積層構造６または８の全部または一部を有
している半導体装置を提供できる。

【０１１２】この半導体装置は、発光素子，受光素子，
電子デバイスなどとして構成できる。

【０１１３】図１０は本発明に係る半導体装置の一例を
示す図であり、図１０の例では、半導体装置はフォトダ
イオードとして構成されている。なお、図１０のフォト
ダイオードは、その作製工程において、第２の実施形態
による方法でｐ型III族窒化物（後述のｐ型ＧａＮ層４
４，ｐ型ＧａＮコンタクト層４５）を作製している。

【０１１４】図１０を参照すると、このフォトダイオー
ドは、サファイア基板４０上に、低温ＧａＮバッファー
層４１，高温ＧａＮバッファー層４２，ｎ型ＧａＮ層４
３，ｐ型ＧａＮ層４４，ｐ型ＧａＮコンタクト層４５を
順次積層した積層構造を、ｎ型ＧａＮ層４３が露出する
までエッチングして形成された直径１５０μｍのメサ構
造となっている。

【０１１５】メサ構造の上部にはリング状のｐ側オーミ
ック電極４７が形成され、また、露出したｎ型ＧａＮ層
４３にはｎ側オーミック電極４８が形成されている。

【０１１６】そして、オーミック電極４７，４８が形成
されている部分以外の領域にはＳｉＮ絶縁保護膜４６が
形成されている。また、メサ構造の側面とｎ型ＧａＮ４
３上のＳｉＮ絶縁保護膜４６上には、ｐ側オーミック電
極４７から引き出されて配線電極４９が形成されてい
る。

【０１１７】このフォトダイオードでは、メサ構造上部
のリング状のｐ側オーミック電極４７で囲まれた部分が
受光面となる。このフォトダイオードに逆バイアスを印
加し、受光面に光（ｈν）を照射すると光の強度に対応
した光電流が流れる。

【０１１８】次に、図１０のフォトダイオードの作製方
法を説明する。まず、サファイア基板４０を反応管にセ
ットし、水素ガス中において、１１２０℃で加熱し、基
板４０の表面をクリーニングした。

【０１１９】次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃ガス５ＬＭと窒素ガス１５ＬＭと水素ガス６ＬＭ
との混合ガス雰囲気にし、ＴＭＧを流し、低温ＧａＮバ
ッファー層４１を堆積した。

【０１２０】次いで、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとしてＴＭＧを供給し、高温ＧａＮバッフ
ァー層４２を２μｍ積層し、続いて、ＳｉＨ₄を加え
て、ｎ型ＧａＮ層４３を３μｍ積層した。

【０１２１】次いで、ＳｉＨ₄の供給を止め、（ＥｔＣ
ｐ）₂Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮ層４４を１μｍ積層
し、次いでｐ型ＧａＮコンタクト層４５を０．２μｍ積
層した。しかる後、ＴＭＧ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇの供給
を停止し、ＮＨ₃ガス５ＬＭと窒素ガス１５ＬＭと水素
ガス６ＬＭとの混合ガス雰囲気中で室温まで冷却し、反
応管からウエハーを取り出した。ウエハー表面にテスタ
ーをあてて電気的導通を調べると高抵抗で導通性が無か
った。

【０１２２】次に、直径１５０μｍの円パターンをレジ
ストで形成した。このレジストパターンをマスクとし
て、ドライエッチングを行い、高さ約２μｍのメサ形状
を形成するとともに、ｎ型ＧａＮ層４３を露出させた。

【０１２３】レジストマスクを除去した後、ウエハーを
別の反応管にセットし、ＳｉＨ₄とＮＨ₃系のガスを流
し、７５０℃に加熱して、表面にＳｉＮ４６を約０．５
μｍ堆積した。この際に、ｐ型不純物を含むIII族窒化
物（ｐ型ＧａＮ層４４，ｐ型ＧａＮコンタクト層４５）
は低抵抗のｐ型III族窒化物半導体となる。

【０１２４】次いで、ｐ側オーミック電極４７を形成し
た。Ｐ側オーミック電極４７の形成の工程は次の通りで
ある。

【０１２５】すなわち、まず、メサ構造の上部にレジス
トでリング状のヌキパターンを形成した後、ＳｉＮ４６
をリング状にエッチングで抜き、ｐ型ＧａＮコンタクト
層４５を露出させる。

【０１２６】次いでｐ側オーミック電極材料であるＮｉ
／Ａｕを蒸着した。その後、ウエハーを有機溶剤に浸
し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電極材
をリフトオフして、メサ構造上部にｐ側オーミック電極
パターンを形成した。その後、窒素雰囲気中において、
６００℃で熱処理し、ｐ型ＧａＮコンタクト層４５上に
ｐ側オーミック電極４７を形成した。

【０１２７】次いで、ｎ側オーミック電極４８と配線電
極４９を形成した。ｎ側オーミック電極４８と配線電極
４９の形成工程は次の通りである。

【０１２８】まず、ｎ型ＧａＮ層４３上部のＳｉＮ膜４
６上に、レジストでメサ構造を囲む形状のヌキパターン
を形成した後、ＳｉＮ膜４６をエッチングしてｎ型Ｇａ
Ｎ層４３を露出させる。

【０１２９】次に、レジストを除去し、再度レジスト
で、配線電極とｎ側オーミック電極のリフトオフパター
ンを形成する。

【０１３０】次いで、ｎ側オーミック電極と配線電極材
料であるＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、ウエハを有機
溶剤中に浸し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着さ
れた電極材料をリフトオフし、ｎ側オーミック電極４８
と配線電極４９パターンを形成した。その後、窒素雰囲
気で４５０℃で熱処理し、ｎ側オーミック電極４８を形
成した。

【０１３１】図１０のフォトダイオードを調べた結果、
図１０のフォトダイオードは従来技術１あるいは従来技
術３のようにｐ型化のための熱処理による結晶表面の分
解がほとんどないので、結晶欠陥が発生せず、暗電流の
少ないフォトダイオードとなった。

【０１３２】また、本発明では、第５の実施形態のｐ型
III族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族窒
化物半導体５とｐ型III族窒化物半導体(ｐ型III族窒化
物積層構造)８の全部または一部とを有し、ｐ型III族窒
化物半導体８表面にｐ側オーミック電極が形成された半
導体装置（第５の実施形態の方法で作製されたｐ型III
族窒化物半導体５と少なくともＩｎを含むｐ型III族窒
化物８の全部あるい一部を含み、少なくともＩｎを含む
ｐ型III族窒化物８にｐ側オーミック電極が形成されて
いる半導体装置）を提供できる。

【０１３３】この半導体装置は、発光素子，受光素子，
電子デバイスなどとして構成できる。

【０１３４】図１１，図１２は第４および第５の実施形
態の方法で作製されたｐ型III族窒化物半導体をｐ型半
導体層(後述のｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５
５，ｐ型ＧａＮキャップ層５６，ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ
コンタクト層５７)に用いた半導体装置の一例を示す図
であり、図１１，図１２の例の半導体装置は、端面発光
型発光ダイオードと端面受光型フォトダイオードがモノ
リシックに集積化された受発光素子として構成されてい
る。なお、図１１は、受発光素子の発光ダイオードの光
出射端面に垂直な面での断面図であり、図１２は、発光
ダイオードの光出射端面に平行な面での断面図である。

【０１３５】図１１，図１２の集積型受発光素子におい
て、発光ダイオードとフォトダイオードとは、概ね直方
体の形状をしており、発光ダイオードの一方の光出射端
面とフォトダイオードの受光端面とが向き合うように空
間的に分離されて形成されている。そして、発光ダイオ
ードとフォトダイオードは同一の積層構造からなってい
る。この積層構造は、サファイア基板５０上に、ＡｌＮ
低温バッファー層５１，ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタ
クト層５２，ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５３，
Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎ活性層５４，ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93
Ｎクラッド層５５，ｐ型ＧａＮキャップ層５６，ｐ型Ｉ
ｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層５７が順次積層されて形成
されている。

【０１３６】そして、発光ダイオードとフォトダイオー
ドは、上記積層構造がｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト
層５７の表面からｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層
５２までエッチングされ、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコン
タクト層５２表面が露出したものとなっている。また、
発光ダイオードとフォトダイオードのｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ
_0.9Ｎコンタクト層５７上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ
側オーミック電極５９が形成されている。

【０１３７】また、露出したｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコ
ンタクト層５２上には、Ｔｉ／Ａｌからなるｎ側オーミ
ック電極６０が形成されている。

【０１３８】さらに、オーミック電極５９，６０以外の
部分には、ＳｉＯ₂からなる絶縁保護膜５８が堆積され
ている。そして、絶縁保護膜５８上に、Ｔｉ／Ａｌから
なる配線電極６１が形成されている。配線電極６１は、
発光ダイオードとフォトダイオードのそれぞれのｐ側オ
ーミック電極５９と電気的に接続されている。

【０１３９】発光ダイオードとフォトダイオードの側面
は、基板に対して概ね垂直に形成されている。そして、
発光ダイオードとフォトダイオードの溝６２を介して向
き合う側面が、それぞれ光出射端面と受光面になる。ま
た、発光ダイオードのフォトダイオードと向き合う端面
とは反対側の端面が外部へ光を出射する光出射端面とな
る。

【０１４０】この集積型受発光素子は、発光ダイオード
に順方向電流を注入し、フォトダイオードに逆バイアス
を印加することによって動作する。すなわち、それぞれ
の素子のｐ側オーミック電極５９，ｎ側オーミック電極
６０に順方向あるいは逆方向にバイアスをかけると、発
光ダイオードは２つの光出射端面から光を出射する。そ
して、フォトダイオードに向いた光出射端面から出射し
た光が、フォトダイオードの受光面に入射し、その強度
に対応した光起電力がフォトダイオードで発生し、外部
に光電流として取り出される。フォトダイオードの光電
流をモニターすることによって、発光ダイオードに注入
する電流を調整し、光出力を制御することができる。

【０１４１】次に、図１１，図１２の集積型受発光素子
の作製方法を説明する。なお、集積型受発光素子の積層
構造はＭＯＣＶＤ法で結晶成長させて作製した。

【０１４２】まず、サファイア基板５０を反応管にセッ
トし、水素ガス中において１１２０℃で加熱し、基板表
面をクリーニングした。

【０１４３】次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素と水素との混合ガス雰囲気にし、ＴＭＡを
流し、低温ＡｌＮバッファー層５１を堆積した。

【０１４４】次いで、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＳｉＨ₄を組成
に合わせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト
層５２を３μｍ積層し、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッ
ド層５３を０．５μｍ積層した。

【０１４５】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素との混合ガス雰囲気にし、温度を８１０℃
に下げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩを
供給し、Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎ活性層５４を５０ｎｍ成長
させた。

【０１４６】次いで、雰囲気をＮＨ₃と窒素と水素との
混合ガス雰囲気にし、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＡ、（ＥｔＣｐ）₂
Ｍｇを組成に合わせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ
クラッド層５５を０．５μｍ積層し、ｐ型ＧａＮキャッ
プ層５６を０．２μｍ積層した。

【０１４７】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素との混合ガス雰囲気にし、温度を８１０℃
に下げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩ，
（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを供給し、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコ
ンタクト層５７を０．１μｍ積層した。成長終了後、Ｔ
ＭＧ，ＴＭＩ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇの供給を止め、ＮＨ₃
と窒素（ＮＨ₃と窒素の供給比は３：２）との混合ガス
雰囲気で室温まで冷却した。成長表面にテスターを当て
ると導通があり、最上層のＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト
層５７は低抵抗のｐ型半導体になっていることが確認さ
れた。

【０１４８】次に、幅３０μｍ，長さ５０μｍの矩形パ
ターンを長さ方向に５μｍ離して２つ並べたパターンを
レジストで形成した。このレジストパターンをマスクと
して、ドライエッチングを行い、発光ダイオードとフォ
トダイオードになる高さ約１．５μｍの直方体形状を形
成するとともに、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層
５２を露出させた。

【０１４９】次いで、絶縁保護膜５８となるＳｉＯ₂を
積層構造の表面に約０．５μｍ堆積した。次いで、ｐ側
オーミック電極５９を形成した。

【０１５０】Ｐ側オーミック電極５９の形成工程は次の
通りである。すなわち、まず、発光ダイオードとフォト
ダイオードの上部に、レジストでヌキストライプパター
ンを形成した後、ＳｉＯ₂膜５８をエッチングして、リ
ッジ上のｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層５７を露出
させる。

【０１５１】次いでｐ側オーミック電極材料であるＮｉ
／Ａｕを蒸着した。その後、ウエハーを有機溶剤に浸
し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電極材
をリフトオフして、発光ダイオードとフォトダイオード
の上部にｐ側オーミック電極パターンを形成した。その
後、窒素雰囲気中、６００℃で熱処理し、ｐ型Ｉｎ_0.1
Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層５７上にｐ側オーミック電極５
９を形成した。

【０１５２】次いで、ｎ側オーミック電極６０と配線電
極６１を形成した。ｎ側オーミック電極６０と配線電極
６１の形成工程は次の通りである。まず、ｎ型Ａｌ_0.03
Ｇａ _0.97Ｎコンタクト層５２上部のＳｉＯ₂膜５８上
に、レジストで約１００μｍ幅のヌキストライプパター
ンを形成した後、ＳｉＯ₂膜５８をエッチングしてｎ型
Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層５２を露出させる。

【０１５３】次に、レジストを除去し、再度レジスト
で、配線電極６１とｎ側オーミック電極６０のリフトオ
フパターンを形成する。次いで、ｎ側オーミック電極と
配線電極材料であるＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、ウ
エハを有機溶剤中に浸し、レジストを溶かしてレジスト
上に蒸着された電極材料をリフトオフし、ｎ側オーミッ
ク電極と配線電極パターンを形成した。その後、窒素雰
囲気で４５０℃で熱処理し、ｎ側オーミック電極６０を
形成した。次いで、ダイシングを行い、集積型受発光素
子をチップに分離した。

【０１５４】このように作製された集積型受発光素子に
おいて、発光ダイオードに電流を注入して発光させる
と、発光のピーク波長は約４１２ｎｍであった。

【０１５５】また、図１３は第４および第５の実施形態
の方法で作製されたｐ型III族窒化物半導体をｐ型半導
体層(後述のｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７６，ｐ型ＧａＮ
ガイド層７７，ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層７
８，ｐ型ＧａＮキャップ層７９，ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ
コンタクト層８０)に用いた半導体装置の他の例を示す
図であり、図１３の例の半導体装置は、半導体レーザー
として構成されている。なお、図１３は半導体レーザー
の光出射方向に垂直な面での断面図である。

【０１５６】図１３を参照すると、この半導体レーザー
は、サファイア基板７０上に、ＡｌＧａＮ低温バッファ
ー層７１，ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層７２，
ｎ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層７３，ｎ型ＧａＮガ
イド層７４，Ｉｎ_0.15Ｇａ_{0. 85}Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ
多重量子井戸活性層７５，ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７
６，ｐ型ＧａＮガイド層７７，ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ
クラッド層７８，ｐ型ＧａＮキャップ層７９，ｐ型Ｉｎ
_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層８０が順次積層されて形成さ
れている。

【０１５７】そして、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト
層８０の表面からｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ _0.97Ｎコンタクト層
７２までエッチングされ、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコン
タクト層７２の表面が露出している。露出したｎ型Ａｌ
_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層７２上には、Ｔｉ／Ａｌか
らなるｎ側オーミック電極８３が形成されている。

【０１５８】また、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層
８０の表面からｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_{0. 88}Ｎクラッド層７８
の途中までエッチングされ、電流狭窄リッジ構造８００
が形成されている。そして、リッジ構造８００の最表面
のｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層８０上に、Ｎｉ／
Ａｕからなるｐ側オーミック電極８２が形成されてい
る。

【０１５９】また、電極形成部以外は、絶縁保護膜８１
としてＳｉＯ₂が堆積されている。そして、積層構造と
電流狭窄リッジ構造８００とに概ね垂直に、光共振器端
面が形成されている。

【０１６０】次に、図１３の半導体レーザーの作製方法
を説明する。なお、半導体レーザーの積層構造の結晶成
長はＭＯＣＶＤ法で行った。

【０１６１】まず、サファイア基板７０を反応管にセッ
トし、水素ガス中において、１１２０℃で加熱し、基板
７０の表面をクリーニングした。

【０１６２】次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素と水素との混合ガス雰囲気にし、ＴＭＧと
ＴＭＡを流し、低温ＡｌＧａＮバッファー層７１を堆積
した。

【０１６３】次いで、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩ，ＳｉＨ₄を組成
に合わせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト
層７２を２μｍ、ｎ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層７
３を０．７μｍ、ｎ型ＧａＮガイド層７４を０．１μｍ
積層した。

【０１６４】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素との混合ガス雰囲気にし、温度を８１０℃
に下げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩを
供給し、Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ多重
量子井戸活性層７５（２ペア）を成長させた。

【０１６５】次いで、雰囲気をＮＨ₃と窒素と水素との
混合ガス雰囲気にし、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＡ，（ＥｔＣｐ）₂
Ｍｇを組成に合わせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層
７６を２０ｎｍ、ｐ型ＧａＮガイド層７７を０．１μ
ｍ、ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層７８を０．７μ
ｍ、ｐ型ＧａＮキャップ層７９を０．２μｍ積層した。

【０１６６】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素との混合ガス雰囲気にし、温度を８１０℃
に下げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩ，
（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを供給し、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコ
ンタクト層８０を０．１μｍ積層した。

【０１６７】ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層８０の
成長終了後、ＴＭＧ，ＴＭＩ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇの供
給を止め、ＮＨ₃ガス１００％の雰囲気で室温まで冷却
した。

【０１６８】このとき、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタク
ト層８０の表面にテスターを当てると導通があり、最上
層のＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層８０は低抵抗のｐ型
半導体になっていることが確認された。

【０１６９】次いで、レジストで幅４μｍのストライプ
パターンを繰り返しピッチ１ｍｍで形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、約０．７μｍの深さにドラ
イエッチングして、リッジ構造８００を形成した。

【０１７０】次いで、レジストマスクを除去し、しかる
後に、さらにレジストでリッジ構造８００を覆う幅５０
０μｍのストライプパターンを繰り返しピッチ１ｍｍで
形成した。このレジストパターンをマスクとして、約
１．５μｍドライエッチングして、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ
_0.97Ｎコンタクト層７２を露出させた。

【０１７１】次いで、絶縁保護膜８１となるＳｉＯ₂を
積層構造の表面に約０．５μｍ堆積した。

【０１７２】次いで、ｐ側オーミック電極８２を形成し
た。Ｐ側オーミック電極８２の形成工程は次の通りであ
る。まず、リッジ構造８００上部に、レジストでヌキス
トライプパターンを形成した後、ＳｉＯ₂膜８１をエッ
チングしてリッジ構造８００上のｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ
コンタクト層８０を露出させた。

【０１７３】次いで、レジストを除去し、再度レジスト
で約４５０μｍ幅のヌキストライプパターンを形成し、
リッジ構造８００上にｐ側オーミック電極材料であるＮ
ｉ／Ａｕを蒸着した。その後、ウエハーを有機溶剤に浸
し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電極材
をリフトオフして、半導体レーザー積層構造上にのみｐ
側オーミック電極パターンを形成した。その後、窒素雰
囲気中、６００℃で熱処理し、ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコ
ンタクト層８０上にｐ側オーミック電極８２を形成し
た。

【０１７４】次いで、ｎ側オーミック電極８３を形成し
た。ｎ側オーミック電極８３の形成工程は次の通りであ
る。まず、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層７２上
部のＳｉＯ₂膜８１上に、レジストで約１００μｍ幅の
ヌキストライプパターンを形成した後、ＳｉＯ₂膜８１
をエッチングしてｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層
７２を露出させた。

【０１７５】この状態で、ｎ側オーミック電極材料であ
るＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、ウエハを有機溶剤中
に浸し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電
極材料をリフトオフし、ｎ側オーミック電極パターンを
形成した。その後、窒素雰囲気で４５０℃で熱処理し、
ｎ側オーミック電極８３を形成した。

【０１７６】次いで、サファイア基板７０を薄く研磨
し、リッジ構造８００に概ね垂直になるように割り、光
共振器端面を形成した。

【０１７７】電極８２，８３に順方向に電流を注入する
と発光し、さらに電流を増加させるとレーザー発振し
た。発振波長は約４０９ｎｍであった。

【０１７８】また、図１４は第２の実施形態の第２の仕
方によって作製されたｐ型III族窒化物半導体をｐ型半
導体層(後述のｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層９６，ｐ型Ｇａ
Ｎガイド層９７，ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層９
８，ｐ型ＧａＮコンタクト層９９)に用いた半導体装置
の例を示す図であり、図１４の例では、半導体装置は半
導体レーザーとして構成されている。なお、図１４は半
導体レーザーの光出射方向に垂直な面での断面図であ
る。

【０１７９】図１４を参照すると、この半導体レーザー
は、サファイア基板９０上に、ＡｌＧａＮ低温バッファ
ー層９１，ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層９２，
ｎ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層９３，ｎ型ＧａＮガ
イド層９４，Ｉｎ_0.15Ｇａ_{0. 85}Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ
多重量子井戸活性層９５，ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層９
６，ｐ型ＧａＮガイド層９７，ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ
クラッド層９８，ｐ型ＧａＮコンタクト層９９が順次積
層されて積層構造が形成されている。

【０１８０】積層構造の一部は、ｐ型ＧａＮコンタクト
層９９の表面からｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ _0.97Ｎコンタクト層
９２までエッチングされ、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコン
タクト層９２の表面が露出している。そして、露出した
ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層９２上には、Ｔｉ
／Ａｌからなるｎ側オーミック電極１０３が形成されて
いる。

【０１８１】また、ｐ型ＧａＮコンタクト層９９の表面
からｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層９８の途中まで
がエッチングされ、電流狭窄リッジ構造９００が形成さ
れている。そして、このリッジ構造９００は、Ａｌ_0.6
Ｇａ_0.4Ｎ多結晶１００で埋め込まれている。

【０１８２】リッジ構造９００の最表面は、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層９９が露出しており、そこに、Ｎｉ／Ａｕ
からなるｐ側オーミック電極１０２が形成されている。
また、電極形成部以外は、絶縁保護膜１０１としてのＳ
ｉＯ₂が堆積されている。さらに、積層構造と電流狭窄
リッジ構造９００とに概ね垂直に、光共振器端面が形成
されている。

【０１８３】次に、図１４の半導体レーザーの作製方法
を説明する。なお、半導体レーザーの積層構造の結晶成
長は、ＭＯＣＶＤ法で行った。

【０１８４】まず、サファイア基板９０を反応管にセッ
トし、水素ガス中において、１１２０℃で加熱し、基板
９０の表面をクリーニングした。

【０１８５】次いで、温度を５２０℃に下げ、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素と水素との混合ガス雰囲気にし、ＴＭＧと
ＴＭＡを流し、低温ＡｌＧａＮバッファー層９１を堆積
した。

【０１８６】次いで、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩ，ＳｉＨ₄を組成
に合わせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト
層９２を２μｍ、ｎ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層９
３を０．７μｍ、ｎ型ＧａＮガイド層９４を０．１μｍ
積層した。

【０１８７】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＮＨ₃と窒素との混合ガス雰囲気にし、温度を８１０℃
に下げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＩを
供給し、Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ多重
量子井戸活性層９５（２ペア）を成長させた。

【０１８８】次いで、雰囲気をＮＨ₃と窒素と水素との
混合ガス雰囲気にし、温度を１０５０℃に上げ、水素を
キャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＡ，（ＥｔＣｐ）₂
Ｍｇを組成に合わせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層
９６を２０ｎｍ、ｐ型ＧａＮガイド層９７を０．１μ
ｍ、ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層９８を０．７μ
ｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト層９９を０．２μｍ積層し
た。

【０１８９】ｐ型ＧａＮコンタクト層９９の成長終了
後、ＴＭＧ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇの供給を止め、ＮＨ₃と
窒素との混合ガス（ＮＨ₃と窒素の供給比は３：２）雰
囲気で室温まで冷却した。

【０１９０】次いで、レジストで幅４μｍのストライプ
パターンを繰り返しピッチ１ｍｍで形成し、このレジス
トパターンをマスクとして、約０．６μｍの深さにドラ
イエッチングして、リッジ構造９００を形成した。

【０１９１】次いで、レジストを除去し、しかる後、ウ
エハーを再度ＭＯＣＶＤ装置にセットし、ＮＨ₃と窒素
と水素との混合ガス雰囲気にし、温度を７３０℃に上
げ、水素をキャリアガスとして、ＴＭＧ，ＴＭＡを供給
し、Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ｎ多結晶１００を約０．６μｍ堆積
し、リッジ構造９００を埋め込んだ。この際に、第２の
実施形態の第２の仕方によって、ｐ型不純物を含む層が
ｐ型化する。

【０１９２】そして、ＮＨ₃ガス５ＬＭと窒素ガス１５
ＬＭと水素ガス６ＬＭとの混合ガス雰囲気中で冷却後、
ウエハーをＭＯＣＶＤ装置から取り出し、レジストで、
リッジ構造９００上部が抜けたパターンを形成した。こ
のパターンをマスクとして、ＫＯＨ溶液で、リッジ構造
９００上部のＡｌ_0.6Ｇａ_0.4Ｎ多結晶１００をエッチン
グし、ｐ型ＧａＮコンタクト層９９を露出させ、表面を
平坦化した。

【０１９３】次いで、レジストマスクを除去した後に、
さらにレジストでリッジ構造９００を覆う幅５００μｍ
のストライプパターンを繰り返しピッチ１ｍｍで形成し
た。このレジストパターンをマスクとして、約１．５μ
ｍドライエッチングして、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコン
タクト層９２を露出させた。

【０１９４】次いで、絶縁保護膜１０１となるＳｉＯ₂
を積層構造の表面に約０．５μｍ堆積した。

【０１９５】次いで、ｐ側オーミック電極１０２を形成
した。ｐ側オーミック電極１０２の形成工程は次の通り
である。すなわち、まず、リッジ構造９００の上部に、
レジストでヌキストライプパターンを形成した後、Ｓｉ
Ｏ₂膜１０１をエッチングしてリッジ構造９００上のｐ
型ＧａＮコンタクト層９９を露出させた。

【０１９６】次いで、レジストを除去し、再度レジスト
で約４５０μｍ幅のヌキストライプパターンを形成し、
リッジ構造９００上にｐ側オーミック電極材料であるＮ
ｉ／Ａｕを蒸着した。その後、ウエハーを有機溶剤に浸
し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電極材
をリフトオフして、半導体レーザー積層構造上にのみｐ
側オーミック電極パターン１０２を形成した。その後、
窒素雰囲気中において、６００℃で熱処理し、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層９９上にｐ側オーミック電極１０２を形
成した。

【０１９７】次いで、ｎ側オーミック電極１０３を形成
した。ｎ側オーミック電極１０３の形成工程は次の通り
である。まず、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層９
２上部のＳｉＯ₂膜１０１上に、レジストで約１００μ
ｍ幅のヌキストライプパターンを形成した後、ＳｉＯ₂
膜１０１をエッチングして、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコ
ンタクト層９２を露出させた。

【０１９８】この状態で、ｎ側オーミック電極材料であ
るＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、ウエハを有機溶剤中
に浸し、レジストを溶かしてレジスト上に蒸着された電
極材料をリフトオフし、ｎ側オーミック電極パターンを
形成した。その後、窒素雰囲気で４５０℃で熱処理し、
ｎ側オーミック電極１０３を形成した。

【０１９９】次いで、サファイア基板９０を薄く研磨
し、リッジ構造９００に概ね垂直になるように割り、光
共振器端面を形成した。

【０２００】電極１０２，１０３に順方向に電流を注入
すると発光し、さらに電流を増加させるとレーザー発振
した。発振波長は約４０９ｎｍであった。

【０２０１】

【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、ｐ型不純物と水素との両方を少なくとも
含むIII族窒化物結晶を成長させた後、前記III族窒化物
結晶の表面層の全部または一部を除去してｐ型III族窒
化物半導体を作製するので、従来のように後工程での熱
処理を行うことなく、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体
を作製することができる。

【０２０２】また、請求項２乃至請求項７，請求項１
０，請求項１１記載の発明によれば、ｐ型不純物と水素
の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶の上に、所定
の積層構造を形成することによって、前記III族窒化物
結晶をｐ型III族窒化物半導体として作製するので、熱
処理工程の雰囲気ガスに依存せずに、低抵抗のｐ型III
族窒化物を作製することができる。

【０２０３】特に、請求項３記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物半導体の作製方法において、ｐ型不純
物と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶を結
晶成長させた直後に、前記III族窒化物結晶の上に、所
定の積層構造を形成することによって、前記III族窒化
物結晶をｐ型III族窒化物半導体として作製するので、
所定の積層構造（例えばIII族窒化物積層構造）を積層
後の冷却過程で、雰囲気ガスからの水素は、所定の積層
構造（例えばIII族窒化物積層構造）があるため、積層
温度から室温までの冷却時間では、III族窒化物結晶が
高抵抗化する程にはIII族窒化物結晶中に拡散せず、III
族窒化物結晶の水素濃度は増加しない。その結果、III
族窒化物結晶は低抵抗のｐ型伝導特性を有するｐ型III
族窒化物半導体となる。従って、請求項３のｐ型III族
窒化物半導体の作製方法を用いれば、従来のように結晶
成長後の熱処理工程が必要なく、また熱処理の雰囲気ガ
ス組成に依存せずに、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体
を作製することができる。

【０２０４】また、請求項４記載の発明は、請求項２記
載のIII族窒化物半導体の作製方法において、ｐ型不純
物と水素の両方を少なくとも含むIII族窒化物結晶を結
晶成長させて冷却した後に、所定の積層構造を積層する
ことによって、前記III族窒化物結晶をｐ型III族窒化物
半導体として作製するので、所定の積層構造（例えばII
I族窒化物積層構造）の積層中にIII族窒化物結晶に含ま
れている水素はIII族窒化物結晶外へ放出され、III族窒
化物結晶が低抵抗化するとともに、所定の積層構造（例
えばIII族窒化物積層構造）の積層終了後の冷却過程で
の雰囲気からの水素のIII族窒化物結晶への拡散侵入が
所定の積層構造で防止され、III族窒化物結晶は高抵抗
化しない。その結果、III族窒化物結晶は低抵抗のｐ型I
II族窒化物半導体となる。従って、請求項４のｐ型III
族窒化物半導体の作製方法を用いれば、従来のように結
晶成長後の熱処理工程が必要なく、また熱処理の雰囲気
ガス組成に依存せずに、低抵抗のｐ型III族窒化物半導
体を作製することができる。

【０２０５】また、請求項４記載の発明の方法を用いれ
ば、III族窒化物結晶を加工した後に、別の特性を有す
るIII族窒化物半導体積層構造を積層して、III族窒化物
半導体積層構造の特性とIII族窒化物結晶のｐ型半導体
としての特性を用いるデバイスを、特別なｐ型化処理工
程を設けずに作製することも可能となる。

【０２０６】また、請求項６記載の発明によれば、所定
の積層構造を少なくともＡｌを含むIII族窒化物とする
ようにしており、Ａｌを含むIII族窒化物はアルカリ溶
液で容易にエッチングされるので、ｐ型III族窒化物結
晶すなわちｐ型III族窒化物半導体にダメージを与える
ことなく、ｐ型III族窒化物結晶すなわちｐ型III族窒化
物半導体の表面を容易に露出させることができる。

【０２０７】また、結晶性によってエッチング速度が異
なり、結晶性の良い単結晶が最もエッチング速度が遅い
ので、所定の積層構造として、結晶性の悪い単結晶や、
多結晶、アモルファス状のＡｌを含むIII族窒化物を用
いることによって、ｐ型III族窒化物結晶すなわちｐ型I
II族窒化物半導体との選択エッチングを容易に行うこと
ができ、ｐ型III族窒化物結晶すなわちｐ型III族窒化物
半導体を必要以上にエッチングすることを防止できる。

【０２０８】さらに、ＡｌＮは窒素の平衡蒸気圧が低
く、熱分解されにくいので、Ａｌを含むIII族窒化物
も、Ａｌを含まないものに比べて熱的に安定であり、表
面の熱分解による結晶劣化が少ない。従って、Ａｌを含
むIII族窒化物を表面保護層として使用することもでき
る。

【０２０９】また、請求項７記載の発明によれば、所定
の積層構造の厚さを０．５μｍ以上にすることにより
（すなわち、冷却過程での水素の拡散深さは、表面から
約０．５μｍであるので、所定の積層構造の厚さをこれ
以上にすることにより）、所定の積層構造によって、II
I族窒化物結晶中への水素の拡散がほとんどなく、高抵
抗化の影響の少ない低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を
作製することができる。

【０２１０】また、請求項８，請求項９記載の発明によ
れば、水素ガスを含む雰囲気で、少なくともｐ型不純物
を含むｐ型III族窒化物半導体を結晶成長させ、結晶成
長後、窒素原料を含むガス雰囲気で成長温度から降温す
るので、降温時に窒素原料から供給される原子状窒素に
よって、III族窒化物結晶表面の分解が抑制され、欠陥
による高抵抗化が防止されるとともに、雰囲気ガスから
の水素の拡散侵入が抑制されるため、as grownで低抵抗
のｐ型III族窒化物半導体が得られる。

【０２１１】また、降温時（冷却時）のガス雰囲気中に
ある程度の量の水素を含ませることもでき、この場合に
は、結晶表面に吸着している未反応の有機原料や有機物
の水素によるクリーニング効果が期待できて、表面の汚
染による表面抵抗の増加が防止できる。これは従来技術
では得られなかった効果である。

【０２１２】また、窒素原料として、ＮＨ₃等のよう
に、その分解によって水素を発生する化合物を使用する
ことによって、原子状窒素による結晶表面の分解抑制効
果（それによる水素の拡散抑制効果）と水素によるクリ
ーニング効果とが同時に得られる。

【０２１３】また、請求項１０，請求項１１記載の発明
によれば、請求項２乃至請求項４のいずれか一項に記載
のIII族窒化物半導体の作製方法において、前記所定の
積層構造の最表面層を、水素ガスを含まない雰囲気で成
長可能な層により形成するので（より具体的には、請求
項１０記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、
所定の積層構造の最表面層を少なくともＩｎを含むIII
族窒化物とし、この場合、この少なくともＩｎを含むII
I族窒化物を、水素ガスを含まない雰囲気か、あるい
は、水素ガスに対し窒素原料ガスと窒素ガスが過剰の雰
囲気で結晶成長させ、少なくともＩｎを含むIII族窒化
物の結晶成長終了後、少なくとも窒素原料を含むガス雰
囲気で冷却するので）、積層構造の表面層の結晶性が良
く、また、より一層低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を
作製することができる。

【０２１４】すなわち、Ｉｎを含まないIII族窒化物
は、水素を含まない雰囲気で成長を行うと、表面の凹凸
が激しく、結晶性の良いものを作製することは困難であ
る。これに対し、Ｉｎを含むIII族窒化物は、水素を含
まない雰囲気で結晶成長を行っても結晶性の良いものを
作製できる。従って、水素をほとんど含まない雰囲気
で、Ｉｎを含むIII族窒化物を成長させることにより、
結晶性が良く、結晶成長中の水素の取り込まれが少ない
結晶（Ｉｎを含むIII族窒化物結晶）を作製できる。

【０２１５】また、III族窒化物結晶の成長中にIII族窒
化物結晶中に取り込まれた水素は、水素をほとんど含ま
ない雰囲気中でのＩｎを含むIII族窒化物の成長中に、
効率良くIII族窒化物結晶外へ放出されるので、III族窒
化物結晶内の水素濃度が下がり、さらに低抵抗となる。
また、冷却時には、積層構造によってIII族窒化物結晶
への水素の拡散侵入が防止されるので、III族窒化物結
晶は高抵抗化しない。その結果、より一層低抵抗のｐ型
III族窒化物半導体を作製できる。

【０２１６】また、請求項１２記載の発明は、水素を含
む雰囲気で結晶成長されたｐ型不純物と水素の両方を少
なくとも含むｐ型III族窒化物半導体の上に、水素ガス
を含まない雰囲気か、水素ガスに対して窒素原料ガスと
窒素ガスを過剰にした雰囲気で、少なくともｐ型不純物
とＩｎを含むｐ型III族窒化物積層構造を結晶成長し、
ｐ型III族窒化物積層構造の結晶成長終了後、少なくと
も窒素原料を含むガス雰囲気で冷却することにより、ｐ
型III族窒化物半導体とｐ型III族窒化物積層構造とを作
製するので、請求項１０，請求項１１の効果に加えて、
特別な処理をする必要なく、積層構造表面を結晶性の良
い低抵抗のｐ型のものにすることができる。

【０２１７】また、請求項１３記載の発明によれば、請
求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のIII族窒
化物半導体の作製方法において、前記ｐ型不純物がＭｇ
であることにより、室温においても低抵抗のｐ型III族
窒化物半導体を作製できる。

【０２１８】また、請求項１４記載の発明によれば、請
求項１乃至請求項１２のいずれか一項に記載のIII族窒
化物半導体の作製方法によって作製されたIII族窒化物
半導体であるので、表面の劣化が少なく、かつ、低抵抗
のｐ型III族窒化物半導体を提供できる。

【０２１９】また、請求項１５記載の発明によれば、ｐ
型半導体層を少なくとも有する半導体装置において、ｐ
型半導体層には、請求項１４記載のIII族窒化物半導体
が用いられるので、低コストで、信頼性が高く、動作電
圧の低い半導体装置を提供できる。

【０２２０】また、請求項１６記載の発明によれば、請
求項１，請求項８，請求項９，請求項１３のいずれか一
項に記載のIII族窒化物半導体の作製方法で作製された
ｐ型III族窒化物半導体、あるいは、請求項２乃至請求
項７，請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に記載
のIII族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型III族
窒化物半導体を含む積層構造、あるいは、請求項２乃至
請求項７，請求項１０乃至請求項１３のいずれか一項に
記載のIII族窒化物半導体の作製方法で作製されたｐ型I
II族窒化物半導体と前記所定の積層構造の全部あるいは
一部を有している半導体装置であり、結晶成長やデバイ
ス作製工程中にｐ型半導体を形成できるので、従来必要
とされたｐ型化処理工程を減らすことができ、半導体装
置作製のためのコストを従来よりも低くできる。また、
従来のようにｐ型化のための熱処理等によってｐ型結晶
の表面が熱劣化することがないので、故障が起きにく
く、信頼性が向上する。

【０２２１】特に、ｐ側電極を形成する場合には、電極
形成部の結晶の高抵抗化が抑制されており、電極の接触
抵抗率が低く、動作電圧の低い半導体装置を作製でき
る。また、電極部の発熱による故障も防止できる。

【０２２２】また、請求項１７記載の発明によれば、請
求項１２記載の作製方法で作製されたｐ型III族窒化物
半導体とｐ型III族窒化物積層構造の全部または一部と
を有し、ｐ型III族窒化物積層構造の表面にｐ側オーミ
ック電極が形成されており、ｐ型III族窒化物半導体の
抵抗が低いので、さらに動作電圧の低い半導体装置を提
供できる。

【０２２３】また、請求項１８記載の発明によれば、請
求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体
装置において、前記半導体装置は半導体発光素子（例え
ば半導体レーザー）であるので、高出力，高効率，高信
頼性の半導体発光素子を提供できる。

【０２２４】また、請求項１９記載の発明によれば、請
求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体
装置において、前記半導体装置は半導体電子デバイスで
あるので、高信頼性の半導体電子デバイスを提供でき
る。

【０２２５】また、請求項２０記載の発明によれば、請
求項１５乃至請求項１７のいずれか一項に記載の半導体
装置において、前記半導体装置は半導体受光素子である
ので、高信頼性の半導体電子デバイスを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るIII族窒化物半導体の作製方法の
第１の実施形態を示す図である。

【図２】III族窒化物結晶成長後の冷却過程で水素がIII
族窒化物結晶の表面付近に取り込まれる様子を示す図で
ある。

【図３】第１の実施形態のｐ型III族窒化物半導体の作
製工程の具体例を示す図である。

【図４】本発明に係るIII族窒化物半導体の作製方法の
第２の実施形態を示す図である。

【図５】第２の実施形態の第１の仕方によるｐ型III族
窒化物半導体の作製工程の具体例を示す図である。

【図６】第２の実施形態の第２の仕方により作製される
ｐ型III族窒化物半導体の様子を示す図である。

【図７】第２の実施形態の第２の仕方によるｐ型III族
窒化物半導体の作製工程の具体例を示す図である。

【図８】本発明の第３の実施形態を説明するための図で
ある。

【図９】本発明の第５の実施形態を説明するための図で
ある。

【図１０】本発明に係る半導体装置の一例を示す図であ
る。

【図１１】本発明に係る半導体装置の一例を示す図であ
る。

【図１２】本発明に係る半導体装置の一例を示す図であ
る。

【図１３】本発明に係る半導体装置の一例を示す図であ
る。

【図１４】本発明に係る半導体装置の一例を示す図であ
る。

【図１５】ｐ型III族窒化物を作製する従来の方法を説
明するための図である。

【図１６】ｐ型III族窒化物を作製する従来の方法を説
明するための図である。

【図１７】ＳＩＭＳ分析によるｐ型ＧａＮ中のＭｇと水
素（Ｈ）の膜厚方向の濃度分布を示す図である。

【図１８】本発明の第３の実施形態の具体例としてのｐ
−ｎ接合ダイオードを示す図である。

【図１９】図１８のｐ−ｎ接合ダイオードの電流−電圧
特性を示す図である。

【符号の説明】

１ III族窒化物結晶 ２ III族窒化物結晶の表面層 ３ ｐ型III族窒化物半導体 ５ III族窒化物結晶 ６ 所定の積層構造 ７ ｐ型III族窒化物半導体 ８ ｐ型III族窒化物(ｐ型III族窒化物積層構
造) １０，４０，５０，７０，９０，１１０ サファイ
ア基板 １１，２１，３１，４１，１１１ 低温ＧａＮバッ
ファー層 １２，１３，２２，３２ p型不純物を含むＧａＮ
層 ３３ ＳｉＮ ２３ 不純物をドーピングしないＧａＮ ４２ 高温ＧａＮバッファー層 ４３，１１２ ｎ型ＧａＮ層 ４４，１１３ ｐ型ＧａＮ層 ４５，９９ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ４７，５９，８２，１０２ ｐ側オーミック電極 ４８，６０，８３，１０３ ｎ側オーミック電極 ４６ ＳｉＮ絶縁保護膜 ４９，６１ 配線電極 ５１ ＡｌＮ低温バッファー層 ５２，７２，９２ ｎ型 Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコン
タクト層 ５３ ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層 ５４ Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎ活性層 ５５ ｐ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層 ５６，７９ ｐ型ＧａＮキャップ層 ５７ ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層 ５８，８１，１０１ ＳｉＯ₂絶縁保護膜 ７１，９１ ＡｌＧａＮ低温バッファー層 ７３，９３ ｎ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層 ７４，９４ ｎ型ＧａＮガイド層 ７５，９５ Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ
_0.98Ｎ多重量子井戸活性層 ７６，９６ ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層 ７７，９７ ｐ型ＧａＮガイド層 ７８，９８ ｐ型Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎクラッド層 ８０ ｐ型Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎコンタクト層 １００ Ａｌ_0.6Ｇａ_0.4Ｎ多結晶 １１４ ｐ側インジウム電極 １１５ ｎ側インジウム電極 ８００，９００ リッジ構造

Claims (20)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも含
   むIII族窒化物結晶を成長させた後、前記III族窒化物結
   晶の表面層の全部または一部を除去してｐ型III族窒化
   物半導体を作製することを特徴とするIII族窒化物半導
   体の作製方法。
2. 【請求項２】 ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも含
   むIII族窒化物結晶の上に、所定の積層構造を形成する
   ことによって、前記III族窒化物結晶をｐ型III族窒化物
   半導体として作製することを特徴とするIII族窒化物半
   導体の作製方法。
3. 【請求項３】 請求項２記載のIII族窒化物半導体の作
   製方法において、ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも
   含むIII族窒化物結晶を結晶成長させた直後に、前記III
   族窒化物結晶の上に、所定の積層構造を形成することに
   よって、前記III族窒化物結晶をｐ型III族窒化物半導体
   として作製することを特徴とするIII族窒化物半導体の
   作製方法。
4. 【請求項４】 請求項２記載のIII族窒化物半導体の作
   製方法において、ｐ型不純物と水素の両方を少なくとも
   含むIII族窒化物結晶を結晶成長させて冷却した後に、
   所定の積層構造を積層することによって、前記III族窒
   化物結晶をｐ型III族窒化物半導体として作製すること
   を特徴とするIII族窒化物半導体の作製方法。
5. 【請求項５】 請求項２乃至請求項４のいずれか一項に
   記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、前記所
   定の積層構造は、III族窒化物の積層構造であることを
   特徴とするIII族窒化物半導体の作製方法。
6. 【請求項６】 請求項２乃至請求項４のいずれか一項に
   記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、前記所
   定の積層構造は、少なくともＡｌを含むIII族窒化物で
   あることを特徴とするIII族窒化物半導体の作製方法。
7. 【請求項７】 請求項２乃至請求項６のいずれか一項に
   記載のIII族窒化物半導体の製造方法において、前記所
   定の積層構造は、厚さが０．５μｍ以上であることを特
   徴とするIII族窒化物半導体の作製方法。
8. 【請求項８】 水素ガスを含む雰囲気で、少なくともｐ
   型不純物を含むｐ型III族窒化物半導体を結晶成長さ
   せ、結晶成長後、窒素原料を含むガス雰囲気で成長温度
   から降温することを特徴とするIII族窒化物半導体の作
   製方法。
9. 【請求項９】 請求項８記載のIII族窒化物半導体の作
   製方法において、窒素原料を含む前記ガス雰囲気は、Ｎ
   Ｈ₃を含む雰囲気であることを特徴とするIII族窒化物半
   導体の作製方法。
10. 【請求項１０】 請求項２乃至請求項４のいずれか一項
    に記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、前記
    所定の積層構造の最表面層を、水素ガスを含まない雰囲
    気で成長可能な層により形成することを特徴とするIII
    族窒化物半導体の作製方法。
11. 【請求項１１】 請求項１０記載のIII族窒化物半導体
    の作製方法において、所定の積層構造の最表面層を少な
    くともＩｎを含むIII族窒化物とし、この場合、この少
    なくともＩｎを含むIII族窒化物を、水素ガスを含まな
    い雰囲気か、あるいは、水素ガスに対し窒素原料ガスと
    窒素ガスが過剰の雰囲気で結晶成長させ、少なくともＩ
    ｎを含むIII族窒化物の結晶成長終了後、少なくとも窒
    素原料を含むガス雰囲気で冷却することを特徴とするII
    I族窒化物半導体の作製方法。
12. 【請求項１２】 水素を含む雰囲気で結晶成長されたｐ
    型不純物と水素の両方を少なくとも含むｐ型III族窒化
    物半導体の上に、水素ガスを含まない雰囲気か、水素ガ
    スに対して窒素原料ガスと窒素ガスを過剰にした雰囲気
    で、少なくともｐ型不純物とＩｎを含むｐ型III族窒化
    物積層構造を結晶成長し、ｐ型III族窒化物積層構造の
    結晶成長終了後、少なくとも窒素原料を含むガス雰囲気
    で冷却することにより、ｐ型III族窒化物半導体とｐ型I
    II族窒化物積層構造とを作製することを特徴とするIII
    族窒化物半導体の作製方法。
13. 【請求項１３】 請求項１乃至請求項１２のいずれか一
    項に記載のIII族窒化物半導体の作製方法において、前
    記ｐ型不純物はＭｇであることを特徴とするIII族窒化
    物半導体の作製方法。
14. 【請求項１４】 請求項１乃至請求項１２のいずれか一
    項に記載のIII族窒化物半導体の作製方法によって作製
    されたIII族窒化物半導体。
15. 【請求項１５】 ｐ型半導体層を少なくとも有する半導
    体装置において、ｐ型半導体層には、請求項１４記載の
    III族窒化物半導体が用いられることを特徴とする半導
    体装置。
16. 【請求項１６】 請求項１，請求項８，請求項９，請求
    項１３のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体の作
    製方法で作製されたｐ型III族窒化物半導体、あるい
    は、請求項２乃至請求項７，請求項１０乃至請求項１３
    のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体の作製方法
    で作製されたｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造、
    あるいは、請求項２乃至請求項７，請求項１０乃至請求
    項１３のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体の作
    製方法で作製されたｐ型III族窒化物半導体と前記所定
    の積層構造の全部あるいは一部を有していることを特徴
    とする半導体装置。
17. 【請求項１７】 請求項１２記載の作製方法で作製され
    たｐ型III族窒化物半導体とｐ型III族窒化物積層構造の
    全部または一部とを有し、ｐ型III族窒化物積層構造の
    表面にｐ側オーミック電極が形成されていることを特徴
    とする半導体装置。
18. 【請求項１８】 請求項１５乃至請求項１７のいずれか
    一項に記載の半導体装置において、前記半導体装置は半
    導体発光素子であることを特徴とする半導体装置。
19. 【請求項１９】 請求項１５乃至請求項１７のいずれか
    一項に記載の半導体装置において、前記半導体装置は半
    導体電子デバイスであることを特徴とする半導体装置。
20. 【請求項２０】 請求項１５乃至請求項１７のいずれか
    一項に記載の半導体装置において、前記半導体装置は半
    導体受光素子であることを特徴とする半導体装置。