JP2001351925A - ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 - Google Patents

ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単にｐ型不純物を活性化することができる
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法およ
びそれを用いた半導体素子の製造方法を提供する。 【解決手段】 サファイアよりなる基板１１の上にｐ型
不純物を添加した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１
２を形成し、一対のＲＦ電極２２，２３の間に配置し
て、高周波電界を印加する。これにより、窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体１２中に存在する電子がｐ型不純
物と水素との結合を攻撃し、その結合が切断される。解
離した水素原子は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１
２の外部へ放出され、ｐ型不純物は活性化する。その
際、ヒータ２７などにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体１２を加熱する必要はない。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電界を印加してｐ
型不純物の活性化を図るｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ，ＡｌＧａＮ混晶あるいはＡｌＩ
ｎＧａＮ混晶などの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、可視領域から紫外領域までの発光を得ることができ
る発光素子の構成材料として、あるいは電子素子の構成
材料として有望視されている。特に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた発光ダイオード（ＬＥＤ；Li
ght Emitting Diode）については既に実用化が図られて
おり、大きな注目を集めている。また、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザ（ＬＤ；Lase
r Diode ）の実現も報告されており、光ディスク装置の
光源を初めとした応用が期待されている。
【０００３】このような素子の実用化を図る際には、デ
バイスとして使用し得る程度の高品質な窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を作製することが重要である。特
に、光デバイスにおいては、効率よく電流を流すために
高品質のｐ型およびｎ型の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を作製することが望まれる。
【０００４】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、一
般に、有機金属気相成長（Metal Organic Chemical Vap
or Deposition ；ＭＯＣＶＤ）法などを用いて基板の上
にエピタキシャル成長させることにより作製される。そ
の際、ｎ型の半導体は、ケイ素（Ｓｉ）などのｎ型不純
物を添加して成長させることにより容易に得られる。一
方、ｐ型の半導体は、マグネシウム（Ｍｇ）などのｐ型
不純物を添加して成長させただけでは十分なものを得る
ことができず、何らかの方法によりｐ型不純物を活性化
する必要がある。
【０００５】ｐ型不純物を活性化させる方法としては、
これまでにも種々提案されているが、例えば特許第２５
４０７９１号公報には、ＭＯＣＶＤ法により窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させたのち、実質的に水
素を含まない雰囲気中において４００℃以上の温度でア
ニールを行って、ｐ型不純物を活性化する方法が記載さ
れている。また、特開平９−１６２４４２号公報には、
ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合を形成したのち、これをよ
ぎる静電界を形成し、ｐ型不純物を活性化する方法が記
載されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特許第
２５４０７９１号公報に記載されている方法では、加熱
時の雰囲気が限定されており、製造における自由度が低
いという問題があった。しかも、実用上十分な活性化を
得るには６００℃以上の高温で１０分〜２０分間にわた
りアニールする必要があり、その際に窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体から窒素も抜けてしまうので、窒素の
離脱を防止するための保護膜を形成しなければならない
という問題もあった。更に、例えばレーザ照射によりア
ニールするようにしても、発光素子を形成する場合な
ど、１０分〜２０分間にわたって高温状態となるので、
活性層の構成元素が拡散して超格子構造の急峻性が崩れ
たり、ｐ型半導体層中のｐ型不純物が拡散して活性層に
入り込んだりして、発光特性が劣化してしまうという問
題もあった。また、特開平９−１６２４４２号公報に記
載されている方法では、ｐｎ接合あるいはｐｉｎ接合を
よぎる静電界を形成するために、ｐ側とｎ側とに電極を
形成しなければならず、量産には適さないという問題が
あった。
【０００７】本発明はかかる問題点に鑑みてなされたも
ので、その目的は、簡単にｐ型不純物を活性化すること
ができるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造
方法およびそれを用いた半導体素子の製造方法を提供す
ることにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明によるｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法は、３Ｂ族元素
のうちの少なくとも１種と、５Ｂ族元素のうちの少なく
とも窒素と、ｐ型不純物とを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体に高周波電界を印加するものである。
【０００９】本発明による半導体素子の製造方法は、３
Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と、５Ｂ族元素のうち
の少なくとも窒素と、ｐ型不純物とを含有するｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に高周波電界を印加して
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を形成する工程
を含むものである。
【００１０】本発明によるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体の製造方法および本発明による半導体素子の
製造方法では、高周波電界の印加によりｐ型不純物が活
性化し、キャリア濃度が増大する。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して詳細に説明する。
【００１２】図１は本発明の一実施の形態に係るｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法の一工程を
表すものである。このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体の製造方法は、ガリウム（Ｇａ），アルミニウム
（Ａｌ），インジウム（Ｉｎ）およびホウ素（Ｂ）など
からなる短周期型周期表の３Ｂ族元素のうちの少なくと
も１種と、窒素（Ｎ），ヒ素（Ａｓ）およびリン（Ｐ）
などからなる短周期型周期表の５Ｂ族元素のうちの少な
くとも窒素と、ｐ型不純物とを含むｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体を製造する方法である。ｐ型不純物
としては、例えば、マグネシウム，亜鉛（Ｚｎ），炭素
（Ｃ），ベリリウム（Ｂｅ），カルシウム（Ｃａ），バ
リウム（Ｂａ），およびカドミウム（Ｃｄ）からなる群
のうちの少なくとも１種（例えば、マグネシウム）を用
いることができる。このようなｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体には、例えばｐ型ＧａＮ，ｐ型ＩｎＮ，
ｐ型ＡｌＮ，ｐ型ＡｌＧａＮ混晶，ｐ型ＧａＩｎＮ混晶
あるいはｐ型ＡｌＩｎＧａＮ混晶などがある。
【００１３】本実施の形態では、まず、図１に示したよ
うに、例えばサファイア（α−Ａｌ 2 Ｏ3 ）よりなる基
板１１のｃ面に、例えばＭＯＣＶＤ法により、上述した
３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と、上述した５Ｂ族
元素のうちの少なくとも窒素と、ｐ型不純物としての例
えばマグネシウムとを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体１２を成長させる。
【００１４】ＭＯＣＶＤを行う際の原料には、ガリウム
の原料ガスとして例えばトリメチルガリウム（（Ｃ
Ｈ3 ）3 Ｇａ）、アルミニウムの原料ガスとして例えば
トリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ）、インジ
ウムの原料ガスとして例えばトリメチルインジウム
（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ）、ホウ素の原料ガスとして例えば
トリメチルホウ素（（ＣＨ3 ）3 Ｂ）、窒素の原料ガス
として例えばアンモニア（ＮＨ 3 ）をそれぞれ用いる。
また、マグネシウムの原料ガスとしては例えばビス＝シ
クロペンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍ
ｇ）を用いる。
【００１５】なお、成長させた窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体１２には、例えば１×１０19個／ｃｍ3 〜１
×１０20個／ｃｍ3 程度の水素原子が存在している。こ
の水素原子は、ＭＯＣＶＤを行った際に、窒素の原料ガ
スであるアンモニアが分解して生成されたものであり、
ｐ型不純物と結合し易い性質を有している。
【００１６】次いで、以下に述べる不純物活性化装置を
用いて窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２に含まれ
るｐ型不純物を活性化させる。図２はここで用いる不純
物活性化装置の概略構造を表すものである。この不純物
活性化装置はチャンバ２０を備えており、チャンバ本体
２１の内部には、高周波電圧が印加される一対のＲＦ
（Radio Frequency ；高周波）電極２２，２３がそれぞ
れ配設されている。ＲＦ電極２２は例えば支持台２４に
固設され、ＲＦ電極２３は例えば昇降可能な支持部材２
５により支持されている。
【００１７】ＲＦ電極２３のＲＦ電極２２と反対側に
は、熱電対２６が密着して設けられていると共に、ヒー
タ２７などの加熱機構が設けられている。熱電対２６お
よびヒータ２７は、それぞれ図示しない電源に対して接
続されている。一方、ＲＦ電極２２には、コイル３１お
よび可変キャパシタ３２，３３などからなるインピーダ
ンスマッチング部３０および増幅器４１を介してＲＦジ
ェネレータ４２が接続されている。ＲＦジェネレータ４
２からは例えば１００ｋＨｚ〜４００ＭＨｚの高周波が
発生し、この高周波は増幅器４１により所定のレベルに
増幅される。増幅器４１により増幅された高周波は、モ
ニタ部４３においてモニタリングされるようになってい
る。
【００１８】また、チャンバ２０には、真空ポンプ５０
および図示しない加圧装置がそれぞれ接続されており、
チャンバ本体２１の内部圧力および雰囲気を調節できる
ようになっている。
【００１９】本実施の形態では、ＲＦ電極２２，２３の
間に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２を形成し
た基板１１を配置し、ＲＦ電極２３と窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体１２とが例えば接触するように支持部
材２５によりＲＦ電極２３の位置を調整する。そのの
ち、ＲＦ電極２２，２３の間に高周波電圧を印加してチ
ャンバ２０に高周波電界を発生させ、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体１２に高周波電界を印加する。これに
より、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２に存在す
る水素が外部に放出され、ｐ型不純物が活性化される。
【００２０】これは次のような原理に基づくものと考え
られる。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２に高周
波電界を印加すると、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体１２に存在する電子がｐ型不純物と水素との結合を攻
撃し、その結合を切断する。ｐ型不純物との結合を切断
された水素は、イオン（Ｈ+ ）あるいはラジカル
（Ｈ * ）の形で窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２
に存在していると考えられる。このうちイオンの形（Ｈ
+ ）で浮遊している水素は、電界により加速され、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２とＲＦ電極２３との
間の隙間から水素分子（Ｈ2 ）となって放出される。ま
た、ラジカルの形（Ｈ* ）で浮遊している水素は、電界
により加速された水素イオン（Ｈ+ ）あるいは電子の運
動エネルギーが衝突により伝達され、拡散が助長され
て、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２とＲＦ電極
２３との間の隙間から水素分子（Ｈ2 ）となって放出さ
れる。
【００２１】これに対して、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体１２に高周波電界ではなく静電界を印加して
も、基板１１がサファイアなどの絶縁材料よりなる場合
には電流が注入されず、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体１２中のプラスイオンと電子とが電場を打ち消すの
で、電界の効果は期待できない。すなわち、水素は放出
されず、ｐ型不純物は活性化されない。
【００２２】高周波電界を印加する際には、高周波電界
の周波数は例えば零Ｈｚよりも大きく１００ＧＨｚ以下
とすることが好ましい。不純物活性化装置を製造する上
で１００ＧＨｚよりも大きい周波数を高出力で実現する
のは難しく、インピーダンスマッチングも難しいからで
ある。より好ましい周波数の範囲は１０ｋＨｚ以上４０
０ＭＨｚ以下であり、更に好ましい範囲は１ＭＨｚ以上
４０ＭＨｚである。周波数が大きすぎるとインピーダン
スマッチングが難しく、周波数が小さすぎると窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２中における電子の移動回
数が少なくなり、活性化に時間を要すると考えられるか
らである。電界強度は例えば１００Ｖ／ｃｍ以上１．５
ＭＶ／ｃｍ以下とすることが好ましい。１００Ｖ／ｃｍ
よりも小さいと窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２
に存在する電子を加速するためのエネルギーが小さく、
ｐ型不純物と水素との結合を切断することができず、
１．５ＭＶ／ｃｍよりも大きいと窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体が電界により破壊されてしまうからであ
る。
【００２３】チャンバ本体２１の内部圧力は減圧，常圧
あるいは加圧のいずれでもよく、雰囲気は窒素ガス，不
活性ガスあるいは大気とすることが好ましい。但し、加
圧状態とする場合には、圧力を１×１０6 Ｐａ（１０ａ
ｔｍ）以下とすることが好ましい。１×１０6 Ｐａより
も高くするのは不純物活性化装置を製造する上で難しい
からである。また、１×１０-2Ｐａ以下の真空雰囲気、
特に１×１０-3Ｐａ以下の超高真空雰囲気とすれば、放
電を防止することができると共に、水素が放出され易い
ので好ましい。
【００２４】また、バイアスの無い高周波電界を窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２に印加するようにして
もよいが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２側の
ＲＦ電極２３をマイナス側、基板１１側のＲＦ電極２２
をプラス側となるようにバイアスさせた高周波電界を印
加するようにしてもよい。その場合、チャンバ本体２１
の内部を不活性ガス雰囲気とし、内部圧力を１×１０-2
Ｐａ以上から大気圧としてプラズマを発生させることに
より、セルフバイアスを発生させるようにしてもよく、
直流電源を用いて制御することによりバイアスを発生さ
せるようにしてもよい。
【００２５】なお、高周波電界を印加する際には、ヒー
タ２７により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２を
加熱してもよく、加熱しなくてもよい。加熱してもしな
くてもｐ型不純物の活性化に大きな違いは生じない。但
し、加熱する場合には、加熱温度を４００℃未満とする
ことが好ましい。加熱温度を４００℃以上とすると、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２から窒素が離脱し
やすくなり、結晶性が低下してしまうからである。ちな
みに、熱電対２６により測定される温度は高周波電界を
印加してもほとんど変化せず、ほぼヒータ２７による加
熱温度となる。
【００２６】これにより、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体１２はｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体と
なる。
【００２７】次に、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の製造方法を用いた具体的な半導体素子、例え
ば半導体レーザの製造方法について説明する。
【００２８】図３は本実施の形態に係るｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法を用いて作製する半
導体レーザの構成を表すものである。まず、例えば、上
述した３Ｂ族元素のうちの所定の元素の原料である有機
金属、窒素の原料であるアンモニア、ｐ型不純物として
添加するマグネシウムの原料である有機金属およびｎ型
不純物として添加するケイ素（Ｓｉ）の原料であるモノ
シラン（ＳｉＨ4 ）をそれぞれ用意する。次いで、例え
ば、サファイアよりなる基板６１を図示しないＭＯＣＶ
Ｄ装置内に配置し、ＭＯＣＶＤ法により基板６１のｃ面
にＧａＮよりなるバッファ層６２を形成する。
【００２９】続いて、バッファ層６２の上に、ｎ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層である各層をそれぞれ
成長させる。すなわち、例えば、ケイ素を添加したｎ型
ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層６３，ケイ素を添加し
たｎ型ＡｌＧａＮ混晶よりなるｎ型クラッド層６４，ケ
イ素を添加したｎ型ＧａＮよりなるｎ型ガイド層６５を
順次成長させる。そののち、ｎ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層の上に、例えば組成の異なるＧａx Ｉｎ
1-x Ｎ（但し、１≧ｘ≧０）混晶層を積層した多重量子
井戸構造を有する活性層６６を成長させる。
【００３０】活性層６６を成長させたのち、活性層６６
の上に、ｐ型不純物を含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体よりなる各層をそれぞれ成長させる。すなわち、
例えば、マグネシウムを添加したＧａＮよりなるｐ型ガ
イド層６７，マグネシウムを添加したＡｌＧａＮ混晶よ
りなるｐ型クラッド層６８およびマグネシウムを添加し
たＧａＮよりなるｐ側コンタクト層６９を順次成長させ
る。
【００３１】そののち、例えば図２に示した不純物活性
化装置と同様の装置を用いて、先のｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の製造方法において説明した方法と
同様の方法によりｐ型ガイド層６７，ｐ型クラッド層６
８およびｐ側コンタクト層６９に含まれるｐ型不純物を
活性化させ、これらをｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体よりなる層とする。
【００３２】更に、ｐ型コンタクト層６９の上に、後述
するｎ側電極７１の形成位置に対応してストライプ形状
の図示しないレジストパターンを形成する。そののち、
このレジストパターンをマスクとして例えばＲＩＥ（Re
active Ion etching；反応性イオンエッチング）法によ
り、ｐ型コンタクト層６９，ｐ型クラッド層６８，ｐ型
ガイド層６７，活性層６６，ｎ型ガイド層６５およびｎ
型クラッド層６４を順次選択的に除去し、ｎ側コンタク
ト層６３を露出させる。次いで、図示しないレジストパ
ターンを除去し、露出させたｎ側コンタクト層６３の上
にｎ側電極７１を形成する。また、ｐ側コンタクト層６
９の上にｐ側電極７２を形成する。これにより、図３に
示した半導体レーザが完成する。
【００３３】このように本実施の形態に係るｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法によれば、高周
波電界を印加するようにしたので、窒素の離脱を防止す
るための保護膜や、あるいは電流を注入するための電極
などを形成する必要がなく、簡単な装置を用いて簡単に
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体中の水素を放出させ
ることができ、ｐ型不純物を活性化することができる。
よって、量産性に優れ、容易に実用化を図ることができ
る。
【００３４】また、特開平９−１６２４４２号公報に記
載の方法では窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に電界
印加用の電極を形成するので、たとえ水素透過性の金属
により電極を構成しても電極により水素の拡散および放
出が阻害されてしまうのに対して、本実施の形態によれ
ば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２とＲＦ電極
２３との間の隙間から水素が放出されるので、水素の放
出効率を高めることができる。
【００３５】更に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
１２をヒータ２７などの加熱機構により加熱する必要が
なく、加熱したとしても４００℃未満の低温で十分であ
るので、加熱時間および冷却時間が不要あるいは短くす
ることができ、製造効率を高めることができる。また、
高耐熱の部材も不要であり、製造装置を簡素化すること
ができる。更に、高温で長時間保持する必要もないの
で、窒素が離脱するのを防止することができ、結晶性に
優れた低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を製造することができる。よって、この方法を用いて半
導体素子（ここでは、半導体レーザ）を作製すれば、素
子特性を向上させることができる。具体的には、発光効
率を向上させることや、素子の寿命を長くすることがで
きる。
【００３６】
【実施例】更に、本発明の具体的な実施例について、図
面を参照して詳細に説明する。
【００３７】実施例１〜１６として、まず、図４に示し
たように、サファイアよりなる基板８１を用意し、基板
８１のｃ面に、ＭＯＣＶＤ法により、厚さ４０ｎｍの不
純物を添加しないundope−ＧａＮよりなるバッファ層８
２，厚さ１．０μｍの不純物を添加しないundope−Ｇａ
Ｎよりなる下地層８３および厚さ１．０μｍのｐ型不純
物としてマグネシウムを添加した窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層８４を順次成長させた。次いで、図２と
同様の不純物活性化装置を用いて、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層８４に高周波電界を印加し、ｐ型不純
物を活性化させてｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層とした。
【００３８】その際、実施例１〜１６で、電圧，電界強
度および印加時間を表１に示したようにそれぞれ変化さ
せた。なお、実施例１〜１６で、高周波電界の周波数は
１３．５６ＭＨｚとし、チャンバ２０内の雰囲気は１×
１０-3Ｐａ以下の超高真空とした。また、実施例１〜１
２については、ヒータ２７により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層８４を３００℃に加熱し、実施例１３〜
１６については、ヒータ２７による加熱を行わなかっ
た。この加熱温度は熱電対２６により測定した値であ
る。熱電対２６による測定値は、高周波電界を印加して
もほとんど変化しなかった。
【００３９】
【表１】
【００４０】このようにして得られた実施例１〜１６の
試料について、５ｍｍ角に切断し、ｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の表面の四隅に電極をそれぞれ形
成して、ホール測定を行った。なお、電極は、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の側からニッケル（Ｎ
ｉ）層，白金層および金層を順次積層して構成した。表
２にホール測定により得られた比抵抗，移動度およびキ
ャリア濃度をそれぞれ示す。また、図５に比抵抗と電界
強度×印加時間（電界強度と印加時間との積）との関係
を、図６にキャリア濃度と電界強度×印加時間との関係
をそれぞれ示す。表２から分かるように、本実施例によ
れば、いずれも比抵抗が低下し、キャリア濃度が増大し
ていた。
【００４１】
【表２】
【００４２】また、本実施例に対する比較例として、高
周波電界に代えて電界強度７０ｋＶ／ｃｍの静電界を１
０分間印加したことを除き、実施例１と同様にして試料
を作製した。この比較例についても、実施例１と同様に
してホール測定を行ったところ、ｐ型不純物の活性化は
確認できなかった。
【００４３】すなわち、これら実施例１〜１６および比
較例の結果から、高周波電界を印加することにより容易
にｐ型不純物を活性化できることが分かった。また、図
５および図６から分かるように、比抵抗は電界強度と印
加時間との積が増大するに従って低下すると共に、キャ
リア濃度は電界強度と印加時間との積が増大するに従っ
て増加し、両方とも電界強度と印加時間との積が１５０
０（ｋＶ／ｃｍ）×（ｓｅｃ）を超えるとほぼ一定とな
る傾向が見られた。更に、実施例１〜１２と実施例１３
〜１６とを比較すれば分かるように、ヒータ２７により
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層８４を加熱しても
しなくても、比抵抗およびキャリア濃度共に値に差がな
かった。すなわち、ヒータ２７などの加熱機構により窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層８４を加熱しなくて
も、ｐ型不純物を活性化できることが分かった。
【００４４】以上、実施の形態および実施例を挙げて本
発明を説明したが、本発明は上記実施の形態および実施
例に限定されるものではなく、種々変形可能である。例
えば、上記実施の形態では、ＲＦ電極２３を窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２に接触させるようにした
が、ＲＦ電極２３を窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
１２から離間させて配置するようにしてもよい。
【００４５】また、上記実施の形態では、水素を窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２とＲＦ電極２３との間
の隙間から放出させる場合について説明したが、窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２の表面が平坦でＲＦ電
極２３との密着性が高い場合には、ＲＦ電極２３を水素
を吸蔵または透過可能な物質により構成するか、または
ＲＦ電極２３の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２
側の面に水素を吸蔵または透過可能な物質よりなる水素
放出補助部材を設けるようにしてもよい。このように構
成すれば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２とＲ
Ｆ電極２３との間の隙間が少ない場合でも、水素の放出
が阻害されることを防止することができる。なお、水素
を吸蔵または透過可能な物質としては、例えば、ニッケ
ル（Ｎｉ）とランタン（Ｌａ）あるいはマグネシウム
（Ｍｇ）との合金、チタン（Ｔｉ）とマンガン（Ｍ
ｎ），鉄（Ｆｅ），コバルト（Ｃｏ）あるいはバナジウ
ム（Ｖ）との合金、亜鉛（Ｚｎ）とマンガンとの合金、
バナジウムとチタンとクロム（Ｃｒ）との合金、または
パラジウム（Ｐｄ）が挙げられる。
【００４６】更に、上記実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法
により窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体１２を成長さ
せる場合について説明したが、ＭＢＥ（Molecular Beam
Epitaxy；分子線エピタキシー）法，ハイドライド気相
成長法あるいはハライド気相成長法などの他の方法によ
り形成するようにしてもよい。なお、ハイドライド気相
成長法とはハイドライド（水素化物）が反応もしくは原
料ガスの輸送に寄与する気相成長法のことであり、ハラ
イド気相成長法とはハライド（ハロゲン化物）が反応も
しくは原料ガスの輸送に寄与する気相成長法のことであ
る。
【００４７】加えて、上記実施の形態では、サファイア
よりなる基板１１，６１を用いるようにしたが、ＧａＮ
あるいはＳｉＣなどの他の材料よりなる基板を用いるよ
うにしてもよい。
【００４８】更にまた、上記実施の形態では、半導体素
子の製造方法として半導体レーザの製造方法を具体例に
挙げて説明したが、本発明は、発光ダイオードあるいは
ヘテロジャンクションバイポーラトランジスタ（ＨＢ
Ｔ）などｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を必要
とする他の半導体素子を製造する場合についても適用す
ることができる。
【００４９】
【発明の効果】以上説明したように請求項１ないし請求
項５のいずれか１に記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体の製造方法、または請求項６記載の半導体素
子の製造方法によれば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体に高周波電界を印加するようにしたので、窒素の離
脱を防止するための保護膜や、あるいは電流を注入する
ための電極などを形成する必要がなく、簡単な装置を用
いて簡単に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体中の水素
を放出させることができ、ｐ型不純物を活性化すること
ができる。よって、量産性に優れ、容易に実用化を図る
ことができるという効果を奏する。
【００５０】また、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
の表面が電界を印加するために形成された電極で覆われ
ることがないので、水素の放出効率を高めることができ
るという効果も奏する。
【００５１】更に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
をヒータなどの加熱機構により加熱する必要がなく、加
熱したとしても４００℃未満の低温で十分であるので、
加熱時間および冷却時間が不要あるいは短くすることが
でき、製造効率を高めることができると共に、高耐熱の
部材も不要であり、製造装置を簡素化することができる
という効果も奏する。加えて、高温で長時間保持する必
要もないので、窒素が離脱するのを防止することがで
き、結晶性に優れた低抵抗のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を得ることができる。よって、半導体素子
の特性を向上させることができるという効果も奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施の形態に係るｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の製造方法の一工程を表す断面図
である。
【図２】本発明の一実施の形態に係るｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の製造方法に用いる不純物活性化
装置の概略を表す構成図である。
【図３】本発明の一実施の形態に係るｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体の製造方法を用いて作製する半導
体レーザの構成を表す断面図である。
【図４】本発明の実施例において作製した試料の構成を
表す断面図である。
【図５】本発明の実施例に係るｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の比抵抗と電界強度×印加時間との関
係を表す特性図である。
【図６】本発明の実施例に係るｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層のキャリア濃度と電界強度×印加時間
との関係を表す特性図である。
【符号の説明】
１１，６１，８１…基板、１２…窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体、２０…チャンバ、２１…チャンバ本体、
２２，２３…ＲＦ電極、２４…支持台、２５…支持部
材、２６…熱電対、２７…ヒータ、３０…インピーダン
スマッチング部、３１…コイル、３２，３３…可変キャ
パシタ、４１…増幅器、４２…ＲＦジェネレータ、４３
…モニタ部、５０…真空ポンプ、６２…バッファ層、６
３…ｎ側コンタクト層、６４…ｎ型クラッド層、６５…
ｎ型ガイド層、６６…活性層、６７…ｐ型ガイド層、６
８…ｐ型クラッド層、６９…ｐ側コンタクト層、７１…
ｎ側電極、７２…ｐ側電極、８２…バッファ層、８３…
下地層、８４…窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と、
    ５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素と、ｐ型不純物とを
    含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に高周波電界を
    印加することを特徴とするｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
    合物半導体の製造方法。
  2. 【請求項２】 高周波電界を印加することにより、前記
    窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体中の水素（Ｈ）を放
    出させることを特徴とする請求項１記載のｐ型窒化物系
    ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法。
  3. 【請求項３】 高周波電界の周波数を１００ＧＨｚ以下
    とすることを特徴とする請求項１記載のｐ型窒化物系Ｉ
    ＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法。
  4. 【請求項４】 高周波電界の電界強度を１００Ｖ／ｃｍ
    以上１．５ＭＶ／ｃｍ以下とすることを特徴とする請求
    項１記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製
    造方法。
  5. 【請求項５】 減圧下，常圧下あるいは１×１０6 Ｐａ
    以下の加圧下において高周波電界を印加することを特徴
    とする請求項１記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
    半導体の製造方法。
  6. 【請求項６】 ３Ｂ族元素のうちの少なくとも１種と、
    ５Ｂ族元素のうちの少なくとも窒素と、ｐ型不純物とを
    含有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に高周波電
    界を印加してｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
    形成する工程を含むことを特徴とする半導体素子の製造
    方法。
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