JP2002118284A - 窒化ガリウム半導体の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム半導体の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電子濃度を制御したＮ型のGaN 系の化合物半導
体を得ることで、発光素子の発光効率を改善する。 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２が形成され、その上に順に、膜厚約2.2 μｍ, シリ
コンドープされた電子濃度1.5 ×1018/cm3のGaNの高キ
ャリア濃度Ｎ+ 層３、膜厚約1.5 μｍ, 電子濃度 1×10
15/cm3以下のGaNの低キャリア濃度Ｎ層４、膜厚約0.2
μｍのGaN から成るＩ層５が形成されている。Ｉ層５と
高キャリア濃度Ｎ+ 層３には、それぞれに接続する、ア
ルミニウムで形成された電極７と電極８とが形成されて
いる。高キャリア濃度Ｎ+ 層３の抵抗率（＝１／導電
率）は、3 ×10-1Ωcmから 8×10-3Ωcmまで変化させる
ことができる。
体を得ることで、発光素子の発光効率を改善する。 【構成】サファイア基板１上に500 ÅのAlN のバッファ
層２が形成され、その上に順に、膜厚約2.2 μｍ, シリ
コンドープされた電子濃度1.5 ×1018/cm3のGaNの高キ
ャリア濃度Ｎ+ 層３、膜厚約1.5 μｍ, 電子濃度 1×10
15/cm3以下のGaNの低キャリア濃度Ｎ層４、膜厚約0.2
μｍのGaN から成るＩ層５が形成されている。Ｉ層５と
高キャリア濃度Ｎ+ 層３には、それぞれに接続する、ア
ルミニウムで形成された電極７と電極８とが形成されて
いる。高キャリア濃度Ｎ+ 層３の抵抗率（＝１／導電
率）は、3 ×10-1Ωcmから 8×10-3Ωcmまで変化させる
ことができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、導電率の制御されたＮ
型の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法に関し、特
に、青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
発光効率の改善に有効である。
型の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法に関し、特
に、青色発光の窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の
発光効率の改善に有効である。
【０００２】
【従来技術】従来、青色の発光ダイオードに、GaN 系の
化合物半導体が用いられている。そのGaN 系の化合物半
導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと、光
の３原色の１つである青色を発光色とすること等から注
目されている。
化合物半導体が用いられている。そのGaN 系の化合物半
導体は直接遷移であることから発光効率が高いこと、光
の３原色の１つである青色を発光色とすること等から注
目されている。
【０００３】このようなGaN 系の化合物半導体を用いた
発光ダイオードは、サファイア基板上に直接又は窒化ア
ルミニウムから成るバッファ層を介在させて、Ｎ型のGa
N 系の化合物半導体から成るＮ層を成長させ、そのＮ層
の上にＰ型不純物を添加してＩ型のGaN 系の化合物半導
体から成るＩ層を成長させた構造をとっている（特開昭
62-119196 号公報、特開昭63-188977 号公報) 。
発光ダイオードは、サファイア基板上に直接又は窒化ア
ルミニウムから成るバッファ層を介在させて、Ｎ型のGa
N 系の化合物半導体から成るＮ層を成長させ、そのＮ層
の上にＰ型不純物を添加してＩ型のGaN 系の化合物半導
体から成るＩ層を成長させた構造をとっている（特開昭
62-119196 号公報、特開昭63-188977 号公報) 。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記構造の発光ダイオ
ードを製造する場合に、Ｉ層とＮ層との接合が用いられ
る。そして、GaN 系の化合物半導体を製造する場合に
は、通常、意図的に不純物をドーピングしなくても、そ
のGaN 系の化合物半導体はＮ導電型となり、逆に、シリ
コン等の半導体と異なり、Ｉ（Insulator)型の半導体を
得るには、亜鉛をドープしていた。又、Ｎ型のGaN を得
る場合には、その導電率の制御が困難であった。
ードを製造する場合に、Ｉ層とＮ層との接合が用いられ
る。そして、GaN 系の化合物半導体を製造する場合に
は、通常、意図的に不純物をドーピングしなくても、そ
のGaN 系の化合物半導体はＮ導電型となり、逆に、シリ
コン等の半導体と異なり、Ｉ（Insulator)型の半導体を
得るには、亜鉛をドープしていた。又、Ｎ型のGaN を得
る場合には、その導電率の制御が困難であった。
【０００５】しかしながら、本発明者は、上記のGaN 発
光ダイオードを製造する過程において、有機金属化合物
気相成長法によるGaN 半導体の気相成長技術を確立する
に至り、高純度のGaN 気相成長膜を得ることができた。
この結果、従来、不純物のドーピングをしない場合に
は、低抵抗率のＮ型GaN が得られたが、本発明者等の気
相成長技術の確立により、不純物のドーピングなしに高
抵抗率のGaN が得られた。
光ダイオードを製造する過程において、有機金属化合物
気相成長法によるGaN 半導体の気相成長技術を確立する
に至り、高純度のGaN 気相成長膜を得ることができた。
この結果、従来、不純物のドーピングをしない場合に
は、低抵抗率のＮ型GaN が得られたが、本発明者等の気
相成長技術の確立により、不純物のドーピングなしに高
抵抗率のGaN が得られた。
【０００６】一方、今後、上記のGaN 発光ダイオードの
特性を向上させるためには、意図的に導電率の制御でき
るＮ型のGaN 系化合物半導体の気相成長膜を得ることが
必要となってきた。したがって、本発明の目的は、抵抗
率（１／導電率）や電子濃度の制御可能なＮ型のGaN 系
の化合物半導体の製造技術を確率することである。
特性を向上させるためには、意図的に導電率の制御でき
るＮ型のGaN 系化合物半導体の気相成長膜を得ることが
必要となってきた。したがって、本発明の目的は、抵抗
率（１／導電率）や電子濃度の制御可能なＮ型のGaN 系
の化合物半導体の製造技術を確率することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、有機金属化合物気相成長法による窒化ガリウム半導
体の製造方法において、不純物無添加のＮ型の窒化ガリ
ウムから成るＮ層を形成するＮ層形成工程と、Ｎ層形成
工程の形成条件においてシリコンを添加してシリコンを
ドナーとして作用させてＮ+ 型の窒化ガリウムから成る
Ｎ+ 層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化ガ
リウム半導体の製造方法である。又、請求項２に記載の
発明は、請求項１の発明において、基板上に窒化ガリウ
ム半導体の成長温度よりも低温でバッファ層を形成する
工程を有することを特徴する。又、請求項３に記載の発
明は、請求項２の発明において、Ｎ層及びＮ+ 層は、バ
ッファ層の上に形成されることを特徴とする。
は、有機金属化合物気相成長法による窒化ガリウム半導
体の製造方法において、不純物無添加のＮ型の窒化ガリ
ウムから成るＮ層を形成するＮ層形成工程と、Ｎ層形成
工程の形成条件においてシリコンを添加してシリコンを
ドナーとして作用させてＮ+ 型の窒化ガリウムから成る
Ｎ+ 層を形成する工程とを含むことを特徴とする窒化ガ
リウム半導体の製造方法である。又、請求項２に記載の
発明は、請求項１の発明において、基板上に窒化ガリウ
ム半導体の成長温度よりも低温でバッファ層を形成する
工程を有することを特徴する。又、請求項３に記載の発
明は、請求項２の発明において、Ｎ層及びＮ+ 層は、バ
ッファ層の上に形成されることを特徴とする。
【０００８】又、請求項４に記載の発明は、請求項２又
は請求項３の発明において、バッファ層は窒化アルミニ
ウムであることを特徴とする。又、請求項５に記載の発
明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項の発明におい
て、Ｎ+ 層を形成する工程は、Ｎ+ 層の抵抗率を３×１
０-1Ωｃｍ以下とすることを特徴とする。又、請求項６
に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項の
発明において、Ｎ層形成工程は、電子濃度を１×１０15
／ｃｍ3 以下に形成することを特徴とする。さらに、請
求項７に記載の発明は、請求項２乃至請求項６の何れか
１項の発明において、Ｎ+ 層を形成する工程は、Ｎ+ 層
を形成する過程において、シリコンを含むガスを他の原
料ガスと同時に流し、シリコンを含むガスの他の原料ガ
スに対する混合比率を制御して、その混合比率が増加す
る時に電子濃度が直線的に増加する特性で、電子濃度を
直線的に制御することを特徴とする。
は請求項３の発明において、バッファ層は窒化アルミニ
ウムであることを特徴とする。又、請求項５に記載の発
明は、請求項１乃至請求項４の何れか１項の発明におい
て、Ｎ+ 層を形成する工程は、Ｎ+ 層の抵抗率を３×１
０-1Ωｃｍ以下とすることを特徴とする。又、請求項６
に記載の発明は、請求項１乃至請求項５の何れか１項の
発明において、Ｎ層形成工程は、電子濃度を１×１０15
／ｃｍ3 以下に形成することを特徴とする。さらに、請
求項７に記載の発明は、請求項２乃至請求項６の何れか
１項の発明において、Ｎ+ 層を形成する工程は、Ｎ+ 層
を形成する過程において、シリコンを含むガスを他の原
料ガスと同時に流し、シリコンを含むガスの他の原料ガ
スに対する混合比率を制御して、その混合比率が増加す
る時に電子濃度が直線的に増加する特性で、電子濃度を
直線的に制御することを特徴とする。
【０００９】
【発明の作用及び効果】本発明は、有機金属化合物気相
成長法による窒化ガリウム半導体の製造方法において、
不純物無添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層を形成
するＮ層形成工程と、Ｎ層形成工程の形成条件において
シリコンを添加してシリコンをドナーとして作用させて
Ｎ+ 型の窒化ガリウムから成るＮ+ 層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。不純物無添加のＮ層形成工程
の形成条件においてシリコンを添加することで、窒化ガ
リウム半導体の気相成長過程において、窒化ガリウム半
導体の気相成長膜にシリコンが取り込まれ、シリコンは
ドナーとして作用する。よって、不純物無添加のＮ型の
窒化ガリウムから成るＮ層とＮ層よりも電子濃度が高く
電子濃度が意図的に制御されたＮ+ 型の窒化ガリウムか
ら成るＮ+ 層との形成が可能となる。
成長法による窒化ガリウム半導体の製造方法において、
不純物無添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層を形成
するＮ層形成工程と、Ｎ層形成工程の形成条件において
シリコンを添加してシリコンをドナーとして作用させて
Ｎ+ 型の窒化ガリウムから成るＮ+ 層を形成する工程と
を含むことを特徴とする。不純物無添加のＮ層形成工程
の形成条件においてシリコンを添加することで、窒化ガ
リウム半導体の気相成長過程において、窒化ガリウム半
導体の気相成長膜にシリコンが取り込まれ、シリコンは
ドナーとして作用する。よって、不純物無添加のＮ型の
窒化ガリウムから成るＮ層とＮ層よりも電子濃度が高く
電子濃度が意図的に制御されたＮ+ 型の窒化ガリウムか
ら成るＮ+ 層との形成が可能となる。
【００１０】基板上に窒化ガリウム半導体の成長温度よ
りも低温でバッファ層を形成することにより、不純物無
添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層の電子濃度を低
下させることができ、シリコンをドナーとして添加する
Ｎ+ 層を形成する工程で製造されるＮ+ 型の窒化ガリウ
ムの電子濃度の意図的な制御範囲を拡大できると共に電
子濃度のシリコン濃度に対する直線的な制御が可能とな
る。
りも低温でバッファ層を形成することにより、不純物無
添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層の電子濃度を低
下させることができ、シリコンをドナーとして添加する
Ｎ+ 層を形成する工程で製造されるＮ+ 型の窒化ガリウ
ムの電子濃度の意図的な制御範囲を拡大できると共に電
子濃度のシリコン濃度に対する直線的な制御が可能とな
る。
【００１１】特に、請求項６の発明のように、不純物無
添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層を形成するＮ層
形成工程の製造条件を、窒化ガリウム半導体の電子濃度
が１×１０15／ｃｍ3 以下とすることで、ドナーとして
のシリコンの添加により、電子濃度を１×１０15／ｃｍ
3 以上において、シリコン濃度に対して電子濃度を直線
的にかつ敏感に制御することが可能となる。よって、電
子濃度が１×１０15／ｃｍ3 以上において意図的に制御
されたＮ型の窒化ガリウムから成る層を電子濃度に関し
て精度良く製造することができる。さらに、請求項７の
発明によれば、Ｎ+ 層を形成する過程において、シリコ
ンを含むガスを他の原料ガスと同時に流し、シリコンを
含むガスの他の原料ガスに対する混合比率を制御して、
その混合比率が増加する時に電子濃度が直線的に増加す
る特性で、電子濃度を直線的に制御しているので、電子
濃度の意図する正確な制御が可能となる。
添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層を形成するＮ層
形成工程の製造条件を、窒化ガリウム半導体の電子濃度
が１×１０15／ｃｍ3 以下とすることで、ドナーとして
のシリコンの添加により、電子濃度を１×１０15／ｃｍ
3 以上において、シリコン濃度に対して電子濃度を直線
的にかつ敏感に制御することが可能となる。よって、電
子濃度が１×１０15／ｃｍ3 以上において意図的に制御
されたＮ型の窒化ガリウムから成る層を電子濃度に関し
て精度良く製造することができる。さらに、請求項７の
発明によれば、Ｎ+ 層を形成する過程において、シリコ
ンを含むガスを他の原料ガスと同時に流し、シリコンを
含むガスの他の原料ガスに対する混合比率を制御して、
その混合比率が増加する時に電子濃度が直線的に増加す
る特性で、電子濃度を直線的に制御しているので、電子
濃度の意図する正確な制御が可能となる。
【００１２】
【実施例】以下、本発明を具体的な実施例に基づいて説
明する。本発明の製造方法を用いて、図１に示す構造の
発光ダイオード１０を製造した。
明する。本発明の製造方法を用いて、図１に示す構造の
発光ダイオード１０を製造した。
【００１３】図１において、発光ダイオード１０はサフ
ァイア基板１を有しており、そのサファイア基板１に50
0 ÅのAlN のバッファ層２が形成されている。そのバッ
ファ層２の上には、順に、膜厚約 2.2μｍのGaN から成
る高キャリア濃度Ｎ+ 層３と膜厚約 1.5μｍのGaN から
成る低キャリア濃度Ｎ層４が形成されている。更に、低
キャリア濃度Ｎ層４の上に膜厚約 0.2μｍのGaN から成
るＩ層５が形成されている。そして、Ｉ層５に接続する
アルミニウムで形成された電極７と高キャリア濃度Ｎ+
層３に接続するアルミニウムで形成された電極８とが形
成されている。
ァイア基板１を有しており、そのサファイア基板１に50
0 ÅのAlN のバッファ層２が形成されている。そのバッ
ファ層２の上には、順に、膜厚約 2.2μｍのGaN から成
る高キャリア濃度Ｎ+ 層３と膜厚約 1.5μｍのGaN から
成る低キャリア濃度Ｎ層４が形成されている。更に、低
キャリア濃度Ｎ層４の上に膜厚約 0.2μｍのGaN から成
るＩ層５が形成されている。そして、Ｉ層５に接続する
アルミニウムで形成された電極７と高キャリア濃度Ｎ+
層３に接続するアルミニウムで形成された電極８とが形
成されている。
【００１４】次に、この構造の発光ダイオード１０の製
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とジエ
チル亜鉛（以下「DEZ 」と記す) である。
造方法について説明する。上記発光ダイオード１０は、
有機金属化合物気相成長法( 以下「M0VPE 」と記す) に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、NH
3 とキャリアガスH2とトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)
（以下「TMG 」と記す) とトリメチルアルミニウム(Al
(CH3)3)（以下「TMA 」と記す) とシラン(SiH4)とジエ
チル亜鉛（以下「DEZ 」と記す) である。
【００１５】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、H2
を流速 2 l／分で反応室に流しながら温度1200℃でサフ
ァイア基板１を10分間気相エッチングした。次に、温度
を 400℃まで低下させて、H2を流速20 l／分、NH3 を流
速10 l／分、15℃に保持したTMA をバブリングさせたH2
を50cc/ 分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの
厚さに形成された。
ａ面を主面とする単結晶のサファイア基板１をM0VPE 装
置の反応室に載置されたサセプタに装着する。次に、H2
を流速 2 l／分で反応室に流しながら温度1200℃でサフ
ァイア基板１を10分間気相エッチングした。次に、温度
を 400℃まで低下させて、H2を流速20 l／分、NH3 を流
速10 l／分、15℃に保持したTMA をバブリングさせたH2
を50cc/ 分で供給してAlN のバッファ層２が約 500Åの
厚さに形成された。
【００１６】次に、TMA の供給を停止して、サファイア
基板１の温度を1150℃に保持し、H2を 20 l／分、他の
原料ガスとしてのNH3 を 10 l／分及び、-15 ℃に保持
したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で流し、シ
リコンを含むガスとしてH2で0.86ppm まで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200ml/ 分で30分流して、膜厚約 2.2μｍ、
キャリア濃度 1.5×1018/cm3のGaN から成る高キャリア
濃度Ｎ+ 層３を形成した。
基板１の温度を1150℃に保持し、H2を 20 l／分、他の
原料ガスとしてのNH3 を 10 l／分及び、-15 ℃に保持
したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で流し、シ
リコンを含むガスとしてH2で0.86ppm まで希釈したシラ
ン(SiH4)を 200ml/ 分で30分流して、膜厚約 2.2μｍ、
キャリア濃度 1.5×1018/cm3のGaN から成る高キャリア
濃度Ｎ+ 層３を形成した。
【００１７】続いて、サファイア基板１の温度を1150℃
に保持し、H2を 20 l／分、NH3 を10 l／分、-15 ℃
に保持したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で20
分間流して、膜厚約 1.5μｍ、キャリア濃度 1×1015/c
m3以下のGaN から成る低キャリア濃度Ｎ層４を形成し
た。
に保持し、H2を 20 l／分、NH3 を10 l／分、-15 ℃
に保持したTMG をバブリングさせたH2を100 cc/ 分で20
分間流して、膜厚約 1.5μｍ、キャリア濃度 1×1015/c
m3以下のGaN から成る低キャリア濃度Ｎ層４を形成し
た。
【００１８】次に、サファイア基板１を 900℃にして、
Ｈ2 を20 l／分、NH3 を10 l／分、TMG を 1.7×10-4モ
ル／分、DEZ を 1.5×10-4モル／分の割合で供給して、
膜厚0.2μｍのGaN から成るＩ層５を形成した。このよ
うにして、図２に示すような多層構造が得られた。次
に、図３に示すように、Ｉ層５の上に、スパッタリング
によりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。次に、そ
のSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布して、フォ
トリソグラフにより、そのフォトレジスト１２を高キャ
リア濃度Ｎ+層３に対する電極形成部位のフォトレジス
トを除去したパターンに形成した。
Ｈ2 を20 l／分、NH3 を10 l／分、TMG を 1.7×10-4モ
ル／分、DEZ を 1.5×10-4モル／分の割合で供給して、
膜厚0.2μｍのGaN から成るＩ層５を形成した。このよ
うにして、図２に示すような多層構造が得られた。次
に、図３に示すように、Ｉ層５の上に、スパッタリング
によりSiO2層１１を2000Åの厚さに形成した。次に、そ
のSiO2層１１上にフォトレジスト１２を塗布して、フォ
トリソグラフにより、そのフォトレジスト１２を高キャ
リア濃度Ｎ+層３に対する電極形成部位のフォトレジス
トを除去したパターンに形成した。
【００１９】次に、図４に示すように、フォトレジスト
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ酸系エッ
チング液で除去した。次に、図５に示すように、フォト
レジスト１２及びSiO2層１１によって覆われていない部
位のＩ層５とその下の低キャリア濃度Ｎ層４と高キャリ
ア濃度Ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波
電力0.44W/cm2 、CCl2F2ガスを10ml/分で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。次に、
図６に示すように、Ｉ層５上に残っているSiO2層１１を
フッ酸で除去した。
１２によって覆われていないSiO2層１１をフッ酸系エッ
チング液で除去した。次に、図５に示すように、フォト
レジスト１２及びSiO2層１１によって覆われていない部
位のＩ層５とその下の低キャリア濃度Ｎ層４と高キャリ
ア濃度Ｎ+ 層３の上面一部を、真空度0.04Torr、高周波
電力0.44W/cm2 、CCl2F2ガスを10ml/分で供給しドライ
エッチングした後、Arでドライエッチングした。次に、
図６に示すように、Ｉ層５上に残っているSiO2層１１を
フッ酸で除去した。
【００２０】次に、図７に示すように、試料の上全面に
Al層１３を蒸着により形成した。そして、そのAl層１３
の上にフォトレジスト１４を塗布して、フォトリソグラ
フにより、そのフォトレジスト１４が高キャリア濃度Ｎ
+ 層３及びＩ層５に対する電極部が残るように、所定形
状にパターン形成した。次に、図７に示すようにそのフ
ォトレジスト１４をマスクとして下層のAl層１３の露出
部を硝酸系エッチング液でエッチングし、フォトレジス
ト１４をアセトンで除去し、高キャリア濃度Ｎ + 層３の
電極８、Ｉ層５の電極７を形成した。
Al層１３を蒸着により形成した。そして、そのAl層１３
の上にフォトレジスト１４を塗布して、フォトリソグラ
フにより、そのフォトレジスト１４が高キャリア濃度Ｎ
+ 層３及びＩ層５に対する電極部が残るように、所定形
状にパターン形成した。次に、図７に示すようにそのフ
ォトレジスト１４をマスクとして下層のAl層１３の露出
部を硝酸系エッチング液でエッチングし、フォトレジス
ト１４をアセトンで除去し、高キャリア濃度Ｎ + 層３の
電極８、Ｉ層５の電極７を形成した。
【００２１】このようにして、図１に示す構造のMIS(Me
tal-Insulator-Semiconductor)構造の窒化ガリウム系発
光素子を製造することができる。上記の製造過程におい
て、高キャリア濃度Ｎ+ 層３を気相成長させるとき、H2
を20 l/分、他の原料ガスとしてのNH3 を10 l/分及
び、-15 ℃に保持した TMGをバブリングさせたH2を100c
c/分で流し、シリコンを含むガスとしてH2で0.86ppm ま
で希釈したシラン(SiH4)を10cc/ 分〜300 cc/ 分の範囲
で制御することにより、高キャリア濃度Ｎ+ 層３の抵抗
率（＝１／導電率）は、図８に示すように、3 ×10-1Ω
cmから 8×10-3Ωcmまで変化させることができる。同様
に、上記のシラン(SiH4)を10cc/ 分〜300 cc/ 分の範囲
で制御すれば、高キャリア濃度Ｎ+ 層３のキャリア濃度
（電子濃度）は、図８に示すように、6 ×1016/cm3から
3 ×10 18/cm3まで変化させることができる。
tal-Insulator-Semiconductor)構造の窒化ガリウム系発
光素子を製造することができる。上記の製造過程におい
て、高キャリア濃度Ｎ+ 層３を気相成長させるとき、H2
を20 l/分、他の原料ガスとしてのNH3 を10 l/分及
び、-15 ℃に保持した TMGをバブリングさせたH2を100c
c/分で流し、シリコンを含むガスとしてH2で0.86ppm ま
で希釈したシラン(SiH4)を10cc/ 分〜300 cc/ 分の範囲
で制御することにより、高キャリア濃度Ｎ+ 層３の抵抗
率（＝１／導電率）は、図８に示すように、3 ×10-1Ω
cmから 8×10-3Ωcmまで変化させることができる。同様
に、上記のシラン(SiH4)を10cc/ 分〜300 cc/ 分の範囲
で制御すれば、高キャリア濃度Ｎ+ 層３のキャリア濃度
（電子濃度）は、図８に示すように、6 ×1016/cm3から
3 ×10 18/cm3まで変化させることができる。
【００２２】なお、上記方法では、シラン(SiH4)を制御
したが他の原料ガスの流量を制御しても良く、また、両
者の混合比率を制御して抵抗率を変化させても良い。ま
た、本実施例ではSiドーパント材料としてシランを使用
したが、Siを含む有機化合物例えばテトラエチルシラン
(Si(C2H5)4) などをH2でバブリングしたガスを用いても
良い。このようにして、高キャリア濃度Ｎ+ 層３と低キ
ャリア濃度Ｎ層４とを抵抗率の制御可能状態で形成する
ことができた。
したが他の原料ガスの流量を制御しても良く、また、両
者の混合比率を制御して抵抗率を変化させても良い。ま
た、本実施例ではSiドーパント材料としてシランを使用
したが、Siを含む有機化合物例えばテトラエチルシラン
(Si(C2H5)4) などをH2でバブリングしたガスを用いても
良い。このようにして、高キャリア濃度Ｎ+ 層３と低キ
ャリア濃度Ｎ層４とを抵抗率の制御可能状態で形成する
ことができた。
【００２３】この結果、上記の方法で製造された発光ダ
イオード１０の発光強度は、0.2mcdであり、従来のＩ層
とＮ層とから成る発光ダイオードの発光強度の４倍に向
上した。又、発光面を観察した所、発光点の数が増加し
ていることも観察された。
イオード１０の発光強度は、0.2mcdであり、従来のＩ層
とＮ層とから成る発光ダイオードの発光強度の４倍に向
上した。又、発光面を観察した所、発光点の数が増加し
ていることも観察された。
【図１】本発明の具体的な一実施例に係る発光ダイオー
ドの構成を示した構成図。
ドの構成を示した構成図。
【図２】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図３】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図４】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図５】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図６】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図７】同実施例の発光ダイオードの製造工程を示した
断面図
断面図
【図８】シランガスの流量と気相成長されたＮ層の電気
的特性との関係を示した測定図。
的特性との関係を示した測定図。
１０…発光ダイオード １…サファイア基板 ２…バッファ層 ３…高キャリア濃度Ｎ+ 層 ４…低キャリア濃度Ｎ層 ５…Ｉ層 ７，８…電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 396020800 科学技術振興事業団 埼玉県川口市本町４丁目１番８号 (72)発明者 佐々 道成 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 真部 勝英 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 馬淵 彰 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 加藤 久喜 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑１ 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 橋本 雅文 愛知県愛知郡長久手町大字長湫字横道41番 地の１ (72)発明者 赤崎 勇 愛知県名古屋市千種区不老町（番地なし) 名古屋大学内 Ｆターム(参考） 5F041 AA03 CA06 CA34 CA40 CA46 CA57 CA65 CA74 CA83 5F045 AA04 AB09 AB10 AB14 AC08 AC12 AC19 AD08 AD13 AD15 AF09 CA11 DA53 DA58 DA60 DA66 EB13 EB15 EE12 HA13 HA14
Claims (7)
- 【請求項１】有機金属化合物気相成長法による窒化ガリ
ウム半導体の製造方法において、 不純物無添加のＮ型の窒化ガリウムから成るＮ層を形成
するＮ層形成工程と、 前記Ｎ層形成工程の形成条件においてシリコンを添加し
てシリコンをドナーとして作用させてＮ+ 型の窒化ガリ
ウムから成るＮ+ 層を形成する工程とを含むことを特徴
とする窒化ガリウム半導体の製造方法。 - 【請求項２】基板上に窒化ガリウム半導体の成長温度よ
りも低温でバッファ層を形成する工程を有することを特
徴する請求項１に記載の窒化ガリウム半導体の製造方
法。 - 【請求項３】前記Ｎ層及び前記Ｎ+ 層は、前記バッファ
層の上に形成されることを特徴とする請求項２に記載の
窒化ガリウム半導体の製造方法。 - 【請求項４】前記バッファ層は窒化アルミニウムである
ことを特徴とする請求項２又は請求項３に記載の窒化ガ
リウム半導体の製造方法。 - 【請求項５】前記Ｎ+ 層を形成する工程は、Ｎ+ 層の抵
抗率を３×１０-1Ωｃｍ以下とすることを特徴とする請
求項１乃至請求項４の何れか１項に記載の窒化ガリウム
半導体の製造方法。 - 【請求項６】前記Ｎ層形成工程は、電子濃度を１×１０
15／ｃｍ3 以下に形成することを特徴とする請求項１乃
至請求項５の何れか１項に記載の窒化ガリウム半導体の
製造方法。 - 【請求項７】前記Ｎ+ 層を形成する工程は、前記Ｎ+ 層
を形成する過程において、シリコンを含むガスを他の原
料ガスと同時に流し、前記シリコンを含むガスの前記他
の原料ガスに対する混合比率を制御して、その混合比率
が増加する時に前記電子濃度が直線的に増加する特性
で、電子濃度を直線的に制御することを特徴とする請求
項２乃至請求項６の何れか１項に記載の窒化ガリウム半
導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001237927A JP2002118284A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001237927A JP2002118284A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29182695A Division JP3312715B2 (ja) | 1995-10-13 | 1995-10-13 | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002118284A true JP2002118284A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=19068930
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001237927A Pending JP2002118284A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002118284A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9130122B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58200527A (ja) * | 1982-05-18 | 1983-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
| JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
| JPH0242770A (ja) * | 1988-08-01 | 1990-02-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH03252175A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH08213655A (ja) * | 1995-10-13 | 1996-08-20 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
-
2001
- 2001-08-06 JP JP2001237927A patent/JP2002118284A/ja active Pending
Patent Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS58200527A (ja) * | 1982-05-18 | 1983-11-22 | Oki Electric Ind Co Ltd | 化合物半導体薄膜の製造方法 |
| JPS59228776A (ja) * | 1983-06-10 | 1984-12-22 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 半導体ヘテロ接合素子 |
| JPH0242770A (ja) * | 1988-08-01 | 1990-02-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH03252175A (ja) * | 1990-02-28 | 1991-11-11 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| JPH08213655A (ja) * | 1995-10-13 | 1996-08-20 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US9130122B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
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