JP2002118287A - 窒化ガリウム系化合物半導体 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体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、電子濃度や導電率（１
／抵抗率）の制御されたＮ型の窒化ガリウム系化合物半
導体の製造方法から得られる窒化ガリウム系化合物半導
体に関し、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。
／抵抗率）の制御されたＮ型の窒化ガリウム系化合物半
導体の製造方法から得られる窒化ガリウム系化合物半導
体に関し、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立することである。
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立することである。
【０００７】
【課題を解決するための手段】請求項１に記載の発明
は、窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む) において、シリコンを含むガスの他の原料ガスに対
する混合比率に対して窒化ガリウム系化合物半導体の導
電率（１／抵抗率）が直線的に増加する特性で、導電率
（１／抵抗率）が設定されていることを特徴とする。
又、請求項２に記載の発明は、窒化ガリウム系化合物半
導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) において、シリコンを含む
ガスの他の原料ガスに対する混合比率に対して窒化ガリ
ウム系化合物半導体の電子濃度が直線的に増加する特性
で、電子濃度が設定されていることを特徴とする。又、
請求項３、請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項
２の発明において、それぞれ、窒化ガリウム系化合物半
導体をGaN としたことを特徴とする。又、請求項５に記
載の発明は、請求項１又は請求項３の発明において、導
電率（１／抵抗率）は、３．３／Ωcm以上であることを
特徴とする。又、請求項６に記載の発明は、請求項２又
は請求項４の発明において、電子濃度は、１×１０15／
cm3 以上であることを特徴とする。又、請求項７に記載
の発明は、請求項２又は請求項４の発明において、電子
濃度は、６×１０16／cm3 以上であることを特徴とする
は、窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa1-XN;X=0を含
む) において、シリコンを含むガスの他の原料ガスに対
する混合比率に対して窒化ガリウム系化合物半導体の導
電率（１／抵抗率）が直線的に増加する特性で、導電率
（１／抵抗率）が設定されていることを特徴とする。
又、請求項２に記載の発明は、窒化ガリウム系化合物半
導体(AlXGa1-XN;X=0を含む) において、シリコンを含む
ガスの他の原料ガスに対する混合比率に対して窒化ガリ
ウム系化合物半導体の電子濃度が直線的に増加する特性
で、電子濃度が設定されていることを特徴とする。又、
請求項３、請求項４に記載の発明は、請求項１、請求項
２の発明において、それぞれ、窒化ガリウム系化合物半
導体をGaN としたことを特徴とする。又、請求項５に記
載の発明は、請求項１又は請求項３の発明において、導
電率（１／抵抗率）は、３．３／Ωcm以上であることを
特徴とする。又、請求項６に記載の発明は、請求項２又
は請求項４の発明において、電子濃度は、１×１０15／
cm3 以上であることを特徴とする。又、請求項７に記載
の発明は、請求項２又は請求項４の発明において、電子
濃度は、６×１０16／cm3 以上であることを特徴とする
【０００８】又、請求項８に記載の発明は、請求項１又
は請求項３の発明において、導電率（１／抵抗率）は、
３．３／Ωcm〜１．３×１０2 ／Ωcmであることを特徴
とする。又、請求項９に記載の発明は、請求項２又は請
求項４の発明において、窒化ガリウム系化合物半導体の
電子濃度は、６×１０16／cm3 〜３×１０18／cm3 の範
囲の所望の値であることを特徴とする。又、請求項１０
に記載の発明は、請求項１乃至請求項９の何れか１項の
発明において、窒化ガリウム系化合物半導体は、サファ
イア基板上に形成されたバッファ層の上に形成されるこ
とを特徴とする。又、請求項１１に記載の発明は、請求
項１０の発明において、バッファ層は、窒化ガリウム系
化合物半導体の成長温度より低温で、サファイア基板上
に有機金属化合物気相成長法により形成されることを特
徴とする。
は請求項３の発明において、導電率（１／抵抗率）は、
３．３／Ωcm〜１．３×１０2 ／Ωcmであることを特徴
とする。又、請求項９に記載の発明は、請求項２又は請
求項４の発明において、窒化ガリウム系化合物半導体の
電子濃度は、６×１０16／cm3 〜３×１０18／cm3 の範
囲の所望の値であることを特徴とする。又、請求項１０
に記載の発明は、請求項１乃至請求項９の何れか１項の
発明において、窒化ガリウム系化合物半導体は、サファ
イア基板上に形成されたバッファ層の上に形成されるこ
とを特徴とする。又、請求項１１に記載の発明は、請求
項１０の発明において、バッファ層は、窒化ガリウム系
化合物半導体の成長温度より低温で、サファイア基板上
に有機金属化合物気相成長法により形成されることを特
徴とする。
【０００９】
【発明の作用及び効果】請求項１、又は、請求項２に記
載の発明では、窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) において、シリコンを含むガスの他の
原料ガスに対する混合比率に対して窒化ガリウム系化合
物半導体の導電率（１／抵抗率）、又は、電子濃度が直
線的に増加する特性で、導電率（１／抵抗率）、又は、
電子濃度が設定されていることを特徴とする。これによ
り、導電率（１／抵抗率）又は電子濃度が精度良く制御
され、それらの値が正確に所望の値となる窒化ガリウム
系化合物半導体を得ることができる。
載の発明では、窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) において、シリコンを含むガスの他の
原料ガスに対する混合比率に対して窒化ガリウム系化合
物半導体の導電率（１／抵抗率）、又は、電子濃度が直
線的に増加する特性で、導電率（１／抵抗率）、又は、
電子濃度が設定されていることを特徴とする。これによ
り、導電率（１／抵抗率）又は電子濃度が精度良く制御
され、それらの値が正確に所望の値となる窒化ガリウム
系化合物半導体を得ることができる。
【００１０】請求項３、請求項４に記載の発明では、窒
化ガリウム系化合物半導体をGaN としたので、禁制帯幅
の大きな低抵抗率な層を得ることができ、機能の向上し
たｎ型クラッド層、ｎ型コンタクト層を得ることができ
る。又、請求項５に記載の発明では、窒化ガリウム系化
合物半導体の導電率（１／抵抗率）は、３．３／Ωcm以
上であるので、高導電性の窒化ガリウム系化合物半導体
の層を得ることができる。よって、高品質なコンタクト
層、クラッド層を得ることができる。又、請求項６に記
載の発明では、窒化ガリウム系化合物半導体の電子濃度
は１×１０15／cm3 以上であるので、広い範囲に渡り電
子濃度の精度良い制御が可能となる。
化ガリウム系化合物半導体をGaN としたので、禁制帯幅
の大きな低抵抗率な層を得ることができ、機能の向上し
たｎ型クラッド層、ｎ型コンタクト層を得ることができ
る。又、請求項５に記載の発明では、窒化ガリウム系化
合物半導体の導電率（１／抵抗率）は、３．３／Ωcm以
上であるので、高導電性の窒化ガリウム系化合物半導体
の層を得ることができる。よって、高品質なコンタクト
層、クラッド層を得ることができる。又、請求項６に記
載の発明では、窒化ガリウム系化合物半導体の電子濃度
は１×１０15／cm3 以上であるので、広い範囲に渡り電
子濃度の精度良い制御が可能となる。
【００１１】又、請求項７に記載の発明では、窒化ガリ
ウム系化合物半導体の電子濃度は、６×１０16／cm3 以
上であるので、請求項５の発明と同様に、高導電性の窒
化ガリウム系化合物半導体の層を得ることができる。よ
って、高品質なコンタクト層、クラッド層を得ることが
できる。又、請求項８、９の発明も、同様に、高導電性
の窒化ガリウム系化合物半導体の層を得ることができ
る。よって、高品質なコンタクト層、クラッド層を得る
ことができる。又、請求項１０、１１の発明は、サファ
イア基板上にバッファ層を形成することにより、又は、
バッファ層を窒化ガリウム系化合物半導体の成長温度よ
り低温でサファイア基板上に有機金属化合物気相成長法
により形成しているので、シリコンを添加しない状態の
場合に高抵抗率な結晶性の高い層を得ることができ、従
って、シリコン添加による導電率（１／抵抗率）、電子
濃度の制御性が向上する。
ウム系化合物半導体の電子濃度は、６×１０16／cm3 以
上であるので、請求項５の発明と同様に、高導電性の窒
化ガリウム系化合物半導体の層を得ることができる。よ
って、高品質なコンタクト層、クラッド層を得ることが
できる。又、請求項８、９の発明も、同様に、高導電性
の窒化ガリウム系化合物半導体の層を得ることができ
る。よって、高品質なコンタクト層、クラッド層を得る
ことができる。又、請求項１０、１１の発明は、サファ
イア基板上にバッファ層を形成することにより、又は、
バッファ層を窒化ガリウム系化合物半導体の成長温度よ
り低温でサファイア基板上に有機金属化合物気相成長法
により形成しているので、シリコンを添加しない状態の
場合に高抵抗率な結晶性の高い層を得ることができ、従
って、シリコン添加による導電率（１／抵抗率）、電子
濃度の制御性が向上する。
【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 AA04 CA06 CA14 CA34 CA40 CA49 CA58 CA67 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB32 AC08 AC12 AC19 AD08 AD13 AD15 AF09 CA11 CB10 DA53 DA58 DA60 DA62 DA66 EB13 EB15 EE12 HA13 HA14
Claims (11)
- 【請求項１】 窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) において、 シリコンを含むガスの他の原料ガスに対する混合比率の
増加に対して窒化ガリウム系化合物半導体の導電率（１
／抵抗率）が直線的に増加する特性で、導電率（１／抵
抗率）が設定されていることを特徴とする窒化ガリウム
系化合物半導体。 - 【請求項２】 窒化ガリウム系化合物半導体(AlXGa
1-XN;X=0を含む) において、 シリコンを含むガスの他の原料ガスに対する混合比率の
増加に対して窒化ガリウム系化合物半導体の電子濃度が
直線的に増加する特性で、電子濃度が設定されているこ
とを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項３】 前記窒化ガリウム系化合物半導体は、Ga
N であることを特徴とする請求項１に記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体。 - 【請求項４】 前記窒化ガリウム系化合物半導体は、Ga
N であることを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体。 - 【請求項５】 前記導電率（１／抵抗率）は、３．３／
Ωcm以上であることを特徴とする請求項１又は請求項３
に記載の窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項６】 前記電子濃度は、１×１０15／cm3 以上
であることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項７】 前記電子濃度は、６×１０16／cm3 以上
であることを特徴とする請求項２又は請求項４に記載の
窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項８】 前記導電率（１／抵抗率）は、３．３／
Ωcm〜１．３×１０2／Ωcmであることを特徴とする請
求項１又は請求項３に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体。 - 【請求項９】 前記電子濃度は、６×１０16／cm3 〜３
×１０18／cm3 の範囲の所望の値であることを特徴とす
る請求項２又は請求項４に記載の窒化ガリウム系化合物
半導体。 - 【請求項１０】 前記窒化ガリウム系化合物半導体は、
サファイア基板上に形成されたバッファ層の上に形成さ
れることを特徴とする請求項１乃至請求項９の何れか１
項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項１１】 前記バッファ層は、前記窒化ガリウム
系化合物半導体の成長温度より低温で、サファイア基板
上に有機金属化合物気相成長法により形成されることを
特徴とする請求項１０に記載の窒化ガリウム系化合物半
導体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238206A JP2002118287A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001238206A JP2002118287A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
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| 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 |
|---|---|
| JP2002118287A true JP2002118287A (ja) | 2002-04-19 |
Family
ID=19069165
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001238206A Pending JP2002118287A (ja) | 2001-08-06 | 2001-08-06 | 窒化ガリウム系化合物半導体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002118287A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009104874A1 (ko) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | 우리엘에스티 주식회사 | 하이브리드 버퍼층을 이용한 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 |
| JP2014199849A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ウシオ電機株式会社 | 窒化物発光素子 |
| 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 JP2001238206A patent/JP2002118287A/ja active Pending
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| WO2009104874A1 (ko) * | 2008-02-19 | 2009-08-27 | 우리엘에스티 주식회사 | 하이브리드 버퍼층을 이용한 질화물 반도체 발광소자 및 이의 제조방법 |
| KR100974048B1 (ko) | 2008-02-19 | 2010-08-04 | 우리엘에스티 주식회사 | 하이브리드 버퍼층을 이용한 질화물 반도체 발광소자 및이의 제조방법 |
| US8048701B2 (en) | 2008-02-19 | 2011-11-01 | Wooree Lst Co. Ltd | Nitride semiconductor LED using a hybrid buffer layer and a fabrication method therefor |
| JP2014199849A (ja) * | 2013-03-29 | 2014-10-23 | ウシオ電機株式会社 | 窒化物発光素子 |
| US9130122B2 (en) | 2013-09-06 | 2015-09-08 | Industrial Technology Research Institute | Light emitting diode |
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