JP2002319743A

JP2002319743A - ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体および半導体装置およびその作製方法

Info

Publication number: JP2002319743A
Application number: JP2001122727A
Authority: JP
Inventors: Hirokazu Iwata; 浩和岩田
Original assignee: Ricoh Co Ltd
Current assignee: Ricoh Co Ltd
Priority date: 2001-04-20
Filing date: 2001-04-20
Publication date: 2002-10-31

Abstract

(57)【要約】【課題】従来のｐ型III族窒化物半導体超格子からな
るｐ型半導体よりも低抵抗のｐ型特性を示す所望の屈折
率とバンドギャップを有するｐ型III族窒化物半導体を
提供する。【解決手段】このｐ型III族窒化物半導体は、サファ
イア基板２０上に低温ＧａＮバッファー層２１，ＧａＮ
層２２が順次積層された積層構造上にエピタキシャル成
長された、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.2Ｇａ_0.76Ｎ層とｐ型Ｉｎ_0.1
Ａｌ_0.04Ｇａ_0.86Ｎ層との超格子構造からなるｐ型III
族窒化物半導体２３である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体発光素子，
半導体電子デバイス，半導体受光素子およびＤＶＤやＣ
Ｄ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ｐ型III族窒化物半導体および半
導体装置およびその作製方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＧａＮに代表されるIII族窒化物
半導体を利用した高輝度青色ＬＥＤや３０ｍＷ程度の出
力で発振する紫色ＬＤが実用化されている。これらのII
I族窒化物半導体装置の実用化には、ｐ型III族窒化物の
作製技術が重要な基本技術となっている。

【０００３】ｐ型III族窒化物は、ｐ型不純物（アクセ
プター）に水素が結合し、アクセプターが不活性化され
てしまうため、水素を含む雰囲気での結晶成長や、水素
ガス中や水素を生成するガス中で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ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ（熱処理等の特別な後処理を行わない結
晶成長したままの状態）で作製することは容易ではな
い。ｐ型III族窒化物を作製するための方法としては、
高抵抗化したIII族窒化物に対して特別な処理を行いｐ
型化する第１の方法と、結晶成長の工程を工夫すること
によってａｓ−ｇｒｏｗｎでｐ型III族窒化物を作製す
る第２の方法とに大別される。

【０００４】上記第１の方法において、ｐ型化のための
特別な処理としては、特開平５−１８３１８９号（従来
技術１）に示されているように、水素や水素を生成する
水素化物のガス（ＮＨ₃等）を含まない雰囲気ガス中
で、熱処理を行い、結晶中に含まれる水素の一部を結晶
外へ拡散排出して低抵抗のｐ型にする方法や、あるい
は、特開平３−２１８６２５号（従来技術２）に示され
ているように、低エネルギーの電子線を照射し、結晶中
に含まれる水素とｐ型不純物の結合を切って低抵抗のｐ
型にする方法が知られている。

【０００５】また、上記第２の方法としては、特開平８
−１２５２２２号（従来技術３）に示されているよう
に、結晶成長終了後の冷却過程を、窒素や不活性ガス等
の水素を含まないガス雰囲気中で行うことで、低抵抗の
ｐ型にする方法が知られている。

【０００６】また、結晶成長を水素ガスを含まない系で
行う方法もとられている。これは水素の代わりに窒素を
キャリアガスに使用したＭＯＣＶＤ法や、水素を含まな
い原料を使用するＭＢＥ法である。

【０００７】これらの方法では、ａｓ−ｇｒｏｗｎ（結
晶成長したのみでｐ型化の特別な処理をしていない状
態）でｐ型ＧａＮが得られることが知られている。

【０００８】また、上記の方法とは別の方法として、特
開平６−２３２４５１号（従来技術４）には、Ｉｎ_xＡ
ｌ_yＧａ_(1-x-y)Ｎ，（０＜ｘ＜１，０≦ｙ＜１）で表さ
れるIII族窒化物層を成長させた後に、ｐ型ドーパント
としてのＭｇを１×１０¹⁷ｃｍ ^-3〜３×１０²⁰ｃｍ^-3の
範囲でドーピングしてｐ型III族窒化物半導体を作製す
る方法が示されている。この方法は、Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ
_(1-x-y)Ｎ，（０＜ｘ＜１，０≦ｙ＜１）層を緩衝層と
して用いることによって、その上に成長するｐ型ＧａＮ
層の歪みを緩和して、結晶性の悪化を防ぐことで、ａｓ
−ｇｒｏｗｎで、ｐ型ＧａＮを作製するものである。こ
の方法によれば、ＧａＮにｐ型ドーパントとしてのＭｇ
を３×１０²⁰ｃｍ^-3ドーピングして、５×１０¹⁷ｃｍ^-3
のキャリア濃度のｐ型ＧａＮを作製できる。

【０００９】このように、現在では、以上のような方法
で、ｐ型III族窒化物半導体は作製されている。

【００１０】ところで、高い電流密度を必要とする発光
素子等の半導体装置に使用されるｐ型III族窒化物半導
体には高いキャリア濃度が要求されるが、バンドギャッ
プの広いIII族窒化物半導体は、前述した方法でｐ型化
してもキャリア濃度の高いものは得られない。例えば、
半導体レーザーのクラッド層に使用されるＡｌＧａＮで
は、キャリア濃度が１０¹⁸ｃｍ^-3を超えるものを作製す
ることは困難である。この原因は、III族窒化物半導体
のｐ型不純物の不純物準位が深いことにある。従来の発
光ダイオードや半導体レーザーに使用されるＡｌＧａＮ
では、そのバンドギャップが大きくなればなるほどｐ型
不純物の不純物準位が深くなるため、室温でのアクセプ
ターの活性化率が小さくなる。例えばＧａＮでは１％以
下である。従って、１０²⁰ｃｍ^-3程度のｐ型不純物をＧ
ａＮにドーピングしてもキャリア濃度は１０¹⁸ｃｍ^-3程
度にしかならない。ＡｌＧａＮではさらに活性化率は小
さくなるのでキャリア濃度もさらに小さくなる。キャリ
ア濃度を増加するためにｐ型不純物のドーピング量を増
加すると（例えば、ドーピング量が１０²⁰ｃｍ^-3を超え
ると）、ｐ型不純物は格子間位置に入り、ドナーとして
働く。そのためキャリア濃度は逆に減少してしまう。従
って、ドーピング量を増加してもキャリア濃度には上限
が有る。例えばＧａＮで１０¹⁸ｃｍ^-3程度となる。

【００１１】これを解決する方法として、特開平１０−
１０１４９６号（従来技術５）には、ＭｇとＳｉを２：
１、あるいはＭｇとＯを２：１、あるいはＢｅとＳｉを
２：１、あるいはＢｅとＯを２：１の比率で、ＧａＮに
１０¹⁹ｃｍ^-3〜１０²⁰ｃｍ^-3程度同時ドーピングするこ
とにより、不純物準位を浅くし、かつ不純物の固容限を
上昇させ、高キャリア濃度のｐ型ＧａＮを作製する方法
が示されている。

【００１２】また、特開平１１−３４０５０９号（従来
技術６）には、ＧａＮ／ＩｎＧａＮ，ＩｎＧａＮ／Ａｌ
ＧａＮの超格子構造によりバンドギャップを大きくする
とともに実効的なキャリア濃度を高める方法が提案され
ている。超格子構造では、超格子構造の一方の層のドー
ピング量を高くし、他方を低くしたいわゆる変調ドーピ
ングにすることで、ドーピング量の多い層がキャリア濃
度の高いキャリアの発生層となり、ドーピング濃度の低
い層はキャリアの移動度の速い層として働くので、超格
子全体で低抵抗となる。また、両方の層のドーピング量
を高くしても、キャリア濃度が高くなるので超格子構造
全体では低抵抗になる。この従来技術６には、これらの
超格子構造をｐ型コンタクト層とクラッド層に適用した
発光ダイオードが示されている。

【００１３】図２４，図２５は上記従来技術６に示され
ている発光ダイオードを示す図である。なお、図２５は
図２４の部分Ａを拡大した図である。図２４，図２５を
参照すると、この発光ダイオードは、サファイア基板１
上に、ＧａＮより成るバッファー層２、アンドープｎ型
ＧａＮよりなる第１のｎ型窒化物半導体層３、変調ドー
プされたｎ型ＧａＮよりなる第２のｎ型窒化物半導体層
４、アンドープｎ型ＧａＮよりなる第３のｎ型窒化物半
導体層５、アンドープＩｎ_0.4Ｇａ_0.6Ｎより成る量子井
戸活性層６、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ／ＧａＮ超格子より
成るｐ側クラッド層７、アンドープＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ
（８ｂ）とｐ型ＧａＮ（８ａ）とよりなる超格子コンタ
クト層８とが順次に積層されて構成されている。

【００１４】なお、図２４，図２５の発光ダイオードに
おいて、ｎ側電極１１は、エッチングによって露出され
た第２のｎ型窒化物半導体層４上に形成されている。ま
た、ｐ側コンタクト層８上にはｐ側電極９が形成され、
ｐ側電極９には、ｐ側パッド電極１０が形成されてい
る。

【００１５】この従来技術６では、積層構造の結晶成長
終了後、温度を室温まで下げた後、反応容器内におい
て、窒素雰囲気中７００℃でアニーリングしてｐ型層を
低抵抗化している。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、キャ
リア濃度の高い低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製
することは難しい。そのため、III族窒化物半導体を使
用した高輝度青色ＬＥＤ，紫色ＬＤが実用化されてはい
るが、さらに高出力動作する紫色レーザーや、４００ｎ
ｍより短い紫外領域で発光する発光ダイオードや半導体
レーザー、あるいは紫外波長領域に感度特性を有する受
光素子は実用化されていない。例えば、半導体レーザー
の場合には、未だｐ型クラッド層の抵抗やｐ側オーミッ
ク電極の接触抵抗が高いために、動作電圧の増加や、大
電流動作時の発熱を招き、高出力動作するものは実用化
されていない。また、紫外波長領域で使用する発光素子
あるいは受光素子の場合は、クラッド層になるｐ型Ａｌ
ＧａＮ層のＡｌ組成比が大きくなるに従い、低抵抗にな
らなくなるため、実用的なものは実現されていない。ま
た、実用化された紫色半導体レーザーもｐ型化のための
処理工程のため製造コストが高いものとなっている。

【００１７】以下、上述した従来技術１〜６の問題点を
具体的に説明する。先ず、従来技術１に示されているII
I族窒化物半導体のｐ型化法は、ｐ型不純物を不活性化
している水素を、７００℃程度の熱処理によって結晶外
部へ排出させる方法のため、水素を含まない雰囲気、一
般的には窒素ガス雰囲気で熱処理が行われる。しかしな
がら、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℃を超える高温では結
晶表面の分解が起り、表面抵抗が増加するなど、特性の
劣化が生じる場合があった。表面抵抗の増加は、オーミ
ック電極の接触抵抗の増大につながり、半導体装置の特
性を大きく損ねる原因となる。また、ｐ型化の熱処理工
程のための時間と熱処理設備が必要となるため、工業的
にはコストがかかるものであった。

【００１８】また、従来技術２の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。また、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。

【００１９】また、従来技術３は、熱処理工程を必要と
しないので、コスト的には低くできるが、１０００℃程
度の結晶成長温度から室温までの冷却を窒素ガスや不活
性ガスのみの雰囲気で行うので、従来技術１と同様に、
結晶表面の分解が起り、表面抵抗が増加するなど、特性
の劣化が生じる場合があった。

【００２０】また、従来技術４の方法、すなわち、Ｉｎ
_xＡｌ_yＧａ_(1-x-y)Ｎ，（０＜ｘ＜１，０≦ｙ＜１）で
表されるIII族窒化物層を成長させた後にＭｇを１×１
０¹⁷ｃｍ^-3〜１×１０²⁰ｃｍ^-3の範囲でドーピングして
ｐ型ＧａＮを作製する方法では、直上の結晶層は歪みが
緩和されｐ型特性を示すが、多層構造を形成する場合に
は、層厚が厚くなるに従い、その効果が薄れてしまう。
そのため、デバイス設計の自由度が少ないという問題が
ある。

【００２１】水素を含まない雰囲気での結晶成長方法に
関しては、まず、ＭＢＥ法では、高真空中で結晶成長を
行うため窒素の解離による欠陥が形成される等、高品質
な結晶成長をすることが難しい。また、窒素の供給に課
題があり、成長速度が遅く、ＭＯＣＶＤ程には量産には
向いていない。

【００２２】一方、ＭＢＥ法と同様に水素を極力含まな
い雰囲気でＭＯＣＶＤで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、表面の凹凸が激しいも
のしか成長できず、結晶性の良いものは成長できなかっ
た。すなわち、水素を含まない雰囲気では高品質のｐ型
ＧａＮを成長できる条件が狭いと考えられる。

【００２３】また、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を
作製する従来技術５の方法では、ＭｇとＳｉを２：１、
あるいはＭｇとＯを２：１、あるいはＢｅとＳｉを２：
１、あるいはＢｅとＯを２：１の比率でＧａＮに１０¹⁹
ｃｍ^-3〜１０²⁰ｃｍ^-3程度同時ドーピングして、高キャ
リア濃度のｐ型ＧａＮを作製するが、ドーピング量を増
やすに従い、表面モフォロジーが悪くなるため、半導体
レーザーのような平坦な導波路構造を必要とするデバイ
スを作製するには難があった。

【００２４】また、従来技術６の発光ダイオードでは、
ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ／ＧａＮ超格子を使用してｐ型ク
ラッド層のキャリア濃度を実効的に増加させている。し
かるに、高品質のＡｌＧａＮを結晶成長するには、成長
温度をＧａＮの成長温度よりも高温にする必要がある。
Ａｌの混晶比が大きくなればなるほど高温での成長が必
要とされる。逆にＧａＮの場合は、成長温度を高くする
と、結晶表面の分解が生じ、高いＡｌ混晶比のＡｌＧａ
Ｎの成長温度では結晶成長が困難になる。従って、Ｇａ
Ｎ／ＡｌＧａＮの超格子では、Ａｌ混晶比の小さな（Ｇ
ａＮに近い）ＡｌＧａＮを成長するか、どちらか一方の
結晶性を犠牲にして結晶成長を行う必要がある。その結
果、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの超格子全体としてみた実効的
な屈折率や、バンドギャップの制御にはある程度の制約
がある。すなわち、大きなバンドギャップを有する低抵
抗のｐ型超格子を作製することは困難である。従って、
紫外線領域の発光素子では大きなバンドギャップを有す
るクラッド層が必要とされるが、ＧａＮ／ＡｌＧａＮの
超格子では、このような発光素子を作製することは困難
である。

【００２５】また、Ｉｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ／ＧａＮ超格子に
よるコンタクト層の低抵抗化に関しても同様に、Ｉｎ
_0.1Ｇａ_0.9ＮとＧａＮの最適結晶成長温度が異なるた
め、この場合は、ＧａＮの結晶性が犠牲にされている。
また、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子では、ＩｎＧａＮのア
クセプター準位が浅いので低抵抗のｐ型半導体を得るこ
とは可能であるが、紫外線領域の発光素子のクラッド層
に必要とされる大きなバンドギャップのものを得ること
は不可能である。さらに、どちらのｐ型超格子構造も低
抵抗化のためには、７００℃以上での熱処理が必要とさ
れるので、結晶表面の分解が生じ、結晶性の劣化による
表面の高抵抗化が起る。また、熱処理により、ｐ型不純
物や構成元素の固相拡散が生じ、超格子界面でのｐ型不
純濃度や組成の急峻性が損なわれる場合がある。さら
に、熱処理時の温度の上げ下げは、III族窒化物結晶に
熱歪みを与え、結晶欠陥を発生させる要因になる。従っ
て、熱処理による低抵抗化工程はｐ型半導体の特性を劣
化させる要因となる場合がある。

【００２６】本発明は、従来のｐ型III族窒化物半導体
超格子からなるｐ型半導体よりも低抵抗のｐ型特性を示
す所望の屈折率とバンドギャップ（特に大きなバンドギ
ャップ）を有するｐ型III族窒化物半導体および半導体
装置およびその作製方法を提供することを目的としてい
る。

【００２７】

【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、ＩｎとＡｌを構成元素に含
む第１のIII族窒化物半導体と、第１のIII族窒化物半導
体よりもバンドギャップが小さく、Ｉｎを構成元素に含
む第２のIII族窒化物半導体とが交互に積層された超格
子構造で構成されていることを特徴としている。

【００２８】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載のｐ型III族窒化物半導体において、第２のIII族窒化
物半導体は、Ｉｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）であるこ
とを特徴としている。

【００２９】また、請求項３記載の発明は、請求項１ま
たは請求項２記載のｐ型III族窒化物半導体において、
第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族窒化物半導体と
は、それぞれの格子定数が異なることを特徴としてい
る。

【００３０】また、請求項４記載の発明は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一項に記載のｐ型III族窒化物半
導体を用いていることを特徴とする半導体装置である。

【００３１】また、請求項５記載の発明は、請求項４記
載の半導体装置において、該半導体装置は、請求項１乃
至請求項３のいずれか一項に記載のｐ型III族窒化物半
導体をクラッド層に用いている発光素子であることを特
徴としている。

【００３２】また、請求項６記載の発明は、請求項５記
載の半導体装置において、前記発光素子は、４００ｎｍ
よりも短い波長領域で発振する半導体レーザーであるこ
とを特徴としている。

【００３３】また、請求項７記載の発明は、ＩｎとＡｌ
を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、第１のI
II族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さく、Ｉｎ
を構成元素に含む第２のIII族窒化物半導体とが交互に
積層された超格子構造で構成されているｐ型III族窒化
物半導体上に、少なくとも１層のIII族窒化物半導体を
積層することによって、所定の半導体装置を作製するこ
とを特徴としている。

【００３４】また、請求項８記載の発明は、ＩｎとＡｌ
を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、第１のI
II族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さく、Ｉｎ
を構成元素に含む第２のIII族窒化物半導体とが交互に
積層された超格子構造で構成されているｐ型III族窒化
物半導体を含む積層構造を結晶成長によって形成した後
に、成長温度からの冷却を、窒素原料を含む冷却ガス雰
囲気で行ない、所定の半導体装置を作製することを特徴
としている。

【００３５】また、請求項９記載の発明は、請求項８記
載の半導体装置の作製方法において、冷却ガス雰囲気に
含まれる窒素原料は、アンモニア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。本発明のｐ型III族窒化物半導体
は、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（アルミニウム）を構成
元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、第１のIII族窒
化物半導体よりもバンドギャップが小さく、Ｉｎ（イン
ジウム）を構成元素に含む第２のIII族窒化物半導体と
が交互に積層された超格子構造で構成されていることを
特徴としている。

【００３７】ここで、第１のIII族窒化物半導体とは、
Ｂ（ボロン），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウ
ム），Ｉｎ（インジウム）のIII族元素のうち少なくと
もＩｎとＡｌを構成元素に含むＮ（窒素）との化合物か
らなる半導体である。例えば、ＩｎＡｌＮの三元系や、
ＩｎＡｌＧａＮやＢＩｎＡｌＮの四元系、あるいは、Ｂ
ＩｎＡｌＧａＮの五元系混晶半導体である。

【００３８】また、第２のIII族窒化物半導体とは、Ｂ
（ボロン），Ａｌ（アルミニウム），Ｇａ（ガリウ
ム），Ｉｎ（インジウム）のIII族元素のうち少なくと
もＩｎを構成元素に含むＮ（窒素）との化合物からなる
半導体である。例えば、ＩｎＡｌＮやＩｎＧａＮやＩｎ
ＢＮの三元系や、ＩｎＡｌＧａＮやＢＩｎＡｌＮやＢＩ
ｎＧａＮの四元系や、ＢＩｎＡｌＧａＮの五元系混晶半
導体である。

【００３９】上記第１および第２のIII族窒化物半導体
は、ともに、III族元素の混晶比率を変えることで所望
のバンドギャップを有するものにすることができる。

【００４０】また、上記超格子構造は、第１と第２のII
I族窒化物半導体がクラックが入らない程度の厚さで交
互に積層されて形成される。一般的には、数ｎｍ〜十数
ｎｍ程度の厚さの第１，第２の半導体層が、数十層から
百数十層程度交互に積層されるが、このような厚さ，積
層数は、特に限定されるものではない。また、各層が同
一の厚さである必要も無く、用途によって適宜選択する
ことができる。上記構成のｐ型III族窒化物半導体にお
いて、ｐ型III族窒化物半導体の見かけ上の屈折率は、
超格子構造全体に含まれる各III族元素の比率によって
決定される。従って、各層の厚さと組成を制御すること
によって、本発明のｐ型III族窒化物半導体の見かけの
屈折率を制御することができる。

【００４１】また、上記超格子構造にはｐ型ドーパント
がドーピングされている。ｐ型ドーパントは、一般的に
はＭｇやＢｅが使用されるが、アクセプターとなるもの
であれば、ＭｇやＢｅ以外であっても使用することがで
きる。ｐ型ドーパントは、第１と第２のIII族窒化物半
導体の両方に、あるいは、第１のIII族窒化物半導体の
みに、あるいは、第２のIII族窒化物半導体のみに、ド
ーピングすることが可能である。また、第１と第２のII
I族窒化物半導体のどちらか一方のドーピング量を少な
くする変調ドーピングの形態をとることも可能である。

【００４２】ｐ型ドーパントがドーピングされた超格子
構造はｐ型の電気伝導型を示す。なお、ここで言うｐ型
の電気伝導型とは、超格子構造全体を一つの半導体層と
みなした場合の電気伝導型を意味する。従って、超格子
構造を構成する各半導体層のみの電気伝導型を意味する
ものではない。例えば、第１のIII族窒化物半導体が、
絶縁性（高抵抗のｎ型あるいはｐ型）であっても、第２
のIII族窒化物半導体がｐ型であって、超格子構造全体
としてｐ型特性を示すものは、ｐ型半導体とみなす。ま
た、第１のIII族窒化物半導体がｐ型で、第２のIII族窒
化物半導体が絶縁性（高抵抗のｎ型あるいはｐ型）であ
る場合や、第１、第２の両方の半導体がｐ型で超格子構
造全体としてｐ型特性を示すものも、ｐ型半導体とみな
す。

【００４３】より具体的に、本発明のｐ型III族窒化物
半導体において、第２のIII族窒化物半導体には、Ｉｎ_z
Ｇａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）を用いることができる。こ
の場合、低抵抗のｐ型特性を効果的に得るには、少なく
とも第２のIII族窒化物半導体に、ｐ型ドーパントをド
ーピングすることが望ましい。その理由は、第２のIII
族窒化物半導体であるＩｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）
は、Ｉｎの混晶比が大きい程アクセプター準位が浅くな
り（すなわちアクセプターの活性化エネルギーが小さく
なり）、高いキャリア濃度を得ることが可能になるから
である。従って、第２のIII族窒化物半導体であるＩｎ_z
Ｇａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）にｐ型ドーパントをドーピ
ングすることによって、超格子構造のキャリア濃度を高
くすることが可能となり、低抵抗のｐ型特性を示すこと
ができる。

【００４４】また、本発明のｐ型III族窒化物半導体に
おいて、第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族窒化物
半導体はそれぞれの格子定数が異なるものにすることが
できる。なお、第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族
窒化物半導体のそれぞれの格子定数は、混晶組成を制御
することで制御できる。

【００４５】図１，図２は本発明に係るｐ型III族窒化
物半導体の構成例を示す図である。なお、図２は図１の
部分Ｂを拡大した図である。図１，図２を参照すると、
このｐ型III族窒化物半導体は、サファイア基板２０上
に低温ＧａＮバッファー層２１，ＧａＮ層２２が順次積
層された積層構造上にエピタキシャル成長された、Ｉｎ
_0.04Ａｌ_0.2Ｇａ_0.76Ｎ層２３ａとｐ型Ｉｎ_0.1Ａｌ_0.04
Ｇａ_0.86Ｎ層２３ｂとの超格子構造からなるｐ型III族
窒化物半導体２３である。超格子を構成する各層２３
ａ，２３ｂの厚さはそれぞれ５ｎｍであり、各層２３
ａ，２３ｂを５０周期で成長して形成されている。超格
子全体では０．５μｍの厚さである。また、ｐ型Ｉｎ
_0.1Ａｌ_0.04Ｇａ_0.86Ｎ層２３ｂには、ｐ型不純物のＭ
ｇ（マグネシウム）がドーピングされている。超格子構
造からなるｐ型III族窒化物半導体層２３のキャリア濃
度は３×１０¹⁸ｃｍ^-3であり、低抵抗のｐ型を示した。

【００４６】また、図３，図４は本発明に係るｐ型III
族窒化物半導体の他の構成例を示す図である。なお、図
４は図３の部分Ｃを拡大した図である。図３，図４で
は、第２のIII族窒化物半導体にＩｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０
＜ｚ≦１）を用いる場合の例が示されている。すなわ
ち、図３，図４を参照すると、このｐ型III族窒化物半
導体は、サファイア基板３０上に低温ＧａＮバッファー
層３１，ＧａＮ層３２が順次積層された積層構造上にエ
ピタキシャル成長された、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.2Ｇａ_0.7 ₆Ｎ
層３３ａとｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層３３ｂとの超格子構
造からなるｐ型III族窒化物半導体である。超格子を構
成する各層の厚さは、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.2Ｇａ_0.7 ₆Ｎ層３
３ａが１０ｎｍ、Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層３３ｂが５ｎｍで
あり、各層３３ａ，３３ｂを３０周期で成長して形成さ
れている。超格子全体では０．４５μｍの厚さである。
また、ｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層３３ｂには、ｐ型不純物
のＭｇ（マグネシウム）がドーピングされている。超格
子構造からなるｐ型III族窒化物半導体層３３のキャリ
ア濃度は９×１０¹⁸ｃｍ^-3であり、低抵抗のｐ型を示し
た。

【００４７】また、図５，図６は本発明に係るｐ型III
族窒化物半導体の他の構成例を示す図である。なお、図
６は図５の部分Ｄを拡大した図である。図５，図６で
は、第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族窒化物半導
体とは、それぞれの格子定数が異なる場合の例が示され
ている。すなわち、図５，図６を参照すると、このｐ型
III族窒化物半導体は、サファイア基板４０上に低温Ｇ
ａＮバッファー層４１，ＧａＮ層４２が順次積層された
積層構造上にエピタキシャル成長された、Ｉｎ_0. ₀₅Ａｌ
_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層４３ａとｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層４３
ｂとの超格子構造からなるｐ型III族窒化物半導体４３
である。超格子を構成する各層４３ａ，４３ｂの厚さは
それぞれ５ｎｍであり、各層４３ａ，４３ｂを５０周期
で成長して形成されている。超格子全体では０．５μｍ
の厚さである。また、Ｉｎ_0.05Ａｌ _0.24Ｇａ_0.71Ｎ層４
３ａとｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層４３ｂには、ｐ型不純物
のＭｇ（マグネシウム）がドーピングされている。超格
子構造からなるｐ型III族窒化物半導体層４３のキャリ
ア濃度は９×１０¹⁸ｃｍ^-3であり、低抵抗のｐ型を示し
た。

【００４８】また、上記本発明のｐ型III族窒化物半導
体を含む積層構造を有する半導体装置を構成することが
できる。この場合、半導体装置としては、上記本発明の
ｐ型III族窒化物半導体の特性を用いて機能するもので
あれば、発光素子，受光素子，電子デバイス等の任意の
形態をとることができる。

【００４９】例えば、上記半導体装置が発光素子である
場合、この発光素子は、上記本発明のｐ型III族窒化物
半導体をクラッド層に用いたものにすることができる。
ここで、発光素子の構造は、特に限定されるものではな
く、上記本発明のｐ型III族窒化物半導体をクラッド層
に用いたものであって、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を
有し、キャリアの再結合によって発光し、光が外部に取
り出されるものであれば良い。すなわち、発光ダイオー
ド，スーパールミネッセンスダイオード，半導体レーザ
ーのいずれであってもよい。また、端面発光型，面発光
型のどちらの構造であっても良い。

【００５０】具体的に、上記発光素子が半導体レーザー
である場合、該半導体レーザーは、上記本発明のｐ型II
I族窒化物半導体がクラッド層に用いられた４００ｎｍ
よりも短い波長領域で発振するものにすることができ
る。ここで、半導体レーザーの構造は、ｐ型超格子から
なるｐ型クラッド層と、発振波長が４００ｎｍ以下の波
長に対応したバンドギャップを有するIII族窒化物半導
体からなる活性層とが少なくとも積層されている積層構
造で構成されているものであれば、任意の構成をとるこ
とができる。また、半導体レーザーの形態としては、端
面発光型，面発光型のどちらの形態をとっても良い。

【００５１】上記構成の半導体レーザーでは、正負の２
つの電極間に電圧を印加することによって活性層に電流
が注入され、そこでキャリアの再結合が生じ、共振器ミ
ラーで光が増幅され、４００ｎｍよりも短い波長領域で
レーザー発振する。

【００５２】また、本発明では、上述した半導体装置の
第１の作製方法として、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（ア
ルミニウム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導
体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップ
が小さく、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２の
III族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で
構成されているｐ型III族窒化物半導体上に、少なくと
も１層のIII族窒化物半導体を積層することによって、
所定の半導体装置を作製することができる。

【００５３】結晶成長直後のｐ型III族窒化物半導体が
高抵抗である原因は、アクセプターに水素が結合し不活
性化されているためであると言われている。本願の発明
者は、不活性化の原因を実験により調べた。その結果、
ｐ型III族窒化物半導体の高抵抗化は、主として結晶成
長後の冷却過程で、雰囲気ガス中に含まれる水素が、ｐ
型III族窒化物半導体結晶中に拡散侵入することによっ
て生じることがわかった。

【００５４】この第１の作製方法では、結晶成長後の冷
却過程でのｐ型III族窒化物半導体への水素の拡散を防
止するため、ｐ型III族窒化物半導体の結晶成長に続け
て、その上にIII族窒化物半導体からなる水素の拡散防
止層を形成して、ｐ型III族窒化物半導体の高抵抗化を
抑制している。この水素の拡散防止層となるIII族窒化
物半導体は、その組成，電気伝導型は特に限定するもの
ではない。また、厚さに関しては、水素の拡散深さ以上
であれば良い。本願の発明者の実験によれば、ｐ型Ｇａ
Ｎを拡散防止層とする場合には、ｐ型ＧａＮは約０．５
μｍ程度の厚さであれば良いことを確認している。

【００５５】上記のように、この第１の作製方法で作製
されたｐ型III族窒化物半導体は、アニール等の特別な
ｐ型活性化処理を必要とせず、ａｓ−ｇｒｏｗｎ（結晶
成長のみの状態）でｐ型特性を示す。すなわち、この第
１の作製方法では、ａｓ−ｇｒｏｗｎでｐ型特性を示す
ｐ型III族窒化物半導体を有する半導体装置を作製でき
る。なお、上記のようにして作製されたIII族窒化物半
導体積層構造を使用して半導体装置を作製する場合に
は、拡散防止層をそのまま使用することも可能である
し、また、拡散防止層の全部あるいは一部を除去して、
半導体装置を作製することも可能である。

【００５６】また、本発明では、上述した半導体装置の
第２の作製方法として、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（ア
ルミニウム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導
体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップ
が小さく、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２の
III族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で
構成されているｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造
を結晶成長によって形成した後に、成長温度からの冷却
を、窒素原料を含む冷却ガス雰囲気で行ない、所定の半
導体装置を作製することができる。

【００５７】本願の発明者は、低抵抗のｐ型ＧａＮを得
るため、結晶成長後の冷却を水素を全く含まない窒素雰
囲気で行った。しかしながら、結晶成長したＧａＮは高
抵抗であった。また、結晶成長終了後に、ガス雰囲気を
窒素に切り替えて、成長温度で１０分間保持したとこ
ろ、表面に多数のステップが形成されており、明らかに
分解されているのが判明した。さらに、結晶成長後の冷
却雰囲気中に水素が含まれていても、その濃度がある程
度までであれば、結晶内部への水素拡散は少なく、結晶
全体を高抵抗にする濃度にはなっていないことを実験に
より確認した。以上の実験結果から、本願の発明者は、
水素のガス濃度が少ない雰囲気ガスでの冷却において
は、水素パシベーションによるアクセプターの不活性化
よりも、結晶表面の分解による結晶性の劣化が原因とな
って低抵抗のｐ型結晶が得られないという結論を得た。

【００５８】本発明のこの第２の作製方法についてより
詳細に説明する。まず、ＭＯＣＶＤ等の水素を含むガス
雰囲気中で加熱した基板表面に、上述した本発明のｐ型
III族窒化物半導体、あるいは、本発明のｐ型III族窒化
物半導体を含む積層構造の結晶成長を行う。次いで、結
晶成長した基板を成長温度から冷却する。この時の冷却
雰囲気を窒素原料を含むガス雰囲気にする。

【００５９】冷却時のガス雰囲気は、具体的には、窒素
やアルゴン等の不活性ガスと窒素原料との混合ガス、あ
るいは、窒素原料ガスのみを使用することができる。ま
た、これらの雰囲気ガスに数％〜３０％程度までの水素
を加えた混合ガスも使用することができる。

【００６０】窒素原料ガスは、雰囲気ガス中に数パーセ
ント程度含まれていれば結晶表面の分解が抑制される
が、過半数（５０％より多く）が窒素原料であると、よ
り効果的である。

【００６１】窒素原料としては、モノメチルヒドラジン
やジメチルヒドラジン等の有機化合物、アンモニア等が
使用可能である。

【００６２】このような方法で作製されたｐ型III族窒
化物半導体は、アニール等の後工程を行うことなく、ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎで低抵抗のｐ型特性を示す。すなわち、
この第２の作製方法では、低抵抗のｐ型III族窒化物半
導体をａｓ−ｇｒｏｗｎで作製することができる。

【００６３】上述した第２の作製方法において、冷却ガ
ス雰囲気に含まれる窒素原料としてアンモニア（Ｎ
Ｈ₃）を用いる場合について特に説明する。従来、低抵
抗のｐ型ＧａＮをＮＨ₃ガス雰囲気中で熱処理すると、
高抵抗化することが報告されており、高抵抗化したｐ型
III族窒化物半導体を熱処理によって低抵抗化する場合
の雰囲気ガス中にはＮＨ₃ガスを含むことは好ましくな
いとされていた。しかるに、本願の発明者は、結晶成長
後の冷却過程では、ＮＨ₃ガスを含んでいても低抵抗の
ｐ型III族窒化物半導体がａｓ−ｇｒｏｗｎで得られる
ことを見出した。さらに、ＮＨ₃を１００％としたガス
雰囲気で冷却を行っても、低抵抗のｐ型III族窒化物半
導体がａｓ−ｇｒｏｗｎで得られることがわかった。

【００６４】すなわち、結晶終了後の冷却過程の雰囲気
をＮＨ₃を含む雰囲気にする場合、冷却時においては、
ＮＨ₃の分解によって水素が発生しても、結晶内部へ拡
散して結晶全体を高抵抗化するには至らず、むしろＮＨ
₃の分解により生成される活性窒素が結晶表面の分解を
抑制するため、結晶表面の高抵抗化が抑制されて低抵抗
のｐ型III族窒化物半導体がａｓ−ｇｒｏｗｎで得られ
ると考えられる。なお、ＮＨ₃ガスは、雰囲気ガス中に
数パーセント程度含まれていれば効果が得られるが、過
半数（５０％より多く）がＮＨ₃ガスであると、より効
果的である。

【００６５】図７，図８，図９は本発明に係る半導体装
置（上述した本発明のｐ型III族窒化物半導体を用いて
いる半導体装置）の構成例を示す図である。ここで、図
７，図８，図９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と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
７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８は図７の部分Ｅを拡大した図
であり、また、図９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。

【００６６】図７，図８，図９を参照すると、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１つ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。

【００６７】また、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。その積層構造は、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、Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層５５ａとｐ型
Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層５５ｂとの超格子からなるｐ型ク
ラッド層５５、ｐ型ＧａＮコンタクト層５６が順次に積
層されたものとなっている。ここで、ｐ型クラッド層５
５，ｐ型ＧａＮコンタクト層５６にはｐ型ドーパントと
してＭｇがドーピングされている。

【００６８】発光ダイオードとフォトダイオードは、上
記積層構造をｐ型ＧａＮコンタクト層５６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
することで空間的に分離されている。そして、このエッ
チングによってｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層５
２表面が露出し、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５９が形成されている。また、発光ダイオードと
フォトダイオードのｐ型ＧａＮコンタクト層５６上に
は、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極５８が形成
されている。さらにオーミック電極以外の部分には、Ｓ
ｉＯ₂からなる絶縁保護膜５７が堆積されている。そし
て、絶縁保護膜５７上に、Ｔｉ／Ａｌからなる配線電極
６０が形成されている。配線電極６０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５８と電気的に接続されている。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。

【００６９】そして、発光ダイオードとフォトダイオー
ドの溝を介して向き合う側面が、それぞれ光出射端面５
０２と受光面５０３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側面と反対側の端面が外部へ
光を出射する光出射端面５０１となる。

【００７０】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，ｎ側オーミック電極に順方向あるいは逆
方向にバイアスを印加すると、発光ダイオードは２つの
光出射端面５０１，５０２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５０２から出射し
た光が、フォトダイオードの受光面５０３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。なお、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。

【００７１】次に、図７，図８，図９の集積型受発光素
子の作製工程例について説明する。なお、この作製工程
例では、集積型受発光素子の積層構造はＭＯＣＶＤ法で
結晶成長して作製した。この作製工程例では、まず、サ
ファイア基板５０を反応管にセットし、水素ガス中、１
１２０℃で加熱し、基板５０の表面をクリーニングし
た。次いで、温度を５２０℃に下げ、成長雰囲気をＮＨ
₃と窒素と水素の混合ガス雰囲気にし、ＴＭＡを流し、
低温ＡｌＮバッファー５１を堆積した。

【００７２】次いで、温度を１０７０℃に上げ、水素を
キャリアガスとしてＴＭＧ，ＴＭＡ，ＳｉＨ₄を組成に
あわせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層
５２を３μｍの厚さ、ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド
層５３を０．５μｍの厚さに順次積層した。次いで、水
素ガスの供給を止め、雰囲気をＮＨ₃と窒素の混合ガス
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の厚さに成長した。次いで、ＴＭ
Ｇ，ＴＭＡ，ＴＭＩ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを組成にあわ
せて供給し、Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層５５ａとｐ
型Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層５５ｂの超格子からなるｐ型ク
ラッド層５５を０．５μｍ成長した。各層５５ａ，５５
ｂの厚さはそれぞれ５ｎｍであり、各層５５ａ，５５ｂ
を５０周期成長した。次いで、温度を１０５０℃に上
げ、ＴＭＧ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを供給し、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層５６を０．２μｍの厚さに積層した。結晶
成長終了後、ｐ型層の低抵抗化のため、窒素雰囲気中
で、７５０℃で１５分間の熱処理を行った。

【００７３】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。次いで、絶縁保護膜５７となるＳｉ
Ｏ₂を積層構造の表面に約０．５μｍの厚さに堆積し
た。

【００７４】次いで、ｐ側オーミック電極５８を形成し
た。ｐ側オーミック電極５８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をエッチングしてリッジ上のｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層５６を露出させる。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ＧａＮコンタクト層５６にｐ側オーミック
電極５８を形成した。

【００７５】次いで、ｎ側オーミック電極５９と配線電
極６０を形成した。ｎ側オーミック電極５９と配線電極
６０の形成工程は次の通りである。すなわち、まず、ｎ
型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層５２上部のＳｉＯ₂
膜５７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。
次に、レジストを除去し、再度レジストで、配線電極６
０とｎ側オーミック電極５９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５９と配線電極６
０の材料である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５９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。

【００７６】また、図１０，図１１，図１２は本発明に
係る半導体装置の他の構成例を示す図である。なお、図
１０は半導体装置（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り、図１１は図１０の部分Ｆを拡
大した図であり、図１２は図１０の部分Ｇを拡大した図
である。図１０，図１１，図１２の半導体装置は、上述
した本発明のｐ型III族窒化物半導体をクラッド層に用
いた発光素子として構成されている。より詳しくは半導
体レーザーとして構成されている。

【００７７】図１０，図１１，図１２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、ＡｌＧ
ａＮ低温バッファー層７１、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコ
ンタクト層７２、Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.7１Ｎ層７３
ａとｎ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層７３ｂとの超格子からな
るｎ型クラッド層７３、ｎ型ＧａＮガイド層７４、Ｉｎ
_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ多重量子井戸活性
層（２ペア）７５、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７６、ｐ型
ＧａＮガイド層７７、ｐ型Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ _0.71Ｎ
層７８ａとｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層７８ｂとの超格子
からなるｐ型クラッド層７８、ｐ型ＧａＮコンタクト層
７９が順次積層されて形成されている。ここで、ｐ型Ａ
ｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７６，ｐ型ＧａＮガイド層７７，ｐ型
クラッド層７８，ｐ型ＧａＮコンタクト層７９には、ｐ
型ドーパントとしてＭｇがドーピングされている。

【００７８】そして、上記積層構造は、ｐ型ＧａＮコン
タクト層７９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て、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ
_0.97Ｎコンタクト層７２の表面が露出し、露出したｎ型
Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層７２上には、Ｔｉ／Ａ
ｌからなるｎ側オーミック電極８２が形成されている。
また、ｐ型ＧａＮコンタクト層７９の表面からｐ型クラ
ッド層７８の途中までエッチングされて、電流狭窄リッ
ジ構造４００が形成されている。そして、リッジ４００
最表面のｐ型ＧａＮコンタクト層７９上には、Ｎｉ／Ａ
ｕからなるｐ側オーミック電極８１が形成されている。
また、電極形成部以外は絶縁保護膜８０として、ＳｉＯ
₂が堆積されている。絶縁保護膜８０上にはｐ側電極か
ら引き出された配線電極８３が形成されている。そし
て、積層構造と電流狭窄リッジ構造と概ね垂直に光共振
器端面が形成されている。

【００７９】この半導体レーザの電極に順方向に電流を
注入すると発光し、さらに電流を増加させるとレーザー
発振する。発振波長は約４０９ｎｍである。

【００８０】次に、図１０，図１１，図１２の半導体レ
ーザーの作製工程例について説明する。なお、この作製
工程例では、半導体レーザーの積層構造の結晶成長はＭ
ＯＣＶＤ法で行った。また、前述した第２の作製方法
（すなわち、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（アルミニウ
ム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、第
１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さ
く、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２のIII族
窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構成さ
れているｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造を結晶
成長によって形成した後に、成長温度からの冷却を、窒
素原料を含む冷却ガス雰囲気で行ない、半導体レーザー
を作製する作製方法）を用いた。ここで、結晶成長後の
冷却時の雰囲気ガスに含まれる窒素原料をモノメチルヒ
ドラジンとした。

【００８１】この作製工程例では、まず、サファイア基
板７０を反応管にセットし、水素ガス中、１１２０℃で
加熱し、基板７０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ＭＭＨｙ（モノメチル
ヒドラジン）とＮＨ₃と窒素と水素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。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
組成にあわせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタ
クト層７２を２μｍの厚さに成長した。

【００８２】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＭＭＨｙ（モノメチルヒドラジン）とＮＨ₃と窒素の混
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，ＴＭＡ，ＳｉＨ₄を供
給し、Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ₀ _.71Ｎ層７３ａとＩｎ_0.2
Ｇａ_0.80Ｎ層７３ｂとの超格子からなるｎ型クラッド層
７３を０．６μｍの厚さに成長した。なお、各層７３
ａ，７３ｂの厚さはそれぞれ６ｎｍで、各層７３ａ，７
３ｂを５０周期成長した。

【００８３】次いで、温度を１０５０℃に上げ、雰囲気
をＭＭＨｙ（モノメチルヒドラジン）とＮＨ₃と窒素と
水素の混合ガス雰囲気にし、ｎ型ＧａＮガイド層７４を
０．１μｍの厚さに積層した。

【００８４】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＭＭＨｙとＮＨ₃と窒素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，Ｔ
ＭＩを供給し、Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98
Ｎ多重量子井戸活性層７５（２ペア）を成長した。次い
で、成長雰囲気をＭＭＨｙとＮＨ₃と窒素と水素の混合
ガス雰囲気にし、温度を１０７０℃に上げ、水素をキャ
リアガスとしてＴＭＧ，ＴＭＡ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを
組成にあわせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７６を
２０ｎｍの厚さに、また、ｐ型ＧａＮガイド層７７を
０．１μｍの厚さに成長した。

【００８５】次いで、水素ガスの供給を止め、雰囲気を
ＭＭＨｙとＮＨ₃と窒素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，Ｔ
ＭＩ，ＴＭＡ，（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを供給し、Ｉｎ_0.05
Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層７８ａとＩｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層７
８ｂとの超格子からなるｐ型クラッド層７８を０．６μ
ｍの厚さに成長した。なお、各層７８ａ，７８ｂの厚さ
はそれぞれ６ｎｍで、各層７８ａ，７８ｂを５０周期成
長した。最後に、温度を１０５０℃に上げ、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層７９を０．２μｍの厚さに積層した。

【００８６】結晶成長終了後、III族原料とｐ型ドーパ
ント原料の供給を止め、窒素ガスとＭＭＨｙと水素ガス
（全体の約６％）との混合ガス雰囲気中で室温まで冷却
した。冷却後、積層構造表面にテスターを充てると、導
通が有り、表面のｐ型ＧａＮコンタクト層７９が低抵抗
であることが確認された。

【００８７】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で形成した。このレジ
ストパターンをマスクとして、約０．７μｍの深さをド
ライエッチングして、リッジ構造４００を形成した。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４００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１．５μｍの深さドライエッチン
グして、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタクト層７２を露
出させた。次いで、絶縁保護膜８０となるＳｉＯ₂を積
層構造の表面に約０．５μｍの厚さに堆積した。

【００８８】次いで、ｐ側オーミック電極８１を形成し
た。ｐ側オーミック電極８１の形成工程は次の通りであ
る。まず、リッジ構造４００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をエッチン
グしてリッジ構造４００上のｐ型ＧａＮコンタクト層７
９を露出させる。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４００上に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、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ＧａＮコンタク
ト層７９にｐ側オーミック電極８１を形成した。

【００８９】次いで、ｎ側オーミック電極８２と配線電
極８３を形成した。ｎ側オーミック電極８２と配線電極
８３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７２上部のＳｉＯ₂膜上に、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を露出させる。レジストを除去
した後、再びレジストを塗布して、ｐ側オーミック電極
８１上とｎ側オーミック電極を形成する部分にリフトオ
フ用の電極パターンを形成する。次いで、ｎ側オーミッ
ク電極材料と配線電極材料であるＴｉ／Ａｌの蒸着を行
い、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８２を形成した。

【００９０】次いで、サファイア基板７０を薄く研磨
し、リッジ４００に概ね垂直になるように割り、光共振
器端面を形成した。

【００９１】また、図１３，図１４，図１５は本発明に
係る半導体装置の他の構成例を示す図である。なお、図
１３は半導体装置（端面発光型発光ダイオード）の光出
射端面に垂直な面での断面図であり、図１４は図１３の
部分Ｈを拡大した図であり、図１５は図１３の部分Ｉを
拡大した図である。図１３，図１４，図１５の半導体装
置は、上述した本発明のｐ型III族窒化物半導体をクラ
ッド層に用いた発光素子（端面発光型発光ダイオード）
として構成されている。

【００９２】図１３，図１４，図１５を参照すると、こ
の発光ダイオードは概ね直方体の形状をしており、発光
ダイオードの一側面が光出射端面となっている。発光ダ
イオードの積層構造は、ｎ型ＧａＮ基板９０上に、ｎ型
Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ低温バッファー層９１、Ｉｎ_0.02Ａ
ｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９２ａとＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９２
ｂとの超格子からなるｎ型クラッド層９２、Ａｌ_0.07Ｇ
ａ_0.93Ｎ活性層９３、Ｉｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９
４ａとＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９４ｂとの超格子からなる
ｐ型クラッド層９４、ｐ型ＧａＮコンタクト層９５が順
次積層されて形成されている。ここで、ｐ型クラッド層
９４、ｐ型ＧａＮコンタクト層９５には、それぞれｐ型
不純物であるＭｇが添加されている。

【００９３】発光ダイオードのｐ型ＧａＮコンタクト層
９５上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極９
６が形成されている。また、基板９０の裏面には、Ｔｉ
／Ａｌからなるｎ側オーミック電極９７が形成されてい
る。発光ダイオードの側面は基板に対して垂直に形成さ
れている。そして、発光ダイオードのｐ側、ｎ側オーミ
ック電極９６，９７に順方向のバイアスを印加すると、
発光ダイオードの一側面である光出射端面７００から光
が外部に出射される。この発光ダイオードの発光のピー
ク波長は、約３５０ｎｍであった。

【００９４】次に、図１３，図１４，図１５の発光ダイ
オードの作製工程例について説明する。なお、この作製
工程例では、発光ダイオードの積層構造はＭＯＣＶＤ法
で結晶成長して作製した。また、前述した第２の作製方
法（すなわち、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（アルミニウ
ム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、第
１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さ
く、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２のIII族
窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構成さ
れているｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造を結晶
成長によって形成した後に、成長温度からの冷却を、窒
素原料を含む冷却ガス雰囲気で行ない、発光ダイオード
を作製する作製方法）を用いた。また、このとき、冷却
ガス雰囲気に含まれる窒素原料をアンモニアにした。

【００９５】この作製工程例では、まず、ｎ型ＧａＮ基
板９０を反応管にセットし、アンモニアガス中、１１２
０℃で加熱し、基板９０の表面をクリーニングした。次
いで、温度を６００℃に下げ、雰囲気をＮＨ₃と窒素と
水素の混合ガス雰囲気にし、ＴＭＡとＴＭＧおよびｎ型
ドーパントガスであるＳｉＨ₄ガスを流し、ｎ型低温Ａ
ｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎバッファー層９１を堆積した。次い
で、温度を８１０℃に上げ、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＴＭＩ、
および、ｎ型不純物ガスとしてＳｉＨ₄を組成にあわせ
て供給し、Ｉｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９２ａとＩｎ
_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９２ｂとの超格子からなるｎ型クラッ
ド層９２を０．３μｍの厚さに積層した。なお、各層９
２ａ，９２ｂの厚さは、Ｉｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層
９２ａが１０ｎｍ、Ｉｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９２ｂが５ｎ
ｍで、各層９２ａ，９２ｂを２０周期成長した。次い
で、温度を１０７０℃に上げ、Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ活性
層９３を０．０５μｍの厚さに積層した。次いで、温度
を８１０℃に下げ、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＴＭＩ、および、
ｐ型不純物ガスとして（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを組成にあわ
せて供給し、Ｉｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９４ａとＩ
ｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９４ｂとの超格子からなるｐ型クラ
ッド層９４を０．３μｍの厚さに積層した。なお、各層
９４ａ，９４ｂの厚さは、Ｉｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ
層９４ａが１０ｎｍ、Ｉｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９４ｂが５
ｎｍで、各層９４ａ，９４ｂを２０周期成長した。次い
で、温度を１０５０℃に上げ、ｐ型ＧａＮコンタクト層
９５を０．２μｍの厚さに積層した。

【００９６】結晶成長終了後、反応管内をアンモニアガ
ス６０％と窒素ガス４０％の混合ガス雰囲気にして成長
温度から室温まで冷却した。冷却後、積層構造表面にテ
スターを充てると、導通が有り、表面のｐ型ＧａＮコン
タクト層９５が低抵抗であることが確認された。

【００９７】次いで、ｐ側オーミック電極材料であるＮ
ｉ／Ａｕを積層構造上面に蒸着した。その後、窒素雰囲
気中、６００℃で熱処理し、ｐ型ＧａＮコンタクト層９
５にｐ側オーミック電極９６を形成した。次いで、Ｇａ
Ｎ基板９０の裏面を研磨し、約１００μｍの厚さにし
た。次いで、ｎ側オーミック電極材料であるＴｉ／Ａｌ
を蒸着し、窒素雰囲気で４５０℃で熱処理して、ｎ側オ
ーミック電極９７を形成した。次いで、基板をへき開し
て、出射端面７００の形成と、チップ分離を行った。

【００９８】図１６，図１７，図１８，図１９は本発明
に係る半導体装置の他の構成例を示す図である。なお、
図１６は半導体レーザーの斜視図であり、図１７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り、
図１８は図１７の部分Ｊを拡大した図であり、図１９は
図１７の部分Ｋを拡大した図である。図１６，図１７，
図１８，図１９の半導体装置は、上述した本発明のｐ型
III族窒化物半導体をクラッド層に用いた発光素子（半
導体レーザー）として構成されている。

【００９９】図１６，図１７，図１８，図１９を参照す
ると、この半導体レーザーの積層構造１０００は、ｎ型
ＧａＮ基板１００上に、ｎ型ＡｌＧａＮ低温バッファー
層１０１、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ高温バッファー層１
０２、Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ _0.71Ｎ層１０３ａとＩｎ
_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層１０３ｂとの超格子からなるｎ型クラ
ッド層１０３、ｎ型ＧａＮガイド層１０４、Ｉｎ_0.02Ｇ
ａ_0.98Ｎ／Ｉｎ_0.17Ｇａ _0.85Ｎ多重量子井戸活性層１０
５、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１０６、ｐ型ＧａＮガイド
層１０７、Ｉｎ_0.0５Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層１０８ａと
Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層１０８ｂとの超格子からなるｐ型
クラッド層１０８、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９、絶
縁型ＧａＮ層１１０が順次に積層されて形成されてい
る。そして、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１０６、ｐ型Ｇａ
Ｎガイド層１０７、ｐ型クラッド層１０８、ｐ型ＧａＮ
コンタクト層１０９、絶縁型ＧａＮ層１１０には、ｐ型
不純物であるＭｇがドーピングされている。

【０１００】また、絶縁型ＧａＮ層１１０は、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１０９の表面が露出するまでストライプ
状にエッチングされている。そして、絶縁型ＧａＮ層１
１０と露出したｐ型ＧａＮコンタクト層１０９上に、Ｎ
ｉ／Ａｕからなるｐ側オーミック電極材料が形成され、
ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９上にストライプ状にｐ側
オーミック電極１１１が形成されている。

【０１０１】そして、積層構造１０００とｐ側オーミッ
ク電極１１１のストライプと概ね垂直に光共振器端面８
０１，８０２が形成されている。また、ＧａＮ基板１０
０の裏面にはＴｉ／Ａｌからなるｎ側オーミック電極１
１２が形成されている。この半導体レーザーの電極１１
１，１１２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４
０９ｎｍであった。

【０１０２】次に、図１６，図１７，図１８，図１９の
半導体レーザーの作製工程例について説明する。なお、
この作製工程例では、半導体レーザーの積層構造の結晶
成長はＭＯＣＶＤ法で行った。また、前述した第１の作
製方法（すなわち、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（アルミ
ニウム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体
と、第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが
小さく、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されているｐ型III族窒化物半導体上に、少なくとも
１層のIII族窒化物半導体を積層することによって、半
導体装置を作製する作製方法）を用いた。

【０１０３】この作製工程例では、まず、ｎ型ＧａＮ基
板１００を反応管にセットし、水素と窒素とアンモニア
ガスの混合ガス中、１１２０℃に加熱し、基板１００の
表面をクリーニングした。次いで、温度を６００℃に下
げ、ＮＨ₃と窒素と水素の混合ガス雰囲気で、ＴＭＡと
ＴＭＧおよびｎ型ドーパントガスであるＳｉＨ₄ガスを
流し、ｎ型低温ＡｌＧａＮバッファー層１０１を堆積し
た。次いで、温度を１０７０℃に上げ、水素をキャリア
ガスとしてＴＭＧ，ＴＭＡ，ｎ型不純物ガスとしてＳｉ
Ｈ₄を組成にあわせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ
高温バッファー層１０２を１μｍの厚さに積層した。次
いで、温度を８１０℃に下げ、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＴＭ
Ｉ，ｎ型不純物ガスとしてＳｉＨ₄を組成にあわせて供
給し、Ｉｎ₀ _.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層１０３ａとＩｎ
_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層１０３ｂとの超格子からなるｎ型クラ
ッド層１０３を０．５μｍの厚さに積層した。次いで、
温度を１０５０℃に上げ、ｎ型ＧａＮガイド層１０４を
０．１μｍの厚さに積層し、次いで、温度を８１０℃に
下げ、ＴＭＧ，ＴＭＩを組成にあわせて供給し、Ｉｎ
_0.02Ｇａ_0.98Ｎ／Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.85Ｎ多重量子井戸活性
層１０５（２ペア）を積層した。

【０１０４】次いで、温度を１０７０℃に上げ、ＴＭ
Ｇ，ＴＭＡ，ｐ型不純物原料の（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを組
成にあわせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１０６を
２０ｎｍの厚さに、また、ｐ型ＧａＮガイド層１０７を
０．１μｍの厚さに積層した。次いで、温度を８１０℃
に下げ、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＴＭＩ，ｐ型不純物原料の
（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇを組成にあわせて供給し、Ｉｎ_0.05
Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層１０８ａとＩｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層
１０８ｂとの超格子からなるｐ型クラッド層１０８を
０．５μｍの厚さに積層した。次いで、温度を１０５０
℃に上げ、ｐ型ＧａＮコンタクト層１０９を０．２μｍ
の厚さに積層し、最後に、（ＥｔＣｐ）₂Ｍｇの供給量
を減らして絶縁型ＧａＮ層１１０を０．５μｍの厚さに
積層した。結晶成長終了後、水素と窒素とアンモニアガ
スの混合ガス雰囲気中で、成長温度から室温まで冷却し
た。

【０１０５】次いで、レジストで幅５μｍのヌキストラ
イプパターンを繰り返しピッチ３００μｍで形成した。
このレジストパターンをマスクとして、約０．５μｍの
深さをドライエッチングして、ｐ型ＧａＮコンタクト層
１０９を露出させた。レジストマスクを除去した後、ｐ
型ＧａＮコンタクト層１０９にストライプ状のｐ側オー
ミック電極１１１を形成した。Ｐ側オーミック電極１１
１は、ウエハー表面に、ｐ側オーミック電極材料である
Ｎｉ／Ａｕを蒸着した後、窒素雰囲気中、６００℃で熱
処理して形成した。次いで、基板１００の裏面を研磨
し、厚さを約１００μｍにした後、ｎ側オーミック電極
材料であるＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、窒素雰囲気
で４５０℃で熱処理し、ｎ側オーミック電極１１２を形
成した。次いで、半導体レーザー構造が形成されたウエ
ハーをストライプ状電極１１１に概ね垂直になるように
へき開し、光共振器端面８０１，８０２を形成した。

【０１０６】また、図２０，図２１，図２２，図２３は
本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す図である。
なお、図２０は半導体レーザーの斜視図であり、図２１
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
あり、図２２は図２１の部分Ｌを拡大した図であり、図
２３は図２１の部分Ｍを拡大した図である。図２０，図
２１，図２２，図２３の半導体装置は、上述した本発明
のｐ型III族窒化物半導体をクラッド層に用いた発光素
子（半導体レーザー）として構成されている。特に、こ
の発光素子は、上述した本発明のｐ型III族窒化物半導
体がクラッド層に用いられた４００ｎｍよりも短い波長
領域で発振する半導体レーザーとして構成されている。

【０１０７】図２０，図２１，図２２，図２３を参照す
ると、半導体レーザーの積層構造２０００は、ｎ型Ｇａ
Ｎ基板１２０上に、ｎ型ＡｌＧａＮ低温バッファー層１
２１、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ高温バッファー層１２
２、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２３ａとＩｎ_0.18
Ｇａ_0.82Ｎ層１２３ｂとの超格子からなるｎ型クラッド
層１２３、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１２４、Ｇａ
Ｎ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井戸活性層１２５、ｐ型
Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１２６、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイ
ド層１２７、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２８ａと
Ｉｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２８ｂとの超格子からなるｐ型
クラッド層１２８、ｐ型ＧａＮコンタクト層１２９が順
次に積層されて形成されている。そして、ｐ型Ａｌ_0.2
Ｇａ_0.8Ｎ層１２６、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１
２７、ｐ型クラッド層１２８、ｐ型ＧａＮコンタクト層
１２９には、ｐ型不純物であるＭｇがドーピングされて
いる。

【０１０８】積層構造２０００は、ｐ型ＧａＮコンタク
ト層１２９の表面からｐ型クラッド層１２８の途中まで
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。リッジ構造９００の最表面のｐ型ＧａＮコンタ
クト層１２９上には、Ｎｉ／Ａｕからなるｐ側オーミッ
ク電極１３１が形成されている。また、ｐ側電極形成部
以外は絶縁保護膜１３０として、ＳｉＯ₂が堆積されて
いる。そして、積層構造２０００と電流狭窄リッジ構造
９００と概ね垂直に光共振器端面９０１，９０２が形成
されている。また、ＧａＮ基板１２０の裏面には、Ｔｉ
／Ａｌからなるｎ側オーミック電極１３２が形成されて
いる。この半導体レーザーの電極１３１，１３２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３６５ｎｍであっ
た。

【０１０９】次に、図２０，図２１，図２２，図２３の
半導体レーザーの作製工程例について説明する。なお、
この作製工程例では、半導体レーザーの積層構造の結晶
成長はＭＯＣＶＤ法で行った。また、前述した第２の作
製方法（すなわち、Ｉｎ（インジウム）とＡｌ（アルミ
ニウム）を構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体
と、第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが
小さく、Ｉｎ（インジウム）を構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されているｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造を
結晶成長によって形成した後に、成長温度からの冷却
を、窒素原料を含む冷却ガス雰囲気で行ない、半導体装
置を作製する作製方法）を用いた。また、このとき、冷
却ガス雰囲気に含まれる窒素原料をアンモニアとした。

【０１１０】この作製工程例では、まず、ｎ型ＧａＮ基
板１２０を反応管にセットし、水素と窒素とアンモニア
ガスの混合ガス中、１１２０℃に加熱し、基板１２０の
表面をクリーニングした。次いで、温度を６００℃に下
げ、ＮＨ₃と窒素と水素の混合ガス雰囲気で、ＴＭＡと
ＴＭＧおよびｎ型ドーパントガスであるＳｉＨ₄ガスを
流し、ｎ型低温ＡｌＧａＮバッファー層１２１を堆積し
た。次いで、温度を１０７０℃に上げ、水素をキャリア
ガスとしてＴＭＧ，ＴＭＡ，ｎ型不純物ガスとしてＳｉ
Ｈ₄を組成にあわせて供給し、ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ
高温バッファー層１２２を１μｍの厚さに積層した。

【０１１１】次いで、温度を８１０℃に下げ、ＴＭＧ，
ＴＭＡ，ＴＭＩ，ｎ型不純物ガスとしてＳｉＨ₄を組成
にあわせて供給し、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２
３ａとＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２３ｂとの超格子からな
るｎ型クラッド層１２３を０．６μｍの厚さに積層し
た。なお、各層１２３ａ，１２３ｂの厚さは、Ｉｎ_0.04
Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２３ａが１０ｎｍ、Ｉｎ_0.18Ｇ
ａ_0.82Ｎ層１２３ｂが５ｎｍで、各層１２３ａ，１２３
ｂを４０周期成長した。次いで、温度を１０７０℃に上
げ、ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１２４を０．１μｍ
の厚さに積層し、次いで、ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多
重量子井戸活性層１２５（３ペア）を積層した。次い
で、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ｐ型不純物原料の（ＥｔＣｐ）₂
Ｍｇを組成にあわせて供給し、ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層
１２６を２０ｎｍの厚さに、また、ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9
Ｎガイド層１２７を０．１μｍの厚さに積層した。次い
で、温度を８１０℃に下げ、ＴＭＧ，ＴＭＡ，ＴＭＩ，
ｐ型不純物原料の（ＥｔＣｐ） ₂Ｍｇを組成にあわせて
供給し、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２８ａとＩｎ
₀ _.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２８ｂとの超格子からなるｐ型クラ
ッド層１２８を０．６μｍの厚さに積層した。各層１２
８ａ，１２８ｂの厚さは、Ｉｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ _0.72Ｎ
層１２８ａが１０ｎｍ、Ｉｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２８ｂ
が５ｎｍで、各層１２８ａ，１２８ｂを４０周期成長し
た。次いで、温度を１０５０℃に上げ、ｐ型ＧａＮコン
タクト層１２９を０．２μｍの厚さに積層した。結晶成
長終了後、反応管内をアンモニアガスのみの雰囲気にし
て成長温度から室温まで冷却した。

【０１１２】冷却後、積層構造表面にテスターを充てる
と、導通が有り、表面のｐ型ＧａＮコンタクト層１２９
が低抵抗であることが確認された。

【０１１３】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３００μｍで形成した。この
レジストパターンをマスクとして、約０．７μｍの深さ
をドライエッチングして、リッジ９００を形成した。レ
ジストマスクを除去した後、絶縁保護膜１３０となるＳ
ｉＯ₂を積層構造の表面に約０．５μｍの厚さに堆積し
た。

【０１１４】次いで、ｐ側オーミック電極１３１を形成
した。ｐ側オーミック電極１３１の形成工程は次の通り
である。まず、リッジ９００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絶縁保護膜１
３０をエッチングしてリッジ上のｐ型ＧａＮコンタクト
層１２９を露出させる。次いで、レジストを除去し、ウ
エハー表面にｐ側オーミック電極材料であるＮｉ／Ａｕ
を蒸着した。その後、窒素雰囲気中、６００℃で熱処理
し、ｐ型ＧａＮコンタクト層１２９にｐ側オーミック電
極１３１を形成した。

【０１１５】次いで、基板１２０の裏面を研磨し、厚さ
を約１００μｍにした後、ｎ側オーミック電極材料であ
るＴｉ／Ａｌを蒸着した。その後、窒素雰囲気で４５０
℃で熱処理し、ｎ側オーミック電極１３２を形成した。
次いで、半導体レーザー構造が形成されたウエハーをリ
ッジ９００に概ね垂直になるようにへき開し、光共振器
端面９０１，９０２を形成した。

【０１１６】

【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、ＩｎとＡｌを構成元素に含む第１のIII
族窒化物半導体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバ
ンドギャップが小さく、Ｉｎを構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されており、請求項１の超格子構造は、第１と第２の
III族窒化物半導体の構成元素として両方にＩｎを含ん
でいるので、同一の結晶成長温度で第１，第２のIII族
窒化物半導体をともに高品質に結晶成長させることがで
きる。従って、ＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子やＩｎＧａＮ
／ＧａＮ超格子のように成長温度の制約により、一方の
半導体層の結晶性を犠牲にする必要がないので、請求項
１のｐ型III族窒化物半導体は、従来の超格子構造で作
製されたｐ型III族窒化物半導体よりも高品質である。
従って、ドナー性の結晶欠陥によるアクセプターの補償
が低減される。その結果、見かけのバンドギャップが同
程度である従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子やＩｎＧａ
Ｎ／ＧａＮ超格子よりも低抵抗のｐ型特性を示す。な
お、従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子やＩｎＧａＮ／Ｇ
ａＮ超格子と同様に厚い単層のｐ型III族窒化物半導体
よりも低抵抗のｐ型特性を示す。

【０１１７】また、請求項２記載の発明によれば、請求
項１記載のｐ型III族窒化物半導体において、第２のIII
族窒化物半導体は、Ｉｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）で
あり、Ｉｎ_zＧａ_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）は、アクセプタ
ーの活性化エネルギーが小さく、高いキャリア濃度が得
られるので、請求項２の超格子構造は全体としてキャリ
ア濃度が高くなり、低抵抗のｐ型特性を示すことができ
る。

【０１１８】また、超格子構造の見かけの屈折率とバン
ドギャップは第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族窒
化物半導体の混晶組成を制御することで可能であるの
で、所望の屈折率とバンドギャップの超格子構造を作製
することができる。従って、請求項２のｐ型III族窒化
物半導体は、請求項１のｐ型III族窒化物半導体の作用
効果に加えて、従来のＡｌＧａＮ／ＧａＮ超格子やＩｎ
ＧａＮ／ＧａＮ超格子構造では実現できなかった所望の
バンドギャップと屈折率を有する（特に大きなバンドギ
ャップを有する）低抵抗のｐ型III族窒化物半導体とな
る。

【０１１９】また、請求項３記載の発明によれば、請求
項１または請求項２記載のｐ型III族窒化物半導体にお
いて、第１のIII族窒化物半導体と第２のIII族窒化物半
導体とは、それぞれの格子定数が異なっており、超格子
には、格子不整に伴う歪みが導入されている。III族窒
化物半導体は圧電係数が大きいため、格子不整に伴う歪
みによって、大きな電場が発生し、超格子のバンド構造
が大きく変化する。この変化は、第１と第２のIII族窒
化物半導体のアクセプターの活性化率を上げるように作
用するため、歪みが導入されていないかあるいは歪みの
少ない超格子構造に比べ、キャリア濃度は一桁程度増加
する。従って、請求項３のｐ型III族窒化物半導体は、
請求項１あるいは請求項２の作用効果に加えて、さらに
低抵抗のｐ型III族窒化物半導体となる。

【０１２０】また、請求項４記載の発明によれば、請求
項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のｐ型III族窒
化物半導体を用いている半導体装置であるので、従来、
III族窒化物半導体積層構造からなる半導体装置の抵抗
の増大の原因となっていたｐ型半導体層が結晶性が良く
低抵抗であるため、従来のIII族窒化物半導体積層構造
からなる半導体装置よりも動作電圧が低く、発熱しにく
い等、装置特性が向上しているとともに信頼性が高い。
また、半導体装置が受光素子の場合には、低抵抗のワイ
ドギャップのｐ型III族窒化物半導体層を使用できるの
で、従来より短い波長領域（紫外領域）で動作する受光
素子となる。また、発光素子の場合には、従来より短波
長の領域で発光する発光装置となる。

【０１２１】また、請求項５記載の発明によれば、請求
項４記載の半導体装置において、該半導体装置は、請求
項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のｐ型III族窒
化物半導体をクラッド層に用いている発光素子であり、
従来のIII族窒化物半導体発光素子よりも、結晶品質が
高く低抵抗のｐ型III族窒化物半導体（超格子構造）を
ｐ型クラッド層に使用しているので、動作電圧の低い、
高出力、長寿命、高信頼性の半導体発光素子を提供する
ことができる。

【０１２２】また、請求項６記載の発明によれば、請求
項５記載の半導体装置において、前記発光素子は、４０
０ｎｍよりも短い波長領域で発振する半導体レーザーで
あるので、低しきい値、高出力、長寿命、低コストの４
００ｎｍ以下の波長域で発振する半導体レーザーを提供
することができる。すなわち、従来のIII族窒化物半導
体レーザーは、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層のキャリア濃
度が低いため、電子が活性層からｐ型クラッド層にオー
バーフローし発光効率の低下を招いていたが、請求項６
の半導体レーザーは、高いキャリア濃度のｐ型超格子構
造をクラッド層に使用することができるので、電子のオ
ーバーフローを低減できるため発光効率が高い。その結
果、低しきい値で発振する。また、ｐ型層の抵抗が低い
ので素子抵抗が低くなり、低電圧で動作する。そのため
発熱が少ないので、高出力動作することができる。ま
た、発熱による素子の劣化が抑制される。さらに、請求
項６の半導体レーザーは、ｐ型クラッド層にバンドギャ
ップが大きく高いキャリア濃度のｐ型超格子構造を使用
することができるので、従来は困難であった４００ｎｍ
より短い波長域での高効率のレーザー発振が実現でき
る。従って、請求項６の発明では、低しきい値、高出
力、長寿命、低コストの４００ｎｍ以下の波長域で発振
する半導体レーザーを提供することができる。

【０１２３】また、請求項７記載の発明によれば、Ｉｎ
とＡｌを構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、
第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さ
く、Ｉｎを構成元素に含む第２のIII族窒化物半導体と
が交互に積層された超格子構造で構成されているｐ型II
I族窒化物半導体上に、少なくとも１層のIII族窒化物半
導体を積層することによって、所定の半導体装置を作製
するので、従来のような熱処理等の後処理をせずに、低
抵抗のｐ型III族窒化物半導体を結晶成長することが可
能となる。このように、高温での長時間の熱処理を必要
としないので、ｐ型III族窒化物半導体超格子は、熱処
理による超格子の界面での原子の拡散がなく、混晶組成
やドーパント濃度のプロファイルの急峻性が結晶成長直
後の状態に保たれる。また、熱処理時の温度を上げ下げ
による歪みの発生がいないので、結晶欠陥の発生が抑制
される。従って、請求項７では、結晶成長直後の高品質
の結晶性が保たれた低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を
作製することができる。このようにして作製されたｐ型
III族窒化物半導体を使用して半導体装置を作製するこ
とにより、従来の熱処理によって低抵抗化したｐ型III
族窒化物半導体を使用する場合よりも、電気的特性に優
れ、高信頼性の半導体装置を作製することができる。

【０１２４】また、請求項８記載の発明によれば、Ｉｎ
とＡｌを構成元素に含む第１のIII族窒化物半導体と、
第１のIII族窒化物半導体よりもバンドギャップが小さ
く、Ｉｎを構成元素に含む第２のIII族窒化物半導体と
が交互に積層された超格子構造で構成されているｐ型II
I族窒化物半導体を含む積層構造を結晶成長によって形
成した後に、成長温度からの冷却を、窒素原料を含む冷
却ガス雰囲気で行ない、所定の半導体装置を作製するの
で、低抵抗のｐ型III族窒化物半導体あるいはそれを含
む積層構造をａｓ−ｇｒｏｗｎで作製することができ
る。

【０１２５】請求項８の作製方法では、冷却雰囲気に含
まれる窒素原料が、窒化物半導体結晶の生成反応に寄与
する原子状の窒素を生成するため、結晶表面からの窒素
の解離が防止される。その結果、ドナー性欠陥となる窒
素空孔の生成が抑制され、表面の高抵抗化が防止され
る。また、窒素原料による結晶表面の分解の抑制は、ｐ
型超格子構造だけでなく、他のIII族窒化物結晶にも効
果があるので、半導体装置を構成するIII族窒化物積層
構造の最表面の熱分解による劣化が防止され、結晶品質
の良い結晶を半導体装置に使用することができる。従っ
て、従来よりも電気的特性が優れ、高信頼性の半導体装
置を作製することができる。

【０１２６】また、ｐ型化のための熱処理を必要としな
いため、半導体装置の作製工程を簡略化できるととも
に、熱処理の設備費とエネルギー消費を削減できるの
で、低コストで半導体装置を作製することができる。

【０１２７】さらに、請求項７の方法と同様に、低抵抗
化のための高温での長時間の熱処理を必要としないの
で、熱処理による超格子の界面での原子の拡散がなく、
混晶組成やドーパント濃度のプロファイルの急峻性が結
晶成長直後の状態に保たれる。また、温度を上げ下げす
ることによる歪みの発生がいないので、結晶欠陥の発生
が抑制される。

【０１２８】このように、請求項８のｐ型III族窒化物
半導体の作製方法では、結晶成長直後の高品質の結晶性
が保たれた低抵抗のｐ型III族窒化物半導体を作製する
ことができ、このようにして作製されたｐ型III族窒化
物半導体を使用して半導体装置を作製することにより、
従来の熱処理によって低抵抗化したｐ型III族窒化物半
導体を使用する場合よりも、電気的特性に優れ、高信頼
性の半導体装置を作製することができる。

【０１２９】また、請求項９記載の発明によれば、請求
項８記載の半導体装置の作製方法において、冷却ガス雰
囲気に含まれる窒素原料は、アンモニアであるので、請
求項８と同様に、ａｓ−ｇｒｏｗｎで低抵抗のｐ型III
族窒化物半導体あるいはそれを含む積層構造が作製でき
る。さらに請求項８の作用効果に加えて、冷却雰囲気に
含まれる窒素原料はアンモニアであるので、ＮＨ₃の分
解によって生成される水素によって、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。その結果、表面の汚染による
表面抵抗の増加が防止できる。また、アンモニアガス
は、工業的には高純度のものが得られるので、不純物に
よる結晶の汚染を防止することができる。

【０１３０】このように、請求項９記載の発明では、他
の窒素原料を使用するよりも、さらに高品質のｐ型III
族窒化物半導体を作製することができ、このようにして
作製されたｐ型III族窒化物半導体を使用することで、
電気的特性に優れ、高信頼性の半導体装置を低コストで
作製することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係るｐ型III族窒化物半導体の構成例
を示す図である。

【図２】図１の部分拡大図である。

【図３】本発明に係るｐ型III族窒化物半導体の他の構
成例を示す図である。

【図４】図３の部分拡大図である。

【図５】本発明に係るｐ型III族窒化物半導体の他の構
成例を示す図である。

【図６】図５の部分拡大図である。

【図７】本発明に係る半導体装置の構成例を示す図であ
る。

【図８】図７の部分拡大図である。

【図９】図７の半導体装置の光出射端面に平行な面での
断面図である。

【図１０】本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す
図である。

【図１１】図１０の部分拡大図である。

【図１２】図１０の部分拡大図である。

【図１３】本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す
図である。

【図１４】図１３の部分拡大図である。

【図１５】図１３の部分拡大図である。

【図１６】本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す
図（斜視図）である。

【図１７】図１６の半導体装置の断面図である。

【図１８】図１７の部分拡大図である。

【図１９】図１７の部分拡大図である。

【図２０】本発明に係る半導体装置の他の構成例を示す
図（斜視図）である。

【図２１】図２０の半導体装置の断面図である。

【図２２】図２１の部分拡大図である。

【図２３】図２１の部分拡大図である。

【図２４】従来の発光ダイオードを示す図である。

【図２５】図２４の部分拡大図である。

【符号の説明】

１，２０，３０，４０，５０，７０サファイ
ア基板２バッファー層３第１のｎ側窒化物半導体層４第２のｎ側窒化物半導体層５第３のｎ側窒化物半導体層６活性層７ｐ側クラッド層８ｐ側コンタクト層９ｐ側電極１０ｐ側パッド電極１１ｎ側電極２１，３１，４１低温ＧａＮバッファー層２２，３２，４２ＧａＮ層２３，３３，４３超格子構造からなるｐ型II
I族窒化物半導体２３ａ，３３ａＩｎ_0.04Ａｌ_0.2Ｇａ_0.76Ｎ
層２３ｂｐ型Ｉｎ_0.1Ａｌ_0.04Ｇａ_0.86Ｎ層３３ｂ，４３ｂＩｎ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層４３ａＩｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層５１ＡｌＮ低温バッファー層５２，７２ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎコンタク
ト層５３ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラッド層５４Ｉｎ_0.17Ｇａ_0.83Ｎ活性層５５超格子からなるｐ型クラッド層５５ａＩｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層５５ｂｐ型Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ層５６ｐ型ＧａＮコンタクト層５７，８０，１３０絶縁保護膜５８，８１，９６，１３１ｐ側オーミック電
極５９，８２，９７，１１２，１３２ｎ側オー
ミック電極６０，８３配線電極７１，１０１ＡｌＧａＮ低温バッファー層７３超格子からなるｎ型クラッド層７３ａＩｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層７３ｂｎ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層７４ｎ型ＧａＮガイド層７５Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ／Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98
Ｎ多重量子井戸活性層（２ペア）７６ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層７７ｐ型ＧａＮガイド層７８超格子からなるｐ型クラッド層７８ａｐ型Ｉｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層７８ｂｐ型Ｉｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層７８ｂ７９，９５，１０９ｐ型ＧａＮコンタクト層９０，１００，１２０ｎ型ＧａＮ基板９１ｎ型Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ低温バッファー
層９２超格子からなるｎ型クラッド層９２ａＩｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９２ｂＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層９３Ａｌ_0.07Ｇａ_0.93Ｎ活性層９４超格子からなるｐ型クラッド層９４ａＩｎ_0.02Ａｌ_0.34Ｇａ_0.64Ｎ層９４ｂＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１０２ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ高温バッファ
ー層１０３超格子からなるｎ型クラッド層１０３ａＩｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層１０３ｂＩｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層１０４ｎ型ＧａＮガイド層１０５Ｉｎ_0.02Ｇａ_0.98Ｎ／Ｉｎ_0.17Ｇａ
_0.85Ｎ多重量子井戸活性層１０６ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１０７ｐ型ＧａＮガイド層１０８超格子からなるｐ型クラッド層１０８ａＩｎ_0.05Ａｌ_0.24Ｇａ_0.71Ｎ層１０８ｂＩｎ_0.2Ｇａ_0.80Ｎ層１１０絶縁型ＧａＮ層１１１ストライプ状のｐ側オーッミク電極１２１ｎ型ＡｌＧａＮ低温バッファー層１２２ｎ型Ａｌ_0.03Ｇａ_0.97Ｎ高温バッファ
ー層１２３超格子からなるｎ型クラッド層１２３ａＩｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２３ｂＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２３ｂ１２４ｎ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１２５ＧａＮ／Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎ多重量子井
戸活性層１２６ｐ型Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ層１２７ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎガイド層１２８超格子からなるｐ型クラッド層１２８ａＩｎ_0.04Ａｌ_0.24Ｇａ_0.72Ｎ層１２８ｂＩｎ_0.18Ｇａ_0.82Ｎ層１２９ｐ型ＧａＮコンタクト層４００，９００電流狭窄リッジ構造４０１，４０２，８０１，８０２光共振器端
面５０１，５０２，７００光出射端面５０３受光面１０００，２０００半導体レーザーの積層構
造

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K030 AA11 AA13 AA17 AA18 BA02 BA08 BA11 BA38 CA05 DA03 DA09 FA10 LA14 5F045 AA04 AB09 AB14 AB18 AC01 AC12 AC15 AD09 AD12 AD14 AF09 BB16 CA11 CA12 DA53 DA54 DA66 DA68 5F073 AA74 AA77 BA01 BA04 CA07 CB05 DA05 EA05 EA28

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＩｎとＡｌを構成元素に含む第１のIII
族窒化物半導体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバ
ンドギャップが小さく、Ｉｎを構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されていることを特徴とするｐ型III族窒化物半導
体。
【請求項２】請求項１記載のｐ型III族窒化物半導体
において、第２のIII族窒化物半導体は、Ｉｎ_zＧａ
_(1-z)Ｎ（０＜ｚ≦１）であることを特徴とするｐ型III
族窒化物半導体。
【請求項３】請求項１または請求項２記載のｐ型III
族窒化物半導体において、第１のIII族窒化物半導体と
第２のIII族窒化物半導体とは、それぞれの格子定数が
異なることを特徴とするｐ型III族窒化物半導体。
【請求項４】請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載のｐ型III族窒化物半導体を用いていることを特徴
とする半導体装置。
【請求項５】請求項４記載の半導体装置において、該
半導体装置は、請求項１乃至請求項３のいずれか一項に
記載のｐ型III族窒化物半導体をクラッド層に用いてい
る発光素子であることを特徴とする半導体装置。
【請求項６】請求項５記載の半導体装置において、前
記発光素子は、４００ｎｍよりも短い波長領域で発振す
る半導体レーザーであることを特徴とする半導体装置。
【請求項７】ＩｎとＡｌを構成元素に含む第１のIII
族窒化物半導体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバ
ンドギャップが小さく、Ｉｎを構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されているｐ型III族窒化物半導体上に、少なくとも
１層のIII族窒化物半導体を積層することによって、所
定の半導体装置を作製することを特徴とする半導体装置
の作製方法。
【請求項８】ＩｎとＡｌを構成元素に含む第１のIII
族窒化物半導体と、第１のIII族窒化物半導体よりもバ
ンドギャップが小さく、Ｉｎを構成元素に含む第２のII
I族窒化物半導体とが交互に積層された超格子構造で構
成されているｐ型III族窒化物半導体を含む積層構造を
結晶成長によって形成した後に、成長温度からの冷却
を、窒素原料を含む冷却ガス雰囲気で行ない、所定の半
導体装置を作製することを特徴とする半導体装置の作製
方法。
【請求項９】請求項８記載の半導体装置の作製方法に
おいて、冷却ガス雰囲気に含まれる窒素原料は、アンモ
ニアであることを特徴とする半導体装置の作製方法。