JP2002359397A

JP2002359397A - 半導体素子を形成する半導体素子及び方法

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Publication number: JP2002359397A
Application number: JP2002128026A
Authority: JP
Inventors: John E Northrup; イーノースラップジョン; De Walle Christian G Van; ジーヴァンデウォーレクリスチャン
Original assignee: Xerox Corp
Current assignee: Xerox Corp
Priority date: 2001-05-07
Filing date: 2002-04-30
Publication date: 2002-12-13
Anticipated expiration: 2022-04-30
Also published as: JP5222683B2; JP2009021631A; JP4230715B2

Abstract

(57)【要約】【課題】半導体物質のドーピングレベルを上げる。【解決手段】ｐ型ドーパントでドープされた少なくと
も一つのIII−Ｖ族領域を含む半導体物質であって、ｐ
型ドーパントは第１のｐ型ドーパント及び少なくとも一
つの第２のｐ型ドーパント及び不純物を含み、第１のｐ
型ドーパントは、第１のｐ型ドーパントによってもたら
される、少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での局所的応力
が、少なくとも一つの第２のｐ型ドーパント及び不純物
によってもたらされる、少なくとも一つのIII-Ｖ族領域
での局所的応力によって補償されるように、そして、少
なくとも一つのIII-Ｖ族領域での、第１のｐ型ドーパン
トの密度が高められるように、各第２のｐ型ドーパント
及び不純物の原子半径とサイズが異なった原子半径を持
つ、半導体物質。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、半導体物質のドー
ピングに関する。

【０００２】

【従来の技術】III-Ｖ群は、周期表のIII及びＶ群から
選択された要素を含む。特に、III群窒化半導体が、光
電子素子応用のための光放射材として用いられる。III
群窒化半導体はまた、高周波、高出力、及び／又は高温
電子素子用に使用され得る。これらのタイプの半導体
は、短い波長の可視光放射に必要とされる広いバンドギ
ャップを持つ。既知のIII群窒化物と、Ａｌ、Ｇａ、及
びＩｎのようなIII群の要素、及びＶ群要素Ｎを含む合
金、が存在する。これらの材料は、基板上に蒸着され、
ＬＥＤやレーザーダイオードを含む光電子素子に使用で
きる層構造を形成する。これらの素子は、広い帯域で可
視光線を放射する。

【０００３】そのようなIII-Ｖ族半導族の一つはＧａＮ
である。ＧａＮは、青色放射レーザーダイオードを製造
するために用いられる、広いバンドギャップの半導体で
ある。これらのレーザーダイオードには、ｎ型ドーピン
グ及びｐ型ドーピングを持つ領域が必要とされる。Ｎ型
ドーピングは通常、Ｇａ原子を置き換えてドナーとして
動作するＳｉ原子を導入することによって、ＧａＮレー
ザーで達成される。Ｐ型ドーピングは通常、Ｇａサブ格
子位置を占有してアクセプタとして動作するＭｇ原子を
導入することによって、ＧａＮレーザーで達成される。
アクティブ領域は、ｎ型領域とｐ型領域の間に位置す
る。

【０００４】現在、半導体物質のドーピングレベルは、
効率的な半導体素子動作に要求されるレベルより小さ
い。例えば、ｐ型ドーピングに起因するＧａＮのホール
密度は、通常、１０¹⁸ｃｍ^-3の数倍より小さい。複数の
ファクターが、ホール密度を制限し得る。一つのファク
ターは、Ｍｇ原子の低溶解度である。他のファクターは
ホールとＭｇアクセプタとの高結合エネルギーである。

【０００５】

【発明の概要】本発明は、III-Ｖ族半導体物質の基板原
子の原子半径（covalent radii）より小さい、あるい
は、それより大きい原子半径を持つドーパント原子によ
ってもたらされる、局所的応力を補償する、ドープされ
た物質及びドープするための方法を提供する。

【０００６】種々の模範的実施例で、本発明による半導
体構造は、基板上に形成された、III族窒化層のような
少なくとも一つの、第１の、III-Ｖ族層を含む。少なく
とも一つの第１のIII-Ｖ族層の少なくとも一部分は、ｎ
型ドーパント及びｐ型ドーパントの一つによってドープ
される。アクティブ層が、少なくとも一つの第１のIII-
Ｖ族層上に接して（on）、あるいはその上に（over）形
成される。少なくとも一つの第２のIII-Ｖ族層が、アク
ティブ層上に接して、あるいはその上に形成される。少
なくとも一つの第２のIII-Ｖ族層の少なくとも一部分
が、他の一つのｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントによ
ってドープされる。少なくとも一つの第１のIII-Ｖ族上
に接して、あるいはその上に第１の電極が形成され、少
なくとも一つの第２のIII-Ｖ族層上に接して、あるいは
その上に第２の電極が形成される。ｐ型ドーパントは、
第１のｐ型ドーパント及び第２のｐ型ドーパント及び等
価不純物（isovalent impurity）のいずれか、あるいは
双方を含む。第１のｐ型ドーパントは、その寸法が第２
のｐ型ドーパント及び／又は等価不純物の一つの寸法と
異なる原子半径を持つ。第１のｐ型ドーパントは、ベー
スIII族要素の原子半径より小さいか大きいかのいずれ
かの原子半径を持つ一方、第２のｐ型のドーパント及び
／又は等価不純物のそれぞれは、それぞれ、ベースIII
族要素の原子半径より大きいかあるいは小さい原子半径
を持つ。

【０００７】第１のｐ型ドーパントによってもたらされ
る局所的応力は、第２のｐ型ドーパント及び／又は等価
不純物によってもたらされる局所的応力によって補償さ
れる。局所的応力が減らされるので、第１のｐ型ドーパ
ントの密度が増加され得る。

【０００８】本発明に係る半導体物質には、ｐ型ドーパ
ントでドープされた少なくとも一つのIII−Ｖ族領域を
含む半導体物質であって、上記ｐ型ドーパントは第１の
ｐ型ドーパント及び少なくとも一つの第２のｐ型ドーパ
ント及び不純物を含み、上記第１のｐ型ドーパントは、
上記第１のｐ型ドーパントによってもたらされる、上記
少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での局所的応力が、上記
少なくとも一つの上記第２のｐ型ドーパント及び上記不
純物によってもたらされる、上記少なくとも一つのIII-
Ｖ族領域での局所的応力によって補償されるように、そ
して、上記少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での、上記第
１のｐ型ドーパントの密度が高められるように、各上記
第２のｐ型ドーパント及び上記不純物の原子半径とサイ
ズが異なった原子半径を持つ、半導体物質が含まれ、ま
た、ｎ型ドーパントでドープされた少なくとも一つのII
I-Ｖ族領域を含む半導体物質であって、上記ｎ型ドーパ
ントは第１のｎ型ドーパント及び少なくとも一つの第２
のｎ型ドーパント及び不純物を含み、上記第１のｎ型ド
ーパントは、上記第１のｎ型ドーパントによってもたら
される、上記少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での局所的
応力が、上記少なくとも一つの上記第２のｎ型ドーパン
ト及び上記不純物によってもたらされる、上記少なくと
も一つのIII−Ｖ族領域での局所的応力によって補償さ
れるように、そして、上記少なくとも一つのIII-Ｖ族領
域での、上記第１のｎ型ドーパントの密度が高められる
ように、各上記第２のｎ型ドーパント及び上記不純物の
原子半径とサイズが異なった原子半径を持つ、半導体物
質が含まれる。

【０００９】

【発明の実施の形態】以下の本発明の模範的実施例の記
述は、いかなるタイプの既知あるいは後に発見され得る
半導体構造及び物質にも向けられ得ることが理解されな
ければならない。しかし、以下の本発明の模範的実施例
は、窒化半導体物質及び窒化半導体物質を用いた光放射
素子構造に向けられる。特に、以下の記述は、ＧａＮ半
導体構造に向けられる。しかし、以下に記載される技術
は、いかなる既知のあるいは後に発見される半導体化合
物のｎ型あるいはｐ型のドーピングにも向けられ得るこ
とを理解して欲しい。

【００１０】以下の記述で、用語“ドーピング”及び
“ドーパント”は、等価不純物のような不純物の、半導
体物質への導入を含むように解釈されるべきであり、よ
って、ドナーあるいはアクセプタ物質の導入に限定され
ないように理解されるべきである。

【００１１】図１は、本発明の一つの模範的実施例によ
る、多層光放射素子構造100を示す。光放射素子構造100
は、基板110を含み、これは、例えば、サファイアある
いはシリコン炭化物のような、いかなる既知のあるいは
後に開発される物質によっても形成され得る。サファイ
アの場合には、光電子素子のためには、Ａ及びＣオリエ
ンテッド（oriented）単一クリスタルサファイアが好ま
しい。基板110上に、第１のIII族窒化層120が形成され
る。ＧａＮ、ＩｎＧａＮ、及びＡｌＧａＮのようなIII
族窒化物は、短波長可視光放射に必要なバンドギャップ
に伴う特性を持つ。図１に示される、少なくとも第１の
III族窒化層120の一部分は、ｎ型ドープされた領域であ
る。アクティブ層130は、第１のIII族窒化層120の上に
接して、あるいはその上に形成される。アクティブ層の
ために、例えばＩｎＧａＮのような、いかなる適切な物
質もが使用され得る。

【００１２】第２のIII族窒化層140が、アクティブ層13
0の上に接してあるいはその上に、その後形成される。
この第２のIII族窒化層140の少なくとも一部分はｐ型ド
ープされた領域である。第２のIII族窒化層140の上に接
して、あるいはその上に、第１の電極150が形成され
る。第１のIII族窒化層120上に接して、あるいはその上
に、第２の電極152が形成される。結果としての構造が
図１に示され、これは、ｐ型III族窒化領域140とｎ型II
I族窒化領域120との間に閉じ込められたアクティブ層13
0を含む。

【００１３】動作時には、第１の電極150と第２の電極1
52の間に電気ポテンシャルが印加される。導電バンドの
電子は、ｎドープされたIII窒化層120から、アクティブ
層130の、より低いエネルギー状態へ流れる。第１の電
極150に印加された電圧は、ｐドープされたIII族層140
の荷電子体ホールをアクティブ層130に流し込ませる。
従って、ｎドープされたIII族窒化層120からの電子が、
ｐドープされたIII族窒化層140からのホールと、アクテ
ィブ層130で結合する。アクティブ層130でのホールと電
子の再結合によって、発光が起こる。

【００１４】光放射素子構造100内で、多重閉じ込め、
及び多重接触層、が提供され得る。従って、第１及び第
２のIII族窒化層120及び140は説明用であり、光放射素
子構造100内で形成され得るIII族窒化層の数を限定する
意図は無い。

【００１５】ｐ型ドーピングは、Ｍｇ原子のドーピング
によって、ＧａＮ半導体で達成された。しかし、Ｍｇド
ーピングによって、所望のホール密度より少ないホール
密度しか達成できなかった。

【００１６】本発明で使用され得る、III−Ｖ族物質の
一つの模範的実施例で、ＧａＮ半導体は、Ｂｅでｐドー
プされ、そして、Ｂｅのそれより大きい原子半径を持つ
他のｐドーパントとともにコ・ドープ（co-doped）され
る。計算機による計算結果[ジェイ．ニューゲバウア
及びＣ．Ｇ．バンデワレ、ジェイ．アプレイケー
ションフィジックス 85、3003（1999）]は、ＧａＮ
中のＢｅの溶解性が、Ｍｇのそれより大きくなり、Ｂｅ
のイオン化エネルギーが、Ｍｇのそれよりわずかに小さ
いことを示した。

【００１７】形成エネルギー（formation energy）は、
置換型アクセプターの溶解性を直接決定する。次に、形
成エネルギーは、置換型アクセプターの最も近傍との結
合の強度によって影響を受け、置換型アクセプターが置
き換える原子と比較した置換型アクセプターのサイズに
よって影響を受ける。III族の位置でアクセプターが置
換する場合には、その最も近傍はＶ族原子である。従っ
て、Ｂｅの結合強度は、Ｂｅ₃Ｎ₂形成時の熱によって評
価され得る。Ｂｅ₃Ｎ₂は、Ｍｇ₃Ｎ₂のそれよりも、非常
に、より高い形成熱を持つ。Ｍｇ-Ｎと比較してＢｅ-Ｎ
結合が強いほど、窒化ベースのＶ族半導体中のＭｇと比
較して、Ｂｅの溶解性に好ましい影響を与える。

【００１８】しかし、比較的低いＢｅの形成エネルギー
が、比較的小さいＢｅの原子半径によって打ち消され
る。Ｇａの原子半径よりも、Ｂｅは非常に、より小さな
原子半径を持つ。従って、ｐドーパントとしてのＢｅ
は、結果として、Ｎの最も近傍の相当の緩和（sizable
relaxation）によって、Ｇａ-Ｎ格子での局所的歪みを
もたらす。Ｂｅ原子によってもたらされる局所的な歪み
は、エネルギー論的にコスト高となり（energetically
costly）、Ｇｅ位置でのＢｅ原子の形成エネルギーを持
ち上げる。結果として、Ｂｅによってのみドープされ
た、ＧａＮ中のＢｅ形成エネルギーは、実際には、Ｍｇ
のそれより僅か低いだけである。従って、Ｇａ位置上の
Ｂｅの密度は、比較的低く抑えられる。

【００１９】本発明によるIII−Ｖ族物質の一つの模範
的実施例によれば、Ｇａ格子中の、より高いＢｅの密度
は、少なくとも一つの第２の、より大きなｐドーパント
及び／又は等価不純物を、Ｇａ-Ｎ格子のＧａ位置に導
入することによって達成される。一般的に、少なくとも
一つの、第２のｐドーパント及び／又は等価ドーパント
あるいは不純物は、第１のｐ型ドーパントより大きい原
子半径を持つ。このことは、第１のｐ型ドーパントが、
ベースIII族要素の原子半径より小さい原子半径を持つ
際に、特に有用である。この場合、種々の模範的実施例
では、少なくとも一つの第２のｐ型ドーパント及び／又
は原子ドーパントあるいは不純物が、ベースIII族要素
の原子半径より大きい原子半径を持ち得る。Ｂｅ原子の
小さなサイズは、このように、その近傍の他のドーパン
トの、より大きなサイズによって補償される。より大き
なサイズの原子の応力補償によって、ドーパント複合体
の、より低い形成エネルギーがもたらされる。従って、
次に、Ｇａ格子のＢｅのより高い密度をもたらす。

【００２０】代わりに、他の模範的実施例で、少なくと
も一つの第２のｐ型ドーパント及び／又は等価ドーパン
トあるいは不純物が、第１のｐ型ドーパントより小さい
原子半径を持つ。第１のｐ型ドーパントが、ベースIII
族要素の原子半径より大きい原子半径を持つ際、これは
特に有用である。この場合、種々の模範的実施例で、少
なくとも一つの第２のｐ型ドーパント及び／又は等価ド
ーパントあるいは不純物が、これもまたベースIII族要
素の原子半径より小さい、原子半径を持ち得る。

【００２１】本発明によるIII−Ｖ族物質の一つの実施
例に従って、Ｂｅとともにドーパントとして導入された
等価不純物は、Ｉｎである。一つあるいはそれ以上のＩ
ｎ原子を持ち、２番目に近い、近傍の位置に位置する、
Ｂｅ原子を含む複合体の形成エネルギーは、隔離された
Ｂｅ原子のそれより、更に低い。Ｉｎの付加による形成
エネルギーの減少は、Ｇａ格子でのＢｅ密度を高める。
Ｂｅ-Ｎ-Ｉｎ複合体の例が図８に示される。

【００２２】本発明による、III-Ｖ族物質の第２の模範
的実施例に従って、ＧａＮ半導体が、小さなII族アクセ
プターによってドープされ、より大きなII族アクセプタ
ーによってコ・ドープされる。適切な小さなII族アクセ
プターの例がＢｅである。適切な大きいII族アクセプタ
ーの例はＭｇである。Ｇａ格子内のＢｅとＭｇ原子は、
Ｂｅ-Ｎ-Ｍｇ複合体を形成する。Ｂｅ-Ｎ-Ｍｇ複合体は
ダブルアクセプター（double acceptor）複合体であ
る。

【００２３】本発明によるIII-Ｖ族物質の第３の模範的
実施例に従って、ＧａＮ半導体は、大きいII族アクセプ
ターによってドープされ、小さいIII族等価不純物によ
ってコ・ドープされる。適切な大きいII族アクセプター
の例は、Ｍｇである。適切な小さいIII族の等価不純物
の例は、Ａｌである。Ｇａ格子内のＭｇとＡｌ原子は、
Ｍｇ-Ｎ-Ａｌ複合体を形成する。Ｍｇ-Ｎ-Ａｌ複合体
は、単一アクセプター複合体である。

【００２４】本発明によるIII-Ｖ族物質の第４の模範的
実施例に従って、ＧａＮ半導体が、小さなII族アクセプ
ターによってドープされ、大きなＶ族等価不純物によっ
てコ・ドープされる。適切な、小さなII族アクセプター
の例は、Ｂｅである。適切な大きなＶ族の等価不純物の
例は、Ｐである。Ｇａ格子中のＢｅとＰ原子は、Ｂｅ-
Ｐ複合体を形成する。Ｂｅ-Ｐ複合体は、単一のアクセ
プター複合体である。

【００２５】本発明による、III−Ｖ族物質の上述の模
範的実施例は、限定的ではない。本発明による、ドープ
された物質及びドーピング方法は、ドープされたIII−
Ｖ族層の応力補償をもたらすIII−Ｖ族半導体物質の領
域での、あるいは、III−Ｖ族半導体物質の領域での、
ドーパント及びコ・ドーパントのいかなる組合わせをも
包含するように意図される。本発明によるドープされた
物質及びドーピング方法は、例えば、ＧａＡｓ及びＩｎ
Ｐのような、いかなる既知の、あるいは後に発見される
半導体化合物にも応用され得る。

【００２６】従って、本発明によるIII−Ｖ族物質の５
番目の模範的実施例によると、ＧａＡｓ半導体は、Ｇａ
位置においてＢｅでｐドープされ、Ｉｎでコ・ドープさ
れるか、あるいはＡｓ位置でＳｂでドープされる。本発
明によるIII-Ｖ族物質の６番目の模範的実施例による
と、ＩｎＰ半導体はＢｅでｐドープされ、Ａｓ等価不純
物がＰ位置に導入される。

【００２７】本発明によるドープされた物質とドーピン
グ方法は、III−Ｖ族半導体の領域のｎ型ドーパントの
密度を高めるためにも使用され得る。従って、７番目の
模範的実施例によれば、ＧａＡｓ半導体はＴｅでｎドー
プされ、例えばＡｓ位置でのＳのような、より小さなサ
イズのコ・ドーパントでコ・ドープされる。代わりに、
より大きなＴｅ原子によってもたらされた局所的応力を
補償するために、Ａｓサブ格子上にＰの等価不純物が導
入され得るか、あるいは、Ｇａ位置上にＢ等価不純物が
導入され得る。

【００２８】図２から８は、本発明による、光電子素子
を形成する方法の第１の模範的実施例の種々のステップ
を示す。

【００２９】図２は、本発明による光電子素子を形成す
るの方法の、第１の模範的実施例の第１のステップを示
す。この第１のステップで、ｎ型のIII−Ｖ族層23は、
サファイア基板21の上に接してあるいはその上に、エピ
タキシャルに成長させられる。ｎ型III−Ｖ族層23は、
金属-有機化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）によるような、
いかなる適切な方法によっても、サファイア基板21の上
に接してあるいはその上に、成長させられる。この模範
的実施例では、ｎ型層のIII−Ｖ族層23はｎ型ＧａＮで
ある。ｎ型III−Ｖ族層23は、例えばＳｉのような、い
かなる適切なｎ型ドーパントでもドープされる。

【００３０】図３は、本発明による光電子素子を形成す
る方法の、第１の模範的実施例の第２のステップを示
す。この第２のステップで、ｎ型III−Ｖ族層23の上に
接してあるいはその上に、アクティブ層24が成長させら
れる。アクティブ層24は、例えばＩｎＧａＮのような、
いかなる適切な物質をも含む。

【００３１】図４は、本発明による光電子素子を形成す
る方法の、第１の模範的実施例の第３のステップを示
す。この第３のステップで、ｐ型III−Ｖ族層25は、ア
クティブ層24の上に接してあるいはその上に、成長させ
られる。この模範的実施例で、ｐ型III−Ｖ族層25はＧ
ａＮである。ｐ型III−Ｖ族層は、第１のアクセプター
でドープされ、第２のドーパント及び／又は等価不純物
でコ・ドープされる。第１のアクセプターは、ｐ型III
−Ｖ族層25サブ格子を構成するIII族原子の原子半径と
異なる原子半径を持つ。もし、第１のアクセプターの原
子半径が、III族原子の原子半径より小さいなら、第２
のドーパント及び／又は等価不純物は、種々の模範的実
施例で、第１のアクセプターのの原子半径よりも、より
大きな原子半径を持つ。種々の他の模範的実施例で、第
２のドーパントあるいは等価不純物は、ｐ型III−Ｖ族
層25サブ格子を形成するIII族原子の原子半径より、よ
り大きい原子半径を持ち得る。このケースでは、より小
さな第１のアクセプター原子は、ｐ型III−Ｖ族層25サ
ブ格子で、局所的な引張り応力に晒される。より大きな
第２のドーパント及び／又は等価不純物原子は、ｐ型II
I−Ｖ族層25サブ格子で、局所的圧縮応力に晒される。
いずれのケースでも、第１のアクセプターと第２のドー
パント及び／又は等価不純物を含む複合体は、応力補償
され、結果として、ｐ型III-Ｖ族層25サブ格子でのアク
セプターの高められた密度をもたらす。

【００３２】同様に、もし、第１のアクセプターの原子
半径が、III族原子の原子半径より大きいなら、第２の
ドーパント及び／又は等価不純物は、種々の模範的実施
例で、第１のアクセプターの原子半径よりも、より小さ
な原子半径を持つ。種々の模範的実施例で、第２のドー
パント及び／又は等価不純物は、ｐ型III−Ｖ族層25サ
ブ格子を形成するIII族原子の原子半径より、より小さ
い原子半径を持ち得る。この場合には、より大きな第１
のアクセプター原子は、ｐ型III−Ｖ族層25サブ格子で
局所的圧縮応力に晒される。より小さな第２のドーパン
ト及び／又は等価不純物原子は、ｐ型III−Ｖ族層25サ
ブ格子で、局所的引張り応力に晒される。いずれのケー
スでも、第１のアクセプター及び第２のドーパント及び
／又は不純物を含む複合体は、応力補償されており、結
果として、ｐ型III−Ｖ族層25サブ格子での、アクセプ
ターの高められた密度をもたらす。

【００３３】一つの模範的実施例で、ｐ型III−Ｖ族層2
5は、Ｂｅでドープされ、Ｉｎでコ・ドープされる。ｐ
型III−Ｖ族層25の、Ｉｎによるコ・ドープは、容易に
達成される。というのは、Ｉｎソースは、アクティブ層
24から容易に入手可能だからである。所望の効果は、Ｂ
ｅ原子周辺の局所的応力補償に依存するので、大体一つ
のＩｎ原子、あるいはそれ以上のＩｎ原子が、各々のＢ
ｅ原子に対して提供されなければならない。Ｉｎ原子の
所望の密度は、このように、アクセプター密度のオーダ
ーである。しかし、相対的ドーピング密度は、この関係
に限定されず、よって、意図する結果としての物質の使
用に対する、十分な応力補償を提供する、いかなるドー
ピング密度をも持ち得る。

【００３４】図５は、本発明による光電子素子を形成す
る方法の第１の模範的実施例の第４のステップを示す。
この第４のステップでは、アクティブ層24の部分及びｐ
型のIII-Ｖ族層25は、ｎ型III−Ｖ族層23の露出された
部分30を形成するために、パターン化され、及び／又は
除去される。ｎ型のIII−Ｖ族層23の露出した部分30を
形成するために、アクティブ層24と、ｐ型III−Ｖ族層2
5を除去することは、例えばエッチングのような、いか
なる方法によっても、達成され得る。

【００３５】図６は、本発明により光電子素子を形成す
る方法の、第１の模範的実施例の５番目のステップを示
す。この第５のステップでは、ｐ型III-Ｖ族層25の上に
接してあるいはその上に、第１の電極28が形成される。
第１の電極28は、例えばＴｉやＡｌのような、いかなる
適切な物質をも含む。第１の電極28は、例えば、第１の
電極28を形成するための、使用される物質の蒸発(evapo
rating)及び焼結（sintering）を含むプロセスのよう
な、いかなる適切な方法によっても、ｐ型III−Ｖ族層2
5の上に接してあるいはその上に、形成される。

【００３６】図７は、本発明による光電子素子を形成す
る方法の、第１の模範的実施例の第６のステップを示
す。この第６のステップで、ｎ型III-Ｖ族層23の露出さ
れた部分30の上に接してあるいはその上に、第２の電極
29が形成される。第２の電極29は、例えばＴｉやＡｌの
ような、いかなる適切な物質をも含む。第２の電極29
は、例えば、電極28を形成するために使用される物質の
蒸発と焼結を含むプロセスのような、いかなる適切な方
法によっても、ｎ型III-Ｖ族層の露出された部分30の上
に接してあるいはその上に、形成され得る。

【００３７】いくつかの、しかし全てでない、模範的実
施例で、ｎ型のIII−Ｖ族23層は、第１のドナーでドー
プされ、第２のドーパント及び／又は等価不純物でコ・
ドープされる。第１のドナーは、ｎ型III-Ｖ族層23サブ
格子を形成するＶ族原子の原子半径と異なる原子半径を
持つ。もし、第1のドナーの原子半径が、Ｖ族原子の原
子半径より小さいなら、第2のドーパント及び／又は等
価不純物は、種々の模範的実施例で、第1のドナーの原
子半径よりも、より大きな原子半径を持つ。種々の他の
模範的実施例で、第２のドーパントあるいは等価不純物
は、ｎ型III-Ｖ族層23サブ格子を形成するＶ族原子の原
子半径よりも、より大きい原子半径を持ち得る。この場
合には、より小さな第１のドナー原子は、ｎ型のIII-Ｖ
族層23のサブ格子での局所的引張り応力に晒される。よ
り大きな第２のドーパント及び／又は等価不純物原子
は、ｎ型のIII-Ｖ族層23サブ格子での局所的圧縮応力に
晒される。いずれのケースでも、第１のドナー及び第２
のドーパント及び／又は等価不純物を含む複合体は、応
力補償され、結果として、ｎ型のIII-Ｖ族の層23のサブ
格子での高められたドナーの密度をもたらす。

【００３８】同様に、もし、第１のドナーの原子半径
が、Ｖ族原子の原子半径よりも、より大きければ、第２
のドーパント及び／又は等価不純物は、種々の模範的実
施例で、第１のドナーの原子半径よりも、より小さな原
子半径を持つ。種々の他の模範的実施例で、第２のドー
パント及び／又は等価不純物は、ｎ型III-Ｖ族層23サブ
格子を形成するＶ族原子の原子半径よりも、より小さな
原子半径を持ち得る。このケースでは、より大きな第１
のドナー原子は、ｎ型III−Ｖ族層23サブ格子での局所
的圧縮応力に晒される。より小さな第２のドーパント及
び／又は等価不純物原子は、ｎ型III-Ｖ族層23サブ格子
での局所的引張り応力に晒される。いずれのケースで
も、第１のドナー及び第２のドーパント及び／又は不純
物を含む複合体は、応力補償され、結果として、ｎ型II
I-Ｖ族層23サブ格子において、高められたドナーの密度
をもたらす。

【００３９】ひとつの模範的実施例で、ｎ型III-Ｖ族層
23はＧａＡｓである。ｎ型III-Ｖ族層は、Ｔｅでドープ
され、例えば、Ａｓ位置上のＳのような、より小さなサ
イズのコ・ドーパントでコ・ドープされる。代わりに、
より大きなＴｅ原子によってもたらされた局所的応力を
補償するために、Ｐ等価不純物が、Ａｓサブ格子上に導
入され得るし、あるいは、Ｇａ位置上に、Ｂ等価不純物
が導入され得る。

【００４０】ｐ型層あるいはｐ型領域が本発明に従って
ドープされるときに、種々の模範的な半導体構造では、
本発明に従って、いかなる関連するｎ型層あるいはｎ型
領域のドープもが不必要であることが理解されるべきで
ある。同様に、いくつかの模範的半導体構造で、本発明
に従ってｎ型層あるいはｎ型領域がドープされるとき
に、本発明に従って、いかなる関連するｐ型層あるいは
ｐ型領域をドープすることも不用である。しかし、いく
つかの模範的半導体構造で、本発明に従って、ｎ型層と
ｐ型層及び／又はｎ型領域とｐ型領域をドープすること
が望ましいかもしれない。

【００４１】本発明に従って半導体物質をドーピングす
る方法の模範的実施例によって、結果として、III-Ｖ族
化合物半導体物質のドープされた領域あるいはドープさ
れた層での、より高いドーピング原子の密度がもたらさ
れる。III-Ｖ族半導体の、対応する領域での、アクセプ
ターあるいはドナー原子のより高い密度によって、改善
された素子効率がもたらされる。例えば、本発明によ
る、半導体物質のドーピング方法の模範的実施例は、例
えば、トランジスター、光電子素子、ダイオード、レー
ザーダイオード、及び発光ダイオードなどの、電子素子
の効率を改善する。更に、本発明による半導体物質のド
ーピング方法の模範的実施例によって、そのような電子
素子を組み込む、例えばディスプレイ装置、画像形成装
置、ファクシミリ機器、レーザープリンター、光ファイ
バーネットワーク、マイクロプロセッサー、ゲートアレ
イ、及びデジタル信号プロセッサーのような電子システ
ムの効率が改善される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一つの模範的実施例による光放射素子
の構造。

【図２】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の最初のステップ。

【図３】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の第２のステップ。

【図４】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の第３のステップ。

【図５】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の第４のステップ。

【図６】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の第５のステップ。

【図７】本発明による光電子素子を形成する方法の一つ
の模範的実施例の第６のステップ。

【図８】本発明によるＢｅ-Ｎ-Ｉｎ複合体（complex）
の例。

【符号の説明】

21 サファイア基板 23 ｎ型III-Ｖ族層 24 アクティブ層 25 ｐ型III−Ｖ族層 28 第１の電極 29 第２の電極 30 ｎ型のIII−Ｖ族層23の露出した部 100 多層光放射素子構造 110 基板 120 第１のIII族窒化層 130 アクティブ層 140 第２のIII族窒化層 150 第１の電極 152 第２の電極

フロントページの続き (72)発明者クリスチャンジーヴァンデウォーレアメリカ合衆国カリフォルニア州 94086 サニーヴェイルラメサテラス 963エイＦターム(参考） 5F041 AA40 CA04 CA35 CA40 CA48 CA57

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ｐ型ドーパントでドープされた少なくと
も一つのIII−Ｖ族領域を含む半導体物質であって、上記ｐ型ドーパントは第１のｐ型ドーパント及び少なく
とも一つの第２のｐ型ドーパント及び不純物を含み、上記第１のｐ型ドーパントは、上記第１のｐ型ドーパントによってもたらされる、上記
少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での局所的応力が、上記
少なくとも一つの上記第２のｐ型ドーパント及び上記不
純物によってもたらされる、上記少なくとも一つのIII-
Ｖ族領域での局所的応力によって補償されるように、そして、上記少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での、上記
第１のｐ型ドーパントの密度が高められるように、各上記第２のｐ型ドーパント及び上記不純物の原子半径
とサイズが異なった原子半径を持つ、半導体物質。
【請求項２】ｎ型ドーパントでドープされた少なくと
も一つのIII-Ｖ族領域を含む半導体物質であって、上記ｎ型ドーパントは第１のｎ型ドーパント及び少なく
とも一つの第２のｎ型ドーパント及び不純物を含み、上記第１のｎ型ドーパントは、上記第１のｎ型ドーパントによってもたらされる、上記
少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での局所的応力が、上記
少なくとも一つの上記第２のｎ型ドーパント及び上記不
純物によってもたらされる、上記少なくとも一つのIII
−Ｖ族領域での局所的応力によって補償されるように、そして、上記少なくとも一つのIII-Ｖ族領域での、上記
第１のｎ型ドーパントの密度が高められるように、各上記第２のｎ型ドーパント及び上記不純物の原子半径
とサイズが異なった原子半径を持つ、半導体物質。