JP2003031552A - 窒化物半導体処理方法および窒化物半導体並びに窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、窒化物半導体の表面モフォロジー
もしくはその研磨傷を改善することを目的とする。 【解決手段】 本発明は、窒化物半導体を加熱する工程
と、前記窒化物半導体に、塩素系ガスと雰囲気ガスおよ
びアンモニアガスを導入する工程とを具備することによ
って、本発明の課題を解決することが可能である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体の表
面モフォロジーまたはその研磨傷を改善するための窒化
物半導体処理方法及びこの処理方法を用いた窒化物半導
体並びに窒化物半導体素子に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】現在、市場に出回りつつあるＧａＮ基板
の表面モフォロジーは好ましくなく、ヒロック状の凹凸
が散見されている。また、一見ＧａＮ基板の表面が鏡面
であるように見えていても、実際にＧａＮ膜のホモエピ
タキシャル成長した後のエピタキシャル成長膜表面に
は、ＧａＮ基板を研磨したときに発生したと思われる研
磨傷によるスクラッチ状の傷が散見された。これらは、
窒化物半導体に対して有効なウエットエッチング液がな
いことに起因していると思われる。特開平９−３３０９
１６公開特許公報では、窒化物半導体を熱化学的にエッ
チングする方法が開示されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】窒化物半導体の好まし
くない表面モフォロジーや研磨傷は、その上に結晶成長
した窒化物半導体デバイスの特性およびその歩留まり率
の低下を齎していた。

【０００４】また、特開平９−３３０９１６の方法を用
いても窒化物半導体の表面モフォロジーは十分なもので
はなかった。

【０００５】本発明は、窒化物半導体（窒化物半導体基
板も含む）の表面モフォロジーや研磨傷を改善すること
を主の目的とする。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、窒化物半導体
を加熱する工程と、前記窒化物半導体に塩素系ガス、雰
囲気ガスおよびアンモニアガスを導入する工程とを具備
することによって、本発明の課題である窒化物半導体の
表面モフォロジーまたはその研磨傷を改善することが可
能である。また、窒化物半導体の表面に残留した応力歪
を緩和することも可能である。

【０００７】本発明は、前記窒化物半導体の加熱温度が
４００℃以上１２００℃以下の範囲内にあることによっ
て、窒化物半導体の表面エッチングが効果的に促進され
得る。本発明は、反応性イオンエッチング（ＲＩＥ）法
のようにイオン効果によって表面処理を行うものはな
く、熱化学的な反応を用いて表面処理を行うため、窒化
物半導体表面の損傷が少なく、素子の歩留まり率も向上
する。また、窒化物半導体を製造する過程で発生した結
晶軸の配向性を改善することも可能である。

【０００８】本発明は、前記塩素系ガスが塩素ガスまた
は塩化水素ガスであることが好適である。

【０００９】本発明は、前記雰囲気ガスが少なくとも水
素を含むことが好適である。このことによって、窒化物
半導体表面のエッチング速度を向上することができる。
また、窒化物半導体表面が均一に平坦化されやすい。

【００１０】本発明は、前記雰囲気ガスが少なくとも窒
素を含むことが好適である。このことによって、窒化物
半導体表面のエッチング斑が解消され、広範囲において
良好な表面モフォロジーを得ることが可能である。

【００１１】本発明は、前記雰囲気ガスが少なくとも不
活性ガスを含むことが好ましい。このことによって、窒
化物半導体表面のエッチング速度を調整することが可能
である。

【００１２】本発明の前記窒化物半導体は窒化物半導体
基板の表面処理方法としても用いることが可能である。
その窒化物半導体基板はＧａＮ基板もしくはＡｌＧａＮ
基板であることが好適である。窒化物半導体基板とし
て、ＧａＮ基板もしくはＡｌＧａＮ基板を用いることに
よって、本発明による効果を十分に得ることが可能であ
る。

【００１３】本発明は、前記窒化物半導体の面方位が実
質的に｛０００１｝面もしくは実質的に｛１−１０１｝
面で好ましく用いられる。これらの面方位を有する窒化
物半導体に表面処理を施すと平坦な表面モフォロジーが
得られやすい。特に、実質的に｛１−１０１｝面を有す
る窒化物半導体の表面は平坦化されやすい。

【００１４】本発明は、前記窒化物半導体のＳｉ不純物
濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上８×１０¹⁸／ｃｍ³以下、
あるいは前記窒化物半導体の酸素不純物濃度が１×１０
¹⁷／ｃｍ³以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下であることが好適
である。これらの不純物が窒化物半導体に含まれること
によって、その表面処理の際のエッチング速度が促進さ
れ、平坦な表面モフォロジーを得ることが可能である。

【００１５】本発明は、前記窒化物半導体のＭｇ不純物
濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下、
あるいは前記窒化物半導体のＣ不純物濃度が１×１０¹⁷
／ｃｍ³以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下であることが好まし
い。これらの不純物が窒化物半導体に含まれることによ
って、その表面処理の際のエッチング速度が促進され、
平坦な表面モフォロジーを得ることが可能である。

【００１６】本発明の窒化物半導体表面処理を施すこと
によって従来のｐ型化アニール技術を用いることなく本
発明の表面処理後に窒化物半導体がｐ型の極性を示すこ
とが可能である。

【００１７】本発明は、上記の基板表面処理方法を用い
て作製された窒化物半導体を、窒化物半導体素子に好ま
しく用いることができる。本発明に係わる表面処理を施
すことによって、その窒化物半導体上に成長された窒化
物半導体素子のヘテロ界面が急峻になり、素子特性が向
上すると共に、素子の歩留まり率も向上する。

【００１８】

【発明の実施の形態】＜実施の形態１＞ （塩素系ガスとアンモニアガスによる効果）本発明は、
窒化物半導体を加熱する工程と、この窒化物半導体に塩
素系ガスとアンモニアガスを導入する工程とを具備する
ことによって、本発明の課題を解決する。

【００１９】前記塩素系ガスは、窒化物半導体表面をエ
ッチングする目的で用いられる。塩素系ガスは、より具
体的には塩素ガスまたは塩化水素ガスである。本発明者
らの実験によると、窒化物半導体表面に塩素系ガスを吹
き付けると、確かに基板表面がエッチングされることが
確認されたが、同時に基板表面内にＧａが凝縮し、基板
表面の荒れが確認された。そこで、塩素系ガスとアンモ
ニアガスを窒化物半導体表面に吹き付けた。すると、上
記の基板表面の荒れが解消された。塩素系ガスとアンモ
ニアガスは互いに反応して塩化アンモニウムを生成する
ため、ガス供給ラインが詰まらないように窒化物半導体
の表面直前でこれらのガスを混合することが肝要であ
る。上記のＧａによる基板表面の荒れを解消するための
塩素系ガスとアンモニアガスの流量比は、１：５００〜
１：１の範囲が好ましい。塩素系ガスに対するアンモニ
アの流量比が１：５００よりも大きくなると基板表面の
エッチング速度が低下し、その表面モフォロジーや研磨
傷の改善効果が低下し始める。他方、塩素系ガスに対す
るアンモニアの流量比が１：１よりも小さくなると、Ｇ
ａ凝縮による基板表面の荒れが散見され始める。塩素系
ガスとアンモニアガスの流量比は、１：３００〜１：１
０の範囲がより好ましい。

【００２０】本発明の表面処理を応用して、窒化物半導
体を種々の形に加工する目的でエッチングする場合、エ
ッチング速度が早いことが望まれる。このような場合
は、塩素系ガスに対するアンモニアの流量比は１：１〜
１：０．０１の範囲で用い、その後上記の表面処理を施
すとよい。塩素系ガスに対するアンモニアの流量比が
１：０．０１よりも小さくなると表面の荒れが激しくな
り、上記の表面処理を行っても表面モフォロジーの改善
が難しくなる。

【００２１】塩素系ガスとアンモニアガスの混合ガス
は、窒化物半導体表面のモフォロジーの改善や研磨傷の
解消（基板表面の平坦化も含む）以外に、窒化物半導体
の表面に残留した応力歪を緩和する効果も見られた。 （雰囲気ガスによる効果）次に、塩素系ガスとアンモニ
アガスに雰囲気ガスを加えて、窒化物半導体の表面処理
を行った。

【００２２】雰囲気ガスとして水素を用いた場合、水素
を加えない場合と比較して窒化物半導体表面のエッチン
グ速度がさらに向上した。エッチング速度は雰囲気ガス
としての水素の割合が増大するにつれて速くなった。ま
た、水素ガスによるエッチング速度の促進は、基板の加
熱温度とも相関があり、基板加熱温度が高いほど速かっ
た。さらに、雰囲気ガスに水素ガスを導入することによ
って窒化物半導体表面が均一に平坦化されやすくなる効
果が得られる。この効果については定かではないが、窒
化物半導体の表面が原子層オーダーでエッチングされて
いるのではないかと思われる。

【００２３】雰囲気ガスとして窒素ガスを用いた場合、
窒素ガスを加えない場合と比較して窒化物半導体表面の
エッチング斑が解消され、広範囲においてその表面モフ
ォロジーが良好であった。これは、窒化物半導体表面が
エッチングされたことによって発生したＧａが基板表面
で凝縮し、それが新たな核となって表面モフォロジーを
悪化させることを防止し得たためと思われる。これらの
効果は窒素ガス量が増えるにつれて大きくなった。

【００２４】本発明者らの実験によると、水素ガス量と
窒素ガス量を１：１の割合で混合したガスを雰囲気ガス
として使用した場合、最も窒化物半導体表面のモフォロ
ジーが良好であり、原子層オーダーで平坦であった。研
磨傷も解消されていた。

【００２５】雰囲気ガスとして不活性ガスを用いた場
合、基板表面のエッチング速度を調整するための緩衝ガ
スとして利用できる。緩衝ガスとしての役割とは、水素
ガスと窒素ガスの流量を変えずに（これらのガスによる
効果を変えずに）、雰囲気ガスの流量を増やしたい場合
の、流量合わせのためのガスである。このような緩衝ガ
スとしては、アルゴンガス、ヘリウムガスなどの不活性
ガスが好ましく用いられる。 （基板の加熱温度について）本発明に係わる窒化物半導
体の表面処理をする上で、基板温度を４００℃〜１２０
０℃の範囲内で加熱することによって、基板表面のエッ
チング速度が効率よく促進され、基板表面の平坦化がな
された。ＧａＮ基板の場合は４００℃〜１１００℃の範
囲内で加熱することが好ましく、ＡｌＧａＮ基板の場合
は９００℃〜１２００℃の範囲内が好ましい。また、基
板温度を加熱することによって、窒化物半導体を製造す
る過程で発生した結晶軸の配向性を改善することが可能
である。 （窒化物半導体について）本発明の表面処理方法は窒化
物半導体に適している。ここで本明細書で説明される窒
化物半導体とは、少なくともＡｌ_xＧａ_yＩｎ_zＮ（０≦
ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を
含む。前記窒化物半導体は、窒化物半導体を構成してい
る窒素元素の約１０％以下（ただし、六方晶系であるこ
と）が、Ａｓ、ＰおよびＳｂの元素群のうち何れかの元
素で置換されても良い。

【００２６】また、前記窒化物半導体は、その基材とな
った窒化物半導体基板も含む。窒化物半導体基板は、Ｇ
ａＮ基板またはＡｌＧａＮ基板が好ましく用いられる。
ＧａＮ基板は本発明の手法においてエッチングされやす
く、その表面が平坦化されやすい。他方、ＡｌＧａＮ基
板は、基板表面のエッチング過程で発生するＧａの凝縮
が少ないために好ましい。 （窒化物半導体の面方位について）本発明に係わる表面
処理方法は、窒化物半導体の面方位のうち、特に｛００
０１｝面もしくは｛１−１０１｝面が好ましく用いられ
る。これらの面方位は±１度の範囲内でオフしていても
実質的に効果は同じであった。

【００２７】実質的に｛１−１０１｝面を有する窒化物
半導体の表面は、その他の面方位と比較して本発明によ
る表面処理によって原子層オーダーで平坦化されやす
い。

【００２８】窒化物半導体の表面が窒素で終端した｛０
００１｝面や｛１−１０１｝面を用いた場合、その表面
がガリウムで終端した基板を用いた場合と比較して、そ
の表面が原子層オーダーで平坦化されやすいために好ま
しい。他方、窒化物半導体の表面がガリウムで終端した
｛０００１｝面や｛１−１０１｝面を用いた場合、その
表面が窒素で終端した基板を用いた場合と比較して、表
面処理後の表面に不純物が付着しにくいために好まし
い。 （窒化物半導体に添加される不純物とその濃度につい
て）Ｓｉ不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上８×１０
¹⁸／ｃｍ³以下の範囲内で含まれた窒化物半導体を用い
ることによって、その表面のエッチング速度が促進さ
れ、平坦な表面モフォロジーを得ることが可能である。

【００２９】酸素不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上
８×１０²⁰／ｃｍ³以下の範囲内で含まれた窒化物半導
体を用いることによって、その表面のエッチング速度が
促進され、平坦な表面モフォロジーを得ることが可能で
ある。

【００３０】Ｍｇ不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上
８×１０²⁰／ｃｍ³以下の範囲内で含まれた窒化物半導
体を用いることによって、その表面のエッチング速度が
促進され、平坦な表面モフォロジーを得ることが可能で
ある。また、前記Ｍｇ不純物を含む窒化物半導体が本発
明に係わる表面処理を施すと、従来のｐ型化アニール技
術を用いなくても前記表面処理後に該窒化物半導体がｐ
型の極性を示すことが可能である。

【００３１】Ｃ不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³以上８
×１０²⁰／ｃｍ³以下の範囲内で含まれた窒化物半導体
を用いることによって、その表面のエッチング速度が促
進され、平坦な表面モフォロジーを得ることが可能であ
る。また、前記不純物を含む窒化物半導体が本発明に係
わる表面処理を施されると、従来のｐ型化アニール技術
を用いなくても前記表面処理後に該窒化物半導体がｐ型
の極性を示すことが可能である。 （本発明の窒化物半導体処理方法について）本発明によ
る窒化物半導体（窒化物半導体基板）の表面処理方法の
一例を図１を用いて説明する。

【００３２】図１は本発明の方法を実施するための装置
の一例である。図１の装置において、窒化物半導体基板
１０、前記基板を支持および加熱するためのサセプタ２
０、回転軸３０、石英管の炉４０、加熱ヒーター５０、
塩化水素ガスライン６０、アンモニアガスライン６１、
雰囲気ガスライン６２、プロセス排気ライン６３を含ん
でいる。

【００３３】窒化物半導（基板）の表面処理は以下のよ
うにして実施される。まず、窒化物半導体基板１０がサ
セプタ２０の上にマウントされ、炉４０にセットされ
る。次に、基板を回転させながらアンモニアガスライン
６１から５Ｌ／ｍｉｎのアンモニアガスを、雰囲気ガス
ライン６２から５Ｌ／ｍｉｎの窒素ガスをそれぞれ供給
し、加熱ヒーター５０の電源を入れて基板温度を９５０
℃に保持する。そして、塩化水素ガスライン６０から
０．１Ｌ／ｍｉｎの塩化水素ガスを、アンモニアガスラ
イン６１から４Ｌ／ｍｉｎのアンモニアガスを、雰囲気
ガスライン６２から３Ｌ／ｍｉｎの水素ガスと３Ｌ／ｍ
ｉｎの窒素ガスをそれぞれ供給し、約３０分間表面処理
を行った。その後、塩化水素ガスの供給のみを停止し、
約１０分間そのままの状態で保持した。このことによ
り、表面の平坦性がさらに向上される。

【００３４】次に、ガス条件をアンモニアガス５Ｌ／ｍ
ｉｎ、窒素ガス５Ｌ／ｍｉｎに切り替えて加熱ヒーター
の電源を切る。基板温度が３００℃程度になったらアン
モニアガスの供給を停止し、窒素ガスの流量を１０Ｌ／
ｍｉｎに変えて基板温度が室温になるまでパージを行
う。このようにして窒化物半導体１０の表面処理が完了
する。

【００３５】上記処理を施すことによって、窒化物半導
体基板に残留した研磨傷およびその表面モフォロジーが
改善される。

【００３６】上記の（本発明の窒化物半導体処理方法に
ついて）での説明では、雰囲気ガスとして水素ガスと窒
素ガスを用い、不活性ガスが用いられていないが、アル
ゴンガスやヘリウムガス等の不活性ガスが用いられても
よい。

【００３７】塩化水素ガスとアンモニアガスの流量比は
上述の「塩素系ガスとアンモニアガスによる効果」で述
べられた範囲内で用いることが可能である。また、上記
の塩化水素ガスの替わりに塩素ガスが用いられても構わ
ない。さらに、窒化物半導体以外の物質からなる基板の
上に窒化物半導体層が形成され、その表面を本発明によ
る処理を施すことも可能である。 ＜実施の形態２＞本実施の形態２では、本発明に係わる
表面処理を施した窒化物半導体基板を用い、その上に形
成された窒化物半導体レーザ素子が図２を用いて説明さ
れる。その他の本発明に係わる事柄は、実施の形態１と
同様である。

【００３８】図２の窒化物半導体レーザ素子は、本発明
により実施の形態１で説明したように表面処理を施した
（０００１）面ｎ型ＧａＮ基板１００を用い、この上に
ｎ型Ｉｎ_0.07Ｇａ_0.93Ｎクラック防止層１０１、ｎ型Ａ
ｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層１０２、ｎ型ＧａＮ光ガイド
層１０３、発光層１０４、 ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎキャ
リアブロック層１０５、ｐ型ＧａＮ光ガイド層１０６、
ｐ型Ａｌ_0.1Ｇａ_0.9Ｎクラッド層１０７、ｐ型ＧａＮコ
ンタクト層１０８、ｎ電極１０９、ｐ電極１１０および
ＳｉＯ₂誘電体膜１１１を形成して構成される。

【００３９】発光層１０４は、Ｉｎ_0.01Ｇａ_0.99Ｎ障壁
層（８ｎｍ）／Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ井戸層（４ｎｍ）か
らなる３周期の多重量子井戸構造である。また、発光層
にＡｓもしくはＰが含まれていても良い。これらの元素
が含まれることによって発光層の電子とホールの有効質
量が小さくなって、レーザ発振閾値電流密度が低減し得
るために好ましい。

【００４０】上記の窒化物半導体レーザ素子は、本発明
による表面処理を施した窒化物半導体基板を用いること
によって、発光層の界面（たとえば、障壁層と井戸層と
の界面）が急峻になり、発光効率が向上してレーザ発振
閾値電流密度を低減することが可能である。このこと
は、生産上の歩留まり向上を意味する。

【００４１】このようにして作製された窒化物半導体レ
ーザ素子は、レーザプリンター、バーコードリーダー、
光の三原色（青色、緑色、赤色）レーザによるプロジェ
クター等に好ましく用いられる。 ＜実施の形態３＞本実施の形態３では、本発明に係わる
表面処理を施した窒化物半導体を用い、その上に形成さ
れた窒化物半導体発光ダイオード素子が図３を用いて説
明される。その他の本発明に係わる事柄は、実施の形態
１と同様である。

【００４２】図３の窒化物半導体発光ダイオード素子
は、本発明により実施の形態１で説明したように表面処
理を施した（０００１）面ｎ型ＧａＮ基板２００を用
い、この基板上にｎ型短周期超格子２０１、ｎ型Ａｌ
_0.3Ｇａ_0.7Ｎキャリアブロック層２０２、発光層２０
３、ｐ型Ａｌ_0.3Ｇａ_0.7Ｎキャリアブロック層２０４、
ｐ型短周期超格子２０５、ｐ型コンタクト層２０６、ｐ
型透光性電極２０７、ｐ電極２０８、ｎ電極２０９を形
成して構成される。

【００４３】本実施の形態ではｎ型短周期超格子２０１
として、１００周期のＡｌ_0.15Ｇａ _0.85Ｎ（厚み１．５
ｎｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。発光層２０３とし
ては、３周期のＡｌ_0.06Ｇａ _0.94Ｎ井戸層（厚み２ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）／Ａｌ_0.12Ｇａ_0.88Ｎ（厚み４ｎ
ｍ、Ｓｉドープあり）を用いた。ｐ型短周期超格子２０
５として、１００周期のＡｌ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ（厚み１．
５ｎｍ、Ｍｇドープあり）／Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ（厚み
１．５ｎｍ、Ｍｇドープあり）を用いた。また、ｐ型コ
ンタクト層２０６としてｐ型Ｉｎ_0.15Ｇａ_0.85Ｎ（１０
０ｎｍ）を用いた。

【００４４】本実施の形態で説明される窒化物半導体発
光ダイオード素子は、発光波長を短くするために井戸層
の厚みを薄く成長している（約４ｎｍ以下）。一般に井
戸層の厚みが薄くなると、その厚さの製造上の揺らぎに
よって素子の発光特性が悪化されやすい。本実施の形態
３で説明された紫外発光ダイオード素子は、本発明によ
る基板表面処理を施しているため、井戸層と障壁層との
間の界面揺らぎによる発光特性の悪化を防ぐことが可能
である。また、ｎ型短周期超格子２０１やｐ型短周期超
格子２０５の界面揺らぎも小さく、設計通りの屈折率を
有する短周期超格子が作製され得る。このことは、生産
上の歩留まり向上を意味する。 ＜実施の形態４＞本実施の形態４では、本発明に係わる
表面処理を施した窒化物半導体を用い、その上に形成さ
れた窒化物半導体へテロ接合型電界効果トランジスタ素
子が図４を用いて説明される。その他の本発明に係わる
事柄は、実施の形態１と同様である。

【００４５】図４の窒化物半導体へテロ接合型電界効果
トランジスタ素子は、本発明により実施の形態１で説明
したように表面処理を施した（１−１０１）面ｉ型Ｇａ
Ｎ基板３００を用い、この基板上にｎ型ＡｌＧａＮ層３
０１、ソース３０２、ゲート３０３、およびドレイン３
０４を形成して構成される。

【００４６】本実施の形態ではｎ型ＡｌＧａＮ層３０１
として、Ａｌ_0.25Ｇａ_0.75Ｎ（厚み１μｍ、Ｓｉドープ
あり）を用いた。

【００４７】トランジスタの接合界面が急峻でなけれ
ば、２次元電子ガスが散乱されやすく高い移動度を得る
ことが難しくなる。本実施の形態で説明された窒化物半
導体トランジスタ素子は、本発明による基板表面処理を
施しているため、ヘテロ接合界面が急峻であり、高い移
動度を得ることが可能である。このことは、生産上の歩
留まり向上を意味する。 ＜実施の形態５＞本実施の形態５では、本発明の処理方
法を用いて窒化物半導体を任意の形状に加工することが
図５の模式図を用いて説明される。その他の本発明に係
わる事柄は、実施の形態１と同様である。

【００４８】図５（ａ）は、ｎ型層４００、発光層４０
１および窒化物半導体層４０２がそれぞれ積層された素
子に、従来のリソグラフィー技術を用いて形成されたス
トライプ状の誘電体膜４０３が窒化物半導体層４０２上
に蒸着されている。誘電体膜４０３は、例えば、ＳｉＯ
₂、ＳｉＮ_x、Ａｌ₂Ｏ₃などである。窒化物半導体層４０
２は、例えば、ＭｇがドーピングされたＧａＮ層、Ｍｇ
がドーピングされたＩｎＧａＮ層、Ｍｇがドーピングさ
れたＡｌＧａＮ層などである。

【００４９】次に、図１の装置に前記素子がセットされ
る。そして、基板温度が６００℃に保持され、塩化水素
ガス１Ｌ／ｍｉｎ、アンモニアガス１００ｃｃ／ｍｉ
ｎ、窒素ガス１０Ｌ／ｍｉｎ、水素ガス５０ｃｃ／ｍｉ
ｎがそれぞれ、前記素子表面に導入され窒化物半導体層
がリッジストライプ形状になるようにエッチングが行わ
れた（図５（ｂ））。続いて、炉から前記素子が取り出
され、誘電体膜４０３が除去された（図５（ｃ））。

【００５０】このようにして作製されたリッジストライ
プ形状を有する窒化物半導体層４０２は、その表面モフ
ォロジーが好ましく、エッチングによる表面損傷が小さ
かった。また、上記エッチングによって取り出された素
子は、従来のｐ型化アニ―ル技術を用いなくても、上記
処理後に既にｐ型化を示していた。さらに、本発明によ
るエッチング手法は、窒化物半導体層４０２に与える表
面損傷が小さいため、その上にｐ型電極を形成した際の
コンタクト抵抗が小さくなる。このことにより素子の駆
動電圧が低くなって好ましい。

【００５１】

【発明の効果】本発明によれば、窒化物半導体の表面モ
フォロジーとその研磨傷が改善される。このような窒化
物半導体を用いることによって、その上に結晶成長した
窒化物半導体素子のヘテロ界面が急峻になり、その素子
特性が向上すると共に、素子の歩留まり率も向上させる
ことが可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】窒化物半導体表面処理装置の一例を表した図で
ある。

【図２】窒化物半導体レーザ素子の一例を表した図であ
る。

【図３】窒化物半導体発光ダイオード素子の一例であ
る。

【図４】窒化物半導体へテロ接合型電界効果トランジス
タ素子の一例である。

【図５】本発明を用いて窒化物半導体を任意の形状に加
工する一例を示した図である。

【符号の説明】

１０…窒化物半導体基板 ２０…サセプタ ６０…塩化水素ガスライン ６１…アンモニアガスライン ６２…雰囲気ガスライン ６３…プロセス排気ライン １００、２００…ｎ型ＧａＮ基板 １０９、２０９…ｎ電極 １１０、２０８…ｐ電極 １１１…ＳｉＯ₂誘電体膜 ２０６…ｐ型コンタクト層 ２０７…ｐ型透光性電極 ３００…ｉ型ＧａＮ基板 ３０１…ｎ型ＡｌＧａＮ層 ３０２…ソース ３０３…ゲート ３０４…ドレイン ４００…ｎ型層 ４０２…窒化物半導体層 ４０３…誘電体膜

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁷ 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｓ 5/323 ６１０ Ｆターム(参考） 5F004 AA06 AA07 AA11 BB26 DA00 DA04 DA24 DA25 DA29 DB19 5F041 AA40 CA03 CA05 CA23 CA34 CA40 CA77 5F073 AA45 AA74 CA07 DA35 5F102 GB01 GC01 GD01 GD05 GL04 GM04 GM10 GN04 GQ01 GR01 HC01 HC21

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 窒化物半導体を加熱する工程と、前記窒
   化物半導体に、塩素系ガス、雰囲気ガスおよびアンモニ
   アガスを導入する工程とを具備することを特徴とする窒
   化物半導体処理方法。
2. 【請求項２】 前記窒化物半導体の加熱温度が４００℃
   以上１２００℃以下であることを特徴とする請求項１に
   記載の窒化物半導体処理方法。
3. 【請求項３】 前記塩素系ガスが塩素ガスまたは塩化水
   素ガスであることを特徴とする請求項１または２に記載
   の窒化物半導体処理方法。
4. 【請求項４】 前記雰囲気ガスが少なくとも水素、窒素
   または不活性ガスのいずれか１つ以上を含むことを特徴
   とする請求項１から３の何れかに記載の窒化物半導体処
   理方法。
5. 【請求項５】 前記窒化物半導体がＧａＮ基板もしくは
   ＡｌＧａＮ基板であることを特徴とする請求項１から４
   の何れかの項に記載の窒化物半導体処理方法。
6. 【請求項６】 前記基板の面方位が実質的に｛０００
   １｝面もしくは実質的に｛１−１０１｝面であることを
   特徴とする請求項５に記載の窒化物半導体処理方法。
7. 【請求項７】 前記窒化物半導体のＳｉ不純物濃度が１
   ×１０¹⁷／ｃｍ³以上８×１０¹⁸／ｃｍ³以下、あるいは
   前記窒化物半導体の酸素不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ
   ³以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下であることを特徴とする請
   求項１から６の何れかの項に記載の窒化物半導体処理方
   法。
8. 【請求項８】 前記窒化物半導体のＭｇ不純物濃度が１
   ×１０¹⁷／ｃｍ³以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下、あるいは
   前記窒化物半導体のＣ不純物濃度が１×１０¹⁷／ｃｍ³
   以上８×１０²⁰／ｃｍ³以下であることを特徴とする請
   求項１から７の何れかの項に記載の窒化物半導体処理方
   法。
9. 【請求項９】 前記処理を施すことによって前記窒化物
   半導体の極性がｐ型化することを特徴とする請求項８に
   記載の窒化物半導体。
10. 【請求項１０】 前記請求項１から９の何れかの項に記
    載の基板処理方法を用いて作製された窒化物半導体素
    子。