JP2003188105A - リン化硼素系半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
リン化硼素系半導体素子及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2003188105A JP2003188105A JP2001381988A JP2001381988A JP2003188105A JP 2003188105 A JP2003188105 A JP 2003188105A JP 2001381988 A JP2001381988 A JP 2001381988A JP 2001381988 A JP2001381988 A JP 2001381988A JP 2003188105 A JP2003188105 A JP 2003188105A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- boron
- group
- based semiconductor
- type
- boron phosphide
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】リン化硼素系半導体層を気相成長手段により成
長する際、ｎ形またはｐ形不純物を添加して、精密に制
御されたキャリア濃度のｎ形またはｐ形のリン化硼素系
半導体層を安定して得る。 【解決手段】アンドープ状態で硼素の空孔を占有するリ
ンの原子濃度以上に、リンの空孔を占有する硼素が存在
する状況下で、第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形
不純物を添加してｐ形のリン化硼素系化合物半導体層を
得る。また、アンドープ状態で硼素のリンの空孔を占有
する硼素の原子濃度以上に、硼素の空孔を占有するリン
が存在する状況下で、更に第ＩＶ族元素または第ＶＩ族
元素のｎ形不純物を添加してｎ形のリン化硼素系化合物
半導体層を得る。
長する際、ｎ形またはｐ形不純物を添加して、精密に制
御されたキャリア濃度のｎ形またはｐ形のリン化硼素系
半導体層を安定して得る。 【解決手段】アンドープ状態で硼素の空孔を占有するリ
ンの原子濃度以上に、リンの空孔を占有する硼素が存在
する状況下で、第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形
不純物を添加してｐ形のリン化硼素系化合物半導体層を
得る。また、アンドープ状態で硼素のリンの空孔を占有
する硼素の原子濃度以上に、硼素の空孔を占有するリン
が存在する状況下で、更に第ＩＶ族元素または第ＶＩ族
元素のｎ形不純物を添加してｎ形のリン化硼素系化合物
半導体層を得る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ形或いはｎ形導
電性または高抵抗のリン化硼素系半導体層を利用してリ
ン化硼素系化合物半導体素子を構成するための技術に関
する。
電性または高抵抗のリン化硼素系半導体層を利用してリ
ン化硼素系化合物半導体素子を構成するための技術に関
する。
【０００２】
【従来の技術】従来より、ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の
一種として、リン化硼素（ＢＰ）が知られている（寺本
巌著、「半導体デバイス概論」（１９９５年３月３０
日、（株）培風館発行、２８頁参照）。リン化硼素は、
フィリップスのイオン結合度（＝δ）が０．００６と小
さく全んど共有結合性の半導体である（Ｐｈｉｌｌｉｐ
ｓ著、「半導体結合論」（１９８５年７月２５日、
（株）吉岡書店発行第３刷、５１頁参照）。併せて、リ
ン化硼素は立方晶の閃亜鉛鉱（ｚｉｎｃ−ｂｌｅｎｄ）
型の結晶であるため（上記の「半導体デバイス概論」、
２８頁参照）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の六方晶ウル
ツ鉱（Ｗｕｒｔｚｉｔｅ）型半導体結晶とは異なり価電
子帯が縮帯している（生駒 俊明、生駒 英明共著、
「化合物半導体の基礎物性入門」（１９９１年９月１０
日、（株）培風館発行、初版）、１４〜１７頁参照）。
このため、リン化硼素には、例えば、イオン結合度
（δ）を０．５００と高くするウルツ鉱結晶型のＧａＮ
に比較して（上記の「半導体結合論」、５１頁参照）、
ｐ形の伝導層を得られ易い基本的な特徴が備わってい
る。
一種として、リン化硼素（ＢＰ）が知られている（寺本
巌著、「半導体デバイス概論」（１９９５年３月３０
日、（株）培風館発行、２８頁参照）。リン化硼素は、
フィリップスのイオン結合度（＝δ）が０．００６と小
さく全んど共有結合性の半導体である（Ｐｈｉｌｌｉｐ
ｓ著、「半導体結合論」（１９８５年７月２５日、
（株）吉岡書店発行第３刷、５１頁参照）。併せて、リ
ン化硼素は立方晶の閃亜鉛鉱（ｚｉｎｃ−ｂｌｅｎｄ）
型の結晶であるため（上記の「半導体デバイス概論」、
２８頁参照）、窒化ガリウム（ＧａＮ）等の六方晶ウル
ツ鉱（Ｗｕｒｔｚｉｔｅ）型半導体結晶とは異なり価電
子帯が縮帯している（生駒 俊明、生駒 英明共著、
「化合物半導体の基礎物性入門」（１９９１年９月１０
日、（株）培風館発行、初版）、１４〜１７頁参照）。
このため、リン化硼素には、例えば、イオン結合度
（δ）を０．５００と高くするウルツ鉱結晶型のＧａＮ
に比較して（上記の「半導体結合論」、５１頁参照）、
ｐ形の伝導層を得られ易い基本的な特徴が備わってい
る。
【０００３】この特徴に依り、従来からｐ形のリン化硼
素半導体層は例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）にあ
って、電極を設けるためのコンタクト層として利用され
ている（特開平１０−２４２５６７号公報参照）。ま
た、ｐ形リン化硼素層を砒化ガリウム（ＧａＰ）、炭化
珪素（ＳｉＣ）、またはＧａＮ単結晶基板上に緩衝層と
して備えている積層構造体からＬＤ或いは発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）を構成する技術が開示されている。また、
ｐ形不純物を添加したリン化硼素と窒化アルミニウム・
ガリウム（ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）との混晶を発
光層として発光素子を構成する従来例もある（特開平２
−２７５６８２号公報参照）。従来技術では、ｐ形のリ
ン化硼素層は、ｐ形不純物をマグネシウム（Ｍｇ）、ま
たは亜鉛（Ｚｎ）等とした有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）法に依り形成されている（米国特許６，
０６９，０２１号参照）。
素半導体層は例えば、レーザーダイオード（ＬＤ）にあ
って、電極を設けるためのコンタクト層として利用され
ている（特開平１０−２４２５６７号公報参照）。ま
た、ｐ形リン化硼素層を砒化ガリウム（ＧａＰ）、炭化
珪素（ＳｉＣ）、またはＧａＮ単結晶基板上に緩衝層と
して備えている積層構造体からＬＤ或いは発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）を構成する技術が開示されている。また、
ｐ形不純物を添加したリン化硼素と窒化アルミニウム・
ガリウム（ＡｌXＧａ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）との混晶を発
光層として発光素子を構成する従来例もある（特開平２
−２７５６８２号公報参照）。従来技術では、ｐ形のリ
ン化硼素層は、ｐ形不純物をマグネシウム（Ｍｇ）、ま
たは亜鉛（Ｚｎ）等とした有機金属熱分解気相成長法
（ＭＯＣＶＤ）法に依り形成されている（米国特許６，
０６９，０２１号参照）。
【０００４】しかし、不純物を故意に添加しない、所
謂、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のリン化硼素には、硼
素の空孔（ｖａｃａｎｃｙ）を占有するリンが存在する
可能性が指摘されている（庄野 克房著、「超ＬＳＩ時
代の半導体技術１００集〔ＩＩＩ〕」（（株）オーム
社、昭和５７年４月１日発行、「電子雑誌エレクトロニ
クス」、第２７巻４号（昭和５７年４月号）付録エレク
トロニクス文庫１８、８６〜８７頁参照）。逆に、リン
の空孔を占有する硼素の存在の可能性が示唆されている
（上記の「超ＬＳＩ時代の半導体技術〔ＩＩＩ〕」、８
６〜８７頁参照）。換言すれば、硼素の正規の格子位置
を占めるリン原子が存在する可能性が示唆されている。
また、リンの空孔を占有する硼素の存在の可能性が示唆
されている。立方晶閃亜鉛鉱型のリン化硼素硼素の正規
の格子位置を占めるリンはドナー（ｄｏｎｏｒ）として
作用するとされている（上記の「超ＬＳＩ時代の半導体
技術〔ＩＩＩ〕」、８６〜８７頁参照）。逆に、リンの
正規の格子位置を占める硼素はアクセプター（ａｃｃｅ
ｐｔｏｒ）として作用するとされる（上記の「超ＬＳＩ
時代の半導体技術〔ＩＩＩ〕」、８６〜８７頁参照）。
謂、アンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のリン化硼素には、硼
素の空孔（ｖａｃａｎｃｙ）を占有するリンが存在する
可能性が指摘されている（庄野 克房著、「超ＬＳＩ時
代の半導体技術１００集〔ＩＩＩ〕」（（株）オーム
社、昭和５７年４月１日発行、「電子雑誌エレクトロニ
クス」、第２７巻４号（昭和５７年４月号）付録エレク
トロニクス文庫１８、８６〜８７頁参照）。逆に、リン
の空孔を占有する硼素の存在の可能性が示唆されている
（上記の「超ＬＳＩ時代の半導体技術〔ＩＩＩ〕」、８
６〜８７頁参照）。換言すれば、硼素の正規の格子位置
を占めるリン原子が存在する可能性が示唆されている。
また、リンの空孔を占有する硼素の存在の可能性が示唆
されている。立方晶閃亜鉛鉱型のリン化硼素硼素の正規
の格子位置を占めるリンはドナー（ｄｏｎｏｒ）として
作用するとされている（上記の「超ＬＳＩ時代の半導体
技術〔ＩＩＩ〕」、８６〜８７頁参照）。逆に、リンの
正規の格子位置を占める硼素はアクセプター（ａｃｃｅ
ｐｔｏｒ）として作用するとされる（上記の「超ＬＳＩ
時代の半導体技術〔ＩＩＩ〕」、８６〜８７頁参照）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上記の如く、リン化硼
素層には、アンチサイト（ａｎｔｉ−ｓｉｔｅ）（生駒
英明、生駒 俊明共著、「化合物半導体の基礎物性入
門」（（株）培風館、１９９１年９月１０日発行初版、
１４１頁参照）を含有している可能性が示唆されてい
る。アンチサイト欠陥は、構成元素の硼素（Ｂ）及びリ
ン（Ｐ）が関与する欠陥であるため、多量に存在するこ
ととなる。従って、例えば、ドナーとして作用するとさ
れる硼素の空格子点を占めるリンが多量に存在する状態
下で、ｐ形不純物をドーピングしても、ｐ形の伝導を示
すＢＰ層が安定して得られるとは限らない。即ち、イオ
ン結合性の大きな例えば、砒化ガリウム（ＧａＡｓ：δ
＝０．３１０）や窒化ガリウム（ＧａＮ：δ＝０．５０
０）等の従来のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは異なり、
ｐ形またはｎ形不純物を単純に添加しただけでは、制御
された例えば抵抗率の小さなｐ形或いはｎ形リン化硼素
系半導体層を安定して得るに至っていない。
素層には、アンチサイト（ａｎｔｉ−ｓｉｔｅ）（生駒
英明、生駒 俊明共著、「化合物半導体の基礎物性入
門」（（株）培風館、１９９１年９月１０日発行初版、
１４１頁参照）を含有している可能性が示唆されてい
る。アンチサイト欠陥は、構成元素の硼素（Ｂ）及びリ
ン（Ｐ）が関与する欠陥であるため、多量に存在するこ
ととなる。従って、例えば、ドナーとして作用するとさ
れる硼素の空格子点を占めるリンが多量に存在する状態
下で、ｐ形不純物をドーピングしても、ｐ形の伝導を示
すＢＰ層が安定して得られるとは限らない。即ち、イオ
ン結合性の大きな例えば、砒化ガリウム（ＧａＡｓ：δ
＝０．３１０）や窒化ガリウム（ＧａＮ：δ＝０．５０
０）等の従来のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体とは異なり、
ｐ形またはｎ形不純物を単純に添加しただけでは、制御
された例えば抵抗率の小さなｐ形或いはｎ形リン化硼素
系半導体層を安定して得るに至っていない。
【０００６】ましてや、ｐ形或いはｎ形不純物の添加に
因る例えば、硼素空孔の生成に及ぼす影響は未だ明確と
なっていない。このため、アンチサイト欠陥の濃度の変
化を抑制でき、所望する抵抗率のｐ形或いはｎ形リン化
硼素系半導体層を安定して得るに好適となるｐ形或いは
ｎ形不純物は提示されるに至っていない。本発明は、上
記の従来技術の問題点を克服すべくなされたもので、そ
の趣旨は、イオン結合性が小さく、共有結合性の強いＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体にあって、特に、リン化硼素
（ＢＰ）を基材としてなるｎ形或いはｐ形のリン化硼素
系半導体層を気相成長手段により得るに際し、アンチサ
イト欠陥の相対濃度を考慮した上で、ｎ形またはｐ形不
純物を添加して、例えば、精密に制御されたキャリア濃
度のｎ形またはｐ形のリン化硼素系半導体層を安定して
得る技術手段を提供することに有る。更に、例えば、所
望の抵抗を有するｎ形またはｐ形のリン化硼素系半導体
層を利用して構成した発光素子等のリン化硼素系半導体
素子を提供することを目的としている。
因る例えば、硼素空孔の生成に及ぼす影響は未だ明確と
なっていない。このため、アンチサイト欠陥の濃度の変
化を抑制でき、所望する抵抗率のｐ形或いはｎ形リン化
硼素系半導体層を安定して得るに好適となるｐ形或いは
ｎ形不純物は提示されるに至っていない。本発明は、上
記の従来技術の問題点を克服すべくなされたもので、そ
の趣旨は、イオン結合性が小さく、共有結合性の強いＩ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体にあって、特に、リン化硼素
（ＢＰ）を基材としてなるｎ形或いはｐ形のリン化硼素
系半導体層を気相成長手段により得るに際し、アンチサ
イト欠陥の相対濃度を考慮した上で、ｎ形またはｐ形不
純物を添加して、例えば、精密に制御されたキャリア濃
度のｎ形またはｐ形のリン化硼素系半導体層を安定して
得る技術手段を提供することに有る。更に、例えば、所
望の抵抗を有するｎ形またはｐ形のリン化硼素系半導体
層を利用して構成した発光素子等のリン化硼素系半導体
素子を提供することを目的としている。
【０００７】
【課題を解決するための手段】即ち、本発明は、単結晶
基板上に形成された、硼素（Ｂ）の空格子点（空孔）を
占有するリン（Ｐ）と、リンの空格子点（空孔）を占有
する硼素とが内在する、硼素とリンとを構成元素として
含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えたリン化硼素
系半導体素子であって、次記の（１）〜（４）項に記載
の特徴を有するリン化硼素系半導体素子を提供する。 （１）硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上に、リ
ンの空孔を占有する硼素を含み、且つ第ＩＩ族元素また
は第ＩＶ族元素のｐ形不純物が添加されたｐ形のリン化
硼素系化合物半導体層を有することを特徴とするリン化
硼素系半導体素子。 （２）リンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、硼
素の空孔を占有するリンを含み、且つ第ＩＶ族元素また
は第ＶＩ族元素のｎ形不純物が添加されたｎ形のリン化
硼素系化合物半導体層を有することを特徴とするリン化
硼素系半導体素子。 （３）硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上に、リ
ンの空孔を占有する硼素を含み、且つ、第ＩＩ族元素の
ｐ形不純物が添加されたｐ形のリン化硼素系化合物半導
体層と、リンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、
硼素の空孔を占有するリンを含み、且つ、第ＩＶ族元素
のｎ形不純物が添加されたｎ形のリン化硼素系化合物半
導体層とを両方有することを特徴とする上記（１）また
は（２）に記載のリン化硼素系半導体素子。 （４）ｐ形不純物として添加する第ＩＩ族元素が、亜鉛
（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）および水銀（Ｈｇ）のう
ちから選ばれた少なくともひとつであり、且つ、ｎ形不
純物として添加する第ＩＶ族元素が錫（Ｓｎ）であるこ
とを特徴とする上記（３）に記載のリン化硼素系半導体
素子。
基板上に形成された、硼素（Ｂ）の空格子点（空孔）を
占有するリン（Ｐ）と、リンの空格子点（空孔）を占有
する硼素とが内在する、硼素とリンとを構成元素として
含むリン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えたリン化硼素
系半導体素子であって、次記の（１）〜（４）項に記載
の特徴を有するリン化硼素系半導体素子を提供する。 （１）硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上に、リ
ンの空孔を占有する硼素を含み、且つ第ＩＩ族元素また
は第ＩＶ族元素のｐ形不純物が添加されたｐ形のリン化
硼素系化合物半導体層を有することを特徴とするリン化
硼素系半導体素子。 （２）リンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、硼
素の空孔を占有するリンを含み、且つ第ＩＶ族元素また
は第ＶＩ族元素のｎ形不純物が添加されたｎ形のリン化
硼素系化合物半導体層を有することを特徴とするリン化
硼素系半導体素子。 （３）硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上に、リ
ンの空孔を占有する硼素を含み、且つ、第ＩＩ族元素の
ｐ形不純物が添加されたｐ形のリン化硼素系化合物半導
体層と、リンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、
硼素の空孔を占有するリンを含み、且つ、第ＩＶ族元素
のｎ形不純物が添加されたｎ形のリン化硼素系化合物半
導体層とを両方有することを特徴とする上記（１）また
は（２）に記載のリン化硼素系半導体素子。 （４）ｐ形不純物として添加する第ＩＩ族元素が、亜鉛
（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）および水銀（Ｈｇ）のう
ちから選ばれた少なくともひとつであり、且つ、ｎ形不
純物として添加する第ＩＶ族元素が錫（Ｓｎ）であるこ
とを特徴とする上記（３）に記載のリン化硼素系半導体
素子。
【０００８】また、本発明では、リン化硼素系半導体素
子を構成するに好適となるリン化硼素系半導体層を形成
するために次の（５）〜（１２）項に記載のリン化硼素
系半導体層の製造方法を提供する。 （５）基板温度を１０００℃を越え１２００℃未満と
し、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素
の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且
つ第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物の原料
を添加しつつ、単結晶基板上にｐ形のリン化硼素系半導
体層を気相成長させることを特徴とする上記（１）に記
載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。 （６）基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満とし、
第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素の原
料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且つ第
ＩＶ族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物の原料を添
加しつつ、単結晶基板上にｎ形のリン化硼素系半導体層
を気相成長させることを特徴とする上記（２）に記載の
リン化硼素系半導体素子の製造方法。 （７）基板温度を１０００℃を越え１２００℃未満と
し、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素
の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且
つ第ＩＩ族元素のｐ形不純物の原料を添加しつつ、単結
晶基板上にｐ形のリン化硼素系半導体層を気相成長させ
ることを特徴とする上記（３）または（４）に記載のリ
ン化硼素系半導体素子の製造方法。 （８）基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満とし、
第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素の原
料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且つ第
ＩＶ族元素のｎ形不純物の原料を添加しつつ、単結晶基
板上にｎ形のリン化硼素系半導体層を気相成長させるこ
とを特徴とする上記（３）または（４）に記載のリン化
硼素系半導体素子の製造方法。 （９）硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＩ族または
第ＩＶ族元素を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正
の偶数である。）を形成しない第ＩＩ族または第ＩＶ族
元素の原料を添加しつつｐ形のリン化硼素系半導体層を
気相成長させることを特徴とする上記（５）に記載のリ
ン化硼素系半導体素子の製造方法。 （１０）硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＶ族元素
を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶数であ
る。）を形成しない第ＩＶ族元素の原料を添加しつつｎ
形のリン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴
とする上記（６）に記載のリン化硼素系半導体素子の製
造方法。 （１１）亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈ
ｇ）、または錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｐ形のリ
ン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴とする
上記（９）に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方
法。 （１２）錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｎ形のリン化
硼素系半導体層を気相成長させることを特徴とする上記
（１０）に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。
また、本発明は、 （１３）半導体素子が半導体発光素子（ＬＥＤ）である
ことを特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のリン
化硼素系半導体素子である。
子を構成するに好適となるリン化硼素系半導体層を形成
するために次の（５）〜（１２）項に記載のリン化硼素
系半導体層の製造方法を提供する。 （５）基板温度を１０００℃を越え１２００℃未満と
し、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素
の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且
つ第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物の原料
を添加しつつ、単結晶基板上にｐ形のリン化硼素系半導
体層を気相成長させることを特徴とする上記（１）に記
載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。 （６）基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満とし、
第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素の原
料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且つ第
ＩＶ族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物の原料を添
加しつつ、単結晶基板上にｎ形のリン化硼素系半導体層
を気相成長させることを特徴とする上記（２）に記載の
リン化硼素系半導体素子の製造方法。 （７）基板温度を１０００℃を越え１２００℃未満と
し、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素
の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且
つ第ＩＩ族元素のｐ形不純物の原料を添加しつつ、単結
晶基板上にｐ形のリン化硼素系半導体層を気相成長させ
ることを特徴とする上記（３）または（４）に記載のリ
ン化硼素系半導体素子の製造方法。 （８）基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満とし、
第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元素の原
料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、且つ第
ＩＶ族元素のｎ形不純物の原料を添加しつつ、単結晶基
板上にｎ形のリン化硼素系半導体層を気相成長させるこ
とを特徴とする上記（３）または（４）に記載のリン化
硼素系半導体素子の製造方法。 （９）硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＩ族または
第ＩＶ族元素を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正
の偶数である。）を形成しない第ＩＩ族または第ＩＶ族
元素の原料を添加しつつｐ形のリン化硼素系半導体層を
気相成長させることを特徴とする上記（５）に記載のリ
ン化硼素系半導体素子の製造方法。 （１０）硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＶ族元素
を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶数であ
る。）を形成しない第ＩＶ族元素の原料を添加しつつｎ
形のリン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴
とする上記（６）に記載のリン化硼素系半導体素子の製
造方法。 （１１）亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水銀（Ｈ
ｇ）、または錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｐ形のリ
ン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴とする
上記（９）に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方
法。 （１２）錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｎ形のリン化
硼素系半導体層を気相成長させることを特徴とする上記
（１０）に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。
また、本発明は、 （１３）半導体素子が半導体発光素子（ＬＥＤ）である
ことを特徴とする上記（１）ないし（４）に記載のリン
化硼素系半導体素子である。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の第１の実施形態に係わる
リン化硼素系半導体層は、一般式ＢαＡｌβＧａγＩｎ
1- α - β - γＰ1- δＡｓδ（０＜α≦１、０≦β＜１、０
≦γ＜１、０＜α＋β＋γ≦１、０≦δ＜１）で表記さ
れるリン化硼素系半導体から好適に構成できる。また例
えば、一般式ＢαＡｌβＧａγＩｎ1- α - β - γＰ1- δＮ
δ（０＜α≦１、０≦β＜１、０≦γ＜１、０＜α＋β
＋γ≦１、０＜δ＜１）で表記される窒素（Ｎ）を含む
リン化硼素系半導体から構成できる。好ましくは、構成
元素数が少なく、簡便に構成できる２元結晶或いは３元
混晶から構成する。例えば、単量体リン化硼素（Ｂ
Ｐ）、リン化アルミニウム・硼素混晶（ＢαＡｌβＰ：
０＜α≦１、α＋β＝１）、リン化硼素・ガリウム混晶
（ＢαＧａδＰ：０＜α≦１、α＋δ＝１）、或いはリ
ン化硼素・インジウム混晶（ＢαＩｎ1- αＰ：０＜α≦
１）などから構成する。
リン化硼素系半導体層は、一般式ＢαＡｌβＧａγＩｎ
1- α - β - γＰ1- δＡｓδ（０＜α≦１、０≦β＜１、０
≦γ＜１、０＜α＋β＋γ≦１、０≦δ＜１）で表記さ
れるリン化硼素系半導体から好適に構成できる。また例
えば、一般式ＢαＡｌβＧａγＩｎ1- α - β - γＰ1- δＮ
δ（０＜α≦１、０≦β＜１、０≦γ＜１、０＜α＋β
＋γ≦１、０＜δ＜１）で表記される窒素（Ｎ）を含む
リン化硼素系半導体から構成できる。好ましくは、構成
元素数が少なく、簡便に構成できる２元結晶或いは３元
混晶から構成する。例えば、単量体リン化硼素（Ｂ
Ｐ）、リン化アルミニウム・硼素混晶（ＢαＡｌβＰ：
０＜α≦１、α＋β＝１）、リン化硼素・ガリウム混晶
（ＢαＧａδＰ：０＜α≦１、α＋δ＝１）、或いはリ
ン化硼素・インジウム混晶（ＢαＩｎ1- αＰ：０＜α≦
１）などから構成する。
【００１０】本発明のｐ形またはｎ形リン化硼素系半導
体層は、不純物を故意に添加しない、所謂、アンドープ
（ｕｎｄｏｐｅ）の状態に於ける硼素空孔とリン空孔と
の相対的濃度の関係に各々、特徴を有している。アンド
ープのリン化硼素単量体（ＢＰ）単結晶を例にして説明
すれば、硼素空孔を占有するリン原子と、逆にリン空孔
を占める硼素原子との量的関係に特徴がある。ＢＰ単結
晶の理想的に構成された結晶格子に於いて、硼素空孔を
占有するリン（Ｐ）は、格子位置を占める周囲のリン
（Ｐ）原子と結合し、Ｐ−Ｐ結合を形成する。一方、リ
ン空孔を占める硼素（Ｂ）原子は隣接する格子位置にあ
る硼素（Ｂ）とＢ−Ｂ結合を形成する。従って、リン空
孔を占める硼素原子と、逆に硼素空孔を占有するリン原
子の相対的な量的関係は、Ｐ−Ｐ結合とＢ−Ｂ結合との
量的関係をもって知れる。これらの結合の量は、ＢＰ単
量体単結晶格子を主体的になす硼素とリンとの結合（Ｂ
−Ｐ結合）と同様に、例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分
析法やラマン（Ｒａｍａｎ）分光分析法等の分析手段に
より調査できる。
体層は、不純物を故意に添加しない、所謂、アンドープ
（ｕｎｄｏｐｅ）の状態に於ける硼素空孔とリン空孔と
の相対的濃度の関係に各々、特徴を有している。アンド
ープのリン化硼素単量体（ＢＰ）単結晶を例にして説明
すれば、硼素空孔を占有するリン原子と、逆にリン空孔
を占める硼素原子との量的関係に特徴がある。ＢＰ単結
晶の理想的に構成された結晶格子に於いて、硼素空孔を
占有するリン（Ｐ）は、格子位置を占める周囲のリン
（Ｐ）原子と結合し、Ｐ−Ｐ結合を形成する。一方、リ
ン空孔を占める硼素（Ｂ）原子は隣接する格子位置にあ
る硼素（Ｂ）とＢ−Ｂ結合を形成する。従って、リン空
孔を占める硼素原子と、逆に硼素空孔を占有するリン原
子の相対的な量的関係は、Ｐ−Ｐ結合とＢ−Ｂ結合との
量的関係をもって知れる。これらの結合の量は、ＢＰ単
量体単結晶格子を主体的になす硼素とリンとの結合（Ｂ
−Ｐ結合）と同様に、例えば、核磁気共鳴（ＮＭＲ）分
析法やラマン（Ｒａｍａｎ）分光分析法等の分析手段に
より調査できる。
【００１１】本発明に係わるｐ形リン化硼素系半導体層
は、アンドープ状態で硼素空孔よりもリン空孔の濃度が
高い状態を形成し、この状態下でｐ形不純物を添加（ｄ
ｏｐｉｎｇ）してｐ形リン化硼素系半導体層を得ること
に特徴がある。硼素空孔がリン空孔の濃度を越えて存在
する状態は、硼素空孔を占有するリンや珪素等のドナー
成分の多量の生成を招く。従って、単純にｐ形不純物を
添加したところで、例えば、室温での抵抗率（＝比抵
抗）を０．１Ω・ｃｍ以下とする低抵抗のｐ形リン化硼
素系半導体層を簡便に安定して得るに至らない。故意に
添加したｐ形不純物は、通常、１０19〜１０20ｃｍ-3を
越えて高濃度に存在する硼素空孔に関与するドナー（ｄ
ｏｎｏｒ）成分を電気的に補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉ
ｏｎ）する作用を及ぼす。しかしながら、硼素空孔が関
与した多量のドナーを充分に電気的に補償するに至ら
ず、ｎ形層として残存するか、若しくは例えば、導電性
の乏しい抵抗率にして１０2Ω・ｃｍを越える高い抵抗
のリン化硼素系結晶層となってしまう不都合がある。
は、アンドープ状態で硼素空孔よりもリン空孔の濃度が
高い状態を形成し、この状態下でｐ形不純物を添加（ｄ
ｏｐｉｎｇ）してｐ形リン化硼素系半導体層を得ること
に特徴がある。硼素空孔がリン空孔の濃度を越えて存在
する状態は、硼素空孔を占有するリンや珪素等のドナー
成分の多量の生成を招く。従って、単純にｐ形不純物を
添加したところで、例えば、室温での抵抗率（＝比抵
抗）を０．１Ω・ｃｍ以下とする低抵抗のｐ形リン化硼
素系半導体層を簡便に安定して得るに至らない。故意に
添加したｐ形不純物は、通常、１０19〜１０20ｃｍ-3を
越えて高濃度に存在する硼素空孔に関与するドナー（ｄ
ｏｎｏｒ）成分を電気的に補償（ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉ
ｏｎ）する作用を及ぼす。しかしながら、硼素空孔が関
与した多量のドナーを充分に電気的に補償するに至ら
ず、ｎ形層として残存するか、若しくは例えば、導電性
の乏しい抵抗率にして１０2Ω・ｃｍを越える高い抵抗
のリン化硼素系結晶層となってしまう不都合がある。
【００１２】リン空孔が硼素空孔以上に存在するため、
アンドープ状態でｐ形伝導性を呈するリン化硼素系半導
体層が帰結される状況下では、添加されたｐ形不純物は
有効にアクセプターとして作用できる。特に、そもそも
ｐ形の伝導性を呈するのであれば、残留ドナー成分を少
量のｐ形不純物で電気的に補償するのが可能となり、大
部分のｐ形不純物はアクセプタとして働かせることがで
きる。従って、この様な状況下では、ｐ形不純物の添加
量を増減させることにより、制御された抵抗率を有する
ｐ形リン化硼素系半導体層が安定して得られる利点があ
る。同様の利点は複数のｐ形不純物、例えば、カドミウ
ム（Ｃｄ）と亜鉛（Ｚｎ）とを同時に添加した場合でも
得られる。リン化硼素系半導体層の成膜温度に於いて、
硼素（Ｂ）と例えば組成式ＲＢX（Ｒは第ＩＩ族元素を
表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶数であ
る。）で表記される硼素多量体化合物を形成し難い第Ｉ
Ｉ族元素は、特に好適なｐ形不純物として利用できる。
第ＩＩ族元素の中で特に好適なｐ形不純物として、亜鉛
（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）及び水銀（Ｈｇ）を挙げ
られる。また、リン化硼素系半導体層の成膜温度に於い
て、上記の硼素との硼素多量体を形成し難い、両性不純
物となる第ＩＶ族元素の炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）や錫
（Ｓｎ）も利用できる。
アンドープ状態でｐ形伝導性を呈するリン化硼素系半導
体層が帰結される状況下では、添加されたｐ形不純物は
有効にアクセプターとして作用できる。特に、そもそも
ｐ形の伝導性を呈するのであれば、残留ドナー成分を少
量のｐ形不純物で電気的に補償するのが可能となり、大
部分のｐ形不純物はアクセプタとして働かせることがで
きる。従って、この様な状況下では、ｐ形不純物の添加
量を増減させることにより、制御された抵抗率を有する
ｐ形リン化硼素系半導体層が安定して得られる利点があ
る。同様の利点は複数のｐ形不純物、例えば、カドミウ
ム（Ｃｄ）と亜鉛（Ｚｎ）とを同時に添加した場合でも
得られる。リン化硼素系半導体層の成膜温度に於いて、
硼素（Ｂ）と例えば組成式ＲＢX（Ｒは第ＩＩ族元素を
表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶数であ
る。）で表記される硼素多量体化合物を形成し難い第Ｉ
Ｉ族元素は、特に好適なｐ形不純物として利用できる。
第ＩＩ族元素の中で特に好適なｐ形不純物として、亜鉛
（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）及び水銀（Ｈｇ）を挙げ
られる。また、リン化硼素系半導体層の成膜温度に於い
て、上記の硼素との硼素多量体を形成し難い、両性不純
物となる第ＩＶ族元素の炭素（Ｃ）、珪素（Ｓｉ）や錫
（Ｓｎ）も利用できる。
【００１３】ｐ形ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を得るに
従来より常用されているマグネシウム（Ｍｇ）は（Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５８（８）（１９８５）、Ｒ３
１〜Ｒ５５頁参照）、１０５０℃未満或いは１１５０℃
〜１２００℃近傍の温度で例えば、ＭｇＢ4、或いはＭ
ｇＢ6、ＭｇＢ12等の硼素多量体を形成するため、ｐ形
不純物としては不適である。硼素多量体を形成するため
に多量の硼素原子が消費されると、多量の硼素空孔が発
生し、しいては、硼素空孔を占めるリン（Ｐ）のアンチ
サイト欠陥が増量する。従って、ドナー成分を増量させ
るため、ｐ形伝導層の安定的な形成を阻害する不都合を
生ずる。一方、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ま
たは水銀（Ｈｇ）は、硼素とＲＢXの如くの多量体を形
成しない。このため、これらの第ＩＩ族元素は、ドーピ
ングに因る硼素空孔の濃度を増加を抑制できる利点を有
する。即ち、硼素空孔を占有するリンからなるドナー性
アンチサイト欠陥の増量を回避して、バックグランドと
してのドナー濃度の変動を抑える作用を発揮して、抵抗
率、キャリア濃度等の安定したリン化硼素系半導体層を
得るに貢献できる。
従来より常用されているマグネシウム（Ｍｇ）は（Ｊ．
Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，５８（８）（１９８５）、Ｒ３
１〜Ｒ５５頁参照）、１０５０℃未満或いは１１５０℃
〜１２００℃近傍の温度で例えば、ＭｇＢ4、或いはＭ
ｇＢ6、ＭｇＢ12等の硼素多量体を形成するため、ｐ形
不純物としては不適である。硼素多量体を形成するため
に多量の硼素原子が消費されると、多量の硼素空孔が発
生し、しいては、硼素空孔を占めるリン（Ｐ）のアンチ
サイト欠陥が増量する。従って、ドナー成分を増量させ
るため、ｐ形伝導層の安定的な形成を阻害する不都合を
生ずる。一方、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、ま
たは水銀（Ｈｇ）は、硼素とＲＢXの如くの多量体を形
成しない。このため、これらの第ＩＩ族元素は、ドーピ
ングに因る硼素空孔の濃度を増加を抑制できる利点を有
する。即ち、硼素空孔を占有するリンからなるドナー性
アンチサイト欠陥の増量を回避して、バックグランドと
してのドナー濃度の変動を抑える作用を発揮して、抵抗
率、キャリア濃度等の安定したリン化硼素系半導体層を
得るに貢献できる。
【００１４】アンドープ状態でｐ形伝導性を示す、即
ち、リン空孔を占有する硼素の濃度が硼素空孔を占有す
るリンの濃度を上回る状況とした上で、更にｐ形不純物
として亜鉛（Ｚｎ）をドーピングした際のリン化硼素系
半導体層のキャリア濃度の安定性を図３に示す。図３に
例示するのは、温度を１０５０℃とし、後述するＶ／Ｉ
ＩＩ比率を約１００に設定して、有機金属熱分解気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法で成膜した単量体のｐ形リン化硼素
（ＢＰ）半導体層のキャリア濃度である。亜鉛（Ｚｎ）
のドーピング量を一定とした場合、得られるキャリア濃
度は３．２×１０19ｃｍ-3を平均値として±４．５％と
安定している。抵抗率の変動も略この範囲内で安定して
いる。一方、図３に対比させて示す如く、亜鉛を故意に
添加していないアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）の場合のキ
ャリア濃度は、２．８×１０19ｃｍ-3±５０．７％と分
布幅が広く、不安定である。即ち、硼素或いはリンの空
孔に係わるアンチサイトの相対濃度を単に規定した状況
下とする技術手段のみでは、所望するキャリア濃度或い
は抵抗率のリン化硼素系半導体層を安定して得るに至ら
ないことは明白である。リン化硼素（ＢＰ）を成膜する
に適する７５０℃〜１２００℃でＭｇＢ4等の硼素多量
体を構成するマグネシウム（Ｍｇ）をｐ形不純物として
添加した際には、多量体の形成に伴い発生する硼素空孔
を占有するリンのアンチサイトの増量により、上記の亜
鉛（Ｚｎ）ドーピングとは異なり、キャリア濃度或いは
抵抗率の安定したｐ形リン化硼素系半導体層を得るに至
らない。Ｍｇのドーピング量を増加させると、より多量
の硼素空孔を占有したリンからなるドナー成分の増加に
起因して、ｐ形伝導層が得られず、高抵抗層が帰結され
る場合がある。
ち、リン空孔を占有する硼素の濃度が硼素空孔を占有す
るリンの濃度を上回る状況とした上で、更にｐ形不純物
として亜鉛（Ｚｎ）をドーピングした際のリン化硼素系
半導体層のキャリア濃度の安定性を図３に示す。図３に
例示するのは、温度を１０５０℃とし、後述するＶ／Ｉ
ＩＩ比率を約１００に設定して、有機金属熱分解気相成
長（ＭＯＣＶＤ）法で成膜した単量体のｐ形リン化硼素
（ＢＰ）半導体層のキャリア濃度である。亜鉛（Ｚｎ）
のドーピング量を一定とした場合、得られるキャリア濃
度は３．２×１０19ｃｍ-3を平均値として±４．５％と
安定している。抵抗率の変動も略この範囲内で安定して
いる。一方、図３に対比させて示す如く、亜鉛を故意に
添加していないアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）の場合のキ
ャリア濃度は、２．８×１０19ｃｍ-3±５０．７％と分
布幅が広く、不安定である。即ち、硼素或いはリンの空
孔に係わるアンチサイトの相対濃度を単に規定した状況
下とする技術手段のみでは、所望するキャリア濃度或い
は抵抗率のリン化硼素系半導体層を安定して得るに至ら
ないことは明白である。リン化硼素（ＢＰ）を成膜する
に適する７５０℃〜１２００℃でＭｇＢ4等の硼素多量
体を構成するマグネシウム（Ｍｇ）をｐ形不純物として
添加した際には、多量体の形成に伴い発生する硼素空孔
を占有するリンのアンチサイトの増量により、上記の亜
鉛（Ｚｎ）ドーピングとは異なり、キャリア濃度或いは
抵抗率の安定したｐ形リン化硼素系半導体層を得るに至
らない。Ｍｇのドーピング量を増加させると、より多量
の硼素空孔を占有したリンからなるドナー成分の増加に
起因して、ｐ形伝導層が得られず、高抵抗層が帰結され
る場合がある。
【００１５】一方、アンドープ状態で既にリン空孔が硼
素空孔の濃度以上に存在する状態で、換言すれば、アク
セプターであるリン空孔を占有する硼素原子が多量に存
在する状態でｎ形不純物を添加しても、電気的に補償し
きれずにアクセプタ成分が残存したｐ形層が得られる場
合があり不都合である。または、高抵抗層となるのみで
ある。本発明が提示する如く、アンドープ状態で硼素空
孔がリン空孔以上の濃度で存在する状態を創出すれば、
添加したｎ形不純物は、その一部がアクセプターとドナ
ー／アクセプター対をなすに消費されるものの、大部分
のｎ形不純物は電気的に活性なドナーとして働くことが
できる。従って、この様な状況下では、ｎ形不純物の添
加量を増減させることにより、制御された抵抗率を有す
るｎ形リン化硼素系半導体層を安定して得られる利点が
ある。ｎ形不純物としては、第ＩＶ族の珪素（Ｓｉ）や
錫（Ｓｎ）、及びセレン（Ｓｅ）、硫黄（Ｓ）、テルル
（Ｔｅ）等の第ＶＩ族元素を挙げられる。また、複数の
ｎ形不純物、例えば、錫（Ｓｎ）と珪素（Ｓｉ）とを併
せて添加しても同様の利点を得られる。
素空孔の濃度以上に存在する状態で、換言すれば、アク
セプターであるリン空孔を占有する硼素原子が多量に存
在する状態でｎ形不純物を添加しても、電気的に補償し
きれずにアクセプタ成分が残存したｐ形層が得られる場
合があり不都合である。または、高抵抗層となるのみで
ある。本発明が提示する如く、アンドープ状態で硼素空
孔がリン空孔以上の濃度で存在する状態を創出すれば、
添加したｎ形不純物は、その一部がアクセプターとドナ
ー／アクセプター対をなすに消費されるものの、大部分
のｎ形不純物は電気的に活性なドナーとして働くことが
できる。従って、この様な状況下では、ｎ形不純物の添
加量を増減させることにより、制御された抵抗率を有す
るｎ形リン化硼素系半導体層を安定して得られる利点が
ある。ｎ形不純物としては、第ＩＶ族の珪素（Ｓｉ）や
錫（Ｓｎ）、及びセレン（Ｓｅ）、硫黄（Ｓ）、テルル
（Ｔｅ）等の第ＶＩ族元素を挙げられる。また、複数の
ｎ形不純物、例えば、錫（Ｓｎ）と珪素（Ｓｉ）とを併
せて添加しても同様の利点を得られる。
【００１６】特に、錫（Ｓｎ）は、ＳｎＢX（Ｘは硼素
の組成比を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶
数である。）等の硼素多量体を形成しない。このため、
ドーピングに因る硼素空孔の濃度の増加、しいては、硼
素空孔を占有するリンからなるドナー性アンチサイト欠
陥の増量を抑制できる。従って、ドーピングに因るバッ
クグランドとしてのドナー濃度の変動を回避できるた
め、一定の抵抗率或いはキャリア濃度等のリン化硼素系
半導体層を安定してもたらすに貢献できる。錫（Ｓｎ）
の添加源として、例えば、テトラエチル錫（（Ｃ2Ｈ5）
4Ｓｎ）等の有機錫化合物を例示できる。
の組成比を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶
数である。）等の硼素多量体を形成しない。このため、
ドーピングに因る硼素空孔の濃度の増加、しいては、硼
素空孔を占有するリンからなるドナー性アンチサイト欠
陥の増量を抑制できる。従って、ドーピングに因るバッ
クグランドとしてのドナー濃度の変動を回避できるた
め、一定の抵抗率或いはキャリア濃度等のリン化硼素系
半導体層を安定してもたらすに貢献できる。錫（Ｓｎ）
の添加源として、例えば、テトラエチル錫（（Ｃ2Ｈ5）
4Ｓｎ）等の有機錫化合物を例示できる。
【００１７】リン化硼素系半導体層は、例えば、珪素単
結晶（シリコン）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、或いはリン
化硼素（ＢＰ）（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．，１２０（１９７３）、ｐ．ｐ．８０２〜８０
６．、及び米国特許５，０４２，０４３号公報参照）
等の単結晶を基板として例えば、気相成長手段に依り成
膜する。リン化硼素系半導体層を得る気相成長手段とし
ては、トリエチル硼素（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン
（ＰＨ3）／水素（Ｈ2）成長反応系を利用したＭＯＣＶ
Ｄ法がある（Ｉｎｓｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｆ．Ｓｅ
ｒ．，Ｎｏ．１２９（ＩＯＰ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ
Ｌｔｄ．，１９９３）、１５７〜１６２頁参照）。ま
た、三塩化硼素（ＢＣｌ3）／三塩化リン（ＰＣｌ3）／
Ｈ2反応系ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）気相成長法、及
びジボラン（Ｂ2Ｈ6）／ＰＨ3／Ｈ2反応系ハイドライド
（ｈｙｄｒｉｄｅ）気相成長手段を例示できる。また、
分子線エピタキシャル成長法を例示できる（Ｊ．Ｓｏｌ
ｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．，１３３（１９９７）、
２６９〜２７２頁参照）。
結晶（シリコン）、リン化ガリウム（ＧａＰ）、砒化ガ
リウム（ＧａＡｓ）、炭化珪素（ＳｉＣ）、或いはリン
化硼素（ＢＰ）（Ｊ．Ｅｌｅｃｔｒｏｃｈｅｍ．Ｓｏ
ｃ．，１２０（１９７３）、ｐ．ｐ．８０２〜８０
６．、及び米国特許５，０４２，０４３号公報参照）
等の単結晶を基板として例えば、気相成長手段に依り成
膜する。リン化硼素系半導体層を得る気相成長手段とし
ては、トリエチル硼素（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン
（ＰＨ3）／水素（Ｈ2）成長反応系を利用したＭＯＣＶ
Ｄ法がある（Ｉｎｓｔ．Ｐｈｙｓ．Ｃｏｎｆ．Ｓｅ
ｒ．，Ｎｏ．１２９（ＩＯＰ Ｐｕｂｌｉｓｈｉｎｇ
Ｌｔｄ．，１９９３）、１５７〜１６２頁参照）。ま
た、三塩化硼素（ＢＣｌ3）／三塩化リン（ＰＣｌ3）／
Ｈ2反応系ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）気相成長法、及
びジボラン（Ｂ2Ｈ6）／ＰＨ3／Ｈ2反応系ハイドライド
（ｈｙｄｒｉｄｅ）気相成長手段を例示できる。また、
分子線エピタキシャル成長法を例示できる（Ｊ．Ｓｏｌ
ｉｄ Ｓｔａｔｅ Ｃｈｅｍ．，１３３（１９９７）、
２６９〜２７２頁参照）。
【００１８】リン化硼素結晶層を形成するには、約７５
０℃〜１２００℃の温度範囲が適する。約１２００℃を
越える高温では、例えばＢ13Ｐ2の様な多量体が発生し
（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，４７（１）（１９
６４）、４４〜４６頁）、組成的に均質なリン化硼素系
半導体層を得るに支障となる。トリエチル硼素（（Ｃ2
Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン（ＰＨ3）／水素（Ｈ2）ＭＯＣ
ＶＤ気相成長手段では、アンドープ状態で硼素空孔を占
めるリン原子、或いは硼素空孔の関与するドナー成分の
濃度がリン空孔に係わるアクセプター濃度よりも高いリ
ン化硼素系化合物半導体層を得るには、成膜温度（基板
温度）を７５０℃を越え１０００℃未満とするのが適す
る。一方、アンドープ状態でリン空孔を占める硼素原
子、或いはリン空孔の関与するアクセプター成分の濃度
が硼素空孔に係わるドナー濃度よりも高いリン化硼素系
化合物半導体層を得るには、成膜温度（基板温度）を１
０００℃を越え、１２００℃以下とするのが適する。
０℃〜１２００℃の温度範囲が適する。約１２００℃を
越える高温では、例えばＢ13Ｐ2の様な多量体が発生し
（Ｊ．Ａｍ．Ｃｅｒａｍ．Ｓｏｃ．，４７（１）（１９
６４）、４４〜４６頁）、組成的に均質なリン化硼素系
半導体層を得るに支障となる。トリエチル硼素（（Ｃ2
Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン（ＰＨ3）／水素（Ｈ2）ＭＯＣ
ＶＤ気相成長手段では、アンドープ状態で硼素空孔を占
めるリン原子、或いは硼素空孔の関与するドナー成分の
濃度がリン空孔に係わるアクセプター濃度よりも高いリ
ン化硼素系化合物半導体層を得るには、成膜温度（基板
温度）を７５０℃を越え１０００℃未満とするのが適す
る。一方、アンドープ状態でリン空孔を占める硼素原
子、或いはリン空孔の関与するアクセプター成分の濃度
が硼素空孔に係わるドナー濃度よりも高いリン化硼素系
化合物半導体層を得るには、成膜温度（基板温度）を１
０００℃を越え、１２００℃以下とするのが適する。
【００１９】上記の好適な温度範囲でリン化硼素系半導
体層を成膜するに際し、Ｖ／ＩＩＩ供給比率が７０未満
であると、基板表面上に種々の結晶面が混在してなる多
結晶層となり単結晶層を得るに支障を来す。多結晶層で
は例えば、結晶粒界での転位の発生、或いは粒界の存在
に因りキャリアの移動度は低下するなどの結晶学的或い
は電気的な品質の悪化が発生し、高性能のリン化硼素系
化合物半導体素子を構成するに不都合となる。Ｖ／ＩＩ
Ｉ供給比率を７０以上で１２０以下の範囲とすると、リ
ン化硼素系化合物半導体層を構成する結晶面は画一化さ
れる。１２０を越えるＶ／ＩＩＩ供給比率下では、リン
等のＶ族元素の供給が過多となり、リン等を含む析出物
が発生し、表面状態の平滑性に欠けるリン化硼素系半導
体層となるため好ましくはない。
体層を成膜するに際し、Ｖ／ＩＩＩ供給比率が７０未満
であると、基板表面上に種々の結晶面が混在してなる多
結晶層となり単結晶層を得るに支障を来す。多結晶層で
は例えば、結晶粒界での転位の発生、或いは粒界の存在
に因りキャリアの移動度は低下するなどの結晶学的或い
は電気的な品質の悪化が発生し、高性能のリン化硼素系
化合物半導体素子を構成するに不都合となる。Ｖ／ＩＩ
Ｉ供給比率を７０以上で１２０以下の範囲とすると、リ
ン化硼素系化合物半導体層を構成する結晶面は画一化さ
れる。１２０を越えるＶ／ＩＩＩ供給比率下では、リン
等のＶ族元素の供給が過多となり、リン等を含む析出物
が発生し、表面状態の平滑性に欠けるリン化硼素系半導
体層となるため好ましくはない。
【００２０】本発明に係わるｎ形及びｐ形リン化硼素系
半導体層は、抵抗率或いはキャリア濃度が安定している
ため、特性の安定したリン化硼素系半導体素子を得るに
好都合に利用できる。例えば、本発明のｎ形及びｐ形リ
ン化硼素系半導体層の双方を利用してｐｎ接合構造体を
備えた特性の安定したリン化硼素系半導体ダイオード等
を構成できる。例えば、ＬＥＤやＬＤにあって、抵抗率
の安定したｐ形及びｎ形リン化硼素系半導体層を発光層
を挟持するクラッド層として利用すれば、順方向電圧
（Ｖｆ）或いは閾値電圧（Ｖｔｈ）の安定したｐｎ接合
型ダブルヘテロ（ＤＨ）構造のＬＥＤやＬＤを構成でき
る。発光層には例えば、窒化ガリウム・インジウム混晶
（ＧａXＩｎ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）や窒素（Ｎ）と窒素以
外のリン（Ｐ）等の第Ｖ族元素を構成元素として含む窒
化リン化ガリウム混晶（ＧａＰYＮ1-Y：０＜Ｙ＜１）等
から構成できる。特に、クラッド層をなすリン化硼素系
半導体層とミスマッチ（ｍｉｓｍａｔｃｈ）の少ない格
子面間隔を与える組成のＧａXＩｎ1-XＮ混晶（０≦Ｘ≦
１）やＧａＰYＮ1-Y混晶（０＜Ｙ＜１）等から発光層を
構成すると、輝度特性に優れる発光素子を構成できる。
半導体層は、抵抗率或いはキャリア濃度が安定している
ため、特性の安定したリン化硼素系半導体素子を得るに
好都合に利用できる。例えば、本発明のｎ形及びｐ形リ
ン化硼素系半導体層の双方を利用してｐｎ接合構造体を
備えた特性の安定したリン化硼素系半導体ダイオード等
を構成できる。例えば、ＬＥＤやＬＤにあって、抵抗率
の安定したｐ形及びｎ形リン化硼素系半導体層を発光層
を挟持するクラッド層として利用すれば、順方向電圧
（Ｖｆ）或いは閾値電圧（Ｖｔｈ）の安定したｐｎ接合
型ダブルヘテロ（ＤＨ）構造のＬＥＤやＬＤを構成でき
る。発光層には例えば、窒化ガリウム・インジウム混晶
（ＧａXＩｎ1-XＮ：０≦Ｘ≦１）や窒素（Ｎ）と窒素以
外のリン（Ｐ）等の第Ｖ族元素を構成元素として含む窒
化リン化ガリウム混晶（ＧａＰYＮ1-Y：０＜Ｙ＜１）等
から構成できる。特に、クラッド層をなすリン化硼素系
半導体層とミスマッチ（ｍｉｓｍａｔｃｈ）の少ない格
子面間隔を与える組成のＧａXＩｎ1-XＮ混晶（０≦Ｘ≦
１）やＧａＰYＮ1-Y混晶（０＜Ｙ＜１）等から発光層を
構成すると、輝度特性に優れる発光素子を構成できる。
【００２１】
【作用】リン化硼素系化合物半導体層に於いて、硼素空
孔を占めるリン原子を越える濃度で存在するリン空孔を
占有する硼素は、ｐ形の伝導を呈するバックグランドを
与え、ｐ形不純物の添加に因り、安定してｐ形のリン化
硼素系化合物半導体層を与えると共に、ｐ形不純物の添
加量の制御に依って、抵抗率、キャリア濃度の制御され
たｐ形リン化硼素系化合物半導体層をもたらす作用を有
する。
孔を占めるリン原子を越える濃度で存在するリン空孔を
占有する硼素は、ｐ形の伝導を呈するバックグランドを
与え、ｐ形不純物の添加に因り、安定してｐ形のリン化
硼素系化合物半導体層を与えると共に、ｐ形不純物の添
加量の制御に依って、抵抗率、キャリア濃度の制御され
たｐ形リン化硼素系化合物半導体層をもたらす作用を有
する。
【００２２】リン化硼素系化合物半導体層に於いて、リ
ン空孔を占める硼素原子を越える濃度で存在する硼素空
孔を占有するリンは、ｎ形の伝導を呈するバックグラン
ドを与え、ｎ形不純物の添加に因り、安定してｎ形のリ
ン化硼素系化合物半導体層を与えると共に、ｎ形不純物
の添加量の制御に依って、抵抗率、キャリア濃度の制御
されたｎ形リン化硼素系化合物半導体層をもたらす作用
を有する。
ン空孔を占める硼素原子を越える濃度で存在する硼素空
孔を占有するリンは、ｎ形の伝導を呈するバックグラン
ドを与え、ｎ形不純物の添加に因り、安定してｎ形のリ
ン化硼素系化合物半導体層を与えると共に、ｎ形不純物
の添加量の制御に依って、抵抗率、キャリア濃度の制御
されたｎ形リン化硼素系化合物半導体層をもたらす作用
を有する。
【００２３】
【実施例】本発明を、珪素単結晶（シリコン）基板上に
設けられたｐ形及びｎ形のリン化硼素（ＢＰ）半導体層
を利用してリン化硼素系半導体発光素子（ＬＥＤ）を構
成する場合を例にして具体的に説明する。
設けられたｐ形及びｎ形のリン化硼素（ＢＰ）半導体層
を利用してリン化硼素系半導体発光素子（ＬＥＤ）を構
成する場合を例にして具体的に説明する。
【００２４】本実施例に係わるＬＥＤ１Ｂの断面模式図
を図１に示す。単結晶基板１０１には、（１１１）結晶
面を表面とする硼素（Ｂ）を添加したｐ形の珪素単結晶
を用いた。基板１０１表面上には、トリエチル硼素
（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン（ＰＨ3）／水素
（Ｈ2）系常圧ＭＯＣＶＤ法により１０５０℃で、亜鉛
（Ｚｎ）をドーピングした（１１１）−ｐ形リン化硼素
（ＢＰ）からなる下部クラッド層１０２を形成した。ま
た、形成時のＶ／ＩＩＩ比率（＝ＰＨ3／（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ
供給比率）は約１１５に設定した。レーザーラマン分光
法等を利用した分析からは、同温度及び同Ｖ／ＩＩＩ比
率で成長したアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のＢＰ層内の
リン空孔を占める硼素の濃度は、硼素空孔を占有するリ
ンの濃度を越えており、その量は約１×１０19ｃｍ-3を
越えるものとなった。亜鉛のドーピング源として、ジメ
チル亜鉛（（ＣＨ3）2Ｚｎ）−水素混合ガス（体積混合
率≒１００ｖｏｌ．ｐｐｍ）を使用し、下部クラッド層
１０２のキャリア濃度は約１×１０19ｃｍ-3とした。ジ
メチル亜鉛の供給量は毎分２×１０-6モル（ｍｏｌ）と
した。また、層厚を約４００ｎｍとした下部クラッド層
１０２は、室温での禁止帯幅を約３エレクトロンボルト
（ｅＶ）とするリン化硼素（ＢＰ）から構成した。
を図１に示す。単結晶基板１０１には、（１１１）結晶
面を表面とする硼素（Ｂ）を添加したｐ形の珪素単結晶
を用いた。基板１０１表面上には、トリエチル硼素
（（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ）／ホスフィン（ＰＨ3）／水素
（Ｈ2）系常圧ＭＯＣＶＤ法により１０５０℃で、亜鉛
（Ｚｎ）をドーピングした（１１１）−ｐ形リン化硼素
（ＢＰ）からなる下部クラッド層１０２を形成した。ま
た、形成時のＶ／ＩＩＩ比率（＝ＰＨ3／（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ
供給比率）は約１１５に設定した。レーザーラマン分光
法等を利用した分析からは、同温度及び同Ｖ／ＩＩＩ比
率で成長したアンドープ（ｕｎｄｏｐｅ）のＢＰ層内の
リン空孔を占める硼素の濃度は、硼素空孔を占有するリ
ンの濃度を越えており、その量は約１×１０19ｃｍ-3を
越えるものとなった。亜鉛のドーピング源として、ジメ
チル亜鉛（（ＣＨ3）2Ｚｎ）−水素混合ガス（体積混合
率≒１００ｖｏｌ．ｐｐｍ）を使用し、下部クラッド層
１０２のキャリア濃度は約１×１０19ｃｍ-3とした。ジ
メチル亜鉛の供給量は毎分２×１０-6モル（ｍｏｌ）と
した。また、層厚を約４００ｎｍとした下部クラッド層
１０２は、室温での禁止帯幅を約３エレクトロンボルト
（ｅＶ）とするリン化硼素（ＢＰ）から構成した。
【００２５】立方晶閃亜鉛鉱結晶型（ｓｐｈａｒｅｌｉ
ｔｅ）のＢＰ下部クラッド層１０２上には、六方晶ウル
ツ鉱結晶型のｎ形窒化ガリウム・インジウムからなる発
光層１０３を形成した。発光層１０３をなすＧａ0.94Ｉ
ｎ0.06Ｎ層は、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）
／トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）／アンモニ
ア（ＮＨ3）／アルゴン（Ａｒ）／水素（Ｈ2）系常圧Ｍ
ＯＣＶＤ気相成長手段を利用して８５０℃で成長させ
た。発光層１０３のキャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3
とし、層厚は約６００ｎｍとした。波長を３２５ｎｍと
するヘリウム（Ｈｅ）−カドミウム（Ｃｄ）レーザー光
を入射させた際の発光層１０３からのフォトルミネッセ
ンス（ＰＬ）スペクトルを図２に例示する。ＰＬ光の中
心波長は、約４２７．５ｎｍとなった。また、レーザー
光の入射強度を約０．２ミリワット（ｍＷ）とした際の
ＰＬ強度は約７．０ミリボルト（ｍＶ）であり、青紫色
ＰＬスペクトルの半値幅は約３７８．６ミリエレクトロ
ンボルト（ｍｅＶ）であった。
ｔｅ）のＢＰ下部クラッド層１０２上には、六方晶ウル
ツ鉱結晶型のｎ形窒化ガリウム・インジウムからなる発
光層１０３を形成した。発光層１０３をなすＧａ0.94Ｉ
ｎ0.06Ｎ層は、トリメチルガリウム（（ＣＨ3）3Ｇａ）
／トリメチルインジウム（（ＣＨ3）3Ｉｎ）／アンモニ
ア（ＮＨ3）／アルゴン（Ａｒ）／水素（Ｈ2）系常圧Ｍ
ＯＣＶＤ気相成長手段を利用して８５０℃で成長させ
た。発光層１０３のキャリア濃度は約２×１０18ｃｍ-3
とし、層厚は約６００ｎｍとした。波長を３２５ｎｍと
するヘリウム（Ｈｅ）−カドミウム（Ｃｄ）レーザー光
を入射させた際の発光層１０３からのフォトルミネッセ
ンス（ＰＬ）スペクトルを図２に例示する。ＰＬ光の中
心波長は、約４２７．５ｎｍとなった。また、レーザー
光の入射強度を約０．２ミリワット（ｍＷ）とした際の
ＰＬ強度は約７．０ミリボルト（ｍＶ）であり、青紫色
ＰＬスペクトルの半値幅は約３７８．６ミリエレクトロ
ンボルト（ｍｅＶ）であった。
【００２６】発光層１０３上には、リン化硼素（ＢＰ）
層の成膜に利用した上記の常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用
し、８５０℃で錫（Ｚｎ）ドープｎ形ＢＰ層からなる上
部クラッド層１０４を形成した。また、形成時のＶ／Ｉ
ＩＩ比率（＝ＰＨ3／（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ供給比率）は約１０
０に設定した。レーザーラマン分光法等を利用した分析
では、同温度及び同Ｖ／ＩＩＩ比率で成長したアンドー
プ（ｕｎｄｏｐｅ）のＢＰ層内の硼素空孔を占めるリン
の濃度は、リン空孔を占有する硼素の濃度を越えてお
り、その量は約３×１０19ｃｍ-3と求められた。錫のド
ーピング源には、テトラエチル錫を使用した。テトラエ
チル錫の供給量は毎分１．０×１０-6モル（ｍｏｌ）と
し、上部クラッド層１０４のキャリア濃度は４×１０19
ｃｍ-3に調整した。上部クラッド層１０４をなすｎ形Ｂ
Ｐ層の室温での禁止帯幅は、吸収係数の波長（光子エネ
ルギー）依存性から約３ｅＶと求められた。上部クラッ
ド層１０４の層厚は約４００ｎｍとした。
層の成膜に利用した上記の常圧ＭＯＣＶＤ手段を利用
し、８５０℃で錫（Ｚｎ）ドープｎ形ＢＰ層からなる上
部クラッド層１０４を形成した。また、形成時のＶ／Ｉ
ＩＩ比率（＝ＰＨ3／（Ｃ2Ｈ5）3Ｂ供給比率）は約１０
０に設定した。レーザーラマン分光法等を利用した分析
では、同温度及び同Ｖ／ＩＩＩ比率で成長したアンドー
プ（ｕｎｄｏｐｅ）のＢＰ層内の硼素空孔を占めるリン
の濃度は、リン空孔を占有する硼素の濃度を越えてお
り、その量は約３×１０19ｃｍ-3と求められた。錫のド
ーピング源には、テトラエチル錫を使用した。テトラエ
チル錫の供給量は毎分１．０×１０-6モル（ｍｏｌ）と
し、上部クラッド層１０４のキャリア濃度は４×１０19
ｃｍ-3に調整した。上部クラッド層１０４をなすｎ形Ｂ
Ｐ層の室温での禁止帯幅は、吸収係数の波長（光子エネ
ルギー）依存性から約３ｅＶと求められた。上部クラッ
ド層１０４の層厚は約４００ｎｍとした。
【００２７】単結晶基板１０１、下部クラッド層１０
２、発光層１０３、上部クラッド層１０４からなる積層
構造体１Ａの上部クラッド層１０４の中央には、金・ゲ
ルマニウム（Ａｕ・Ｇｅ）合金からなる円形（直径＝１
１０μｍ）のオーミック性のｎ形表面電極１０５を配置
した。また、ｐ形珪素単結晶基板１０１の裏面の略全面
には、アルミニウム（Ａｌ）からなるオーミック性のｐ
形裏面電極１０６を設けて、ｐｎ接合型ダブルヘテロ接
合構造のＬＥＤ１Ｂとなした。両電極１０５、１０６共
に、電極材料を被着した後、窒素気流中に於いて、４２
０℃で３分間、合金化（ａｌｌｏｙｉｎｇ）熱処理を施
した。
２、発光層１０３、上部クラッド層１０４からなる積層
構造体１Ａの上部クラッド層１０４の中央には、金・ゲ
ルマニウム（Ａｕ・Ｇｅ）合金からなる円形（直径＝１
１０μｍ）のオーミック性のｎ形表面電極１０５を配置
した。また、ｐ形珪素単結晶基板１０１の裏面の略全面
には、アルミニウム（Ａｌ）からなるオーミック性のｐ
形裏面電極１０６を設けて、ｐｎ接合型ダブルヘテロ接
合構造のＬＥＤ１Ｂとなした。両電極１０５、１０６共
に、電極材料を被着した後、窒素気流中に於いて、４２
０℃で３分間、合金化（ａｌｌｏｙｉｎｇ）熱処理を施
した。
【００２８】ｎ−サイドアップ（ｎ−ｓｉｄｅ ｕｐ）
型のＬＥＤ１Ｂに、２０ミリアンペア（ｍＡ）の順方向
（ｆｏｒｗａｒｄ）電流を通流し、次の（ａ）〜（ｄ）
項に記載の特性を得た。 （ａ）発光中心波長：約４３０ｎｍ （ｂ）輝度：０．８カンデラ（ｃｄ） （ｃ）順方向電圧：３ボルト（Ｖ） （ｄ）逆方向電圧：８Ｖ（逆方向電流＝１０μＡ） 特に、発光層を挟持する下部及び上部クラッド層１０
２，１０５を、高いキャリア濃度のｎ形またはｐ形のリ
ン化硼素層から構成したため、順方向電圧の低い青紫帯
光を発するＬＥＤを提供できた。また、特に、クラッド
層１０２、１０５を発光を透過するに充分な広い禁止帯
幅を有する単量体リン化硼素から構成したため、高輝度
の青紫色ＬＥＤが提供された。
型のＬＥＤ１Ｂに、２０ミリアンペア（ｍＡ）の順方向
（ｆｏｒｗａｒｄ）電流を通流し、次の（ａ）〜（ｄ）
項に記載の特性を得た。 （ａ）発光中心波長：約４３０ｎｍ （ｂ）輝度：０．８カンデラ（ｃｄ） （ｃ）順方向電圧：３ボルト（Ｖ） （ｄ）逆方向電圧：８Ｖ（逆方向電流＝１０μＡ） 特に、発光層を挟持する下部及び上部クラッド層１０
２，１０５を、高いキャリア濃度のｎ形またはｐ形のリ
ン化硼素層から構成したため、順方向電圧の低い青紫帯
光を発するＬＥＤを提供できた。また、特に、クラッド
層１０２、１０５を発光を透過するに充分な広い禁止帯
幅を有する単量体リン化硼素から構成したため、高輝度
の青紫色ＬＥＤが提供された。
【００２９】
【発明の効果】本発明によれば、シリコン等の単結晶基
板上に形成した、硼素の空孔を占有するリンと、リンの
空孔を占有する硼素との双方が内在し、硼素とリンとを
構成元素として含むリン化硼素系半導体層を備えたリン
化硼素系半導体素子に於いて、ｐ形の伝導を呈するリン
化硼素系半導体層を気相成長法に依り得るに際し、アン
ドープ状態で硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上
に、リンの空孔を占有する硼素を存在する状況下で、且
つ、第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物を添
加してｐ形のリン化硼素系化合物半導体層を得ることと
したので、抵抗率やキャリア濃度の安定したリン化硼素
系半導体層を利用して、例えば、電気的特性に優れるリ
ン化硼素系半導体素子を提供できる。
板上に形成した、硼素の空孔を占有するリンと、リンの
空孔を占有する硼素との双方が内在し、硼素とリンとを
構成元素として含むリン化硼素系半導体層を備えたリン
化硼素系半導体素子に於いて、ｐ形の伝導を呈するリン
化硼素系半導体層を気相成長法に依り得るに際し、アン
ドープ状態で硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上
に、リンの空孔を占有する硼素を存在する状況下で、且
つ、第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物を添
加してｐ形のリン化硼素系化合物半導体層を得ることと
したので、抵抗率やキャリア濃度の安定したリン化硼素
系半導体層を利用して、例えば、電気的特性に優れるリ
ン化硼素系半導体素子を提供できる。
【００３０】また本発明に依れば、アンドープ状態で硼
素のリンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、硼素
の空孔を占有するリンが存在する状況下で、更に第ＩＶ
族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物を添加してｎ形
のリン化硼素系化合物半導体層を得ることとしたので、
抵抗率やキャリア濃度の安定したリン化硼素系半導体層
を利用して、例えば、電気的特性に優れるリン化硼素系
半導体素子を提供できる。
素のリンの空孔を占有する硼素の原子濃度以上に、硼素
の空孔を占有するリンが存在する状況下で、更に第ＩＶ
族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物を添加してｎ形
のリン化硼素系化合物半導体層を得ることとしたので、
抵抗率やキャリア濃度の安定したリン化硼素系半導体層
を利用して、例えば、電気的特性に優れるリン化硼素系
半導体素子を提供できる。
【００３１】特に本発明では、リン化硼素系半導体層を
気相成長させるに好適な温度範囲に於いて、硼素とは多
量体を形成し難い元素をｎ形またはｐ形不純物として添
加することにより、ｎ形またはｐ形の伝導性のリン化硼
素系半導体層を得ることとしたので、硼素多量体の形成
に伴う空孔濃度の変動に因る抵抗率の不安定性を抑制で
き、例えば、高いキャリア濃度のリン化硼素系半導体層
を安定して得るに貢献できると共に、この様な高キャリ
ア濃度の導電層を利用して、例えば、順方向電圧の低い
省電力型のリン化硼素系半導体発光素子をもたらすせる
効果がある。
気相成長させるに好適な温度範囲に於いて、硼素とは多
量体を形成し難い元素をｎ形またはｐ形不純物として添
加することにより、ｎ形またはｐ形の伝導性のリン化硼
素系半導体層を得ることとしたので、硼素多量体の形成
に伴う空孔濃度の変動に因る抵抗率の不安定性を抑制で
き、例えば、高いキャリア濃度のリン化硼素系半導体層
を安定して得るに貢献できると共に、この様な高キャリ
ア濃度の導電層を利用して、例えば、順方向電圧の低い
省電力型のリン化硼素系半導体発光素子をもたらすせる
効果がある。
【００３２】本発明によれば、単結晶基板上に、１００
０℃を越え、１２００℃未満の温度に於いて、第ＩＩＩ
族構成元素に対する第Ｖ族構成元素の供給比率を７０以
上１５０以下の範囲とし、尚且、第ＩＩ族元素または第
ＩＶ族元素のｐ形不純物を添加しつつ、ｐ形のリン化硼
素系半導体層を形成することとしたので、残留ドナー成
分を電気的に補償するために消費されるアクセプターの
量を低減でき、従って、高キャリア濃度で低抵抗率のｐ
形リン化硼素系半導体層を安定して形成するに効果を奏
する。
０℃を越え、１２００℃未満の温度に於いて、第ＩＩＩ
族構成元素に対する第Ｖ族構成元素の供給比率を７０以
上１５０以下の範囲とし、尚且、第ＩＩ族元素または第
ＩＶ族元素のｐ形不純物を添加しつつ、ｐ形のリン化硼
素系半導体層を形成することとしたので、残留ドナー成
分を電気的に補償するために消費されるアクセプターの
量を低減でき、従って、高キャリア濃度で低抵抗率のｐ
形リン化硼素系半導体層を安定して形成するに効果を奏
する。
【００３３】また本発明によれば、単結晶基板上に、７
５０℃を越え、１０００℃未満とした温度で、第ＩＩＩ
族構成元素に対する第Ｖ族構成元素の供給比率を７０以
上１５０以下の範囲とし、且つ、第ＩＶ族元素または第
ＶＩ族元素のｎ形不純物を添加しつつ、ｎ形のリン化硼
素系半導体層を形成することとしたので、残留アクセプ
ター成分を電気的に補償するために消費されるｎ形不純
物の量を低減できるため、高キャリア濃度で低抵抗率の
ｐ形リン化硼素系半導体層を安定して形成するに効果を
奏する。
５０℃を越え、１０００℃未満とした温度で、第ＩＩＩ
族構成元素に対する第Ｖ族構成元素の供給比率を７０以
上１５０以下の範囲とし、且つ、第ＩＶ族元素または第
ＶＩ族元素のｎ形不純物を添加しつつ、ｎ形のリン化硼
素系半導体層を形成することとしたので、残留アクセプ
ター成分を電気的に補償するために消費されるｎ形不純
物の量を低減できるため、高キャリア濃度で低抵抗率の
ｐ形リン化硼素系半導体層を安定して形成するに効果を
奏する。
【図１】本発明の実施例に係るＬＥＤの断面模式図であ
る。
る。
【図２】本発明の実施例に係るＬＥＤの発光層のＰＬス
ペクトルである。
ペクトルである。
【図３】亜鉛をドーピングした場合とアンドープの場合
のリン化硼素系半導体層のキャリア濃度の安定性を示す
図である。
のリン化硼素系半導体層のキャリア濃度の安定性を示す
図である。
１Ａ 積層構造体
１Ｂ ＬＥＤ
１０１ 単結晶基板
１０２ 下部クラッド層
１０３ 発光層
１０４ 上部クラッド層
１０５ ｎ形表面電極
１０６ ｐ形裏面電極
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１４年９月６日（２００２．９．６）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】請求項１３
【補正方法】変更
【補正内容】
Claims (13)
- 【請求項１】単結晶基板上に形成された、硼素（Ｂ）の
空孔を占有するリン（Ｐ）と、リンの空孔を占有する硼
素とが内在する、硼素とリンとを構成元素として含むリ
ン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えたリン化硼素系半導
体素子であって、硼素の空孔を占有するリンの原子濃度
以上に、リンの空孔を占有する硼素を含み、且つ第ＩＩ
族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物が添加されたｐ
形のリン化硼素系化合物半導体層を有することを特徴と
するリン化硼素系半導体素子。 - 【請求項２】単結晶基板上に形成された、硼素（Ｂ）の
空孔を占有するリン（Ｐ）と、リンの空孔を占有する硼
素とが内在する、硼素とリンとを構成元素として含むリ
ン化硼素（ＢＰ）系半導体層を備えたリン化硼素系半導
体素子であって、リンの空孔を占有する硼素の原子濃度
以上に、硼素の空孔を占有するリンを含み、且つ第ＩＶ
族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物が添加されたｎ
形のリン化硼素系化合物半導体層を有することを特徴と
するリン化硼素系半導体素子。 - 【請求項３】硼素の空孔を占有するリンの原子濃度以上
に、リンの空孔を占有する硼素を含み、且つ、第ＩＩ族
元素のｐ形不純物が添加されたｐ形のリン化硼素系化合
物半導体層と、リンの空孔を占有する硼素の原子濃度以
上に、硼素の空孔を占有するリンを含み、且つ、第ＩＶ
族元素のｎ形不純物が添加されたｎ形のリン化硼素系化
合物半導体層とを両方有することを特徴とする請求項１
または２に記載のリン化硼素系半導体素子。 - 【請求項４】ｐ形不純物として添加する第ＩＩ族元素
が、亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）および水銀（Ｈ
ｇ）のうちから選ばれた少なくともひとつであり、且
つ、ｎ形不純物として添加する第ＩＶ族元素が錫（Ｓ
ｎ）であることを特徴とする請求項３に記載のリン化硼
素系半導体素子。 - 【請求項５】基板温度を１０００℃を越え１２００℃未
満とし、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成
元素の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲と
し、且つ第ＩＩ族元素または第ＩＶ族元素のｐ形不純物
の原料を添加しつつ、単結晶基板上にｐ形のリン化硼素
系半導体層を気相成長させることを特徴とする請求項１
に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満
とし、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元
素の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、
且つ第ＩＶ族元素または第ＶＩ族元素のｎ形不純物の原
料を添加しつつ、単結晶基板上にｎ形のリン化硼素系半
導体層を気相成長させることを特徴とする請求項２に記
載のリン化硼素系半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】基板温度を１０００℃を越え１２００℃未
満とし、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成
元素の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲と
し、且つ第ＩＩ族元素のｐ形不純物の原料を添加しつ
つ、単結晶基板上にｐ形のリン化硼素系半導体層を気相
成長させることを特徴とする請求項３または４に記載の
リン化硼素系半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】基板温度を７５０℃を越え１０００℃未満
とし、第ＩＩＩ族構成元素の原料に対する第Ｖ族構成元
素の原料の供給比率を７０以上１５０以下の範囲とし、
且つ第ＩＶ族元素のｎ形不純物の原料を添加しつつ、単
結晶基板上にｎ形のリン化硼素系半導体層を気相成長さ
せることを特徴とする請求項３または４に記載のリン化
硼素系半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＩ族
または第ＩＶ族元素を表し、Ｘは一般に２以上で１２以
下の正の偶数である。）を形成しない第ＩＩ族または第
ＩＶ族元素の原料を添加しつつｐ形のリン化硼素系半導
体層を気相成長させることを特徴とする請求項５に記載
のリン化硼素系半導体素子の製造方法。 - 【請求項１０】硼素多量体（組成式ＲＢX：Ｒは第ＩＶ
族元素を表し、Ｘは一般に２以上で１２以下の正の偶数
である。）を形成しない第ＩＶ族元素の原料を添加しつ
つｎ形のリン化硼素系半導体層を気相成長させることを
特徴とする請求項６に記載のリン化硼素系半導体素子の
製造方法。 - 【請求項１１】亜鉛（Ｚｎ）、カドミウム（Ｃｄ）、水
銀（Ｈｇ）、または錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｐ
形のリン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴
とする請求項９に記載のリン化硼素系半導体素子の製造
方法。 - 【請求項１２】錫（Ｓｎ）を含む原料を添加してｎ形の
リン化硼素系半導体層を気相成長させることを特徴とす
る請求項１０に記載のリン化硼素系半導体素子の製造方
法。 - 【請求項１３】半導体素子が半導体発光素子（ＬＥＤ）
であることを特徴とする請求項１ないし４に記載のリン
化硼素系半導体素子。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001381988A JP2003188105A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | リン化硼素系半導体素子及びその製造方法 |
| TW91124899A TW578209B (en) | 2001-12-14 | 2002-10-25 | Boron phosphide semiconductor element and method of making the same |
| AU2002356435A AU2002356435A1 (en) | 2001-12-14 | 2002-12-12 | Boron phosphide-based semiconductor device and production method thereof |
| US10/467,677 US7018728B2 (en) | 2001-12-14 | 2002-12-12 | Boron phosphide-based semiconductor device and production method thereof |
| KR1020037010674A KR100540730B1 (ko) | 2001-12-14 | 2002-12-12 | 인화 붕소계 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
| PCT/JP2002/013009 WO2003054976A1 (en) | 2001-12-14 | 2002-12-12 | Boron phosphide-based semiconductor device and production method thereof |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001381988A JP2003188105A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | リン化硼素系半導体素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003188105A true JP2003188105A (ja) | 2003-07-04 |
Family
ID=27592501
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001381988A Pending JP2003188105A (ja) | 2001-12-14 | 2001-12-14 | リン化硼素系半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003188105A (ja) |
| TW (1) | TW578209B (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303277A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-10-27 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光ダイオード |
-
2001
- 2001-12-14 JP JP2001381988A patent/JP2003188105A/ja active Pending
-
2002
- 2002-10-25 TW TW91124899A patent/TW578209B/zh not_active IP Right Cessation
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005303277A (ja) * | 2004-03-15 | 2005-10-27 | Showa Denko Kk | 化合物半導体発光ダイオード |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| TW578209B (en) | 2004-03-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US7622398B2 (en) | Semiconductor device, semiconductor layer and production method thereof | |
| US6531716B2 (en) | Group-III nitride semiconductor light-emitting device and manufacturing method for the same | |
| US20030160253A1 (en) | P-n junction type boron phosphide-based semiconductor light-emitting device and production method thereof | |
| JPH0936429A (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法 | |
| JP2001119065A (ja) | ｐ型窒化物半導体及びその製造方法 | |
| JP4439400B2 (ja) | リン化硼素系半導体発光素子、その製造方法及び発光ダイオード | |
| JPH0997921A (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法 | |
| JPH05243613A (ja) | 発光素子およびその製造方法 | |
| US7018728B2 (en) | Boron phosphide-based semiconductor device and production method thereof | |
| JP2003188105A (ja) | リン化硼素系半導体素子及びその製造方法 | |
| JP3639276B2 (ja) | ｐ形リン化硼素半導体層の製造方法、化合物半導体素子、ツェナーダイオード、及び発光ダイオード | |
| JPH09148626A (ja) | ３−５族化合物半導体の製造方法 | |
| JP2000022211A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子基板 | |
| JP4024965B2 (ja) | エピタキシャルウエハおよび発光ダイオード | |
| JP3762575B2 (ja) | 発光ダイオード | |
| JP3895266B2 (ja) | リン化硼素系化合物半導体素子、及びその製造方法、並びに発光ダイオード | |
| JP2002270896A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP2002246643A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP3491373B2 (ja) | 発光素子および発光ダイオードおよびレーザダイオード | |
| JP3646706B2 (ja) | リン化硼素系半導体発光ダイオードおよびその製造方法 | |
| JP2004200723A (ja) | ３−５族化合物半導体の結晶性向上方法 | |
| JP3659202B2 (ja) | 発光素子用積層構造体、その製造方法、発光素子、ランプ及び光源 | |
| JP2003229601A (ja) | リン化硼素系半導体素子、その製造方法、および発光ダイオード | |
| JP2002305322A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP4864435B2 (ja) | 化合物半導体積層構造体、化合物半導体素子およびランプ |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050920 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20051114 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20060214 |