JP2003243308A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2003243308A JP2003243308A JP2002035829A JP2002035829A JP2003243308A JP 2003243308 A JP2003243308 A JP 2003243308A JP 2002035829 A JP2002035829 A JP 2002035829A JP 2002035829 A JP2002035829 A JP 2002035829A JP 2003243308 A JP2003243308 A JP 2003243308A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成長炉内の残留元素による信頼性の低下や電
気的特性の低下を防止した半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 発光層５を含む多層構造１〜６の上にＡ
ｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダ
ミー層７をエピタキシャル成長させ、所定の厚さのダミ
ー層７を形成した後でダミー層７を除去することによ
り、ダミー層７のエピタキシャル成長中に成長炉内に残
留した不要な元素がダミー層７に取りこまれるので、成
長炉内の残留元素による信頼性の低下や電気的特性の低
下を防止することができる。
気的特性の低下を防止した半導体装置の製造方法を提供
する。 【解決手段】 発光層５を含む多層構造１〜６の上にＡ
ｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダ
ミー層７をエピタキシャル成長させ、所定の厚さのダミ
ー層７を形成した後でダミー層７を除去することによ
り、ダミー層７のエピタキシャル成長中に成長炉内に残
留した不要な元素がダミー層７に取りこまれるので、成
長炉内の残留元素による信頼性の低下や電気的特性の低
下を防止することができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関する。
方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】半導体発光装置は、光ディスク用光源、
光通信用光源、各種表示用光源等として広く用いられて
いる。これら半導体発光装置を形成するための基板には
ｎ型導電性基板やｐ型導電性基板等の導電性基板が用い
られている。
光通信用光源、各種表示用光源等として広く用いられて
いる。これら半導体発光装置を形成するための基板には
ｎ型導電性基板やｐ型導電性基板等の導電性基板が用い
られている。
【０００３】ＣＤやＤＶＤ等の光ディスク用光源として
はＧａＡｓ基板上に作製された半導体レーザダイオード
が用いられている。これらの基板の導電性はｎ型が主流
であり、レーザ構成層の最上層には２×１０18ｃｍ-3以
上のキャリア濃度を有するＧａＡｓ層を形成し、ｎ型基
板側電極及び最上層のｐ型ＧａＡｓ層上の電極の双方に
電圧を印加して動作させている。
はＧａＡｓ基板上に作製された半導体レーザダイオード
が用いられている。これらの基板の導電性はｎ型が主流
であり、レーザ構成層の最上層には２×１０18ｃｍ-3以
上のキャリア濃度を有するＧａＡｓ層を形成し、ｎ型基
板側電極及び最上層のｐ型ＧａＡｓ層上の電極の双方に
電圧を印加して動作させている。
【０００４】最上層のｐ型ＧａＡｓ層は、良好な電気的
接触を得る目的の層であることから一般に「コンタクト
層」と呼ばれており、電極とコンタクト層との間で低抵
抗な電気的接触を得るためにコンタクト層のキャリア濃
度はできるだけ高いことが望ましい。コンタクト層のキ
ャリア濃度を高くするためには、ＺｎやＭｇが用いられ
ている。
接触を得る目的の層であることから一般に「コンタクト
層」と呼ばれており、電極とコンタクト層との間で低抵
抗な電気的接触を得るためにコンタクト層のキャリア濃
度はできるだけ高いことが望ましい。コンタクト層のキ
ャリア濃度を高くするためには、ＺｎやＭｇが用いられ
ている。
【０００５】しかしながら、２×１０18ｃｍ-3以上のキ
ャリア濃度を得るためには、結晶成長炉内にかなりの量
のＺｎ、Ｍｇ原料を供給しなければならず、成長終了後
にＺｎ、Ｍｇが成長炉内に残留してしまう。
ャリア濃度を得るためには、結晶成長炉内にかなりの量
のＺｎ、Ｍｇ原料を供給しなければならず、成長終了後
にＺｎ、Ｍｇが成長炉内に残留してしまう。
【０００６】このため、連続して半導体レーザ構造の結
晶成長を行った場合、前回の成長時から残留しているＺ
ｎ、Ｍｇが成長初期に結晶中に取りこまれ、素子の信頼
性や動作電流等の特性に影響を及ぼしてしまう。
晶成長を行った場合、前回の成長時から残留しているＺ
ｎ、Ｍｇが成長初期に結晶中に取りこまれ、素子の信頼
性や動作電流等の特性に影響を及ぼしてしまう。
【０００７】そこで、この影響を軽減するためには
（１）Ｚｎ、Ｍｇ供給量を減らす。
（２）Ｚｎ、Ｍｇの結晶中への取りこみ効率が高くなる
ように結晶成長温度を変える。 （３）結晶成長前に予め成長炉の熱処理及びガス置換等
を行い、残留Ｚｎ、Ｍｇを低減させる。 等の方法がとられている。
ように結晶成長温度を変える。 （３）結晶成長前に予め成長炉の熱処理及びガス置換等
を行い、残留Ｚｎ、Ｍｇを低減させる。 等の方法がとられている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかし、良好な電気的
接触を得るという観点からは（１）の方法は適しておら
ず、レーザダイオードの動作電圧が高くなるという問題
がある。また、（２）の方法は極めて効果的ではあるも
のの、結晶成長温度を変化させるための温度変化時間が
長くなり、量産性が低下する問題や依然として残留Ｚ
ｎ、Ｍｇの影響が残存するという問題がある。さらに、
（３）の方法は最も効果的な方法であるが、処理時間が
長いため、半導体装置の量産性を著しく低下させてしま
うという問題がある。
接触を得るという観点からは（１）の方法は適しておら
ず、レーザダイオードの動作電圧が高くなるという問題
がある。また、（２）の方法は極めて効果的ではあるも
のの、結晶成長温度を変化させるための温度変化時間が
長くなり、量産性が低下する問題や依然として残留Ｚ
ｎ、Ｍｇの影響が残存するという問題がある。さらに、
（３）の方法は最も効果的な方法であるが、処理時間が
長いため、半導体装置の量産性を著しく低下させてしま
うという問題がある。
【０００９】一方、緑色から赤色までの発光領域におけ
る各種表示用光源としてＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）が広く用いられている。表示用ＬＥＤの
場合は、特殊な場合を除き、基板上の多層構造のうち基
板から遠い側より発光出力を取り出して使用される。効
率よく光を取り出すためには、発光波長に対し、透明で
電気抵抗が低く、厚さ数μｍ〜数十μｍのウィンドウ層
を形成する必要がある。
る各種表示用光源としてＡｌＧａＩｎＰ系の発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）が広く用いられている。表示用ＬＥＤの
場合は、特殊な場合を除き、基板上の多層構造のうち基
板から遠い側より発光出力を取り出して使用される。効
率よく光を取り出すためには、発光波長に対し、透明で
電気抵抗が低く、厚さ数μｍ〜数十μｍのウィンドウ層
を形成する必要がある。
【００１０】このウィンドウ層の材料としては、ＧａＰ
やＡｌＧａＡｓが広く用いられている（例えば米国特許
第５，００８，７１８号、特開平２−２５７，６７７号
公報参照）。ウィンドウ層の電気抵抗が高い場合には、
電極から流れる電流が局所的にのみ流れ、発光効率の面
で好ましくないため、電気抵抗を十分下げるためにＺｎ
やＭｇ等を大量にドーピングしてキャリア濃度を高くす
る必要があるが、連続してＬＥＤを結晶成長させる場合
においては、成長後の残留Ｚｎ、Ｍｇが次回成長の初期
に混入し発光効率の低下や信頼性の低下をもたらすとい
う問題がある。
やＡｌＧａＡｓが広く用いられている（例えば米国特許
第５，００８，７１８号、特開平２−２５７，６７７号
公報参照）。ウィンドウ層の電気抵抗が高い場合には、
電極から流れる電流が局所的にのみ流れ、発光効率の面
で好ましくないため、電気抵抗を十分下げるためにＺｎ
やＭｇ等を大量にドーピングしてキャリア濃度を高くす
る必要があるが、連続してＬＥＤを結晶成長させる場合
においては、成長後の残留Ｚｎ、Ｍｇが次回成長の初期
に混入し発光効率の低下や信頼性の低下をもたらすとい
う問題がある。
【００１１】このような問題に対する対策としては前述
の（１）〜（３）と同様の方法があるが、（１）の方法
ではウィンドウ層の電気抵抗が高くなるため、電流の分
散が悪化して発光効率が著しく低下し、（２）の方法で
は成長温度を変えることで結晶欠陥密度が増えて発光効
率が低下したり、チップ取得数が減るという問題があ
る。（３）の方法では製造コストが増大し、量産性が低
下するという問題がある。
の（１）〜（３）と同様の方法があるが、（１）の方法
ではウィンドウ層の電気抵抗が高くなるため、電流の分
散が悪化して発光効率が著しく低下し、（２）の方法で
は成長温度を変えることで結晶欠陥密度が増えて発光効
率が低下したり、チップ取得数が減るという問題があ
る。（３）の方法では製造コストが増大し、量産性が低
下するという問題がある。
【００１２】そこで、本発明の目的は、上記課題を解決
し、成長炉内の残留元素による信頼性の低下や電気的特
性の低下を防止した半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
し、成長炉内の残留元素による信頼性の低下や電気的特
性の低下を防止した半導体装置の製造方法を提供するこ
とにある。
【００１３】
【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に記載の発明は、導電性半導体基板上に１回
以上のエピタキシャル成長を施して化合物半導体からな
る多層構造を形成する半導体装置の製造方法において、
多層構造の上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＩｎＰからなるダミー層を所定の厚さにエピタキシャル
成長させた後でダミー層を除去するものである。
に請求項１に記載の発明は、導電性半導体基板上に１回
以上のエピタキシャル成長を施して化合物半導体からな
る多層構造を形成する半導体装置の製造方法において、
多層構造の上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌ
ＩｎＰからなるダミー層を所定の厚さにエピタキシャル
成長させた後でダミー層を除去するものである。
【００１４】請求項２に記載の発明は、請求項１に記載
の構成に加え、多層構造を形成する際にドーパントをド
ーピングし、ドーパントのドーピング後にダミー層を形
成してもよい。
の構成に加え、多層構造を形成する際にドーパントをド
ーピングし、ドーパントのドーピング後にダミー層を形
成してもよい。
【００１５】請求項３に記載の発明は、請求項１または
２に記載の構成に加え、ダミー層の濃度をダミー層より
も基板側に位置する全ての層よりも低い濃度とするかま
たはダミー層の導線性を導電性半導体基板と逆の導線性
としてもよい。
２に記載の構成に加え、ダミー層の濃度をダミー層より
も基板側に位置する全ての層よりも低い濃度とするかま
たはダミー層の導線性を導電性半導体基板と逆の導線性
としてもよい。
【００１６】請求項４に記載の発明は、ｎ型の導電性半
導体基板上に１回以上のエピタキシャル成長を施して化
合物半導体からなる発光層を含む多層構造を形成する半
導体装置の製造方法において、発光層よりも表面側に位
置し、最上層よりも基板側に位置するｐ型層の１つが全
ての層の中で最も高い導電性を有し、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃの
少なくとも１つが添加されたＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ
層またはＧａＰ層である多層構造の上にＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層をエ
ピタキシャル成長させた後でダミー層を除去するもので
ある。
導体基板上に１回以上のエピタキシャル成長を施して化
合物半導体からなる発光層を含む多層構造を形成する半
導体装置の製造方法において、発光層よりも表面側に位
置し、最上層よりも基板側に位置するｐ型層の１つが全
ての層の中で最も高い導電性を有し、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃの
少なくとも１つが添加されたＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ
層またはＧａＰ層である多層構造の上にＡｌＧａＩｎ
Ｐ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層をエ
ピタキシャル成長させた後でダミー層を除去するもので
ある。
【００１７】請求項５に記載の発明は請求項１から４の
いずれかに記載の構成に加え、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰの厚さを０．５μｍ以上２μｍ以
下とするものである。
いずれかに記載の構成に加え、ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰの厚さを０．５μｍ以上２μｍ以
下とするものである。
【００１８】本発明によれば、発光層を含む多層構造の
上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰから
なるダミー層を所定の厚さにエピタキシャル成長させた
後でダミー層を除去することにより、ダミー層のエピタ
キシャル成長中に成長炉内に残留した不要な元素がダミ
ー層に取りこまれるので、成長炉内の残留元素による信
頼性の低下や電気的特性の低下を防止することができ
る。
上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰから
なるダミー層を所定の厚さにエピタキシャル成長させた
後でダミー層を除去することにより、ダミー層のエピタ
キシャル成長中に成長炉内に残留した不要な元素がダミ
ー層に取りこまれるので、成長炉内の残留元素による信
頼性の低下や電気的特性の低下を防止することができ
る。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態を添付
図面に基づいて詳述する。
図面に基づいて詳述する。
【００２０】図１（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置
の製造方法の一実施の形態を示す部分工程図である。
の製造方法の一実施の形態を示す部分工程図である。
【００２１】本半導体装置の製造方法は、高発光効率を
有し安価な半導体発光装置を製造するためのものであ
る。
有し安価な半導体発光装置を製造するためのものであ
る。
【００２２】有機金属気相エピタキシャル成長法（ＭＯ
ＶＰＥ法）によって発光層５を含む多層構造２〜６を導
電性の基板１上に形成する。このとき、成長温度及び原
料の供給量等を制御することにより、発光層５の劣化を
防止すると共に、低抵抗であるコンタクト層（またはウ
ィンドウ層）６を発光層５の上側に形成する（図１
（ａ））。
ＶＰＥ法）によって発光層５を含む多層構造２〜６を導
電性の基板１上に形成する。このとき、成長温度及び原
料の供給量等を制御することにより、発光層５の劣化を
防止すると共に、低抵抗であるコンタクト層（またはウ
ィンドウ層）６を発光層５の上側に形成する（図１
（ａ））。
【００２３】コンタクト層（ウィンドウ層）６の上側
に、容易にエッチング除去可能であり、図示しない成長
炉内の残留元素を低減させるためのＡｌＧａＩｎＰ、Ｇ
ａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層７を形成す
る。ダミー層は基板と同一の導電性を有してもよく、逆
の導電性を有してもよい（図１（ｂ））。
に、容易にエッチング除去可能であり、図示しない成長
炉内の残留元素を低減させるためのＡｌＧａＩｎＰ、Ｇ
ａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層７を形成す
る。ダミー層は基板と同一の導電性を有してもよく、逆
の導電性を有してもよい（図１（ｂ））。
【００２４】ダミー層７を形成した後、そのダミー層７
をエッチング除去することにより、半導体レーザや発光
ダイオード等の半導体発光装置用エピタキシャルウェハ
８を製造するものである（図１（ｃ））。
をエッチング除去することにより、半導体レーザや発光
ダイオード等の半導体発光装置用エピタキシャルウェハ
８を製造するものである（図１（ｃ））。
【００２５】ここで、コンタクト層（ウィンドウ層）６
のエピタキシャル成長時においては、大量のＺｎまたは
Ｍｇ原料を供給するが、供給直後に形成されるＡｌＧａ
ＩｎＰ層、ＧａＩｎＰ層またはＡｌＩｎＰ層に成長炉内
の残留Ｚｎ、Ｍｇが自然に取り込まれるので、成長炉内
に残留するＺｎやＭｇは、後述する図２に示すように次
回成長時に影響を及ぼさない程度以下まで減少する。
のエピタキシャル成長時においては、大量のＺｎまたは
Ｍｇ原料を供給するが、供給直後に形成されるＡｌＧａ
ＩｎＰ層、ＧａＩｎＰ層またはＡｌＩｎＰ層に成長炉内
の残留Ｚｎ、Ｍｇが自然に取り込まれるので、成長炉内
に残留するＺｎやＭｇは、後述する図２に示すように次
回成長時に影響を及ぼさない程度以下まで減少する。
【００２６】このように、ＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層
またはＧａＰ層上に形成したＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
ＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層７は硫酸系エッチ
ング液または塩酸によって選択的にエッチング除去する
ことができるので、製造コストに与える影響も軽微であ
ることから発光効率の低下が無く、信頼性の高い半導体
発光装置用エピタキシャルウェハを連続して製造するこ
とができる。
またはＧａＰ層上に形成したＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎ
ＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層７は硫酸系エッチ
ング液または塩酸によって選択的にエッチング除去する
ことができるので、製造コストに与える影響も軽微であ
ることから発光効率の低下が無く、信頼性の高い半導体
発光装置用エピタキシャルウェハを連続して製造するこ
とができる。
【００２７】次にダミー層の最適な膜厚の根拠について
述べる。
述べる。
【００２８】図２は図１に示した製造方法を用いてＺｎ
−ＧａＡｓ（Ｚｎ−ＧａＡｓ／ＧａＡｓ基板構造）上に
ＧａＩｎＰを成長させた構造のＺｎプロファイルを示す
図であり、横軸が表面からの深さを示し、縦軸がＺｎ濃
度を示している。
−ＧａＡｓ（Ｚｎ−ＧａＡｓ／ＧａＡｓ基板構造）上に
ＧａＩｎＰを成長させた構造のＺｎプロファイルを示す
図であり、横軸が表面からの深さを示し、縦軸がＺｎ濃
度を示している。
【００２９】図２は基板温度７００℃でキャリア濃度５
×１０18ｃｍ-3のＺｎ−ＧａＡｓ層を形成した後に、ア
ンドープのＧａＩｎＰを３μｍの厚さに形成し、２次イ
オン分析（ＳＩＭＳ）により、アンドープＧａＩｎＰの
表面側からのＺｎの取り込み量を測定した結果を示して
いる。図２よりＺｎ−ＧａＡｓ層の形成後、約０．５μ
ｍ程度までは成長炉内に残留していたＺｎがＧａＩｎＰ
層内に取り込まれていることが分かる。また、ＧａＩｎ
Ｐの代わりにＡｌＧａＩｎＰやＡｌＩｎＰを用いた場合
や、ドーパントとしてＭｇ化合物を添加した場合におい
ても同様の効果が得られる。これによりコンタクト層ま
たはウィンドウ層上に形成するＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層の厚さは０．５
μｍ以上とすればよい。ダミー層が厚く成長すればする
ほど、当然、加熱時間が長くなるが、その結果、Ｚｎま
たはＭｇが異常拡散し、発光効率や信頼性が低下する。
このような事情を考慮すると、ダミー層の膜厚の上限は
２μｍである。
×１０18ｃｍ-3のＺｎ−ＧａＡｓ層を形成した後に、ア
ンドープのＧａＩｎＰを３μｍの厚さに形成し、２次イ
オン分析（ＳＩＭＳ）により、アンドープＧａＩｎＰの
表面側からのＺｎの取り込み量を測定した結果を示して
いる。図２よりＺｎ−ＧａＡｓ層の形成後、約０．５μ
ｍ程度までは成長炉内に残留していたＺｎがＧａＩｎＰ
層内に取り込まれていることが分かる。また、ＧａＩｎ
Ｐの代わりにＡｌＧａＩｎＰやＡｌＩｎＰを用いた場合
や、ドーパントとしてＭｇ化合物を添加した場合におい
ても同様の効果が得られる。これによりコンタクト層ま
たはウィンドウ層上に形成するＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩ
ｎＰまたはＡｌＩｎＰからなるダミー層の厚さは０．５
μｍ以上とすればよい。ダミー層が厚く成長すればする
ほど、当然、加熱時間が長くなるが、その結果、Ｚｎま
たはＭｇが異常拡散し、発光効率や信頼性が低下する。
このような事情を考慮すると、ダミー層の膜厚の上限は
２μｍである。
【００３０】
【実施例】（実施例１）図３（ａ）〜（ｃ）は本発明の
半導体装置の製造方法の一実施例を示す部分工程図であ
る。
半導体装置の製造方法の一実施例を示す部分工程図であ
る。
【００３１】ＭＯＶＰＥ法により、（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）
0.5Ｉｎ0.5Ｐ発光層を有し、ＡｌＧａＡｓウィンドウ層
を有する図３（ｃ）に示す発光ダイオードを製作した場
合について説明する。
0.5Ｉｎ0.5Ｐ発光層を有し、ＡｌＧａＡｓウィンドウ層
を有する図３（ｃ）に示す発光ダイオードを製作した場
合について説明する。
【００３２】基板１０としてはｎ型ＧａＡｓ単結晶基板
を用いた。
を用いた。
【００３３】Ｇａ原料としてはトリエチルガリウム（ト
リメチルガリウムでもよい。）、Ａｌ原料としてはトリ
エチルアルミニウム（トリメチルアルミニウムでもよ
い。）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウムを用い
た。Ｐ原料としてはフォスフィン（ＰＨ3）を用い、Ａ
ｓ原料としてはアルシン（ＡｓＨ3）を用い、Ｚｎ原料
としてはジエチル亜鉛（ＤＥＺ）（ジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚ）でもよい。）を用いた。
リメチルガリウムでもよい。）、Ａｌ原料としてはトリ
エチルアルミニウム（トリメチルアルミニウムでもよ
い。）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウムを用い
た。Ｐ原料としてはフォスフィン（ＰＨ3）を用い、Ａ
ｓ原料としてはアルシン（ＡｓＨ3）を用い、Ｚｎ原料
としてはジエチル亜鉛（ＤＥＺ）（ジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚ）でもよい。）を用いた。
【００３４】まず、図示しない成長炉内にＧａＡｓから
なる基板１０を配置し、基板温度７００℃においてｎ型
の導電性を有する厚さ約０．５μｍのＧａＡｓ層１１を
形成した。
なる基板１０を配置し、基板温度７００℃においてｎ型
の導電性を有する厚さ約０．５μｍのＧａＡｓ層１１を
形成した。
【００３５】次に基板温度を７００℃のまま保持して、
ｎ型の導電性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１２、ア
ンドープで厚さ０．５μｍの（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐからなる発光層１３、及びｐ型の導電性を有す
る厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
からなる上部クラッド層１４をＧａＡｓ層１１上に順次
形成した。
ｎ型の導電性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇ
ａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１２、ア
ンドープで厚さ０．５μｍの（Ａｌ0.1Ｇａ0.9）0.5Ｉ
ｎ0.5Ｐからなる発光層１３、及びｐ型の導電性を有す
る厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐ
からなる上部クラッド層１４をＧａＡｓ層１１上に順次
形成した。
【００３６】次にＤＥＺを供給しながら上部クラッド層
１４の上にＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓからなるウィンドウ層１
５を形成した。このとき、ＩＩＩ族原料（Ａｌ及びＧ
ａ）のモル供給量と、Ｖ族原料（Ａｓ）のモル供給量と
の比（Ｖ／ＩＩＩ）は、１０〜３０とした。またＤＥＺ
（またはＤＭＺ）とＩＩＩ族原料とのモル供給量の比は
０．１〜５とした（図３（ａ））。
１４の上にＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓからなるウィンドウ層１
５を形成した。このとき、ＩＩＩ族原料（Ａｌ及びＧ
ａ）のモル供給量と、Ｖ族原料（Ａｓ）のモル供給量と
の比（Ｖ／ＩＩＩ）は、１０〜３０とした。またＤＥＺ
（またはＤＭＺ）とＩＩＩ族原料とのモル供給量の比は
０．１〜５とした（図３（ａ））。
【００３７】ウィンドウ層１５を形成した後、上部クラ
ッド層１４と同等の歪量を有するアンドープのＧａＩｎ
Ｐからなるダミー層１６をウィンドウ層１５の上に厚さ
約０．７μｍ形成し、降温後にエピタキシャルウェハを
取り出した。成長後は成長炉の熱処理等は全く行わずに
新しいｎ型ＧａＡｓ単結晶基板を成長炉に入れて次の結
晶成長を行った（図３（ｂ））。
ッド層１４と同等の歪量を有するアンドープのＧａＩｎ
Ｐからなるダミー層１６をウィンドウ層１５の上に厚さ
約０．７μｍ形成し、降温後にエピタキシャルウェハを
取り出した。成長後は成長炉の熱処理等は全く行わずに
新しいｎ型ＧａＡｓ単結晶基板を成長炉に入れて次の結
晶成長を行った（図３（ｂ））。
【００３８】次にダミー層１６のみを塩酸によりエッチ
ング除去して得られたエピタキシャルウェハ１７（図３
（ｃ））を用いてＬＥＤチップを作製した。
ング除去して得られたエピタキシャルウェハ１７（図３
（ｃ））を用いてＬＥＤチップを作製した。
【００３９】ＬＥＤチップの大きさを３００μｍ角と
し、エピタキシャルウェハで基板側にあたるチップ下面
全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極を形成
し、ウインドウ層側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金からなる
直径約１５０μｍの円形の上部電極を形成した。
し、エピタキシャルウェハで基板側にあたるチップ下面
全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極を形成
し、ウインドウ層側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金からなる
直径約１５０μｍの円形の上部電極を形成した。
【００４０】このＬＥＤチップをステム上に組み（いず
れも図示せず。）、積分球及び直流電源によりＬＥＤの
発光特性を調べた結果、２０ｍＡ通電時の発光出力は７
５〜９０ａ．ｕ．であった。また、１０００時間通電後
における出力低下は３％以下であった。なお、これらの
数値は上述した方法によって連続して１５回の結晶成長
を行って作製したＬＥＤの評価結果である。
れも図示せず。）、積分球及び直流電源によりＬＥＤの
発光特性を調べた結果、２０ｍＡ通電時の発光出力は７
５〜９０ａ．ｕ．であった。また、１０００時間通電後
における出力低下は３％以下であった。なお、これらの
数値は上述した方法によって連続して１５回の結晶成長
を行って作製したＬＥＤの評価結果である。
【００４１】（比較例１）最上層としてＧａＩｎＰを形
成しない場合において、連続して結晶成長を行って作製
したＬＥＤの２０ｍＡ通電時の発光出力は５０〜８５
ａ．ｕ．で１０００時間通電後における出力低下は７〜
１４％であり、最上層としてＧａＩｎＰがある場合と比
較して出力が低く、信頼性の劣る結果が得られた。ま
た、成長初期には残留Ｚｎが原因のＺｎの偏析が観察さ
れた。
成しない場合において、連続して結晶成長を行って作製
したＬＥＤの２０ｍＡ通電時の発光出力は５０〜８５
ａ．ｕ．で１０００時間通電後における出力低下は７〜
１４％であり、最上層としてＧａＩｎＰがある場合と比
較して出力が低く、信頼性の劣る結果が得られた。ま
た、成長初期には残留Ｚｎが原因のＺｎの偏析が観察さ
れた。
【００４２】（比較例２）ＬＥＤの成長直前に７００℃
で成長炉を２時間焼き出した場合には、最上層にＧａＩ
ｎＰ層を形成後にエッチング除去する場合と遜色ない出
力及び信頼性が得られたが、スループットが大きく低下
してしまった。
で成長炉を２時間焼き出した場合には、最上層にＧａＩ
ｎＰ層を形成後にエッチング除去する場合と遜色ない出
力及び信頼性が得られたが、スループットが大きく低下
してしまった。
【００４３】（比較例３）Ａｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓウインド
ウ層の形成時のＤＥＺ（またはＤＭＺ）供給量を減らし
た場合には２０ｍＡ通電時の発光出力は４０〜６０ａ．
ｕ．で１０００時間通電後における出力低下は２から３
％であり、信頼性は問題無いものの発光出力が大きく低
下してしまった。
ウ層の形成時のＤＥＺ（またはＤＭＺ）供給量を減らし
た場合には２０ｍＡ通電時の発光出力は４０〜６０ａ．
ｕ．で１０００時間通電後における出力低下は２から３
％であり、信頼性は問題無いものの発光出力が大きく低
下してしまった。
【００４４】以上よりＡｌ0.7Ｇａ0.3Ａｓウインドウ層
の形成後にアンドープのＧａＩｎＰ層を形成する方法に
より連続してＬＥＤエピタキシャルウェハを製造する
と、成長炉内の残留Ｚｎの影響を受けることなく連続し
て発光出力が高く、信頼性の優れたＬＥＤエピタキシャ
ルウェハが得られた。
の形成後にアンドープのＧａＩｎＰ層を形成する方法に
より連続してＬＥＤエピタキシャルウェハを製造する
と、成長炉内の残留Ｚｎの影響を受けることなく連続し
て発光出力が高く、信頼性の優れたＬＥＤエピタキシャ
ルウェハが得られた。
【００４５】（実施例２）図４（ａ）〜（ｃ）は本発明
の半導体装置の製造方法の他の実施の形態を示す部分工
程図である。
の半導体装置の製造方法の他の実施の形態を示す部分工
程図である。
【００４６】実施例１と同様に、基板１０上にＧａＡｓ
層１１、下部クラッド層１２、発光層１３及び上部クラ
ッド層１４を順次形成した。
層１１、下部クラッド層１２、発光層１３及び上部クラ
ッド層１４を順次形成した。
【００４７】上部クラッド層１４上に、Ａｌ0.7Ｇａ0.3
Ａｓからなるウィンドウ層（ＧａＰウィンドウ層でもよ
い。）１８を形成した（図４（ａ））。
Ａｓからなるウィンドウ層（ＧａＰウィンドウ層でもよ
い。）１８を形成した（図４（ａ））。
【００４８】ＳｉドープのＧａＩｎＰ（アンドープ若し
くはＳｉドープのＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰでも
よい。）からなるダミー層１９をウィンドウ層１８の上
に０．５〜１．５μｍの厚さに形成した（図４
（ｂ））。
くはＳｉドープのＡｌＩｎＰまたはＡｌＧａＩｎＰでも
よい。）からなるダミー層１９をウィンドウ層１８の上
に０．５〜１．５μｍの厚さに形成した（図４
（ｂ））。
【００４９】ダミー層１９を形成した後、このダミー層
１９を除去してＬＥＤ用のエピタキシャルウェハ２０が
得られた（図４（ｃ））。
１９を除去してＬＥＤ用のエピタキシャルウェハ２０が
得られた（図４（ｃ））。
【００５０】図４（ａ）〜（ｃ）に示した条件で連続し
てＬＥＤ用のエピタキシャルウェハを製造した場合にお
いても、実施例１と同様に、成長炉内の残留Ｚｎの影響
を受けることなく連続して発光出力が高く、信頼性の優
れたＬＥＤ用のエピタキシャルウェハが得られた。
てＬＥＤ用のエピタキシャルウェハを製造した場合にお
いても、実施例１と同様に、成長炉内の残留Ｚｎの影響
を受けることなく連続して発光出力が高く、信頼性の優
れたＬＥＤ用のエピタキシャルウェハが得られた。
【００５１】（実施例３）ＭＯＶＰＥ法により、（Ａｌ
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ及びＧａXＩｎ1-XＰ（０．４
＜Ｘ＜０．５）からなる歪量子井戸構造を活性層とする
レーザダイオード（ＬＤ）を作製した場合について説明
する。
0.5Ｇａ0.5）0.5Ｉｎ0.5Ｐ及びＧａXＩｎ1-XＰ（０．４
＜Ｘ＜０．５）からなる歪量子井戸構造を活性層とする
レーザダイオード（ＬＤ）を作製した場合について説明
する。
【００５２】図５（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置
の製造方法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
の製造方法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
【００５３】基板１０としてはｎ型ＧａＡｓ単結晶基板
を用いた。
を用いた。
【００５４】Ｇａ原料としてはトリエチルガリウム（ト
リメチルガリウムでもよい。）、Ａｌ原料としてはトリ
エチルアルミニウム（トリメチルアルミニウムでもよ
い。）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウムを用い
た。Ｐ原料としてはフォスフィン（ＰＨ3）を用い、Ａ
ｓ原料としてはアルシン（ＡｓＨ3）を用い、Ｚｎ原料
としてはジエチル亜鉛（ＤＥＺ）（ジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚ）でもよい。）を用いた。
リメチルガリウムでもよい。）、Ａｌ原料としてはトリ
エチルアルミニウム（トリメチルアルミニウムでもよ
い。）、Ｉｎ原料としてはトリメチルインジウムを用い
た。Ｐ原料としてはフォスフィン（ＰＨ3）を用い、Ａ
ｓ原料としてはアルシン（ＡｓＨ3）を用い、Ｚｎ原料
としてはジエチル亜鉛（ＤＥＺ）（ジメチル亜鉛（ＤＭ
Ｚ）でもよい。）を用いた。
【００５５】まず、図示しない成長炉内にＧａＡｓから
なる基板１０を配置し、基板温度約７００℃においてｎ
型の導電性を有する厚さ約０．５μｍのＧａＡｓ層１１
を形成した。
なる基板１０を配置し、基板温度約７００℃においてｎ
型の導電性を有する厚さ約０．５μｍのＧａＡｓ層１１
を形成した。
【００５６】次に基板温度を約７００℃のまま保持し
て、ｎ型の導電性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１
２、アンドープの歪量子井戸活性層２１及びｐ型の導電
性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層２２を順次形成し
た。
て、ｎ型の導電性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ
0.7Ｇａ0.3）0.5Ｉｎ0.5Ｐからなる下部クラッド層１
２、アンドープの歪量子井戸活性層２１及びｐ型の導電
性を有する厚さ約１．０μｍの（Ａｌ0.7Ｇａ0.3）0.5
Ｉｎ0.5Ｐからなる上部クラッド層２２を順次形成し
た。
【００５７】さらに、動作電圧低減層２３として、ｐ型
の導電性を有する厚さ０．３μｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
を形成した後、ＤＥＺ（またはＤＭＺ）を供給しながら
厚さ０．５μｍでキャリア濃度が５×１０18ｃｍ-3のＧ
ａＡｓからなるコンタクト層２４を形成した（図５
（ａ））。
の導電性を有する厚さ０．３μｍのＧａ0.5Ｉｎ0.5Ｐ層
を形成した後、ＤＥＺ（またはＤＭＺ）を供給しながら
厚さ０．５μｍでキャリア濃度が５×１０18ｃｍ-3のＧ
ａＡｓからなるコンタクト層２４を形成した（図５
（ａ））。
【００５８】コンタクト層２４を形成した後、上部クラ
ッド層２２と同等の歪量を有するアンドープのＧａＩｎ
Ｐからなるダミー層２５を厚さ約０．７μｍ形成し、降
温後にエピタキシャルウェハを取り出した。成長後は成
長炉の熱処理等は全く行わずに新しいｎ型ＧａＡｓ単結
晶基板を成長炉内に入れて次の結晶成長を行った（図５
（ｂ））。
ッド層２２と同等の歪量を有するアンドープのＧａＩｎ
Ｐからなるダミー層２５を厚さ約０．７μｍ形成し、降
温後にエピタキシャルウェハを取り出した。成長後は成
長炉の熱処理等は全く行わずに新しいｎ型ＧａＡｓ単結
晶基板を成長炉内に入れて次の結晶成長を行った（図５
（ｂ））。
【００５９】次にダミー層２５のみを塩酸によりエッチ
ング除去したエピタキシャルウェハ２６（図５（ｃ））
を用いてＬＤチップを作製した。
ング除去したエピタキシャルウェハ２６（図５（ｃ））
を用いてＬＤチップを作製した。
【００６０】ＬＤチップの大きさは３００μｍ×６００
μｍであり、エピタキシャルウェハで基板側にあたるチ
ップ下面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極
を形成し、コンタクト層側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金か
らなる幅１０μｍのストライプ型電極を形成した。
μｍであり、エピタキシャルウェハで基板側にあたるチ
ップ下面全体にＡｕ−Ｇｅ−Ｎｉ合金からなる下部電極
を形成し、コンタクト層側にはＡｕ−Ｚｎ−Ｎｉ合金か
らなる幅１０μｍのストライプ型電極を形成した。
【００６１】このようにして得られたＬＤチップをステ
ム上に組み、電流−光強度特性（Ｉ−Ｌ特性）を調べた
結果、閾電流値は約４６ｍＡであった。また、５００時
間通電後における閾電流値の上昇は２ｍＡ以下であっ
た。
ム上に組み、電流−光強度特性（Ｉ−Ｌ特性）を調べた
結果、閾電流値は約４６ｍＡであった。また、５００時
間通電後における閾電流値の上昇は２ｍＡ以下であっ
た。
【００６２】（比較例４）最上層としてＧａＩｎＰを形
成しない場合において、連続して結晶を行って作製した
ＬＤの閾電流値は最上層としてＧａＩｎＰを形成する場
合よりもわずかに大きい４９ｍＡであった。また、５０
０時間通電後における閾電流値の上昇は２０ｍＡ以上あ
り、炉内残留Ｚｎが信頼性を大きく低下させていること
が明らかになった。
成しない場合において、連続して結晶を行って作製した
ＬＤの閾電流値は最上層としてＧａＩｎＰを形成する場
合よりもわずかに大きい４９ｍＡであった。また、５０
０時間通電後における閾電流値の上昇は２０ｍＡ以上あ
り、炉内残留Ｚｎが信頼性を大きく低下させていること
が明らかになった。
【００６３】以上より、ＧａＡｓキャップ層形成後にア
ンドープのＧａＩｎＰ層を形成するという方法によって
連続してＬＤエピタキシャルウェハを製造すると、成長
炉内の残留Ｚｎの影響を受けることなく連続して閾電流
値が低く、信頼性の優れたＬＤエピタキシャルウェハが
得られた。
ンドープのＧａＩｎＰ層を形成するという方法によって
連続してＬＤエピタキシャルウェハを製造すると、成長
炉内の残留Ｚｎの影響を受けることなく連続して閾電流
値が低く、信頼性の優れたＬＤエピタキシャルウェハが
得られた。
【００６４】以上において、発光出力が大きく信頼性の
優れたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ及び閾電流が小さ
く信頼性の優れたＬＤ用エピタキシャルウェハを容易に
製造することができる。
優れたＬＥＤ用エピタキシャルウェハ及び閾電流が小さ
く信頼性の優れたＬＤ用エピタキシャルウェハを容易に
製造することができる。
【００６５】
【発明の効果】以上要するに本発明によれば、成長炉内
の残留元素による信頼性の低下や電気的特性の低下を防
止した半導体装置の製造方法の提供を実現することがで
きる。
の残留元素による信頼性の低下や電気的特性の低下を防
止した半導体装置の製造方法の提供を実現することがで
きる。
【図１】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方
法の一実施の形態を示す部分工程図である。
法の一実施の形態を示す部分工程図である。
【図２】図１に示した製造方法を用いてＺｎ−ＧａＡｓ
（Ｚｎ−ＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｕｂ．構造）上にＧａＩ
ｎＰを成長させた構造のＺｎプロファイルを示す図であ
る。
（Ｚｎ−ＧａＡｓ／ＧａＡｓＳｕｂ．構造）上にＧａＩ
ｎＰを成長させた構造のＺｎプロファイルを示す図であ
る。
【図３】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方
法の一実施例を示す部分工程図である。
法の一実施例を示す部分工程図である。
【図４】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方
法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
【図５】（ａ）〜（ｃ）は本発明の半導体装置の製造方
法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
法の他の実施の形態を示す部分工程図である。
１、１０ 基板
５、１３ 発光層
６、１５、１８、２４ コンタクト層（ウィンドウ層）
７、１６、１９、２５ ダミー層
８、１７、２０、２６ エピタキシャルウェハ
１１ ＧａＡｓ層
１２ 下部クラッド層
１４、２２ 上部クラッド層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4M104 AA05 BB11 BB12 CC01 FF02
FF11 GG04
5F041 AA42 CA04 CA34 CA35 CA36
CA37 CA49 CA53 CA65 CA74
CA77 FF01
5F045 AA04 AB10 AB17 AB18 AC01
AC08 AC09 AC19 AD11 AF04
AF05 BB14 HA04 HA22
5F073 AA72 BA05 CA14 CB02 CB10
CB19 DA05 DA22 DA23 DA35
EA29
Claims (5)
- 【請求項１】 導電性半導体基板上に１回以上のエピタ
キシャル成長を施して化合物半導体からなる多層構造を
形成する半導体装置の製造方法において、該多層構造の
上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたはＡｌＩｎＰから
なるダミー層を所定の厚さにエピタキシャル成長させた
後で該ダミー層を除去することを特徴とする半導体装置
の製造方法。 - 【請求項２】 上記多層構造を形成する際にドーパント
をドーピングし、該ドーパントのドーピング後に上記ダ
ミー層を形成する請求項１に記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項３】 上記ダミー層の濃度を上記ダミー層より
も基板側に位置する全ての層よりも低い濃度とするかま
たは上記ダミー層の導線性を上記導電性半導体基板と逆
の導線性とする請求項１または２に記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 ｎ型の導電性半導体基板上に１回以上の
エピタキシャル成長を施して化合物半導体からなる発光
層を含む多層構造を形成する半導体装置の製造方法にお
いて、上記発光層よりも表面側に位置し、最上層よりも
基板側に位置するｐ型層の１つが全ての層の中で最も高
い導電性を有し、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃの少なくとも１つが添
加されたＧａＡｓ層、ＡｌＧａＡｓ層またはＧａＰ層で
ある多層構造の上にＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたは
ＡｌＩｎＰからなるダミー層を所定の厚さにエピタキシ
ャル成長させた後で該ダミー層を除去することを特徴と
する半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 上記ＡｌＧａＩｎＰ、ＧａＩｎＰまたは
ＡｌＩｎＰの厚さを０．５μｍ以上２μｍ以下とする請
求項１から４のいずれかに記載の半導体装置の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035829A JP2003243308A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002035829A JP2003243308A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003243308A true JP2003243308A (ja) | 2003-08-29 |
Family
ID=27777906
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002035829A Pending JP2003243308A (ja) | 2002-02-13 | 2002-02-13 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003243308A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6875629B2 (en) * | 2001-06-06 | 2005-04-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | III group nitride based semiconductor element and method for manufacture thereof |
| JP2011507261A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体発光デバイス用コンタクト |
-
2002
- 2002-02-13 JP JP2002035829A patent/JP2003243308A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6875629B2 (en) * | 2001-06-06 | 2005-04-05 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | III group nitride based semiconductor element and method for manufacture thereof |
| JP2011507261A (ja) * | 2007-12-14 | 2011-03-03 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 半導体発光デバイス用コンタクト |
| US8679869B2 (en) | 2007-12-14 | 2014-03-25 | Philips Lumileds Lighting Company, Llc | Contact for a semiconductor light emitting device |
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