JP2006279023A - 半導体装置及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】半導体装置は、基板1の上に形成されたp型不純物(Mg)を含む第1のp型ガイド層7と、該第1のp型ガイド層7の上にそれと接するように形成され、n型不純物(Si)及びp型不純物(Mg)を含むn型電流狭窄層8とを有している。n型電流狭窄層8においては、n型不純物の濃度はp型不純物の濃度よりも高くなっている。
【選択図】図1
Description
本発明の一実施形態について図面を参照しながら説明する。
[本発明]
Si濃度:2.5×1018cm-3、
Mg濃度:0.1×1018cm-3以上且つ1×1018cm-3以下
[比較例1]
Si濃度:1.0×1018cm-3、
Mg濃度:1×1018cm-3以上且つ8×1018cm-3以下
[比較例2]
Si濃度:2.5×1018cm-3、
Mg濃度:1×1018cm-3以上且つ8×1018cm-3以下
[比較例3]
Si濃度:4.0×1018cm-3、
Mg濃度:1×1018cm-3以上且つ8×1018cm-3以下
[本発明]はn型電流狭窄層8に混入するMg濃度が本発明に係る製造方法(後述)により低減されている場合であり、[比較例1]、[比較例2]及び[比較例3]はn型電流狭窄層8に混入するMg濃度が従来のように高い場合である。
以下、本発明の実施形態の第1変形例について図面を参照しながら説明する。
第1変形例においては、n型電流狭窄層8にのみ開口部を設けているが、InGaNからなる拡散抑制層17が、MQW活性層5において生成されるレーザ発振波長が405nmの光を吸収することを防止するため、図8に示す第2変形例のように、拡散抑制層17に対しても開口部8aの下側に第1のp型ガイド層7を露出する開口部17aを設けることが望ましい。
図9に示すように、第3変形例に係る埋め込み型半導体レーザ素子は、拡散抑制層17を、基板側から順次形成された、厚さが0.01μmのInGaNからなる第1半導体層18と、厚さが0.02μmのGaNからなる第2半導体層19とを含む少なくとも2層構造とする。
まず、製造方法の第1変形例について説明する。
次に、製造方法の第2変形例について説明する。
2 n型GaN層
3 n型クラッド層
4 n型ガイド層
5 MQW活性層
6 オーバーフロー抑制層
7 第1のp型ガイド層
8 n型電流狭窄層
8a 開口部
9 第2のp型ガイド層
10 p型クラッド層
11 p型コンタクト層
12 p側電極
13 n側電極
14 溶液
15 窒化物半導体層
16 陰極
17 拡散抑制層
17a 開口部
18 第1半導体層
19 第2半導体層
20 容器
Claims (24)
- 基板上に形成されたp型不純物を含む第1の窒化物半導体層と、
前記第1の窒化物半導体層の上に該第1の窒化物半導体層と接するように形成され、n型不純物及びp型不純物を含む第2の窒化物半導体層とを備え、
前記第2の窒化物半導体層において、前記n型不純物の濃度は前記p型不純物の濃度よりも高いことを特徴とする半導体装置。 - 前記第2の窒化物半導体層は、前記第1の窒化物半導体層に選択的に電流を流す開口部を有する電流狭窄層であることを特徴とする請求項1に記載の半導体装置。
- 前記第2の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように形成され、屈折率が前記第2の窒化物半導体層よりも大きい第3の窒化物半導体層をさらに備えていることを特徴とする請求項2に記載の半導体装置。
- 前記第2の窒化物半導体層における前記p型不純物の濃度は1×1018cm-3以下であることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記第1の窒化物半導体層の下側に形成された前記p型不純物を含む第4の窒化物半導体層をさらに備え、
前記第4の窒化物半導体層におけるp型不純物の濃度は、前記第1の窒化物半導体層におけるp型不純物の濃度よりも高いことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記第1の窒化物半導体層は、その組成にインジウムを含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 前記第1の窒化物半導体層は、基板側に形成された第1半導体層と、前記第1半導体層と前記第2の窒化物半導体層との間に形成された第2半導体層とを含み、
前記第1半導体層はその組成にインジウムを含み、前記第2半導体層はその組成にインジウムを含まないことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。 - 前記p型不純物はマグネシウムであり、前記n型不純物はシリコンであることを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体装置。
- 基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びp型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にp型の第1の窒化物半導体層を形成する工程(a)と、
前記第1の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及び導入量が前記工程(a)におけるp型不純物原料ガスよりも少ないp型不純物原料ガスを導入することにより、前記第1の窒化物半導体層の上にp型の第2の窒化物半導体層を形成する工程(b)と、
前記第2の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びn型不純物原料ガスを導入することにより、前記第2の窒化物半導体層の上にn型の第3の窒化物半導体層を形成する工程(c)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)において、前記p型不純物原料ガスの導入量を0とすることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(c)よりも後に、前記第3の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程(d)と、
前記第3の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように、屈折率が前記第3の窒化物半導体層よりも大きい第4の窒化物半導体層を形成する工程(e)とをさらに備えていることを特徴とする請求項9に記載の半導体装置の製造方法。 - 基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びp型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にp型の第1の窒化物半導体層を形成する工程(a)と、
前記p型不純物原料ガスの導入を止めると共に、形成した前記第1の窒化物半導体層を、該第1の窒化物半導体層の形成温度よりも低い温度にしてその状態を保持する工程(b)と、
前記工程(b)の後に、第2の窒化物半導体層の形成温度にまで昇温し、前記第1の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びn型不純物原料ガスを導入することにより、前記第1の窒化物半導体層の上にn型の第2の窒化物半導体層を形成する工程(c)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記工程(b)における温度は、前記第1の窒化物半導体層の熱分解温度よりも低い温度であることを特徴とする請求項12に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(b)における温度は、900℃以下であることを特徴とする請求項13に記載の半導体装置の製造方法。
- 基板上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びp型不純物原料ガスを導入することにより、前記基板の上にp型の第1の窒化物半導体層を形成する工程(a)と、
前記工程(a)の後に、前記III 族原料ガスを停止し、且つ前記第1の窒化物半導体層の上に水素ガスを導入する工程(b)と、
前記工程(b)の後に、前記第1の窒化物半導体層の上にIII 族原料ガス、窒素原料ガス及びn型不純物原料ガスを導入することにより、前記第1の窒化物半導体層の上にn型の第2の窒化物半導体層を形成する工程(c)とを備えていることを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 前記工程(c)よりも後に、前記第2の窒化物半導体層に選択的に開口部を形成する工程(d)と、
前記第2の窒化物半導体層の上に前記開口部を埋めるように、屈折率が前記第2の窒化物半導体層よりも大きい第3の窒化物半導体層を形成する工程(e)とをさらに備えていることを特徴とする請求項12〜15のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。 - 前記工程(d)において、前記開口部は塩素を含むガスを用いたドライエッチングにより形成することを特徴とする請求項11又は16に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(d)において、前記開口部は、前記第3の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、前記第3の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することを特徴とする請求項11に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記工程(d)において、前記開口部は、前記第2の窒化物半導体層を溶液に浸した状態で、前記第2の窒化物半導体層に吸収される波長を有する光を照射することにより形成することを特徴とする請求項16に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記溶液はリン酸を含む酸性溶液であることを特徴とする請求項18又は19に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記溶液はアルカリ溶液であることを特徴とする請求項18又は19に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記アルカリ溶液は水酸化カリウム溶液であることを特徴とする請求項21に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記第2の窒化物半導体層におけるp型不純物の濃度は1×1018cm-3以下であることを特徴とする請求項9〜11のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
- 前記p型不純物原料ガスはマグネシウムを含み、前記n型不純物原料ガスはシリコンを含むことを特徴とする請求項9〜16のいずれか1項に記載の半導体装置の製造方法。
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