JP2008034658A - 窒化物半導体素子 - Google Patents

Abstract

【課題】ｐ型不純物をＭｇとする場合に、ｐ型窒化物半導体層を低温度で結晶成長させることができるとともに、結晶成長を行う反応室に接続されている配管へのＭｇ化合物の付着を抑制することができる窒化物半導体素子を提供する。
【解決手段】窒化物半導体結晶２は、ＳｉＣ基板１の非極性面上に、結晶成長させる。窒化物半導体結晶２は、ＭＯＣＶＤ法等によって形成され、その成長表面が非極性面又は半極性面で成長する。窒化物半導体結晶２中のｐ型窒化物半導体層のｐ型不純物にはＭｇを用いるが、そのＭｇのドーパント材料として（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇを使用する。
【選択図】 図１

Description

本発明は、ｐ型窒化物半導体のｐ型不純物としてＭｇを用いた窒化物半導体素子に関する。

青色、又は紫色の光を発する半導体レーザ素子、発光ダイオード等の半導体発光素子、パワーデバイスや高周波ＨＥＭＴ等の半導体電子デバイスとして、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＰＮなどの窒素を含む六方晶化合物半導体が用いられており、中でもIII−Ｖ族窒化物半導体が利用されている。上記III−Ｖ族窒化物半導体（以下、単に窒化物半導体という）は、４元混晶系のＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される。

窒化物半導体素子の構造としては、活性層をｐ型窒化物半導体層とｎ型窒化物半導体層とで挟み込んだダブルへテロ結合構造やｐ型窒化物半導体層とｎ型窒化物半導体層とを直接接合したｐｎ接合の構造が知られており、このような構造の窒化物半導体素子は、ＭＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）等により製造される。

ｐ型窒化物半導体層は、ｐ型ＡｌＧａＮや、ｐ型ＧａＮ、ｐ型ＩｎＧａＮなどの半導体層で構成されるが、ｐ型不純物として、通常Ｍｇがドーピングされており、この場合のドーパントガスとしてＣＰ_２Ｍｇ（ビスシクロペンタジエチルマグネシウム）が使用されている。図８は、ＭＯＣＶＤ法における反応室への原料ガス導入部分の構成を示す。有機金属材料は通常液体なので、図８に示すように、バブラーで原料溶液の中に水素や窒素等のキャリアガスを導入してバブリングすることにより、その原料蒸気をキャリアガスに載せて反応室に運ぶ。

図８の場合は、原料ガスが３種類の例を示すもので、３種類の原料ガスが配管Ａ、Ｂ、Ｃを各々流れて合流し、反応室へ供給される。いずれかの原料ガスの供給を停止する場合には、対応する配管のバルブＡ、Ｂ、Ｃのいずれかを開放して原料ガスを排気するようにしている。

また、ｐ型不純物Ｍｇの原料であるＣＰ_２Ｍｇは、低温では分解しにくくなる性質を有するので、ＣＰ_２Ｍｇの分解を高めてｐ型窒化物半導体結晶中へのＭｇの取り込み効率を上げ、キャリア濃度の高い良質なｐ型窒化物半導体を形成するためには、反応室の基板温度を少なくとも１０００℃以上の温度に設定する必要があった。
特開平１１−１７７１７９号公報

上記従来技術のように、ｐ型ドーパントガスとしてＣＰ_２Ｍｇを用い、ｐ型窒化物半導体層の成長温度を少なくとも１０００℃以上の高温に設定すると以下のような問題が発生する。活性層にＩｎが含まれている場合には、活性層の結晶成長後に、活性層が長い時間高温に曝されると、Ｉｎが昇華して分離し成膜された活性層が劣化する。活性層に含まれるＩｎ比率が高い程（長波長の発光層になる程）、活性層の劣化が激しくなる。

また、半導体結晶へのＩｎの取り込みは、成長温度が低くなる程良くなるので、ｐ型窒化物半導体層として用いられるｐ型Ａｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）のうち、Ｉｎ成分が含まれる（ｚ≠０）ｐ型窒化物半導体、例えば、ｐ型ＡｌＩｎＮやｐ型ＩｎＧａＮなどの場合には、Ｉｎの取り込みが悪くなり、Ｉｎ組成比率の高いｐ型窒化物半導体層を作製することができない。

一方、ｐ型ドーパントガスとしてＣＰ_２Ｍｇガスを用いた場合には、以下の問題が発生する。例えば図８で配管ＡによりＣＰ_２Ｍｇガスを供給した場合には、ＣＰ_２Ｍｇは環状基があり、蒸気圧が低い固体材料なので、配管中への付着が著しく、ＣＰ_２Ｍｇガスの供給を停止した後に他の原料ガスを流そうとしても、配管Ａに付着して残っているＣＰ_２Ｍｇによって不必要なＭｇドーピングが発生する。

本発明は、上述した課題を解決するために創案されたものであり、ｐ型不純物をＭｇとする場合に、ｐ型窒化物半導体層を低温で結晶成長させることができるとともに、結晶成長を行う反応室に接続されている配管へのＭｇ化合物の付着を抑制することができる窒化物半導体素子を提供することを目的としている。

上記目的を達成するために、請求項１記載の発明は、ｐ型窒化物半導体層とｎ型窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体素子において、前記ｐ型窒化物半導体層のｐ型ドーパント材料には、（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇを用いるとともに、前記ｎ型窒化物半導体層からｐ型窒化物半導体層まで、成長表面が非極性面又は半極性面により形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子である。

また、請求項２記載の発明は、前記非極性面はｍ面又はａ面で構成され、前記半極性面は（１０−１−１）面、（１０−１−３）面、（１１−２２）面のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子である。

また、請求項３記載の発明は、前記ｐ型窒化物半導体層におけるＧａ材料としてＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＰＧａ、ＥＤＭＡＧａＨ_３のいずれかを用いることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子である。

また、請求項４記載の発明は、前記ｐ型窒化物半導体層のうちｐ電極と接するコンタクト層は、ｐ型ＡｌＩｎＮで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子である。

また、請求項５記載の発明は、前記ｐ型窒化物半導体層としてｐ型ＡｌＩｎＮが、前記ｎ型窒化物半導体層上に接して成膜されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子である。

また、請求項６記載の発明は、前記ｐ型ＡｌＩｎＮのＩｎ材料としてＴＭＩｎを使用することを特徴とする請求項４〜請求項５のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子である。

また、請求項７記載の発明は、Ｎ材料がアンモニア又はヒドラジン有機化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子である。

本発明によれば、ｐ型窒化物半導体層のｐ型ドーパント材料としてトリメチルアルミジメチルマグネシウム（（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇ）を用いているので、ｐ型窒化物半導体層を８００℃以下の低温で結晶成長させることができるので、Ｉｎを含む活性層への熱的影響を抑制することができる。また、Ｉｎを含むｐ型窒化物半導体を形成する場合であっても、Ｍｇの取り込み効率を向上させることができる。また、ＣＰ_２Ｍｇは環状基があり、蒸気圧が低い固体材料であるが、（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇは環状基もなく、蒸気圧が高いので、結晶成長を行う反応室へ接続されている配管へのＭｇ化合物の付着を低減することができる。

さらに、ｎ型窒化物半導体層からｐ型窒化物半導体層まで、成長表面が非極性面又は半極性面により形成されているので、ＧａＮのＮ（窒素）極性面やＧａ極性面で形成されている場合と比較して、自発分極やピエゾ分極により発生する電界の影響を小さくすることができる。

以下、図面を参照して本発明の一実施形態を説明する。図１は本発明の窒化物半導体素子の概略構成を示す。窒化物半導体素子は、ＳｉＣ基板１上に窒化物半導体結晶２をエピタキシャル成長させた構造となっている。ＳｉＣの種類には、その結晶構造によって、立方晶、六方晶、菱面体晶などがあるが、ＳｉＣ基板１には、六方晶（頭文字の表記はＨ）の結晶構造を有するものを用いる。例えば、４Ｈ−ＳｉＣ基板、６Ｈ−ＳｉＣ基板等を用いる。

図３は、六方晶系の結晶構造の模式図を示す。六方晶系の結晶構造は、ウルツ鉱型の結晶構造とも言われ、図３に示す結晶の面や方位はいわゆるミラー指数で表され、例えば、ｃ面は（０００１）、ｃ軸は＜０００１＞、ａ軸は＜１１−２０＞、ｍ軸は＜１−１００＞と表示する。なお、物理学上の慣用の約束として、（ｈｋｌｍ）はある特定面を指すのではなく、その結晶が持つ空間群において（ｈｋｌｍ）と等価な面全体を表す。同じく＜ｈｋｌｍ＞は、ある特定軸方向と等価な軸方向全体を表す。

窒化物半導体結晶２は、ＳｉＣ基板１のＳｉ（珪素）極性面やＣ（炭素）極性面ではなく、非極性面（ノンポーラ）であるｍ面（１０−１０）上に、ＭＯＣＶＤ法等によって形成され、その成長表面がｍ面で成長する。したがって、窒化物半導体結晶２の成長面は、Ｇａ極性面やＮ（窒素）極性面ではなく、非極性面となる。

図１では窒化物半導体結晶２の成長表面がｍ面となる構成を例示したが、図２に示すように、窒化物半導体結晶２の成長表面が非極性面であるａ面となるように構成することもできる。成長用基板としてのサファイア基板１１のｒ面上に窒化物半導体結晶２を結晶成長させれば、その成長表面はａ面となる。

また、窒化物半導体結晶２の成長表面が半極性面（セミポーラ）になるように構成することもできる。半極性面とは、（１０−１−１）面、（１０−１−３）面、（１１−２２）面のいずれかの面である。これら半極性面のうち、例えば（１０−１−１）面を図３に示す。図２のサファイア基板１１のｒ面の代わりにｍ面を用い、このｍ面上に窒化物半導体結晶２を結晶成長させると、窒化物半導体結晶２の成長表面は半極性面となる。

例えば、ＳｉＣ基板のｃ面上に窒化物半導体結晶を成長させた場合には、窒化物半導体結晶はｃ軸配向となり、ＧａＮ系半導体層のＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ結合界面等では、±ｃ軸方向に対称性がなく、±ｃ面成長のエピタキシャル膜には表裏が生じるというウルツ鉱構造のため、上記界面における自発分極と応力に起因するピエゾ分極が起こり、分極電荷が発生し、ヘテロ界面に垂直に電界が発生する。しかし、図１、２のように結晶成長させることで、上述したように窒化物半導体結晶の成長表面が、非極性面又は半極性面となるので、自発分極やピエゾ分極における電界の影響を低減できる。

ＳｉＣ基板１の非極性面や半極性面を用い、その上に窒化物半導体結晶２をエピタキシャル成長させた窒化物半導体発光素子の一例を図５に示す。

図５は、レーザ素子構造の例を示すものである。ＳｉＣ基板１上にＭＯＣＶＤ法により各層を作製する。ＳｉＣ基板１は、窒素ドープのｎ型ＳｉＣ基板を用いて導電性の基板とすれば、基板裏面に電極を形成できる。ＳｉＣ基板１上に、例えば、ｎ型バッファ層３２はＳｉをドープしたＡｌＮ又はＡｌＧａＮを１ｎｍ〜１０ｎｍ、続いてｎ型ＧａＮを３μｍ成長させる。

ｎ型クラッド層３３はＳｉをドープしたＡｌＧａＮを１μｍ、ｎ型光ガイド層３４はＳｉをドープしたＧａＮを０．１μｍ成長させ、ＭＱＷ活性層３５は、ＧａＮからなる障壁層と、Ｉｎ_Ｘ１Ｇａ_１−Ｘ１Ｎ（０．１≦Ｘ１≦０．２）からなる井戸層との多重量子井戸構造とし、ｐ型電子バリア層３６はＭｇをドープしたＡｌ_Ｘ２Ｇａ_１−Ｘ２Ｎ（Ｘ２は０．１５又は０．２）を０．１μｍ、ｐ型光ガイド層３７はＭｇをドープしたＧａＮを０．１μｍ、ｐ型クラッド層３８はＭｇをドープしたＡｌＧａＮを０．５μｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト層３９を成長させる。その後、ｐ型コンタクト層３９にはＰｄ／Ａｕからなるｐ電極４０、ＳｉＣ基板１の裏面にはＡｌ／Ａｕからなるｎ電極３１が形成される。

活性層にはＩｎ_Ｙ１Ｇａ_１−Ｙ１Ｎ（０≦Ｙ１≦１）、クラッド層にはＡｌ_Ｙ２Ｇａ_１−Ｙ２Ｎ（０≦Ｙ２≦１）を用いたが、前述したようにIII−Ｖ族窒化物半導体として、４元混晶系のＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）を用いることができる。ここで、ｎ型バッファ層３２〜ｐ型コンタクト層３９までが、図１、２の窒化物半導体結晶２に相当する。また、ｎ型バッファ層３２〜ｎ型光ガイド層３４までがｎ型窒化物半導体層に、ｐ型電子ブロック層３６〜ｐ型コンタクト層３９までがｐ型窒化物半導体層に相当する。

図５の窒化物半導体発光素子では、ＳｉＣ基板１の表面を非極性面であるｍ面とすれば、その後の窒化物半導体層は、ＳｉＣ基板１の表面の面方位が引き継がれて、すべて成長表面がｍ面となる。

図５の窒化物半導体発光素子は、以下のように形成される。特に重要なのは、ｐ型窒化物半導体層のｐ型不純物をＭｇとするために、ｐ型ドーパント材料としてトリメチルアルミジメチルマグネシウム（（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇ）を用いることである。また、図５の窒化物半導体発光素子製造時の成長温度の変化を図６に示す。図６の成長温度変化曲線の上部に記載されているのは、図５の各層の番号を表す。例えば、成長温度１０５０℃ではｎ型バッファ層３２〜ｎ型光ガイド層３４までを成長させ、７５０℃ではＭＱＷ活性層３５を、８００℃以下ではｐ型電子ブロック層３６〜ｐ型コンタクト層３９までを成長させることを表している。

最初に、六方晶の結晶構造を有する４Ｈ−ＳｉＣ、６Ｈ−ＳｉＣ等からなる基板１をＭＯＣＶＤ装置内に搬送する。次に基板温度を１０５０℃に上げて、圧力を１０〜５０ＫＰａ（望ましくは２０〜４０ＫＰａ）にした後、例えば、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を１０μモル／分、アンモニア（ＮＨ_３）を２０Ｌ／分、水素ベース５０ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ₄）を１０ｃｃ／分、キャリア水素（Ｈ_２）を２０Ｌ／分それぞれ流して、ｎ型ＡｌＮバッファ層３２を例えば１０ｎｍ堆積する。ここで、アンモニアとＴＭＡ等の有機金属とのモル比は、装置によっても異なるが、およそ１００〜１００００（望ましくは３００〜１０００）の範囲で設定される。また、アンモニアの流量についても、装置によるが、通常１〜１００ｓｌｍの範囲に設定される。

また、ｎ型バッファ層３２としてｎ型ＡｌＧａＮとする場合は、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）に加えて、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を加えるようにする。

成長温度を１０５０℃に維持したまま、ＴＭＡの供給を停止し、例えば、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を２０μモル／分供給し、ｎ型バッファ層３２としてさらにｎ型ＧａＮ層を積層する。その後、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）の流量を２μモル／分にして追加し、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３３を成長させる。次に、ＴＭＡの供給のみ停止して、ｎ型ＧａＮ光ガイド層３４を積層する。

ＴＭＧとシランの供給を停止し、アンモニアと窒素の混合雰囲気中で基板温度を７５０℃まで下げて、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を２００μモル／分、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）を２０μモル／分供給して、ＭＱＷ活性層３５のＩｎＧａＮ井戸層を積層し、ＴＭＩｎの供給のみを停止してアンドープＧａＮからなる障壁層を積層する。そして、ＧａＮ障壁層とＩｎＧａＮ井戸層との繰り返しにより多重量子井戸構造とする。

ＭＱＷ活性層３５成長後、ｐ型電子ブロック層３６を成長させるために、Ｇａ原子の原料ガスであるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）、窒素原子の原料ガスであるアンモニア（ＮＨ_３）、ｐ型不純物Ｍｇのドーパント材料であるトリメチルアルミジメチルマグネシウム（（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇ）を供給する。ここで、Ａｌ原子は、（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇに含まれているので、Ａｌ原子の材料ガスを特に加えなくても、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層３６を結晶成長させることができるが、Ａｌ原子の材料ガスとしてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を別途供給するようにしても良い。

（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇは、図４に示すような化学構造式を有しており、低温でも容易にＭｇが分子から分解する（少なくとも３００℃以上程度の温度で分解する）という性質を持っている。

この（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇを使用して、図６に示すように、８００℃以下の低温ですべてのｐ型窒化物半導体層の結晶成長を行う。基板温度を８００℃に上げて、キャリアガスの水素又は窒素とともにＴＭＡ、ＴＭＧａ、ＮＨ_３をｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３３と同流量流し、ｐ型ＡｌＧａＮ電子ブロック層３６を積層する。次に、基板温度をそのまま維持して、ＴＭＡの供給のみを停止し、ＴＭＧａ、ＮＨ_３をｎ型ＧａＮ光ガイド層３４のときと同流量で流し、ｐ型ＧａＮ光ガイド層３７を積層する。

その後も基板温度をそのまま維持して、ＴＭＡを加え、ＴＭＡとＴＭＧをｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３３のときと同流量で流し、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３８を積層する。次に、基板温度を８００℃に維持したまま、ＴＭＡのみ供給を停止して、ＴＭＧの流量等をｐ型ＧａＮ光ガイド層３７のときと同じ条件にしてｐ型ＧａＮコンタクト層３９を形成する。なお、上記実施例では、ｐ型窒化物半導体層の成長温度については８００℃としたが、８００℃以下の低温度としても良い。

最後に、ＳｉＣ基板１の裏面にＡｌ／Ａｕ等からなるｎ電極３１を、ｐ型コンタクト層３９の上にＰｄ／Ａｕ等からなるｐ電極４０を蒸着又はスパッタにより形成し、ｐ電極４０側をアニール処理してオーミック接触をとれば、図５の窒化物半導体発光素子が完成する。

また、図５のレーザ構造についての製造方法についての上記説明は、一例を示したものであり、各半導体層の製造については、キャリアガスの水素又は窒素とともに、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、アンモニア（ＮＨ_３）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）などの各半導体層の成分に対応する反応ガス、ｎ型にする場合のドーパントガスとしてのシラン（ＳｉＨ_４）等、ｐ型にする場合のドーパントガスとしての（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇの必要なガスを供給して、ｎ型窒化物半導体については、１０００℃〜１２００℃程度の範囲で、活性層については７００℃〜８００℃の範囲で、ｐ型窒化物半導体については８００℃以下で順次成長させることにより、所望の組成で、所望の導電型の半導体層を、必要な厚さに形成することができる。

ところで、ｐ型ＧａＮやｐ型ＡｌＧａＮ等、Ｇａ原子を必要とするｐ型窒化物半導体結晶の成長には、上記のようにＧａ原子の原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）以外に、トリエチルガリウム（ＴＥＧａ）、トリプロピルガリウム（ＴＰＧａ）、トリメチルアミンガラン（ＥＤＭＡＧａＨ_３）を用いても良い。ｐ型窒化物半導体層は、図６に示すように、すべて８００℃以下で成長させることになるので、低温でも分解しやすい材料を用いる必要があるが、分子構造が大きい材料程、低温で分解しやすい。したがって、Ｇａ原子の材料として望ましい使用順位は、ＥＤＭＡＧａＨ_３、ＴＰＧａ、ＴＥＧａ、ＴＭＧａの順となる。

同様に、ｐ型ＧａＮやｐ型ＡｌＧａＮ、ｐ型ＡｌＩｎＮ等、Ｎ原子を必要とするｐ型窒化物半導体結晶の成長には、上記のようにＮ原子の原料であるアンモニア（ＮＨ_３）以外に、ジメチルヒドラジン（（ＣＨ_３）_２ＮＮＨ_２）等のヒドラジン有機化合物を用いても良い。このヒドラジン有機化合物は低温でアンモニアよりも分解しやすい性質を持っているために、ｐ型窒化物半導体層を成長させる場合に、Ｎ原子の材料として望ましい使用順位は、ヒドラジン有機化合物、アンモニアの順となる。

また、ｐ型コンタクト層３９としてｐ型ＧａＮの代わりにｐ型ＡｌＩｎＮを用いても良い。この場合、窒素原子の原料としてアンモニア（ＮＨ_３）、Ｉｎ原子の原料としてトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）、Ａｌ原子の原料としてトリイソブチルアルミニウム（ＴＩＢＡｌ）を用い、ｐ型ドーパント材料として（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇを加えて８００℃以下の温度で成長させる。上記ＴＩＢＡｌは、Ａｌとイソブチル基との結合が弱く、１５０℃程度以上でＡｌとイソブチル基との分離が発生することが知られている。したがって、上記のように成長させたｐ型ＡｌＩｎＮコンタクト層３９は、Ｍｇ濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３以上、１×１０^２１ｃｍ^−３以下、かつ炭素濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３以下で形成される。このように、炭素（Ｃ）不純物を低減させることができ、低抵抗なｐ型ＡｌＩｎＮコンタクト層を形成することができる。

本発明の窒化物半導体素子の他の実施例を図７示す。これは、ｎ型窒化物半導体層２１とｐ型窒化物半導体層であるｐ型ＡｌＩｎＮ層２２とがｐｎ接合された素子を示すものである。図示はしていないが、ｐ型ＡｌＩｎＮ層２２の上にはｐ電極が、ｎ型窒化物半導体層２１の下側にはｎ電極が必要に応じて形成される。図７の構造を発光素子として構成した場合には、ｐｎ接合界面部分が発光領域となる。

ｎ型窒化物半導体層２１は、ｎ型不純物としてＳｉをドープしたＡｌ_ｘＧａ_ｙＩｎ_ｚＮ（ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）の半導体層が１層または複数層形成されており、上述したような方法で作製される。一方、ｐ型ＡｌＩｎＮ層２２は、前述したように半導体層の成分に対応する反応ガス、ｐ型にする場合のドーパント材料としてのトリメチルアルミジメチルマグネシウム（（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇ）を用いて、８００℃以下の成長温度で作製される。このように成長させたｐ型ＡｌＩｎＮ層２２は、Ｍｇ濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３以上、１×１０^２１ｃｍ^−３以下、かつ炭素濃度が１×１０^１７ｃｍ^−３以下で形成される。このように、炭素（Ｃ）不純物を低減させることができ、低抵抗なｐ型ＡｌＩｎＮ層２２を形成することができる。

本発明の窒化物半導体素子の概略構成と成長面を示す図である。 本発明の窒化物半導体素子の概略構成と成長面を示す図である。 六方晶系の結晶構造の模式図である。 （ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇの化学構造式を示す図である。 本発明の窒化物半導体素子構造の一例を示す断面図である。 図５の窒化物半導体発光素子の成長温度の一例を示す図である。 ｐ型ＡｌＩｎＮ層とｎ型窒化物半導体層とのｐｎ接合による窒化物半導体素子の例を示す図である。 結晶成長を行う際に原料ガスを供給する配管構成の一例を示す図である。

符号の説明

１ ＳｉＣ基板
２ 窒化物半導体結晶

Claims (7)

1. ｐ型窒化物半導体層とｎ型窒化物半導体層とを備えた窒化物半導体素子において、
   前記ｐ型窒化物半導体層のｐ型ドーパント材料には、（ＴＭＡｌ）_２ＤＭＭｇを用いるとともに、前記ｎ型窒化物半導体層からｐ型窒化物半導体層まで、成長表面が非極性面又は半極性面により形成されていることを特徴とする窒化物半導体素子。
2. 前記非極性面はｍ面又はａ面で構成され、前記半極性面は（１０−１−１）面、（１０−１−３）面、（１１−２２）面のいずれかで構成されていることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体素子。
3. 前記ｐ型窒化物半導体層におけるＧａ材料としてＴＭＧａ、ＴＥＧａ、ＴＰＧａ、ＥＤＭＡＧａＨ_３のいずれかを用いることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
4. 前記ｐ型窒化物半導体層のうちｐ電極と接するコンタクト層は、ｐ型ＡｌＩｎＮで構成されていることを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
5. 前記ｐ型窒化物半導体層としてｐ型ＡｌＩｎＮが、前記ｎ型窒化物半導体層上に接して成膜されていることを特徴とする請求項１〜請求項２のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
6. 前記ｐ型ＡｌＩｎＮのＩｎ材料としてＴＭＩｎを使用することを特徴とする請求項４〜請求項５のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
7. Ｎ材料がアンモニア又はヒドラジン有機化合物であることを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか１項に記載の窒化物半導体素子。
   

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