JP2010212651A5

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Publication number: JP2010212651A5
Application number: JP2009207425A
Authority: JP
Filing date: 2009-09-08
Publication date: 2012-05-24

Claims

III族窒化物半導体からなり、該III族窒化物半導体のｃ軸方向に延びる基準軸に直交する基準平面に対して有限の角度をなす主面を有するIII族窒化物半導体支持体と、
前記III族窒化物半導体支持体の前記主面上に設けられた窒化ガリウム系半導体領域と
を備え、
前記主面は半極性及び無極性のいずれか一方を示し、
前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含み、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層は第１ドナー、及び該第１ドナーと異なる第２ドナーを含み、
前記第２ドナーは酸素を含む、ことを特徴とするIII族窒化物半導体素子。
前記窒化ガリウム系半導体領域上に設けられた活性層と、
前記活性層上に設けられた第２導電型窒化ガリウム系半導体層と
を更に備え、
前記活性層は、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層と前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられる、ことを特徴とする請求項１に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記活性層における酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、前記活性層における酸素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下である、ことを特徴とする請求項２に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層における酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層における酸素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下である、ことを特徴とする請求項２または請求項３に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層の炭素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の炭素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、
前記活性層の炭素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下である、ことを特徴とする請求項２〜請求項４のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、
前記活性層の酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上である、ことを特徴とする請求項２〜請求項５のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記活性層は、交互に配列された井戸層及び障壁層を含み、
前記井戸層の酸素濃度は６×１０^１７ｃｍ^−３以下である、ことを特徴とする請求項２〜請求項６のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層を更に備え、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップは前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップよりも大きく、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は、前記活性層の酸素濃度よりも大きく、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層と前記活性層との間に設けられており、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層と接合を形成する、ことを特徴とする請求項２〜請求項７のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記活性層と前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられ窒化ガリウム系半導体からなる光ガイド層を更に備え、
前記活性層は、前記基準平面に対して傾斜する平面に沿って延在しており、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は電子ブロック層である、ことを特徴とする請求項２〜請求項８のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は１０度以上１７０度以下である、ことを特徴とする請求項２〜請求項９のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は１０度以上８０度以下及び１００度以上１７０度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項２〜請求項１０のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は６３度以上８０度以下及び１００度以上１１７度以下の範囲にある、請求項２〜請求項１１のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
III族窒化物半導体素子のためのエピタキシャルウエハであって、
III族窒化物半導体からなり、該III族窒化物半導体のｃ軸方向に延びる基準軸に直交する基準平面に対して有限の角度をなす主面を有するIII族窒化物半導体基板と、
前記III族窒化物半導体基板の前記主面上に設けられた第１導電型窒化ガリウム系半導体層と、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層上に設けられた発光層と、
前記発光層上に設けられた第２導電型窒化ガリウム系半導体層と
を備え、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層は第１ドナー、及び該第１ドナーと異なる第２ドナーを含み、
前記第２ドナーは酸素を含み、
前記主面は半極性及び無極性のいずれか一方を示す、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。
別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層を更に備え、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップは前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層のバンドギャップよりも大きく、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は、前記発光層の酸素濃度よりも大きく、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層と前記発光層との間に設けられており、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は前記別の第２導電型窒化ガリウム系半導体層と接合を形成する、ことを特徴とする請求項１３に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は電子ブロック層であり、
前記発光層は、交互に配列された井戸層及び障壁層を有する活性層を含み、
前記発光層は、窒化ガリウム系半導体からなる光ガイド層を更に備え、該光ガイド層は、前記活性層と前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられ、
前記発光層の前記光ガイド層は、前記基準平面に対して傾斜する平面に沿って延在している、ことを特徴とする請求項１３または請求項１４に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は１０度以上１７０度以下である、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１５のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は１０度以上８０度以下及び１００度以上１７０度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１６のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は６３度以上８０度以下及び１００度以上１１７度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１７のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
III族窒化物半導体素子を作製する方法であって、
III族窒化物半導体からなり、主面を有するIII族窒化物半導体基板を準備する工程と、
第１ドナー、III族原料及び窒素原料を成長炉に供給して、前記第１ドナー、及び該第１ドナーと異なる第２ドナーを含む第１導電型窒化ガリウム系半導体層を前記III族窒化物半導体基板の前記主面上に成長する工程と、
III族原料及び窒素原料を前記成長炉に供給して、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層上に発光層を成長する工程と、
III族原料及び窒素原料を前記成長炉に供給して、第２導電型窒化ガリウム系半導体層を前記発光層上に成長する工程と
を備え、
前記第２ドナーは酸素を含み、
前記主面は半極性及び無極性のいずれか一方を示し、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素は、前記III族原料及び前記窒素原料の少なくともいずれか一つに含まれる不純物として提供され、
前記III族窒化物半導体基板の前記主面は、該III族窒化物半導体のｃ軸方向に延びる基準軸に直交する基準平面に対して有限の角度をなす、ことを特徴とする方法。
前記窒素原料はアンモニアを含み、
前記窒素原料は不純物として水を含み、
前記発光層における平均酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、前記発光層における酸素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層における酸素濃度は５×１０^１６ｃｍ^−３以上であり、前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層における酸素濃度は５×１０^１８ｃｍ^−３以下であり、
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の酸素濃度は、前記発光層の酸素濃度よりも大きい、ことを特徴とする請求項１９に記載された方法。
前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層の成長温度は前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層の成長温度よりも低い、ことを特徴とする請求項１９または請求項２０に記載された方法。
前記発光層はＩｎＧａＮ層を含む、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２１のいずれか一項に記載された方法。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は１０度以上１７０度以下である、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２２のいずれか一項に記載された方法。
前記主面の法線と前記基準軸との成す角度は６３度以上８０度以下及び１００度以上１１７度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２３のいずれか一項に記載された方法。
前記窒素原料の原料源と前記成長炉との間に設けられた精製装置を用いて前記窒素原料の水分濃度を調整した後に、前記成長炉に前記窒素原料を供給し、
前記窒素原料はアンモニアからなる、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２４のいずれか一項に記載された方法。
前記窒素原料として、水分含有量５００ｐｐｂ％以下のアンモニアを用いる、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２５のいずれか一項に記載された方法。
前記窒素原料として、水分含有量５０ｐｐｂ％以下のアンモニアを用いる、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２６のいずれか一項に記載された方法。
前記窒素原料として、水分含有量１ｐｐｂ％以下のアンモニアを用いる、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２７のいずれか一項に記載された方法。
前記窒素原料の前記水分濃度は１ｐｐｂ％以下である、ことを特徴とする請求項２５に記載された方法。
前記第１ドナーはシリコンである、ことを特徴とする請求項１〜請求項１２のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記主面は半極性を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項１２、及び請求項３０のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記主面は無極性を有する、ことを特徴とする請求項１〜請求項１２、及び請求項３０のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体素子。
前記第１ドナーはシリコンである、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１８のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記主面は半極性を有する、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１８、及び請求項３３のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記主面は無極性を有する、ことを特徴とする請求項１３〜請求項１８、及び請求項３３のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
前記第１ドナーはシリコンである、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２９のいずれか一項に記載された方法。
前記主面は半極性を有する、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２９、及び請求項３６のいずれか一項に記載された方法。
前記主面は無極性を有する、ことを特徴とする請求項１９〜請求項２９、及び請求項３６のいずれか一項に記載された方法。