JP2019121715A - p型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法および装置、並びに、半導体素子を製造する装置 - Google Patents
p型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法および装置、並びに、半導体素子を製造する装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019121715A JP2019121715A JP2018001491A JP2018001491A JP2019121715A JP 2019121715 A JP2019121715 A JP 2019121715A JP 2018001491 A JP2018001491 A JP 2018001491A JP 2018001491 A JP2018001491 A JP 2018001491A JP 2019121715 A JP2019121715 A JP 2019121715A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- type
- laser light
- gallium nitride
- compound semiconductor
- layer
- 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.)
- Granted
Links
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 121
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 37
- -1 gallium nitride compound Chemical class 0.000 title claims abstract description 20
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims abstract description 18
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 34
- 230000004913 activation Effects 0.000 claims abstract description 27
- 238000002679 ablation Methods 0.000 claims abstract description 20
- 239000012535 impurity Substances 0.000 claims abstract description 17
- 230000001678 irradiating effect Effects 0.000 claims abstract description 10
- 230000003213 activating effect Effects 0.000 claims abstract description 7
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 6
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 claims description 5
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical group [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000000523 sample Substances 0.000 description 13
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 9
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 7
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 5
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 5
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 5
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 3
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005355 Hall effect Effects 0.000 description 1
- 206010037660 Pyrexia Diseases 0.000 description 1
- 229910004205 SiNX Inorganic materials 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 1
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 238000005468 ion implantation Methods 0.000 description 1
- 238000001459 lithography Methods 0.000 description 1
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 1
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 1
- 230000000704 physical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 238000012795 verification Methods 0.000 description 1
Landscapes
- Junction Field-Effect Transistors (AREA)
Abstract
Description
p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体をp型活性化してp型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法であって、
前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体に、強度がアブレーション閾値未満のレーザ光を照射することにより、前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体をp型活性化することを特徴とする方法。
〔項2〕
前記レーザ光の強度は、10〜100W/cm2である、項1に記載の方法。
〔項3〕
前記レーザ光は、紫外レーザ光である、項1または2に記載の方法。
〔項4〕
前記レーザ光は、ArFエキシマレーザ光、または、F2エキシマレーザ光である、項3に記載の方法。
〔項5〕
前記レーザ光は、可視レーザ光である、項1または2に記載の方法。
〔項6〕
前記p型不純物は、マグネシウムである、項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
〔項7〕
半導体素子を製造する方法であって、
p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体の層を形成する形成工程と、
項1〜6のいずれか一項に記載の方法によって、前記層をp型活性化する活性化工程と、
を含む、方法。
〔項8〕
前記半導体素子は電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合FETである、項7に記載の方法。
〔項9〕
p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体の層をp型活性化してp型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する装置であって、
前記層に、強度がアブレーション閾値未満のレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記層と前記レーザ光源との相対位置を制御する位置制御手段と、
を備え、
前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体は、前記レーザ光が照射されることによりp型活性化することを特徴とする装置。
〔項10〕
前記層からの散乱光を検知することにより、p型活性化しているか否かを観測する観測手段をさらに備える、項9に記載の装置。
図1は、本発明の一実施形態に係るp型GaNを製造する装置1の概略構成図である。装置1は、本発明に係るp型GaNを製造する方法を実施するために用いられる。本発明に係る方法は、p型不純物がドープされたn−またはn型GaNをp型活性化してp型GaNを製造する方法であって、前記n−またはn型GaNに、強度がアブレーション閾値未満のレーザ光を照射することによりp型活性化することを特徴とする。
本発明に係るp型GaNの製造方法は、n−またはn型GaN型GaNを局所的にp型活性化する必要のある半導体素子の製造に好適である。以下では、そのような半導体素子として電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合FETを製造する方法について説明する。
以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、その趣旨を逸脱しない限りにおいて、種々の変更が可能である。
実施例1では、強度の異なるレーザ光をn−型GaNに照射した後、GaN結晶の表面の状態を観察した。図5(a)は、強度が135W/cm2(1.8mJ)のArFエキシマレーザ光を照射パルス数50Hzでn−型GaNに照射した後における表面の画像である。上記の強度は、アブレーション閾値以上であるため、照射部分(左右に平行に延びる2つの線状領域)が損傷していることが分かる。
実施例2では、Mgドープn−型GaNをレーザ光照射によってp型活性化させたp型GaN、および従来の熱処理によってp型活性化させたp型GaNの物性を比較した。具体的には、MOCVD法によって3つのMgドープGaNの結晶を成長させた。Mgドーピング濃度は5.2×1019cm−であった。2つのMgドープGaNにはそれぞれ、強度が225W/cm2(3.0mJ、アブレーション閾値以上)および82.5W/cm2(1.1mJ、アブレーション閾値未満)のArFエキシマレーザ光を150Hzで照射することによりp型活性化させた。比較例として、3つ目のMgドープGaNは、950℃の窒素雰囲気で20分間アニーリングすることによりp型活性化させた。これにより作製されたp型GaNの正孔濃度および正孔移動度をホール効果測定した。その結果を表1に示す。
実施例3では、マスクを用いてn−型GaNの局所的なp型活性化を行った。具体的には、図6(a)に示すように、n型Si基板12、導電性AlNバッファ層13、高濃度n型GaN層14およびn−型のMgドープGaN層15を順に積層した積層体を作製し、MgドープGaN層15上の一部に幅が3mmのマスク層18を形成した。MgドープGaN層15は、厚さが1.1μmであり、Mgドーピング濃度が5.2×1019cm−であった。そして、MgドープGaN層15およびマスク層18の一部に、ArFエキシマレーザ光L1を照射した。レーザ光L1の強度は75W/cm2(1.0mJ)、照射パルス数は150Hzであった。これにより、MgドープGaN層15のマスク層18に被覆されていなかった領域のみp型のGaN層15aとなった。
実施例4では、熱拡散によりn−型GaNの表面だけでなく、内部もp型活性化できることを検証した。具体的には、図7(a)に示すように、n型Si基板12、導電性AlNバッファ層13、高濃度n型GaN層14およびn−型のMgドープGaN層15を順に積層した積層体を作製し、MgドープGaN層15上の一部に幅が4μmの2つのマスク層18を形成した。マスク層18の間隔は8μmであった。そして、MgドープGaN層15の全面およびマスク層18の一部に、ArFエキシマレーザ光L1を照射した。レーザ光L1の強度は75W/cm2(1.0mJ)、照射パルス数は150Hzであった。これにより、図7(b)に示すように、MgドープGaN層15のマスク層18に被覆されていなかった領域のみp型のGaN層15aとなった。
2 レーザ光源
3 可動ステージ(位置制御手段)
4 制御コンピュータ(位置制御手段)
5 光スペクトラムアナライザ(観測手段)
10 電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合FET
15 MgドープGaN層(n−型窒化ガリウム系化合物半導体)
15a p型GaN層(p型窒化ガリウム系化合物半導体)
L1 レーザ光
Claims (10)
- p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体をp型活性化してp型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法であって、
前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体に、強度がアブレーション閾値未満のレーザ光を照射することにより、前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体をp型活性化することを特徴とする方法。 - 前記レーザ光の強度は、10〜100W/cm2である、請求項1に記載の方法。
- 前記レーザ光は、紫外レーザ光である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記レーザ光は、ArFエキシマレーザ光、または、F2エキシマレーザ光である、請求項3に記載の方法。
- 前記レーザ光は、可視レーザ光である、請求項1または2に記載の方法。
- 前記p型不純物は、マグネシウムである、請求項1〜5のいずれか一項に記載の方法。
- 半導体素子を製造する方法であって、
p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体の層を形成する形成工程と、
請求項1〜6のいずれか一項に記載の方法によって、前記層をp型活性化する活性化工程と、
を含む、方法。 - 前記半導体素子は電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合FETである、請求項7に記載の方法。
- p型不純物がドープされたn−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体の層をp型活性化してp型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する装置であって、
前記層に、強度がアブレーション閾値未満のレーザ光を照射するレーザ光源と、
前記層と前記レーザ光源との相対位置を制御する位置制御手段と、
を備え、
前記n−またはn型窒化ガリウム系化合物半導体は、前記レーザ光が照射されることによりp型活性化することを特徴とする装置。 - 前記層からの散乱光を検知することにより、p型活性化しているか否かを観測する観測手段をさらに備える、請求項9に記載の装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018001491A JP7216387B2 (ja) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合fetを製造する方法および装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018001491A JP7216387B2 (ja) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合fetを製造する方法および装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019121715A true JP2019121715A (ja) | 2019-07-22 |
JP7216387B2 JP7216387B2 (ja) | 2023-02-01 |
Family
ID=67307443
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018001491A Active JP7216387B2 (ja) | 2018-01-09 | 2018-01-09 | 電流狭窄型高出力縦型ヘテロ接合fetを製造する方法および装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7216387B2 (ja) |
Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0216726A (ja) * | 1988-05-03 | 1990-01-19 | Varian Assoc Inc | イオン注入量の測定のための方法及び装置 |
JPH0536616A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | GaAs半導体能動層形成方法 |
JPH09266218A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Nippon Steel Corp | p型化合物半導体の低抵抗化方法 |
JPH11224957A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Toshiba Corp | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 |
JP2000306854A (ja) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系p型化合物半導体層の活性化法 |
JP2001127002A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Sony Corp | 半導体中の不純物の活性化方法および半導体装置の製造方法 |
JP2001176814A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Sony Corp | 薄膜半導体装置の製造方法および装置 |
WO2005031832A1 (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 不純物導入方法、不純物導入装置およびこれらを用いて形成した電子素子 |
JP2009081235A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Osaka Univ | n型酸化物半導体の特性制御方法 |
JP2013062365A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
JP2015065241A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
-
2018
- 2018-01-09 JP JP2018001491A patent/JP7216387B2/ja active Active
Patent Citations (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0216726A (ja) * | 1988-05-03 | 1990-01-19 | Varian Assoc Inc | イオン注入量の測定のための方法及び装置 |
JPH0536616A (ja) * | 1991-08-02 | 1993-02-12 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | GaAs半導体能動層形成方法 |
JPH09266218A (ja) * | 1996-03-28 | 1997-10-07 | Nippon Steel Corp | p型化合物半導体の低抵抗化方法 |
JPH11224957A (ja) * | 1998-02-05 | 1999-08-17 | Toshiba Corp | 窒化物系半導体発光素子及びその製造方法 |
JP2000306854A (ja) * | 1999-04-20 | 2000-11-02 | Sharp Corp | 窒化ガリウム系p型化合物半導体層の活性化法 |
JP2001127002A (ja) * | 1999-10-27 | 2001-05-11 | Sony Corp | 半導体中の不純物の活性化方法および半導体装置の製造方法 |
JP2001176814A (ja) * | 1999-12-15 | 2001-06-29 | Sony Corp | 薄膜半導体装置の製造方法および装置 |
WO2005031832A1 (ja) * | 2003-09-24 | 2005-04-07 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 不純物導入方法、不純物導入装置およびこれらを用いて形成した電子素子 |
JP2009081235A (ja) * | 2007-09-26 | 2009-04-16 | Osaka Univ | n型酸化物半導体の特性制御方法 |
JP2013062365A (ja) * | 2011-09-13 | 2013-04-04 | Fujitsu Ltd | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
JP2015065241A (ja) * | 2013-09-24 | 2015-04-09 | ルネサスエレクトロニクス株式会社 | 半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
神谷格: "短パルスレーザを用いた高効率深紫外LED実現の為のp‐AlGaNのドーパント高活性化,並びに低抵抗電極の形成法", 天田財団助成研究成果報告書, vol. 30巻, JPN6022028244, 2017, JP, pages 174 - 176, ISSN: 0004822630 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7216387B2 (ja) | 2023-02-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8809981B2 (en) | Method for manufacturing semiconductor device and apparatus for manufacturing same | |
US7501666B2 (en) | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element | |
US20160052090A1 (en) | Manufacturing method of substrate, cutting method of processing object and laser processing apparatus | |
CN102203966B (zh) | 半导体发光元件的制造方法 | |
US10748764B2 (en) | Method for manufacturing silicon carbide epitaxial substrate and method for manufacturing semiconductor device | |
KR20080003870A (ko) | 질화물 반도체 소자의 제법 | |
TWI515797B (zh) | 雷射退火裝置、半導體裝置之製造方法 | |
US20150076518A1 (en) | Semiconductor device and method for manufacturing the same | |
JP5187771B2 (ja) | 半導体基板の製造方法およびレーザアニール装置 | |
US8609521B2 (en) | Method of manufacturing semiconductor device | |
KR101516609B1 (ko) | 발광소자의 제조 방법 및 발광소자 | |
JP5920255B2 (ja) | 半導体装置の製造方法およびそれに用いられるドライエッチング装置 | |
JP2019121715A (ja) | p型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法および装置、並びに、半導体素子を製造する装置 | |
TWI788472B (zh) | 半導體發光元件之製造方法 | |
Seitz et al. | Demonstration of Ultraviolet μLED Array with Novel Electrical Contact Etch Mask | |
Moser et al. | Laser processing of gallium nitride–based light-emitting diodes with ultraviolet picosecond laser pulses | |
Moser et al. | Laser processing of GaN-based LEDs with ultraviolet picosecond laser pulses | |
Moser et al. | Laser direct writing of GaN-based light-emitting diodes—The suitable laser source for mesa definition | |
JP2022016168A (ja) | 半導体装置の製造方法、半導体装置の検査方法および半導体検査装置 | |
JP2014195004A (ja) | 半導体素子の製造方法及び半導体素子の製造装置 | |
KR20150034111A (ko) | 발광 다이오드의 제작 방법 | |
US11424135B1 (en) | Photolithography of atomic layer resist | |
KR100761867B1 (ko) | 질화물계 반도체 소자 및 그 제조방법 | |
JP2015144177A (ja) | Led素子製造用ウェハとその作製方法、およびled素子 | |
Reklaitis | Advanced III-nitride-based optoelectronic devices: fabrication and characterization |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A80 | Written request to apply exceptions to lack of novelty of invention |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A80 Effective date: 20180129 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201223 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20211125 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20211207 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220202 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20220712 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20220808 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20221221 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20230113 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7216387 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |