JP2812375B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化ガリウム系化合物半
導体成長方法に関し、特にｐ型またはｎ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体のエピタキシャル層の成長方法に関す
る。
導体成長方法に関し、特にｐ型またはｎ型の窒化ガリウ
ム系化合物半導体のエピタキシャル層の成長方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】青色発光デバイスは、II-VI族のＺｎＳ
ｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等を用いて研究
が進められ、最近、その中でも窒化ガリウム系化合物半
導体［ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）］が、常温で、比
較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。
ｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等を用いて研究
が進められ、最近、その中でも窒化ガリウム系化合物半
導体［ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）］が、常温で、比
較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。
【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる
方法として、有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶ
Ｄ法という。）がよく知られている。この方法はサファ
イア基板を設置した反応容器内に、反応ガスとして有機
金属化合物ガスを供給し、結晶成長温度をおよそ９００
℃〜１１００℃の高温に保持して、基板上に化合物半導
体のエピタキシャル層を成長させる方法である。例えば
ＧａＮの場合、高温で基板上に直接エピタキシャル成長
を行うと、結晶層の表面状態、結晶性が著しく悪くなる
ため、高温でエピタキシャル成長を行う前に、まず６０
０℃前後の低温で結晶成長を行い、ＡｌＮよりなるバッ
ファ層を形成し、続いてバッファ層の上に、高温でエピ
タキシャル成長を行うことによりＧａＮの結晶性が格段
に向上することが明らかにされている。（特開平２−２
２９４７６号公報）
方法として、有機金属化合物気相成長法（以下ＭＯＣＶ
Ｄ法という。）がよく知られている。この方法はサファ
イア基板を設置した反応容器内に、反応ガスとして有機
金属化合物ガスを供給し、結晶成長温度をおよそ９００
℃〜１１００℃の高温に保持して、基板上に化合物半導
体のエピタキシャル層を成長させる方法である。例えば
ＧａＮの場合、高温で基板上に直接エピタキシャル成長
を行うと、結晶層の表面状態、結晶性が著しく悪くなる
ため、高温でエピタキシャル成長を行う前に、まず６０
０℃前後の低温で結晶成長を行い、ＡｌＮよりなるバッ
ファ層を形成し、続いてバッファ層の上に、高温でエピ
タキシャル成長を行うことによりＧａＮの結晶性が格段
に向上することが明らかにされている。（特開平２−２
２９４７６号公報）
【０００４】このように、バッファ層を形成することに
よって窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性は非常に良
くなっているが、発光デバイスとして実用化するには未
だ不十分である。それは積層された窒化ガリウム系化合
物半導体から好ましいｐ−ｎ接合青色発光ダイオードが
実現できないからである。
よって窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性は非常に良
くなっているが、発光デバイスとして実用化するには未
だ不十分である。それは積層された窒化ガリウム系化合
物半導体から好ましいｐ−ｎ接合青色発光ダイオードが
実現できないからである。
【０００５】一般に化合物半導体を基板上に積層して発
光デバイスを製作する場合、化合物半導体に微量の不純
物をドープしてｎ型またはｐ型層を形成し、ｐ−ｎ接合
発光ダイオードとすることが、輝度および信頼性の点で
優れていることが知られている。しかしながら、現在、
十分な発光輝度を実現する青色発光デバイスは未だ開発
されていないのが実状である。その最大の理由は窒化ガ
リウム系化合物半導体結晶層をｐ型化することが非常に
困難であるからである。
光デバイスを製作する場合、化合物半導体に微量の不純
物をドープしてｎ型またはｐ型層を形成し、ｐ−ｎ接合
発光ダイオードとすることが、輝度および信頼性の点で
優れていることが知られている。しかしながら、現在、
十分な発光輝度を実現する青色発光デバイスは未だ開発
されていないのが実状である。その最大の理由は窒化ガ
リウム系化合物半導体結晶層をｐ型化することが非常に
困難であるからである。
【０００６】窒化ガリウム系化合物半導体においては、
例えばＺｎ、Ｍｇがｐ型ドーパントとして知られてい
る。しかし、Ｚｎ、Ｍｇをドープしても結晶層が高抵抗
（１０8Ω・cm以上）となるのみであり、低抵抗のｐ型層
は未だに得られていないのが実状である。そのため、従
来は、ＶＰＥ結晶成長法等によって、サファイア基板上
に、ｎ型ＧａＮを成長し、その層にＺｎ拡散を行い、Ｉ
層を形成してＭＩＳ構造の青色発光デバイスが製作され
てきた。しかしながら、この構造の発光デバイスは、十
分に満足できる発光輝度を実現できない。
例えばＺｎ、Ｍｇがｐ型ドーパントとして知られてい
る。しかし、Ｚｎ、Ｍｇをドープしても結晶層が高抵抗
（１０8Ω・cm以上）となるのみであり、低抵抗のｐ型層
は未だに得られていないのが実状である。そのため、従
来は、ＶＰＥ結晶成長法等によって、サファイア基板上
に、ｎ型ＧａＮを成長し、その層にＺｎ拡散を行い、Ｉ
層を形成してＭＩＳ構造の青色発光デバイスが製作され
てきた。しかしながら、この構造の発光デバイスは、十
分に満足できる発光輝度を実現できない。
【０００７】最近、半導体結晶層をｐ型化するために、
ＧａＮにＭｇをドープしてエピタキシャル成長させた
後、そのＧａＮ層に電子線を照射してｐ型とする技術が
報告されている。（応用物理、１９９１年、第６０巻、
２月号、ｐ１６３〜ｐ１６６）詳しく述べるとそれは、
ＭＯＣＶＤ法を用い、サファイア基板上にまずＡｌＮよ
りなるバッファ層を低温（約６００℃）で形成した後、
続いて約１０００℃の高温にまで温度を上昇させ、Ｍｇ
ドープのＧａＮ層をエピタキシャル成長させて成長を終
了し、その後、表面に電子線を照射してＭｇドープのＧ
ａＮ層をｐ型化するというものである。
ＧａＮにＭｇをドープしてエピタキシャル成長させた
後、そのＧａＮ層に電子線を照射してｐ型とする技術が
報告されている。（応用物理、１９９１年、第６０巻、
２月号、ｐ１６３〜ｐ１６６）詳しく述べるとそれは、
ＭＯＣＶＤ法を用い、サファイア基板上にまずＡｌＮよ
りなるバッファ層を低温（約６００℃）で形成した後、
続いて約１０００℃の高温にまで温度を上昇させ、Ｍｇ
ドープのＧａＮ層をエピタキシャル成長させて成長を終
了し、その後、表面に電子線を照射してＭｇドープのＧ
ａＮ層をｐ型化するというものである。
【０００８】しかしながら、この方法によってもまだ実
用レベルにはほど遠く、開示されたｐ型ＧａＮ層の特性
としては、自由正孔濃度（キャリア濃度）が最大で１０
17/cm3、抵抗率が最小で１２Ω・cmにしかすぎず、未だ
低抵抗のｐ型ＧａＮ結晶層は得られていない。
用レベルにはほど遠く、開示されたｐ型ＧａＮ層の特性
としては、自由正孔濃度（キャリア濃度）が最大で１０
17/cm3、抵抗率が最小で１２Ω・cmにしかすぎず、未だ
低抵抗のｐ型ＧａＮ結晶層は得られていない。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】窒化ガリウム系化合物
半導体を青色発光デバイスとして実用化するためには、
ｐ型層を改良し、より優れたｐ−ｎ接合発光ダイオード
を形成することが強く望まれている。即ち、ｐ型層のキ
ャリア濃度は１０18/cm以上であり、抵抗率は１Ω・cm以
下である必要がある。
半導体を青色発光デバイスとして実用化するためには、
ｐ型層を改良し、より優れたｐ−ｎ接合発光ダイオード
を形成することが強く望まれている。即ち、ｐ型層のキ
ャリア濃度は１０18/cm以上であり、抵抗率は１Ω・cm以
下である必要がある。
【００１０】したがって本発明はこのような事情を鑑み
て成されたものであり、この発明の重要な目的は、窒化
ガリウム系化合物半導体材料を有する発光デバイスにお
いて、よりすぐれた実用的レベルのｐ型またはｎ型結晶
を成長し、ｐ−ｎ接合を形成するための窒化ガリウム系
化合物半導体の成長方法を提供するものである。
て成されたものであり、この発明の重要な目的は、窒化
ガリウム系化合物半導体材料を有する発光デバイスにお
いて、よりすぐれた実用的レベルのｐ型またはｎ型結晶
を成長し、ｐ−ｎ接合を形成するための窒化ガリウム系
化合物半導体の成長方法を提供するものである。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の成長方法は、気
相成長法により、バッファ層の上に窒化ガリウム系化合
物半導体を成長させる方法において、前記窒化ガリウム
系化合物半導体を成長させる前に、バッファ層にｎ型ま
たはｐ型の不純物をドープし、このバッファ層の上に窒
化ガリウム系化合物半導体を成長させることを特徴とす
るものである
相成長法により、バッファ層の上に窒化ガリウム系化合
物半導体を成長させる方法において、前記窒化ガリウム
系化合物半導体を成長させる前に、バッファ層にｎ型ま
たはｐ型の不純物をドープし、このバッファ層の上に窒
化ガリウム系化合物半導体を成長させることを特徴とす
るものである
【００１２】さらに詳しく述べると、この発明の成長方
法は、気相成長法により反応容器内に反応ガスを供給
し、ｎ型あるいはｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体の
エピタキシャル層を成長させる方法であって、エピタキ
シャル層を成長させる前に、一般式がＧａXＡｌ1-XＮ
（０≦X≦１）で表されるバッファ層に、ｎ型またはｐ
型の不純物をドープして、多結晶層を２００℃〜９００
℃の低温で成長させ、続いて前記バッファ層の上に、９
００℃以上の高温でｎ型またはｐ型の不純物をドープし
て窒化ガリウム系化合物半導体のエピタキシャル層を成
長させることを特徴とするものである。
法は、気相成長法により反応容器内に反応ガスを供給
し、ｎ型あるいはｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体の
エピタキシャル層を成長させる方法であって、エピタキ
シャル層を成長させる前に、一般式がＧａXＡｌ1-XＮ
（０≦X≦１）で表されるバッファ層に、ｎ型またはｐ
型の不純物をドープして、多結晶層を２００℃〜９００
℃の低温で成長させ、続いて前記バッファ層の上に、９
００℃以上の高温でｎ型またはｐ型の不純物をドープし
て窒化ガリウム系化合物半導体のエピタキシャル層を成
長させることを特徴とするものである。
【００１３】窒化ガリウム系化合物半導体に不純物をド
ープしてｎ型にし得る不純物としては、ＳｉやＳｎが使
用できる。また、ｐ型にする不純物としてはＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｂｅ等が使用できる。ただ、この発明の成長
方法は、窒化ガリウム系化合物半導体をｎ型あるいはｐ
型化する不純物を特定するものではない。この発明の方
法は、窒化ガリウム系化合物半導体をｐ型あるいはｎ型
にするために、現在、既に使用され、あるいはこれら開
発される全ての不純物をドープすることができる。
ープしてｎ型にし得る不純物としては、ＳｉやＳｎが使
用できる。また、ｐ型にする不純物としてはＺｎ、Ｍ
ｇ、Ｃａ、Ｂｅ等が使用できる。ただ、この発明の成長
方法は、窒化ガリウム系化合物半導体をｎ型あるいはｐ
型化する不純物を特定するものではない。この発明の方
法は、窒化ガリウム系化合物半導体をｐ型あるいはｎ型
にするために、現在、既に使用され、あるいはこれら開
発される全ての不純物をドープすることができる。
【００１４】不純物の濃度は、半導体結晶層の抵抗を低
くするため、できるだけ大きいほど好ましいが、エピタ
キシャル層の結晶性を損なわずにドープできる濃度は、
好ましくは１０20／cm3前後である。
くするため、できるだけ大きいほど好ましいが、エピタ
キシャル層の結晶性を損なわずにドープできる濃度は、
好ましくは１０20／cm3前後である。
【００１５】バッファ層の厚さは、通常０．００１μｍ
〜０．５μｍで形成する。さらに好ましくは０．０１〜
０．２μｍの範囲に調整する。０．００１μｍより少な
く、また０．５μｍより多いと、続いてバッファ層の上
に形成するｎ型またはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層の表面状態、結晶性が悪くなる傾向
にあるからである。例えば、バッファ層がない場合は、
表面に６角柱状の結晶が現れる。バッファ層を形成する
際の条件にもよるが、バッファ層を形成するにしたがっ
て結晶面が鏡面均一になる傾向がある。しかしバッファ
層が厚すぎると、再び半導体結晶層表面の状態が悪くな
り、結晶性も悪くなる。
〜０．５μｍで形成する。さらに好ましくは０．０１〜
０．２μｍの範囲に調整する。０．００１μｍより少な
く、また０．５μｍより多いと、続いてバッファ層の上
に形成するｎ型またはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層の表面状態、結晶性が悪くなる傾向
にあるからである。例えば、バッファ層がない場合は、
表面に６角柱状の結晶が現れる。バッファ層を形成する
際の条件にもよるが、バッファ層を形成するにしたがっ
て結晶面が鏡面均一になる傾向がある。しかしバッファ
層が厚すぎると、再び半導体結晶層表面の状態が悪くな
り、結晶性も悪くなる。
【００１６】さらに、不純物をバッファ層にドープして
成長させる本発明の方法は、基板だけでなく、どこの層
に形成しても良い。例えば窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層の上に形成することもできる。
成長させる本発明の方法は、基板だけでなく、どこの層
に形成しても良い。例えば窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層の上に形成することもできる。
【００１７】また、本発明の成長方法は、上記のように
して得たｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層をアニー
リング、または電子線照射することによって６００℃よ
り高い温度で加熱することにより、さらに優れた特性の
ｐ型とするものである。
して得たｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体層をアニー
リング、または電子線照射することによって６００℃よ
り高い温度で加熱することにより、さらに優れた特性の
ｐ型とするものである。
【００１８】アニーリング（Annealing：焼き鈍し）温
度は６００℃より高い温度、好ましくは７００℃以上で
反応容器内、またはアニーリング専用の装置を用いて窒
素、不活性ガス雰囲気中、または真空中で行う。このア
ニーリングについては我々が先に出願した特願平３−３
２１３５３号に詳述した。
度は６００℃より高い温度、好ましくは７００℃以上で
反応容器内、またはアニーリング専用の装置を用いて窒
素、不活性ガス雰囲気中、または真空中で行う。このア
ニーリングについては我々が先に出願した特願平３−３
２１３５３号に詳述した。
【００１９】電子線照射は試料室に加熱ステージを備え
た電子線照射装置（例えばＳＥＭ等）を用い、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層表面の温度が６００℃以上に
なるようにして行うことができる。また、加速電圧１ｋ
Ｖ〜３０ｋＶの範囲で、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層の温度が６００℃以上になるようにしてウエハー全
体を走査してもよい。その表面温度が６００℃以下であ
ると、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の抵抗率があ
まり下がらない傾向にあり、好ましくは７００℃以上で
電子線照射を行う方がよい。
た電子線照射装置（例えばＳＥＭ等）を用い、ｐ型窒化
ガリウム系化合物半導体層表面の温度が６００℃以上に
なるようにして行うことができる。また、加速電圧１ｋ
Ｖ〜３０ｋＶの範囲で、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体層の温度が６００℃以上になるようにしてウエハー全
体を走査してもよい。その表面温度が６００℃以下であ
ると、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層の抵抗率があ
まり下がらない傾向にあり、好ましくは７００℃以上で
電子線照射を行う方がよい。
【００２０】
【作用】例えば、ｐ型ＧａＮのエピタキシャル層を成長
させる場合について説明する。まず、２００℃〜９００
℃の低温でＭｇをドープした多結晶層であるバッファ層
を成長させた後、続いてＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層
のエピタキシャル層を成長させるために、温度をおよそ
１０００℃まで上昇させる。その際、バッファ層が、一
部単結晶化し、ｐ型ＧａＮを成長させる場合の種結晶と
なる。
させる場合について説明する。まず、２００℃〜９００
℃の低温でＭｇをドープした多結晶層であるバッファ層
を成長させた後、続いてＭｇをドープしたｐ型ＧａＮ層
のエピタキシャル層を成長させるために、温度をおよそ
１０００℃まで上昇させる。その際、バッファ層が、一
部単結晶化し、ｐ型ＧａＮを成長させる場合の種結晶と
なる。
【００２１】詳しく述べると、温度を１０００℃まで上
昇させている時に、バッファ層のＭｇが、Ｇａ格子サイ
トへ再配置を起こすことによって、Ｇａサイトへ入ると
考えられる。そして１０００℃まで上昇させ、Ｍｇドー
プのｐ型ＧａＮのエピタキシャル層を成長させる時に、
ＧａサイトへＭｇが入ったバッファ層が種結晶となるの
で、そのバッファ層の上に成長させるｐ型ＧａＮエピタ
キシャル層においてもＭｇがＧａサイトに入りやすくな
るのである。
昇させている時に、バッファ層のＭｇが、Ｇａ格子サイ
トへ再配置を起こすことによって、Ｇａサイトへ入ると
考えられる。そして１０００℃まで上昇させ、Ｍｇドー
プのｐ型ＧａＮのエピタキシャル層を成長させる時に、
ＧａサイトへＭｇが入ったバッファ層が種結晶となるの
で、そのバッファ層の上に成長させるｐ型ＧａＮエピタ
キシャル層においてもＭｇがＧａサイトに入りやすくな
るのである。
【００２２】このようにバッファ層にｎ型不純物をドー
プすることにより、従来では困難であったｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体のエピタキシャル層を容易に得るこ
とができる。
プすることにより、従来では困難であったｐ型窒化ガリ
ウム系化合物半導体のエピタキシャル層を容易に得るこ
とができる。
【００２３】また、窒化ガリウム系化合物半導体のエピ
タキシャル層をｎ型化するためには、例えば、Ｓｉ等の
不純物をバッファ層にドープして、その上に同じくｎ型
の不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体のエ
ピタキシャル層を成長させると、従来に比して非常に高
いキャリア濃度のｎ型層を得ることができる。
タキシャル層をｎ型化するためには、例えば、Ｓｉ等の
不純物をバッファ層にドープして、その上に同じくｎ型
の不純物をドープした窒化ガリウム系化合物半導体のエ
ピタキシャル層を成長させると、従来に比して非常に高
いキャリア濃度のｎ型層を得ることができる。
【００２４】また、アニーリングによりｐ型層の抵抗率
が下がる原因として次のようなことが考えられる。窒化
ガリウム系化合物半導体層の成長において、Ｎ源とし
て、一般にＮＨ3が用いられており、成長中にこのＮＨ3
が分解して原子状水素ができると考えられる。この原子
状水素がアクセプター不純物と結合することにより、ｐ
型不純物がアクセプターとして働くのを妨げている。こ
のため、反応後のｐ型不純物をドープした窒化ガリウム
系化合物半導体は高抵抗を示す。ところが、成長後加熱
することにより、例えばＭｇ−Ｈの形で結合している水
素が熱的に解離されて、ｐ型不純物をドープした窒化ガ
リウム系化合物半導体層から出て行き、正常にｐ型不純
物がアクセプターとして働くようになるため、低抵抗な
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体が得られる。
が下がる原因として次のようなことが考えられる。窒化
ガリウム系化合物半導体層の成長において、Ｎ源とし
て、一般にＮＨ3が用いられており、成長中にこのＮＨ3
が分解して原子状水素ができると考えられる。この原子
状水素がアクセプター不純物と結合することにより、ｐ
型不純物がアクセプターとして働くのを妨げている。こ
のため、反応後のｐ型不純物をドープした窒化ガリウム
系化合物半導体は高抵抗を示す。ところが、成長後加熱
することにより、例えばＭｇ−Ｈの形で結合している水
素が熱的に解離されて、ｐ型不純物をドープした窒化ガ
リウム系化合物半導体層から出て行き、正常にｐ型不純
物がアクセプターとして働くようになるため、低抵抗な
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体が得られる。
【００２５】同様に電子線照射においても、電子線照射
により表面の温度が６００℃を越える温度とすることに
より、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からＨが抜
け、さらに低抵抗なｐ型となると考えられる。
により表面の温度が６００℃を越える温度とすることに
より、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体層からＨが抜
け、さらに低抵抗なｐ型となると考えられる。
【００２６】
【実施例】［実施例１］まず、良く洗浄したサファイア
基板（Ｃ面）をＭＯＣＶＤ装置のリアクターにセット
し、リアクターを水素で良く置換した後、水素を流しな
がら温度を１０５０℃まで上昇させ２０分間保持し、サ
ファイア基板のクリーニングを行う。
基板（Ｃ面）をＭＯＣＶＤ装置のリアクターにセット
し、リアクターを水素で良く置換した後、水素を流しな
がら温度を１０５０℃まで上昇させ２０分間保持し、サ
ファイア基板のクリーニングを行う。
【００２７】その後、温度を５１０℃まで下げ、水素に
加え、アンモニア（ＮＨ3）４リットル／分、トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー6モル／分とＣｐ2Ｍ
ｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）ガスを流
しながら流しながら１分間保持してｐ型不純物であるＭ
ｇがドープされたＧａＮバッファー層を約２００オング
ストロームの膜厚で成長させる。
加え、アンモニア（ＮＨ3）４リットル／分、トリメチ
ルガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー6モル／分とＣｐ2Ｍ
ｇ（ビスシクロペンタジエニルマグネシウム）ガスを流
しながら流しながら１分間保持してｐ型不純物であるＭ
ｇがドープされたＧａＮバッファー層を約２００オング
ストロームの膜厚で成長させる。
【００２８】ＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇを止めて、温度を１０
３０℃まで上昇させる。温度が１０３０℃になったら、
再びＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇを流して６０分間成長させ、Ｍ
ｇドープｐ型ＧａＮ層を３μｍの膜厚で成長させる。
３０℃まで上昇させる。温度が１０３０℃になったら、
再びＴＭＧ、Ｃｐ2Ｍｇを流して６０分間成長させ、Ｍ
ｇドープｐ型ＧａＮ層を３μｍの膜厚で成長させる。
【００２９】このようにしてサファイア基板上に、膜厚
２００オングストロームのＭｇがドープされたＧａＮバ
ッファ層、その上に４μｍのＭｇがドープされたｐ型Ｇ
ａＮエピタキシャル層を成長させたウエハーを得た。な
おＭｇのドープ量はバッファ層、ｐ型エピタキシャル層
とも１０20／cm3であった。
２００オングストロームのＭｇがドープされたＧａＮバ
ッファ層、その上に４μｍのＭｇがドープされたｐ型Ｇ
ａＮエピタキシャル層を成長させたウエハーを得た。な
おＭｇのドープ量はバッファ層、ｐ型エピタキシャル層
とも１０20／cm3であった。
【００３０】その後、このｐ型ＧａＮエピタキシャル層
のホール測定を行うと、キャリア濃度２×１０16／c
m3、抵抗率１０．０Ω・cm、ホール移動度９．０cm2／Ｖ
・secとｐ型特性を示した。
のホール測定を行うと、キャリア濃度２×１０16／c
m3、抵抗率１０．０Ω・cm、ホール移動度９．０cm2／Ｖ
・secとｐ型特性を示した。
【００３１】［実施例２］実施例１で得られたウエハー
を装置から取り出し、アニーリング装置に入れ、窒素雰
囲気中、窒化ガリウム系化合物半導体の分解圧以上で加
圧しながら、７５０℃で、２０分間アニーリングを行っ
た。同様にｐ型ＧａＮエピタキシャル層のホール測定を
行った結果、キャリア濃度１×１０18／cm3、抵抗率
０．２Ω・cm、ホール移動度１１．０cm2／Ｖ・secに向上
した。
を装置から取り出し、アニーリング装置に入れ、窒素雰
囲気中、窒化ガリウム系化合物半導体の分解圧以上で加
圧しながら、７５０℃で、２０分間アニーリングを行っ
た。同様にｐ型ＧａＮエピタキシャル層のホール測定を
行った結果、キャリア濃度１×１０18／cm3、抵抗率
０．２Ω・cm、ホール移動度１１．０cm2／Ｖ・secに向上
した。
【００３２】［実施例３］同じく実施例１で得られたウ
エハーを装置から取り出し、プラズマＣＶＤ装置でｐ型
ＧａＮエピタキシャル層の上に、保護膜としてＳｉＯ2
を１μｍの膜厚で形成した。保護膜を形成したウエハー
電子線照射装置に入れ、加熱ステージの温度を７５０℃
にして、ウエハー全体を加速電圧１５Ｖの電子線で走査
しながら照射した。電子線照射後、保護膜をフッ酸で取
り除きｐ型ＧａＮエピタキシャル層のホール測定を行っ
た結果、キャリア濃度１．０×１０18／cm3、抵抗率
０．２Ω・cmと優れたｐ型特性を示した。
エハーを装置から取り出し、プラズマＣＶＤ装置でｐ型
ＧａＮエピタキシャル層の上に、保護膜としてＳｉＯ2
を１μｍの膜厚で形成した。保護膜を形成したウエハー
電子線照射装置に入れ、加熱ステージの温度を７５０℃
にして、ウエハー全体を加速電圧１５Ｖの電子線で走査
しながら照射した。電子線照射後、保護膜をフッ酸で取
り除きｐ型ＧａＮエピタキシャル層のホール測定を行っ
た結果、キャリア濃度１．０×１０18／cm3、抵抗率
０．２Ω・cmと優れたｐ型特性を示した。
【００３３】［実施例４］加熱ステージで加熱せず、電
子線照射のみで表面の温度を７５０℃にする他は実施例
３と同様に電子線照射を行ったところ、ｐ型ＧａＮ層の
特性は実施例３で得られたものとほぼ同等であった。
子線照射のみで表面の温度を７５０℃にする他は実施例
３と同様に電子線照射を行ったところ、ｐ型ＧａＮ層の
特性は実施例３で得られたものとほぼ同等であった。
【００３４】［実施例５］実施例１と同様にサファイア
基板のクリーニングを行った後。その後、温度を５１０
℃まで下げ、水素に加え、アンモニア（ＮＨ3）４リッ
トル／分、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー6
モル／分とシランガス（ＳｉＨ4）を流しながら流しな
がら１分間保持してｎ型不純物であるＳｉがドープされ
たＧａＮバッファー層を約２００オングストロームの膜
厚で成長させる。
基板のクリーニングを行った後。その後、温度を５１０
℃まで下げ、水素に加え、アンモニア（ＮＨ3）４リッ
トル／分、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）２７×１０ー6
モル／分とシランガス（ＳｉＨ4）を流しながら流しな
がら１分間保持してｎ型不純物であるＳｉがドープされ
たＧａＮバッファー層を約２００オングストロームの膜
厚で成長させる。
【００３５】ＴＭＧ、シランガスを止めて、温度を１０
３０℃まで上昇させる。温度が１０３０℃になったら、
再びＴＭＧ、シランガスを流して６０分間成長させ、Ｓ
ｉドープｎ型ＧａＮ層を３μｍの膜厚で成長させる。
３０℃まで上昇させる。温度が１０３０℃になったら、
再びＴＭＧ、シランガスを流して６０分間成長させ、Ｓ
ｉドープｎ型ＧａＮ層を３μｍの膜厚で成長させる。
【００３６】その後、このｎ型ＧａＮエピタキシャル層
のホール測定を行うと、キャリア濃度１×１０19／c
m3、ホール移動度２００cm2／Ｖ・secと優れたｎ型特性
を示した。
のホール測定を行うと、キャリア濃度１×１０19／c
m3、ホール移動度２００cm2／Ｖ・secと優れたｎ型特性
を示した。
【００３７】
【発明の効果】低温で成長するバッファ層にｎ型または
ｐ型の不純物をドープすることにより、続いてその上に
成長するｎ型またはｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層が、優れたｎ型またはｐ型になるた
め、容易にｐ−ｎ接合が形成できる。例えばｐ型ＧａＮ
エピタキシャル層を例にとると、そのキャリア濃度およ
び抵抗率は実用レベルにまで達しており、従来に比べ１
０倍以上性能が向上した。特に、本発明の成長方法によ
り成長させたｐ型ＧａＮエピタキシャル層を６００℃よ
り高い温度でアニーリング、または電子線照射するとキ
ャリア濃度においては１００倍近く向上する。
ｐ型の不純物をドープすることにより、続いてその上に
成長するｎ型またはｐ型の窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層が、優れたｎ型またはｐ型になるた
め、容易にｐ−ｎ接合が形成できる。例えばｐ型ＧａＮ
エピタキシャル層を例にとると、そのキャリア濃度およ
び抵抗率は実用レベルにまで達しており、従来に比べ１
０倍以上性能が向上した。特に、本発明の成長方法によ
り成長させたｐ型ＧａＮエピタキシャル層を６００℃よ
り高い温度でアニーリング、または電子線照射するとキ
ャリア濃度においては１００倍近く向上する。
【００３８】このように本発明の技術を用いることによ
り、青色発光ダイオードはもちろんのこと、半導体レー
ザーまで、実用化に向けてその用途は非常に大きいもの
がある。
り、青色発光ダイオードはもちろんのこと、半導体レー
ザーまで、実用化に向けてその用途は非常に大きいもの
がある。
Claims (2)
- 【請求項１】 気相成長法により、バッファ層の上に窒
化ガリウム系化合物半導体を成長させる方法において、 前記窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる前に、バ
ッファ層にｎ型またはｐ型の不純物をドープし、このバ
ッファ層の上に窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ
ることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の成長
方法。 - 【請求項２】ｐ型の不純物をドープしたバッファ層を成
長させ、このバッファ層の上にｐ型の不純物をドープし
た窒化ガリウム系化合物半導体を成長させた後、前記窒
化ガリウム系化合物半導体を６００℃より高い温度でア
ニーリング、または６００℃より高い温度で電子線照射
することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体の成
長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3413392A JP2812375B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3413392A JP2812375B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05206519A JPH05206519A (ja) | 1993-08-13 |
| JP2812375B2 true JP2812375B2 (ja) | 1998-10-22 |
Family
ID=12405728
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3413392A Expired - Fee Related JP2812375B2 (ja) | 1992-01-24 | 1992-01-24 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2812375B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7899101B2 (en) | 1994-09-14 | 2011-03-01 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3340859B2 (ja) * | 1994-09-29 | 2002-11-05 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP4333092B2 (ja) * | 2002-07-12 | 2009-09-16 | 日立電線株式会社 | 窒化物半導体の製造方法 |
| JP2004047763A (ja) * | 2002-07-12 | 2004-02-12 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体の製造方法および半導体ウェハならびに半導体デバイス |
| US7339255B2 (en) * | 2004-08-24 | 2008-03-04 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Semiconductor device having bidirectionally inclined toward <1-100> and <11-20> relative to {0001} crystal planes |
| US9680056B1 (en) * | 2016-07-08 | 2017-06-13 | Bolb Inc. | Ultraviolet light-emitting device with a heavily doped strain-management interlayer |
-
1992
- 1992-01-24 JP JP3413392A patent/JP2812375B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US7899101B2 (en) | 1994-09-14 | 2011-03-01 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05206519A (ja) | 1993-08-13 |
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