JP3307254B2 - ＧａＮ系素子及びその製造方法 - Google Patents
ＧａＮ系素子及びその製造方法Info
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- JP3307254B2 JP3307254B2 JP35703896A JP35703896A JP3307254B2 JP 3307254 B2 JP3307254 B2 JP 3307254B2 JP 35703896 A JP35703896 A JP 35703896A JP 35703896 A JP35703896 A JP 35703896A JP 3307254 B2 JP3307254 B2 JP 3307254B2
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は新規なＧａＮ系素
子に関する。この発明は、ＧａＮ系の発光素子（発光ダ
イオード、レーザダイオード）や受光素子に適用でき
る。
子に関する。この発明は、ＧａＮ系の発光素子（発光ダ
イオード、レーザダイオード）や受光素子に適用でき
る。
【０００２】
【従来の技術】例えば、従来の発光素子はサファイア基
板の上にＡｌＮなどからなるバッファ層、ｎ型の半導体
層、発光層及びｐ型の半導体層を順に積層した構成であ
る。
板の上にＡｌＮなどからなるバッファ層、ｎ型の半導体
層、発光層及びｐ型の半導体層を順に積層した構成であ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このような発光素子に
おいてはサファイア基板が絶縁体であることから、ｐ型
の半導体層とｎ型の半導体層を挟むように電極を取り付
けることができない。従って、素子の上面、即ちサファ
イア基板のない面においてｐ型及びｎ型の半導体層へそ
れぞれ電極を形成する必要がある。このためには、絶縁
分離のための溝を形成したり、ｎ型の半導体層を表出さ
せる穴をｐ型の半導体層及び発光層にあけるためのエッ
チング工程が別途必要となる。
おいてはサファイア基板が絶縁体であることから、ｐ型
の半導体層とｎ型の半導体層を挟むように電極を取り付
けることができない。従って、素子の上面、即ちサファ
イア基板のない面においてｐ型及びｎ型の半導体層へそ
れぞれ電極を形成する必要がある。このためには、絶縁
分離のための溝を形成したり、ｎ型の半導体層を表出さ
せる穴をｐ型の半導体層及び発光層にあけるためのエッ
チング工程が別途必要となる。
【０００４】また、エッチングにより露出することとな
ったｎ型の半導体層の上面へ電極を接続した場合には電
流がこのｎ型の半導体層と平行に流れる。このため、抵
抗が大きくなって不必要な電圧降下や発熱が生じる。
ったｎ型の半導体層の上面へ電極を接続した場合には電
流がこのｎ型の半導体層と平行に流れる。このため、抵
抗が大きくなって不必要な電圧降下や発熱が生じる。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この発明は、上記課題に
鑑みてなされたものであり、その構成は、導電性の基板
と、該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でない
バッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系
化合物半導体からなる発光素子構造又は受光素子構造
と、を備えてなることを特徴とする。
鑑みてなされたものであり、その構成は、導電性の基板
と、該基板の上に形成され、その成膜時に単結晶でない
バッファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系
化合物半導体からなる発光素子構造又は受光素子構造
と、を備えてなることを特徴とする。
【０００６】
【発明の作用・効果】上記構成の本発明によれば、基板
が導電性とされているので、基板へｎ電極を接続するこ
とができる。したがって、ｎ型の半導体層へｎ電極を接
続するためのエッチング工程は不要となる。また、ｎ電
極とｐ電極とで発光素子構造を挟めることとなり、電流
をこの発光素子構造へ実質的に垂直に通電することが可
能となる。したがって、発光素子構造における抵抗が可
及的に小さくなり、不必要な電圧降下や発熱の発生を防
止できる。
が導電性とされているので、基板へｎ電極を接続するこ
とができる。したがって、ｎ型の半導体層へｎ電極を接
続するためのエッチング工程は不要となる。また、ｎ電
極とｐ電極とで発光素子構造を挟めることとなり、電流
をこの発光素子構造へ実質的に垂直に通電することが可
能となる。したがって、発光素子構造における抵抗が可
及的に小さくなり、不必要な電圧降下や発熱の発生を防
止できる。
【０００７】
【発明の実施の形態】図１にこの発明の基本構造を示
す。図に示すとおり、この発明の素子１０は基板１の上
にバッファ層２及びＧａＮ系半導体層３を順次積層した
構成である。そして、基板１と半導体層３とにそれぞれ
電極４、５が接続されている。
す。図に示すとおり、この発明の素子１０は基板１の上
にバッファ層２及びＧａＮ系半導体層３を順次積層した
構成である。そして、基板１と半導体層３とにそれぞれ
電極４、５が接続されている。
【０００８】基板１はその下面（バッファ層２、半導体
層３を形成しない層）へ電極４を接続できるように、導
電性の材料で形成されている。例えば、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料でこの基板１
を形成することができる。
層３を形成しない層）へ電極４を接続できるように、導
電性の材料で形成されている。例えば、Ｓｉ、ＧａＡ
ｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選ばれる材料でこの基板１
を形成することができる。
【０００９】これらの材料はその結晶の所定の方向にお
いて四角に割れる傾向がある。発光ダイオード等の素子
の基板は通常矩形とされる。したがって、ウエハから素
子を切り分ける作業が容易になる。ちなみに、従来用い
られていたサファイア製の基板は６角形に割れる傾向が
ある。
いて四角に割れる傾向がある。発光ダイオード等の素子
の基板は通常矩形とされる。したがって、ウエハから素
子を切り分ける作業が容易になる。ちなみに、従来用い
られていたサファイア製の基板は６角形に割れる傾向が
ある。
【００１０】この基板１の厚さは、特に限定されない
が、１００〜６００μmとすることが好ましい。基板１
は、導電性を示していることが必要である。なお、半導
体層を成長させるときのバックグラウンドの雰囲気に存
在することにより半導体層に含まれることとなった不純
物は、この明細書でいう意図的な不純物に該当しない。
が、１００〜６００μmとすることが好ましい。基板１
は、導電性を示していることが必要である。なお、半導
体層を成長させるときのバックグラウンドの雰囲気に存
在することにより半導体層に含まれることとなった不純
物は、この明細書でいう意図的な不純物に該当しない。
【００１１】バッファ層２はＳｉ、ＳｉaＣb（ａ＋ｂ≦
１，ａ＝０を含む）、ＳｉcＮd（c＋d≦１）、ＳｉeＯf
（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌgＯh（g＋h≦１）、及びＺｎjＯk
（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料で形成される。電極４
より注入された電流を半導体層３へ通す必要から、この
バッファ層２は導電性の材料で形成される。導電性であ
れば、バッファ層２の厚さは特に限定されないが、５０
〜１０００オングストロームとすることが好ましい。バ
ッファ層２が基板と同じ伝導型となるようバッファ層２
には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導
電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
１，ａ＝０を含む）、ＳｉcＮd（c＋d≦１）、ＳｉeＯf
（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌgＯh（g＋h≦１）、及びＺｎjＯk
（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料で形成される。電極４
より注入された電流を半導体層３へ通す必要から、この
バッファ層２は導電性の材料で形成される。導電性であ
れば、バッファ層２の厚さは特に限定されないが、５０
〜１０００オングストロームとすることが好ましい。バ
ッファ層２が基板と同じ伝導型となるようバッファ層２
には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導
電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
【００１２】このバッファ層２は、これが基板１の上に
形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非晶質、微結
晶質または多結晶質とする。このようにすることによ
り、バッファ層２中の結晶粒が後に形成されるＧａＮ系
半導体層の成長の核となり得、その成長を支援すると考
えられる。一方、このバッファ層２を単結晶質に形成す
ると、当該核が存在しなくなる。
形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非晶質、微結
晶質または多結晶質とする。このようにすることによ
り、バッファ層２中の結晶粒が後に形成されるＧａＮ系
半導体層の成長の核となり得、その成長を支援すると考
えられる。一方、このバッファ層２を単結晶質に形成す
ると、当該核が存在しなくなる。
【００１３】半導体層の成長が始まった後においては、
その熱履歴によりバッファ層が単結晶質化されてもよ
い。即ち、半導体層の形成後において、バッファ層は非
晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質である。
その熱履歴によりバッファ層が単結晶質化されてもよ
い。即ち、半導体層の形成後において、バッファ層は非
晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質である。
【００１４】かかるバッファ層はプラズマＣＶＤ、熱Ｃ
ＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、蒸着等の
（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）等の方法により形成される。
ＶＤ、光ＣＶＤ等のＣＶＤ（Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｖａｐ
ｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）、スパッタ、蒸着等の
（Ｐｈｙｓｉｃａｌ Ｖａｐｏｕｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉ
ｏｎ）等の方法により形成される。
【００１５】バッファ層２がＳｉからなるとき、これを
形成するための原材料は高純度Ｓｉ又はＳｉとＨを含む
ガス、ＳｉとＦを含むガス若しくはＳｉとＣｌを含むガ
スである。この様にして形成されたＳｉ製のバッファ層
２には、主要構成元素であるＳｉの他に、Ｈ、Ｆあるい
はＣｌが含まれる場合がある。Ｓｉ製のバッファ層２の
成膜温度は１００〜９００℃である。
形成するための原材料は高純度Ｓｉ又はＳｉとＨを含む
ガス、ＳｉとＦを含むガス若しくはＳｉとＣｌを含むガ
スである。この様にして形成されたＳｉ製のバッファ層
２には、主要構成元素であるＳｉの他に、Ｈ、Ｆあるい
はＣｌが含まれる場合がある。Ｓｉ製のバッファ層２の
成膜温度は１００〜９００℃である。
【００１６】バッファ層２がＳｉaＣb（ａ＋ｂ≦１，ａ
＝０を含む）からなるとき、これを形成するための原材
料は高純度Ｓｉ、高純度Ｃ又はＳｉとＨを含むガス、Ｃ
とＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス、ＣとＦを含むガ
ス、ＳｉとＣｌを含むガス若しくはＣとＣｌを含むガス
である。この様にして形成されたＳｉＣ製のバッファ層
２には、主要構成元素であるＳｉ、Ｃの他に、Ｈ、Ｆあ
るいはＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＣ製のバッ
ファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
＝０を含む）からなるとき、これを形成するための原材
料は高純度Ｓｉ、高純度Ｃ又はＳｉとＨを含むガス、Ｃ
とＨを含むガス、ＳｉとＦを含むガス、ＣとＦを含むガ
ス、ＳｉとＣｌを含むガス若しくはＣとＣｌを含むガス
である。この様にして形成されたＳｉＣ製のバッファ層
２には、主要構成元素であるＳｉ、Ｃの他に、Ｈ、Ｆあ
るいはＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＣ製のバッ
ファ層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
【００１７】バッファ層２がＳｉcＮd（c＋d≦１）から
なるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ、
Ｎ2ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＮとＨを含むガス、
ＳｉとＦを含むガス、ＮとＦを含むガス、ＳｉとＣｌを
含むガス若しくはＮとＣｌを含むガスである。この様に
して形成されたＳｉＮ製のバッファ層２には、主要構成
元素であるＳｉ、Ｎの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含ま
れる場合がある。このＳｉＮ製のバッファ層２の成膜温
度は１００〜９００℃である。
なるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓｉ、
Ｎ2ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＮとＨを含むガス、
ＳｉとＦを含むガス、ＮとＦを含むガス、ＳｉとＣｌを
含むガス若しくはＮとＣｌを含むガスである。この様に
して形成されたＳｉＮ製のバッファ層２には、主要構成
元素であるＳｉ、Ｎの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含ま
れる場合がある。このＳｉＮ製のバッファ層２の成膜温
度は１００〜９００℃である。
【００１８】バッファ層２がＳｉeＯf（ｅ＋ｆ≦１）か
らなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓ
ｉ、Ｏ2ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＳｉとＦを含む
ガス若しくはＳｉとＣｌを含むガスとＯを含むガスであ
る。この様にして形成されたＳｉＯ製のバッファ層２に
は、主要構成元素であるＳｉ、Ｏの他に、Ｈ、Ｆあるい
はＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＯ製のバッファ
層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
らなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｓ
ｉ、Ｏ2ガス又はＳｉとＨを含むガス、ＳｉとＦを含む
ガス若しくはＳｉとＣｌを含むガスとＯを含むガスであ
る。この様にして形成されたＳｉＯ製のバッファ層２に
は、主要構成元素であるＳｉ、Ｏの他に、Ｈ、Ｆあるい
はＣｌが含まれる場合がある。このＳｉＯ製のバッファ
層２の成膜温度は１００〜９００℃である。
【００１９】バッファ層２がＡｌgＯh（g＋h≦１）から
なるとき、これを形成するための原材料は高純度Ａｌ、
Ｏ2ガス又はＡｌとＨを含むガス、ＯとＨを含むガス、
ＡｌとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＡｌとＣｌを
含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この様に
して形成されたＡｌＯ製のバッファ層２には、主要構成
元素であるＡｌ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含ま
れる場合がある。このＡｌＯ製のバッファ層２の成膜温
度は１００〜９００℃である。
なるとき、これを形成するための原材料は高純度Ａｌ、
Ｏ2ガス又はＡｌとＨを含むガス、ＯとＨを含むガス、
ＡｌとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＡｌとＣｌを
含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この様に
して形成されたＡｌＯ製のバッファ層２には、主要構成
元素であるＡｌ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが含ま
れる場合がある。このＡｌＯ製のバッファ層２の成膜温
度は１００〜９００℃である。
【００２０】バッファ層２がＺｎjＯk（ｊ＋k≦１）か
らなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｚ
ｎ、Ｏ2ガス又はＺｎとＨを含むガス、ＯとＨを含むガ
ス、ＺｎとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＺｎとＣ
ｌを含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この
様にして形成されたＺｎＯ製のバッファ層２には、主要
構成元素であるＺｎ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが
含まれる場合がある。このＺｎＯ製のバッファ層２の成
膜温度は１００〜９００℃である。
らなるとき、これを形成するための原材料は高純度Ｚ
ｎ、Ｏ2ガス又はＺｎとＨを含むガス、ＯとＨを含むガ
ス、ＺｎとＦを含むガス、ＯとＦを含むガス、ＺｎとＣ
ｌを含むガス若しくはＯとＣｌを含むガスである。この
様にして形成されたＺｎＯ製のバッファ層２には、主要
構成元素であるＺｎ、Ｏの他に、Ｈ、ＦあるいはＣｌが
含まれる場合がある。このＺｎＯ製のバッファ層２の成
膜温度は１００〜９００℃である。
【００２１】このバッファ層２の上にＡｌpＩｎqＧａr
Ｎ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝
０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる第２のバッファ層
を形成することができる。導電性があればこの第２のバ
ッファ層の厚さは特に限定されないが、１０〜１０００
オングストロームとすることが好ましい。バッファ層２
や基板１と同じ伝導型となるようこの第２のバッファ層
には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導
電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
Ｎ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝
０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる第２のバッファ層
を形成することができる。導電性があればこの第２のバ
ッファ層の厚さは特に限定されないが、１０〜１０００
オングストロームとすることが好ましい。バッファ層２
や基板１と同じ伝導型となるようこの第２のバッファ層
には意図的な不純物を添加することが好ましい。その導
電性が確保できれば不純物を添加しなくてもよい。
【００２２】この第２のバッファ層は、これがバッファ
層２の上に形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非
晶質、微結晶質または多結晶質とする。このようにする
ことにより、第２のバッファ層中の結晶粒が後に形成さ
れるＧａＮ系半導体層の成長の核となり得、その成長を
支援すると考えられる。一方、この第２のバッファ層を
単結晶質に形成すると、当該核が存在しなくなる。
層２の上に形成された状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）で、非
晶質、微結晶質または多結晶質とする。このようにする
ことにより、第２のバッファ層中の結晶粒が後に形成さ
れるＧａＮ系半導体層の成長の核となり得、その成長を
支援すると考えられる。一方、この第２のバッファ層を
単結晶質に形成すると、当該核が存在しなくなる。
【００２３】半導体層の成長が始まった後においては、
その熱履歴により第２のバッファ層が単結晶化されても
よい。即ち、半導体層の形成後において、第２のバッフ
ァ層は非晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質であ
る。
その熱履歴により第２のバッファ層が単結晶化されても
よい。即ち、半導体層の形成後において、第２のバッフ
ァ層は非晶質、微結晶質、多結晶質又は単結晶質であ
る。
【００２４】かかる第２のバッファ層はプラズマＣＶ
Ｄ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法によ
り形成される。
Ｄ、熱ＣＶＤ、光ＣＶＤ、スパッタ、蒸着等の方法によ
り形成される。
【００２５】第２のバッファ層を形成するための原材料
は有機金属原料を含むガスである。このＺｎＯ製のバッ
ファ層の成膜温度は１００〜９００℃である。
は有機金属原料を含むガスである。このＺｎＯ製のバッ
ファ層の成膜温度は１００〜９００℃である。
【００２６】この第２のバッファ層を基板とバッファ層
２との間に形成してもよい。
２との間に形成してもよい。
【００２７】発光素子構造はバッファ層２の上にｎクラ
ッド層、発光層及びｐクラッド層を順次積層してなる。
ッド層、発光層及びｐクラッド層を順次積層してなる。
【００２８】ｎクラッド層はＧａＮ系化合物半導体材
料、即ちＡｌX1ＩｎY2Ｇａ1-X1ーY1Ｎ（Ｘ１＝０、Ｙ１
＝０、Ｘ１＝Ｙ１＝０を含む）で形成することができ
る。
料、即ちＡｌX1ＩｎY2Ｇａ1-X1ーY1Ｎ（Ｘ１＝０、Ｙ１
＝０、Ｘ１＝Ｙ１＝０を含む）で形成することができ
る。
【００２９】ｎクラッド層と発光層との間に、ホールの
閉じ込めのための、ｎクラッド層よりバンドギャップの
大きいストッパ層を介在させることができる。また、同
じく、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けること
ができる。
閉じ込めのための、ｎクラッド層よりバンドギャップの
大きいストッパ層を介在させることができる。また、同
じく、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けること
ができる。
【００３０】発光層は後述する実施例のＭＱＷ型の他、
ＳＱＷ（単一量子井戸）型、バルク型（ダブルヘテロ構
造、シングルヘテロ構造）を用いることができる。これ
らの層はＡｌX2ＩｎY2Ｇａ1-X2ーY2Ｎ（Ｘ２＝０、Ｙ２
＝０、Ｘ２＝Ｙ２＝０を含む）で形成され、意図的な不
純物は添加されていても、いなくてもよい。
ＳＱＷ（単一量子井戸）型、バルク型（ダブルヘテロ構
造、シングルヘテロ構造）を用いることができる。これ
らの層はＡｌX2ＩｎY2Ｇａ1-X2ーY2Ｎ（Ｘ２＝０、Ｙ２
＝０、Ｘ２＝Ｙ２＝０を含む）で形成され、意図的な不
純物は添加されていても、いなくてもよい。
【００３１】ｐクラッド層はＡｌX3ＩｎY3Ｇａ1-X3ーY3
Ｎ（Ｘ３＝０、Ｙ３＝０、Ｘ３＝Ｙ３＝０を含む）で形
成することができる。
Ｎ（Ｘ３＝０、Ｙ３＝０、Ｘ３＝Ｙ３＝０を含む）で形
成することができる。
【００３２】ｐクラッド層と電極５との間に、これらの
コンタクト抵抗を下げるためのコンタクト層を介在させ
ることができる。このコンタクト層には、ｐクラッド層
よりも高濃度に不純物が添加される。
コンタクト抵抗を下げるためのコンタクト層を介在させ
ることができる。このコンタクト層には、ｐクラッド層
よりも高濃度に不純物が添加される。
【００３３】ｐクラッド層と発光層との間に、電子の閉
じ込めのための、ｐクラッド層よりバンドギャップの大
きいストッパ層を介在させることができる。また、同じ
く、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けることが
できる。
じ込めのための、ｐクラッド層よりバンドギャップの大
きいストッパ層を介在させることができる。また、同じ
く、光の閉じ込めを目的とするガイド層を設けることが
できる。
【００３４】発光素子構造の各ＧａＮ系化合物半導体層
は周知の有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰ
Ｅ法」という。）により形成される（例えば、特開平８
ー９７４７１号公報参照）。この成長法においては、原
料ガスとしてアンモニアガスと三族元素のアルキル化合
物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ)、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）、さらには不純物を添加するためにシラン、
シクロペンタジエニルマグネシウム等を適当な温度に加
熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望
の半導体結晶を基板の上に成長させる。このＭＯＶＰＥ
法を実行するための気相反応装置も周知である。例え
ば、特開昭６３ー１８８９３４号公報を参照されたい。
は周知の有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰ
Ｅ法」という。）により形成される（例えば、特開平８
ー９７４７１号公報参照）。この成長法においては、原
料ガスとしてアンモニアガスと三族元素のアルキル化合
物ガス、例えばトリメチルガリウム（ＴＭＧ)、トリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）やトリメチルインジウム
（ＴＭＩ）、さらには不純物を添加するためにシラン、
シクロペンタジエニルマグネシウム等を適当な温度に加
熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望
の半導体結晶を基板の上に成長させる。このＭＯＶＰＥ
法を実行するための気相反応装置も周知である。例え
ば、特開昭６３ー１８８９３４号公報を参照されたい。
【００３５】各半導体層を形成後、そのままの状態（ａ
ｓ−ｇｒｏｗｎ）では高抵抗を示すｐクラッド層をｐ型
化する。そのためには、例えば、電子線照射装置を用い
て、定法にしたがい（例えば、特開平２ー２５７６７９
号公報等参照）、高抵抗のｐクラッド層へ一様に電子線
を照射する。
ｓ−ｇｒｏｗｎ）では高抵抗を示すｐクラッド層をｐ型
化する。そのためには、例えば、電子線照射装置を用い
て、定法にしたがい（例えば、特開平２ー２５７６７９
号公報等参照）、高抵抗のｐクラッド層へ一様に電子線
を照射する。
【００３６】このようにして発光素子構造を形成した
後、電極４及び５を取り付ける。その後、ウエハから各
素子を切り出して図１に示すＧａＮ系素子を得る。
後、電極４及び５を取り付ける。その後、ウエハから各
素子を切り出して図１に示すＧａＮ系素子を得る。
【００３７】受光素子構造の製造方法も同様である。
【００３８】以下、この発明の一の実施例を説明する。
この実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図
２に示す。
この実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図
２に示す。
【００３９】各半導体層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） ｐクラッド層２５ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3nm） 発光層 ２４ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ （3.5nm) バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 ｎクラッド層２３ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （4μm） バッファ層２２ ： Ｓｉ （50nm） 基板２１ ： 単結晶Ｓｉ （300μm）
【００４０】透光性電極２６は金を含む薄膜であり、ｐ
クラッド層２５の上面の実質的な全面を覆って積層され
る。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着
により透光性電極２６の上に形成される。ｎ電極２７
は、蒸着により基板２１へ取り付けられる。
クラッド層２５の上面の実質的な全面を覆って積層され
る。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着
により透光性電極２６の上に形成される。ｎ電極２７
は、蒸着により基板２１へ取り付けられる。
【００４１】この実施例では、基板２１には汎用的なＳ
ｉウエハを用いる。バッファ層２２は、これが成長され
たままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）でアモルファスであ
るＳｉである。かかるアモルファスＳｉはシランガスを
用いたＣＶＤ法により形成される。成長温度は３００℃
である。
ｉウエハを用いる。バッファ層２２は、これが成長され
たままの状態（ａｓ−ｇｒｏｗｎ）でアモルファスであ
るＳｉである。かかるアモルファスＳｉはシランガスを
用いたＣＶＤ法により形成される。成長温度は３００℃
である。
【００４２】発光素子構造（ｎクラッド層２３、発光層
２４及びｐクラッド層２５）はＭＯＶＰＥ法により定法
にしたがい形成される。
２４及びｐクラッド層２５）はＭＯＶＰＥ法により定法
にしたがい形成される。
【００４３】この発明は、上記発明の実施の形態及び実
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。この発明がレ
ーザダイオードにも適用できることはいうまでもない。
施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の
範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲
で種々の変形態様もこの発明に含まれる。この発明がレ
ーザダイオードにも適用できることはいうまでもない。
【００４４】以下、次の事項を開示する。 (1) 導電性の基板と、該基板の上に形成され、その成
膜時にＧａＮ系化合物半導体層を成長させるためのバッ
ファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合
物半導体からなる素子構造と、を備えてなるＧａＮ系素
子。
膜時にＧａＮ系化合物半導体層を成長させるためのバッ
ファ層と、該バッファ層の上に成長されるＧａＮ系化合
物半導体からなる素子構造と、を備えてなるＧａＮ系素
子。
【００４５】(2) Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳ
ｅから選ばれる材料からなる導電性の基板と、Ｓｉ、Ｓ
ｉaＣb（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉcＮd（c＋d
≦１）、ＳｉeＯf（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌgＯh（g＋h≦
１）、及びＺｎjＯk（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料か
らなるバッファ層、及びＧａＮ系化合物半導体からなる
発光層と、を備えてなるＧａＮ系発光素子。
ｅから選ばれる材料からなる導電性の基板と、Ｓｉ、Ｓ
ｉaＣb（ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、ＳｉcＮd（c＋d
≦１）、ＳｉeＯf（ｅ＋ｆ≦１）、ＡｌgＯh（g＋h≦
１）、及びＺｎjＯk（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料か
らなるバッファ層、及びＧａＮ系化合物半導体からなる
発光層と、を備えてなるＧａＮ系発光素子。
【００４６】(3) 導電性の基板の上にバッファ層を成
長させ、該バッファ層の上にＧａＮ系化合物半導体層を
成長させて、構造を形成するＧａＮ系素子の製造方法に
おいて、前記ＧａＮ系化合物半導体層の成膜時に、前記
バッファ層は該半導体層の成長の核を有する、ことを特
徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
長させ、該バッファ層の上にＧａＮ系化合物半導体層を
成長させて、構造を形成するＧａＮ系素子の製造方法に
おいて、前記ＧａＮ系化合物半導体層の成膜時に、前記
バッファ層は該半導体層の成長の核を有する、ことを特
徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
【図１】図１はこの発明の基本構成を説明するための図
である。
である。
【図２】図２はこの発明の実施例の発光ダイオードの構
成を示す断面図である。
成を示す断面図である。
１、２１ 基板 ２、２２ バッファ層 ３ ＧａＮ系半導体層 ４、５、２７、２８ 電極 ２３ ｎクラッド層 ２４ 発光層 ２５ ｐクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−340130（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−307190（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−206513（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−64868（ＪＰ，Ａ) 特開 平10−125957（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−283744（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−223330（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−83079（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−266355（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−310900（ＪＰ，Ａ) Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．78［３ ］（1995）ｐ．2123−2125 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01L 33/00 H01S 5/00 - 5/50 H01L 21/205,21/365,21/31 C30B 23/00 - 25/22 C30B 28/00 - 35/00 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 導電性の基板と、 該基板の上に形成さ
れ、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、 該バッ
ファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる
構造と、を備えてなり、前記基板はＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選
ばれる材料からなり、 前記バッファ層はＳｉ、Ｓｉ ａ Ｃ ｂ （ａ＋ｂ≦１，ａ＝
０を含む）、Ｓｉ ｃ Ｎ ｄ （c＋d≦１）、Ｓｉ ｅ Ｏ ｆ （ｅ
＋ｆ≦１）、Ａｌ ｇ Ｏ ｈ （g＋h≦１）、及びＺｎ ｊ Ｏ ｋ
（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料からなる、 ことを特徴
とする、ＧａＮ系素子。 - 【請求項２】 前記バッファ層は導電性を有する、こ
とを特徴とする請求項１に記載のＧａＮ系素子。 - 【請求項３】 前記バッファ層は２層に形成され、そ
のうちの一方の層はＧａＮ系化合物半導体からなる、こ
とを特徴とする請求項１又は２に記載のＧａＮ系素子。 - 【請求項４】 Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅか
ら選ばれる材料からなる導電性の基板の上へ、Ｓｉ、Ｓ
ｉ ａ Ｃ ｂ （ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、Ｓｉ ｃ Ｎ
ｄ （c＋d≦１）、Ｓｉ ｅ Ｏ ｆ （ｅ＋ｆ≦１）、Ａｌ ｇ Ｏ
ｈ （g＋h≦１）、及びＺｎ ｊ Ｏ ｋ （ｊ＋k≦１）から選
ばれる材料で単結晶とならないようにバッファ層を成長
させ、 該バッファ層の上にＧａＮ系化合物半導体層を
成長させ素子構造を形成する、ことを特徴とするＧａＮ
系素子の製造方法。 - 【請求項５】 導電性の基板と、 該基板の上に形成さ
れ、その成膜時に単結晶でないバッファ層と、 該バッ
ファ層の上に成長されるＧａＮ系化合物半導体からなる
構造と、を備えてなり、 前記基板はＳｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅから選
ばれる材料からなり、 前記バッファ層はＳｉ、Ｓｉ ａ Ｃ ｂ （ａ＋ｂ≦１，ａ＝
０を含む）、Ｓｉ ｃ Ｎ ｄ （c＋d≦１）、Ｓｉ ｅ Ｏ ｆ （ｅ
＋ｆ≦１）、Ａｌ ｇ Ｏ ｈ （g＋h≦１）、及びＺｎ ｊ Ｏ ｋ
（ｊ＋k≦１）から選ばれる材料からなる層と、Ａｌ ｐ
Ｉｎ ｑ Ｇａ ｒ Ｎ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ
＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）からなる層とか
らなる、ことを特徴とする、ＧａＮ系素子。 - 【請求項６】 前記Ｓｉ、Ｓｉ ａ Ｃ ｂ （ａ＋ｂ≦１，ａ
＝０を含む）、Ｓｉ ｃ Ｎ ｄ （c＋d≦１）、Ｓｉ ｅ Ｏ
ｆ （ｅ＋ｆ≦１）、Ａｌ ｇ Ｏ ｈ （g＋h≦１）、及びＺｎ
ｊ Ｏ ｋ （ｊ＋k≦１）から選ばれる材料からなる層の上
に前記Ａｌ ｐ Ｉｎ ｑ Ｇａ ｒ Ｎ（ｐ＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ
＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝０、ｒ＝０を含む）か
らなる層が形成されている、ことを特徴とする請求項５
に記載のＧａＮ系素子。 - 【請求項７】 Ｓｉ、ＧａＡｓ、ＺｎＯ及びＺｎＳｅか
ら選ばれる材料からなる導電性の基板の上へ、Ｓｉ、Ｓ
ｉ ａ Ｃ ｂ （ａ＋ｂ≦１，ａ＝０を含む）、Ｓｉ ｃ Ｎ
ｄ （c＋d≦１）、Ｓｉ ｅ Ｏ ｆ （ｅ＋ｆ≦１）、Ａｌ ｇ Ｏ
ｈ （g＋h≦１）、及びＺｎ ｊ Ｏ ｋ （ｊ＋k≦１）から選
ばれる材料で単結晶とならないようにバッファ層を成長
させ、 該バッファ層の上にＡｌ ｐ Ｉｎ ｑ Ｇａ ｒ Ｎ（ｐ
＋ｑ＋ｒ＝１、ｐ＝ｑ＝０、ｑ＝ｒ＝０、ｐ＝０、ｑ＝
０、ｒ＝０を含む）で単結晶とならないように第２のバ
ッファ層を成長させ、該第２のバッファ層の上にＧａＮ
系化合物半導体層を成長させ素子構造を形成する、こと
を特徴とするＧａＮ系素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35703896A JP3307254B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | ＧａＮ系素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP35703896A JP3307254B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | ＧａＮ系素子及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10190061A JPH10190061A (ja) | 1998-07-21 |
| JP3307254B2 true JP3307254B2 (ja) | 2002-07-24 |
Family
ID=18452066
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP35703896A Expired - Lifetime JP3307254B2 (ja) | 1996-12-25 | 1996-12-25 | ＧａＮ系素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3307254B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| TW574762B (en) * | 2002-10-16 | 2004-02-01 | Univ Nat Cheng Kung | Method for growing monocrystal GaN on silicon substrate |
-
1996
- 1996-12-25 JP JP35703896A patent/JP3307254B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．７８［３］（１９９５）ｐ．２１２３−２１２５ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10190061A (ja) | 1998-07-21 |
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