JP3341948B2 - ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法 - Google Patents
ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ｐ型ＧａＮ系半導体の
製造方法に関し、詳しくは製造工程を簡略化してコスト
を低減し得、かつ不良率を低減し得るｐ型ＧａＮ系半導
体の製造方法に関する。
製造方法に関し、詳しくは製造工程を簡略化してコスト
を低減し得、かつ不良率を低減し得るｐ型ＧａＮ系半導
体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】ＬＥＤ、ＬＤ等の発光デバイスを構成する
半導体として、例えば一般式ＡｌxＧａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）で表されるような、
所謂ＧａＮ系半導体を用いると、常温で優れた発光特性
を示す青色発光素子が得られることが知られている。図
１はこのようなＧａＮ系半導体を用いた一般的な発光ダ
イオード（ＬＥＤ）の一例であり、同図に示す発光ダイ
オードＤは、例えば、サファイア、ＳｉＣ等よりなる基
板１上に、ＧａＮ、ＺｎＯ等よりなるバッファ層２を介
してｎ型ＧａＮクラッド層３１、ＧａＩｎＮ活性層３２
およびｐ型ＧａＮクラッド層３３をこの順に気相成長法
により成長させることによって製造される。
半導体として、例えば一般式ＡｌxＧａy Ｉｎ1-x-y Ｎ
（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）で表されるような、
所謂ＧａＮ系半導体を用いると、常温で優れた発光特性
を示す青色発光素子が得られることが知られている。図
１はこのようなＧａＮ系半導体を用いた一般的な発光ダ
イオード（ＬＥＤ）の一例であり、同図に示す発光ダイ
オードＤは、例えば、サファイア、ＳｉＣ等よりなる基
板１上に、ＧａＮ、ＺｎＯ等よりなるバッファ層２を介
してｎ型ＧａＮクラッド層３１、ＧａＩｎＮ活性層３２
およびｐ型ＧａＮクラッド層３３をこの順に気相成長法
により成長させることによって製造される。
【０００３】上記ＧａＮ系半導体においては、該半導体
をｎ型／ｐ型の伝導型とするため、該半導体をｎ型／ｐ
型の不純物をドープして成長させるようにしているが、
ｐ型の場合は、ｐ型不純物をドープして成長させただけ
では低抵抗のｐ型半導体とすることができない。これ
は、1)ＧａＮ系結晶では結晶性が悪く結晶中に窒素空孔
が多いため、不純物をドープしなくても低抵抗のｎ型半
導体となりやすく、このためｐ型不純物をドープしたも
のは高抵抗となることや、あるいは2)ＧａＮ系半導体の
成長中または成長後にＮ源であるＮＨ3 が分解して水素
原子が発生し、この水素原子が、ｐ型不純物であるＭ
ｇ、Ｚｎ等と結合して、これらｐ型不純物がアクセプタ
ーとして機能するのを妨げ、その結果このｐ型不純物を
ドープしたＧａＮ系半導体が高抵抗を示すこと、等が主
な原因であると考えられている。
をｎ型／ｐ型の伝導型とするため、該半導体をｎ型／ｐ
型の不純物をドープして成長させるようにしているが、
ｐ型の場合は、ｐ型不純物をドープして成長させただけ
では低抵抗のｐ型半導体とすることができない。これ
は、1)ＧａＮ系結晶では結晶性が悪く結晶中に窒素空孔
が多いため、不純物をドープしなくても低抵抗のｎ型半
導体となりやすく、このためｐ型不純物をドープしたも
のは高抵抗となることや、あるいは2)ＧａＮ系半導体の
成長中または成長後にＮ源であるＮＨ3 が分解して水素
原子が発生し、この水素原子が、ｐ型不純物であるＭ
ｇ、Ｚｎ等と結合して、これらｐ型不純物がアクセプタ
ーとして機能するのを妨げ、その結果このｐ型不純物を
ドープしたＧａＮ系半導体が高抵抗を示すこと、等が主
な原因であると考えられている。
【０００４】上記1)の問題は、結晶成長の条件を最適化
してＧａＮ系結晶の結晶性を良好とすることにより解消
される。一方、上記2)の問題を解消する方法として、ｐ
型不純物をドープしたＧａＮ系半導体を成長させた後
に、電子線照射処理（ＬＥＥＢＩ）を施すことによって
該ＧａＮ系半導体を低抵抗化する方法が知られている。
してＧａＮ系結晶の結晶性を良好とすることにより解消
される。一方、上記2)の問題を解消する方法として、ｐ
型不純物をドープしたＧａＮ系半導体を成長させた後
に、電子線照射処理（ＬＥＥＢＩ）を施すことによって
該ＧａＮ系半導体を低抵抗化する方法が知られている。
【０００５】ところが、上記の方法では、電子線が侵入
し得る半導体表層部しか低抵抗化できず、また電子線を
走査しながら照射するためウエハ面を均一に低抵抗化で
きないという問題があり、さらに、電子線の走査に長時
間を要し、またこのＬＥＥＢＩ処理を結晶成長の工程お
よび装置とは別の工程および装置で行わなければならな
いため製造コストが高くつくという問題があった。
し得る半導体表層部しか低抵抗化できず、また電子線を
走査しながら照射するためウエハ面を均一に低抵抗化で
きないという問題があり、さらに、電子線の走査に長時
間を要し、またこのＬＥＥＢＩ処理を結晶成長の工程お
よび装置とは別の工程および装置で行わなければならな
いため製造コストが高くつくという問題があった。
【０００６】そこで、半導体を成長させた後に窒素雰囲
気中で熱処理（アニーリング）を施すことによってｐ型
半導体を得る方法が提案されている（特開平５−１８３
１８９号公報参照）。この方法は、Ｍｇ、Ｚｎ等と結合
した水素原子を熱処理により解離させ、Ｍｇ、Ｚｎ等を
アクセプターとして正常に機能させることによって低抵
抗のｐ型半導体を得るものであり、これによれば、ウエ
ハ内部および面全体を均一に低抵抗化することができ
る。
気中で熱処理（アニーリング）を施すことによってｐ型
半導体を得る方法が提案されている（特開平５−１８３
１８９号公報参照）。この方法は、Ｍｇ、Ｚｎ等と結合
した水素原子を熱処理により解離させ、Ｍｇ、Ｚｎ等を
アクセプターとして正常に機能させることによって低抵
抗のｐ型半導体を得るものであり、これによれば、ウエ
ハ内部および面全体を均一に低抵抗化することができ
る。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記方法
においては、熱処理後に冷却する過程で各半導体層間の
熱膨張係数や格子定数の違いによりクラックが発生しや
すいという問題があり、さらにまた、この場合も結晶成
長の工程・装置とは別に熱処理の工程・装置が必要であ
るため、依然として製造コストが高くつくという問題が
ある。
においては、熱処理後に冷却する過程で各半導体層間の
熱膨張係数や格子定数の違いによりクラックが発生しや
すいという問題があり、さらにまた、この場合も結晶成
長の工程・装置とは別に熱処理の工程・装置が必要であ
るため、依然として製造コストが高くつくという問題が
ある。
【０００８】本発明の目的は、上記課題を解消し、クラ
ック等の発生を抑制して不良率を低減し得、かつ製造工
程を簡略化してコストを低減し得るｐ型ＧａＮ系半導体
の製造方法を提供することにある。
ック等の発生を抑制して不良率を低減し得、かつ製造工
程を簡略化してコストを低減し得るｐ型ＧａＮ系半導体
の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、半導体を
成長させた後の冷却を徐々に行うことによっても、熱処
理と同等の効果が得られることを見出し、本発明を完成
するに至った。即ち、本発明のｐ型ＧａＮ半導体の製造
方法は、ｐ型不純物をドープしたＧａＮ系半導体を気相
成長させた後、低抵抗のｐ型半導体を得るために０．１
〜３℃／分の速度で室温まで冷却することを特徴とする
ものである。
成長させた後の冷却を徐々に行うことによっても、熱処
理と同等の効果が得られることを見出し、本発明を完成
するに至った。即ち、本発明のｐ型ＧａＮ半導体の製造
方法は、ｐ型不純物をドープしたＧａＮ系半導体を気相
成長させた後、低抵抗のｐ型半導体を得るために０．１
〜３℃／分の速度で室温まで冷却することを特徴とする
ものである。
【００１０】
【作用】本発明は、成長させた後の半導体を自然冷却よ
りも遅い速度で冷却することで半導体の温度をできるだ
け高い状態に維持し、これにより、熱処理を施した場合
と同等の効果を得るようにしたものである。即ち、半導
体の温度をできるだけ高い状態に維持することによっ
て、水素原子がｐ型不純物と結合するのを抑制して該ｐ
型不純物をアクセプターとして正常に機能させ、これに
より低抵抗のｐ型半導体を得るようにしたものである。
したがって本発明においては、後処理的な熱処理が不要
であり、また半導体を徐々に冷却するため該半導体層に
おけるクラック等の発生が抑制される。
りも遅い速度で冷却することで半導体の温度をできるだ
け高い状態に維持し、これにより、熱処理を施した場合
と同等の効果を得るようにしたものである。即ち、半導
体の温度をできるだけ高い状態に維持することによっ
て、水素原子がｐ型不純物と結合するのを抑制して該ｐ
型不純物をアクセプターとして正常に機能させ、これに
より低抵抗のｐ型半導体を得るようにしたものである。
したがって本発明においては、後処理的な熱処理が不要
であり、また半導体を徐々に冷却するため該半導体層に
おけるクラック等の発生が抑制される。
【００１１】以下、本発明のｐ型ＧａＮ系半導体の製造
方法を、図１に示す一般的な発光ダイオードＤを製造す
る場合を例としてさらに具体的に説明する。
方法を、図１に示す一般的な発光ダイオードＤを製造す
る場合を例としてさらに具体的に説明する。
【００１２】（１）半導体層の形成 まず、基板１上に、バッファ層２を介してｎ型ＧａＮク
ラッド層３１、ＧａＩｎＮ活性層３２およびｐ型ＧａＮ
クラッド層３３をこの順に成膜して、図１に示すものと
同様の多層部３を形成する。
ラッド層３１、ＧａＩｎＮ活性層３２およびｐ型ＧａＮ
クラッド層３３をこの順に成膜して、図１に示すものと
同様の多層部３を形成する。
【００１３】上記基板１としては、形成を意図するバッ
ファ層２および多層部３の結晶性が良好となるよう、こ
れらと格子定数の近いものが好適であり、さらに、クラ
ック等の発生ができるだけ抑制されるよう、熱膨張係数
の近いものが好適である。このような材質として、サフ
ァイア、ＳｉＣ、水晶、例えば一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
1-x-y Ｎ（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）で表される
ようなＧａＮ系半導体等が例示され、なかでもサファイ
アまたはＧａＮ系半導体が好適である。
ファ層２および多層部３の結晶性が良好となるよう、こ
れらと格子定数の近いものが好適であり、さらに、クラ
ック等の発生ができるだけ抑制されるよう、熱膨張係数
の近いものが好適である。このような材質として、サフ
ァイア、ＳｉＣ、水晶、例えば一般式Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
1-x-y Ｎ（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）で表される
ようなＧａＮ系半導体等が例示され、なかでもサファイ
アまたはＧａＮ系半導体が好適である。
【００１４】上記基板１の厚さは特に限定されないが、
機械的強度が十分で、かつ経済的に安価となるよう２０
０〜３００μｍ程度とすることが適当である。
機械的強度が十分で、かつ経済的に安価となるよう２０
０〜３００μｍ程度とすることが適当である。
【００１５】上記バッファ層２は、基板１と多層部３と
の間の格子定数や熱膨張係数の違いを緩和するためのも
のである。このため、このバッファ層２としては、基板
１および多層部３を構成するそれぞれの結晶と格子定数
ができるだけ近いものが、多層部３の結晶性を良好とす
る上で好ましく、さらには、熱膨張係数ができるだけ近
いものを用いることが、クラック等の発生を防止する上
で好ましい。
の間の格子定数や熱膨張係数の違いを緩和するためのも
のである。このため、このバッファ層２としては、基板
１および多層部３を構成するそれぞれの結晶と格子定数
ができるだけ近いものが、多層部３の結晶性を良好とす
る上で好ましく、さらには、熱膨張係数ができるだけ近
いものを用いることが、クラック等の発生を防止する上
で好ましい。
【００１６】上記バッファ層２としては、一般式Ａｌx
Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
で表されるようなＧａＮ系半導体、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｂ
ｅＯ、ＢｅＯ−ＺｎＯ系化合物、ＺｎＯ−ＨｇＯ系化合
物、ＺｎＯ−ＭｇＯ系化合物、ＢｅＯ−ＺｎＯ−ＨｇＯ
系化合物、ＢｅＯ−ＺｎＯ−ＭｇＯ系化合物等が例示さ
れ、特に、例えば多層部３がＧａＩｎＮ／ＧａＡｌＮで
ある場合はＡｌＮやＧａＮが好適である。
Ｇａy Ｉｎ1-x-y Ｎ（ただし０≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１）
で表されるようなＧａＮ系半導体、ＺｎＯ、ＭｇＯ、Ｂ
ｅＯ、ＢｅＯ−ＺｎＯ系化合物、ＺｎＯ−ＨｇＯ系化合
物、ＺｎＯ−ＭｇＯ系化合物、ＢｅＯ−ＺｎＯ−ＨｇＯ
系化合物、ＢｅＯ−ＺｎＯ−ＭｇＯ系化合物等が例示さ
れ、特に、例えば多層部３がＧａＩｎＮ／ＧａＡｌＮで
ある場合はＡｌＮやＧａＮが好適である。
【００１７】上記バッファ層２の形成は、スパッタリン
グ、ＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ等の方法により行われるが、例
えばバッファ層２としてＧａＮ系半導体を用いる場合
は、該バッファ層２をＭＯＶＰＥにより形成すると、該
バッファ層２の結晶性を良好とすることができ好まし
い。
グ、ＣＶＤ、ＭＯＶＰＥ等の方法により行われるが、例
えばバッファ層２としてＧａＮ系半導体を用いる場合
は、該バッファ層２をＭＯＶＰＥにより形成すると、該
バッファ層２の結晶性を良好とすることができ好まし
い。
【００１８】上記バッファ層２は、厚さ５０〜１０００
Å、好ましくは２００〜５００Åとなるように形成する
ことが好ましい。上記バッファ層２の厚さが５０Å以上
であれば、基板１と多層部３との格子定数や熱膨張係数
の違いを十分に緩和することができ、一方１０００Å以
下であれば、バッファ層２上のＧａＮエピタキシャル成
長層を２次元成長した高品質なものとできる。
Å、好ましくは２００〜５００Åとなるように形成する
ことが好ましい。上記バッファ層２の厚さが５０Å以上
であれば、基板１と多層部３との格子定数や熱膨張係数
の違いを十分に緩和することができ、一方１０００Å以
下であれば、バッファ層２上のＧａＮエピタキシャル成
長層を２次元成長した高品質なものとできる。
【００１９】上記多層部３を構成する活性層３２／クラ
ッド層３１，３３のそれぞれの半導体材料の組合せとし
ては、結晶性が良好となるようなるべく互いに格子定数
の近いものが好ましく、例えば図１に示すようなＧａＩ
ｎＮ／ＡｌＧａＮや、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ、ＧａＩｎＮ
／ＡｌＧａＩｎＮ等が好適であり、なかでもＧａＩｎＮ
／ＡｌＧａＮが好適である。
ッド層３１，３３のそれぞれの半導体材料の組合せとし
ては、結晶性が良好となるようなるべく互いに格子定数
の近いものが好ましく、例えば図１に示すようなＧａＩ
ｎＮ／ＡｌＧａＮや、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ、ＧａＩｎＮ
／ＡｌＧａＩｎＮ等が好適であり、なかでもＧａＩｎＮ
／ＡｌＧａＮが好適である。
【００２０】上記多層部３の形成方法としては、ＭＯＶ
ＰＥ、ＭＢＥ、ＧＳ−ＭＢＥ、ＭＯ−ＭＢＥ、ＣＢＥ、
ＨＶＰＥ等の気相成長方法が例示されるが、例えば該多
層部３がＧａＩｎＮ／ＧａＮで構成される場合はＭＯＶ
ＰＥが好適に用いられる。
ＰＥ、ＭＢＥ、ＧＳ−ＭＢＥ、ＭＯ−ＭＢＥ、ＣＢＥ、
ＨＶＰＥ等の気相成長方法が例示されるが、例えば該多
層部３がＧａＩｎＮ／ＧａＮで構成される場合はＭＯＶ
ＰＥが好適に用いられる。
【００２１】上記ｎ型クラッド層３１、活性層３２およ
びｐ型クラッド層３３の厚さは特に限定されないが、各
層の結晶性および電子・正孔の閉じ込めの点からそれぞ
れ１〜５μｍ、１００〜２０００Å、０．３〜１μｍ程
度であることが適当である。
びｐ型クラッド層３３の厚さは特に限定されないが、各
層の結晶性および電子・正孔の閉じ込めの点からそれぞ
れ１〜５μｍ、１００〜２０００Å、０．３〜１μｍ程
度であることが適当である。
【００２２】上記多層部３の構成としては、Ｈｏｍｏ
型、ＳＨ（シングルヘテロ）型、ＤＨ（ダブルヘテロ）
型、量子井戸型、多層量子井戸型等が可能であるが、な
かでもＤＨ型とすると、活性層上下に形成したクラッド
層が該活性層からの発光を吸収せず、また発光のための
電子と正孔とが効率良く活性層に閉じ込められるため、
発光素子の輝度を向上させることができる。
型、ＳＨ（シングルヘテロ）型、ＤＨ（ダブルヘテロ）
型、量子井戸型、多層量子井戸型等が可能であるが、な
かでもＤＨ型とすると、活性層上下に形成したクラッド
層が該活性層からの発光を吸収せず、また発光のための
電子と正孔とが効率良く活性層に閉じ込められるため、
発光素子の輝度を向上させることができる。
【００２３】ｎ型／ｐ型不純物を多層部３にドープする
方法としては自体既知の方法を用いればよく、例えば多
層部３を気相成長法により成長させている間、反応容器
内に不純物ガスを供給すればよい。ｎ型不純物として
は、Ｓｉ、Ｇｅ等が例示され、なかでもドーピング効率
および母体結晶の結晶性の点でＳｉが好適である。な
お、前記したようにＧａＮ系半導体の場合は不純物をド
ープしなくても低抵抗のｎ型半導体を得ることができ
る。ｐ型不純物としては、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｂａ等が例示され、なかでもドーピング効率、キャ
リアの活性化率および不純物準位の点でＭｇまたはＺｎ
が好適である。
方法としては自体既知の方法を用いればよく、例えば多
層部３を気相成長法により成長させている間、反応容器
内に不純物ガスを供給すればよい。ｎ型不純物として
は、Ｓｉ、Ｇｅ等が例示され、なかでもドーピング効率
および母体結晶の結晶性の点でＳｉが好適である。な
お、前記したようにＧａＮ系半導体の場合は不純物をド
ープしなくても低抵抗のｎ型半導体を得ることができ
る。ｐ型不純物としては、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃ
ａ、Ｂａ等が例示され、なかでもドーピング効率、キャ
リアの活性化率および不純物準位の点でＭｇまたはＺｎ
が好適である。
【００２４】（２）半導体層の冷却 ついで、上記のようにして成長させた多層部３を、成長
時の高温（通常１０５０℃程度）から室温まで冷却す
る。
時の高温（通常１０５０℃程度）から室温まで冷却す
る。
【００２５】本発明においては、上記多層部３の冷却を
自然冷却よりも遅い速度で行うようにする。さらに具体
的には、１分間に０．１〜３℃程度、好ましくは０．５
〜１．５℃程度の割合で温度が降下するように行うこと
が望ましい。上記温度降下の割合が３℃／分以下であれ
ば、水素原子がｐ型不純物と結合するのを抑制する効
果、ならびにクラック等の発生を抑制する効果が十分と
なり、一方０．１℃／分以上であると、冷却時間が過度
に長くなることがなく製造効率が良好な程度に維持され
る。
自然冷却よりも遅い速度で行うようにする。さらに具体
的には、１分間に０．１〜３℃程度、好ましくは０．５
〜１．５℃程度の割合で温度が降下するように行うこと
が望ましい。上記温度降下の割合が３℃／分以下であれ
ば、水素原子がｐ型不純物と結合するのを抑制する効
果、ならびにクラック等の発生を抑制する効果が十分と
なり、一方０．１℃／分以上であると、冷却時間が過度
に長くなることがなく製造効率が良好な程度に維持され
る。
【００２６】上記冷却の速度は、一般に自体既知の温度
コントローラーを用いることにより制御することができ
るが、より正確な制御を行うにはＰＩＤ (proportional
integral differential) 制御によることが好ましい。
コントローラーを用いることにより制御することができ
るが、より正確な制御を行うにはＰＩＤ (proportional
integral differential) 制御によることが好ましい。
【００２７】上記多層部３の成長後は、反応容器内から
ＮＨ3 等の水素含有物質を可及的に除去しておくことが
望ましい。これにより、該水素含有物質が分解して発生
する水素原子とｐ型不純物との結合をさらに効果的に抑
制することができる。
ＮＨ3 等の水素含有物質を可及的に除去しておくことが
望ましい。これにより、該水素含有物質が分解して発生
する水素原子とｐ型不純物との結合をさらに効果的に抑
制することができる。
【００２８】上記のように反応容器内から水素含有物質
を除去し、該容器内をできるだけ真空に近い状態として
多層部３の冷却を行うようにしてもよいが、該容器内を
不活性ガス雰囲気下とすることがさらに望ましい。これ
によれば、半導体層中の窒素が分解して出ていくのを抑
制することができ、半導体層の結晶性を良好とすること
ができる。このような不活性ガスとしては、Ｎ2 、Ｈ
ｅ、Ｎｅ、Ａｒあるいはこれらの混合ガス等が例示さ
れ、なかでもＮ2 が好適である。なおこの不活性ガス
は、冷却前の温度における半導体層の分解圧以上に加圧
すると、窒素の分解を抑制する上でさらに望ましい。
を除去し、該容器内をできるだけ真空に近い状態として
多層部３の冷却を行うようにしてもよいが、該容器内を
不活性ガス雰囲気下とすることがさらに望ましい。これ
によれば、半導体層中の窒素が分解して出ていくのを抑
制することができ、半導体層の結晶性を良好とすること
ができる。このような不活性ガスとしては、Ｎ2 、Ｈ
ｅ、Ｎｅ、Ａｒあるいはこれらの混合ガス等が例示さ
れ、なかでもＮ2 が好適である。なおこの不活性ガス
は、冷却前の温度における半導体層の分解圧以上に加圧
すると、窒素の分解を抑制する上でさらに望ましい。
【００２９】（３）電極形成およびチップ化 上記のようにして冷却した後、多層部３上面には上部電
極４を、基板１下面には下部電極５を形成し、この後こ
の積層体をダイシングしてチップ化し、発光ダイオード
Ｄを得る。
極４を、基板１下面には下部電極５を形成し、この後こ
の積層体をダイシングしてチップ化し、発光ダイオード
Ｄを得る。
【００３０】上記上部電極４は、直下層がｐ層の場合、
ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎ、Ａｕ等を、また直下層がｎ層の場
合、ＡｕＧｅ、Ｉｎ等を多層部３上面に真空蒸着等によ
り被着した後、パターニング、アニーリング等の処理に
より該面の適当な位置に任意の形状に成形することによ
り形成される。この上部電極４の形状は特に限定されな
いが、形成の容易なこと等からドット状電極とすること
が好ましい。
ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎ、Ａｕ等を、また直下層がｎ層の場
合、ＡｕＧｅ、Ｉｎ等を多層部３上面に真空蒸着等によ
り被着した後、パターニング、アニーリング等の処理に
より該面の適当な位置に任意の形状に成形することによ
り形成される。この上部電極４の形状は特に限定されな
いが、形成の容易なこと等からドット状電極とすること
が好ましい。
【００３１】また上記下部電極５は、直上層がｐ層の場
合、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎ、Ａｕ等を、また直上層がｎ層
の場合、ＡｕＧｅ、Ｉｎ、Ａｌ等を基板１下面に被着し
た後、アニーリング処理により基板１と合金化させるこ
とにより形成される。
合、ＡｕＢｅ、ＡｕＺｎ、Ａｕ等を、また直上層がｎ層
の場合、ＡｕＧｅ、Ｉｎ、Ａｌ等を基板１下面に被着し
た後、アニーリング処理により基板１と合金化させるこ
とにより形成される。
【００３２】なお本発明においては、上記と同様にし
て、発光ダイオード以外にもレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）等の発光素子を製造することもできる。
て、発光ダイオード以外にもレーザーダイオード（Ｌ
Ｄ）等の発光素子を製造することもできる。
【００３３】
【実施例】以下、実施例を示し本発明をより具体的に説
明する。なおこれら実施例は本発明を何ら限定するもの
ではない。
明する。なおこれら実施例は本発明を何ら限定するもの
ではない。
【００３４】実施例１ （半導体層の形成）厚さ３００μｍのｎ型ＧａＮ基板を
反応容器内に設置し、容器内を真空排気した後、Ａｌ源
としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を２５μmol/
分、Ｎ源としてＮＨ3 を５ リットル/分の割合で流入させて
ＡｌＮ層を成長させ、厚さ２５０Åのバッファ層を形成
した。ついで、上記ガスに加えＧａ源としてトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）を３０μmol/分、Ｓｉ源として１０
ppmのＳｉＨ4 を４ｎmol/分の割合で流入させて、上記
バッファ層上に、Ｓｉをドープした厚さ４μｍのｎ型Ｇ
ａＮクラッド層を成長させた。ついで、上記ガスに加え
てＩｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を２５
μmol/分、ＴＭＧを２μmol/分、ＳｉＨ4 にかえてＺｎ
源としてジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を３μmol/分の割合で
流入させて、上記ｎ型ＧａＮクラッド層上に、Ｚｎをド
ープした厚さ２００ÅのＧａＩｎＮ層を成長させた。つ
いで、上記ガスのうち、ＤＭＺにかえてＭｇ源としてビ
ス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）を５μmol/分の割合で流入させて、ＴＭＩを止め、
上記ＧａＩｎＮ層上に、Ｍｇをドープした厚さ0.８μｍ
のＧａＮ層を成長させた。
反応容器内に設置し、容器内を真空排気した後、Ａｌ源
としてトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）を２５μmol/
分、Ｎ源としてＮＨ3 を５ リットル/分の割合で流入させて
ＡｌＮ層を成長させ、厚さ２５０Åのバッファ層を形成
した。ついで、上記ガスに加えＧａ源としてトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）を３０μmol/分、Ｓｉ源として１０
ppmのＳｉＨ4 を４ｎmol/分の割合で流入させて、上記
バッファ層上に、Ｓｉをドープした厚さ４μｍのｎ型Ｇ
ａＮクラッド層を成長させた。ついで、上記ガスに加え
てＩｎ源としてトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を２５
μmol/分、ＴＭＧを２μmol/分、ＳｉＨ4 にかえてＺｎ
源としてジメチル亜鉛（ＤＭＺ）を３μmol/分の割合で
流入させて、上記ｎ型ＧａＮクラッド層上に、Ｚｎをド
ープした厚さ２００ÅのＧａＩｎＮ層を成長させた。つ
いで、上記ガスのうち、ＤＭＺにかえてＭｇ源としてビ
ス（シクロペンタジエニル）マグネシウム（Ｃｐ2 Ｍ
ｇ）を５μmol/分の割合で流入させて、ＴＭＩを止め、
上記ＧａＩｎＮ層上に、Ｍｇをドープした厚さ0.８μｍ
のＧａＮ層を成長させた。
【００３５】（半導体層の冷却）上記ＧａＮ層成長後、
反応容器内を窒素置換し、ＰＩＤ制御の温度コントロー
ラーにより温度を０．５℃／分の速度で降下させるよう
にして室温まで冷却し、電極の形成およびダイシングを
行って、図１に示すものと同様のＬＥＤチップを得た。
反応容器内を窒素置換し、ＰＩＤ制御の温度コントロー
ラーにより温度を０．５℃／分の速度で降下させるよう
にして室温まで冷却し、電極の形成およびダイシングを
行って、図１に示すものと同様のＬＥＤチップを得た。
【００３６】実施例２〜３および比較例１〜２ 上記実施例１において、半導体層の冷却速度を表１に示
すように変量する以外は全て同様にしてＬＥＤチップを
作製した。
すように変量する以外は全て同様にしてＬＥＤチップを
作製した。
【００３７】
【表１】
【００３８】（半導体の評価）上記実施例１〜３および
比較例１〜２で得られたＬＥＤチップのそれぞれについ
て、ｐ型ＧａＮクラッド層のホール測定を行ったとこ
ろ、表１に示す結果が得られた。また、冷却後の半導体
層のクラックの発生の程度を調べたところ、表１に示す
通りであった。
比較例１〜２で得られたＬＥＤチップのそれぞれについ
て、ｐ型ＧａＮクラッド層のホール測定を行ったとこ
ろ、表１に示す結果が得られた。また、冷却後の半導体
層のクラックの発生の程度を調べたところ、表１に示す
通りであった。
【００３９】
【発明の効果】本発明のｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法
によれば、半導体を成長させた後、自然冷却よりも遅い
速度で冷却することで半導体の温度をできるだけ高い状
態に維持するので、水素原子がｐ型不純物と結合するの
が抑制され、その結果熱処理を施した場合と同様にｐ型
不純物がアクセプターとして正常に機能し、これによっ
て低抵抗のｐ型半導体が得られる。したがって半導体成
長後に後処理的な熱処理が不要であり、また半導体を徐
々に冷却するため該半導体層におけるクラック等の発生
が抑制される。
によれば、半導体を成長させた後、自然冷却よりも遅い
速度で冷却することで半導体の温度をできるだけ高い状
態に維持するので、水素原子がｐ型不純物と結合するの
が抑制され、その結果熱処理を施した場合と同様にｐ型
不純物がアクセプターとして正常に機能し、これによっ
て低抵抗のｐ型半導体が得られる。したがって半導体成
長後に後処理的な熱処理が不要であり、また半導体を徐
々に冷却するため該半導体層におけるクラック等の発生
が抑制される。
【００４０】したがって本発明によって、ｐ型ＧａＮ系
半導体の製造において製造工程を簡略化してコストを低
減し、かつ不良率を低減することが可能となる。
半導体の製造において製造工程を簡略化してコストを低
減し、かつ不良率を低減することが可能となる。
【図１】ＧａＮ系半導体を用いた一般的な発光ダイオー
ド（ＬＥＤ）の一例を示す模式断面図である。
ド（ＬＥＤ）の一例を示す模式断面図である。
１ 基板 ２ バッファ層 ３ 多層部 ３１ ｎ型ＧａＮクラッド層 ３２ ＧａＩｎＮ活性層 ３３ ｐ型ＧａＮクラッド層 ４ 上部電極 ５ 下部電極 Ｄ 発光ダイオード（ＬＥＤ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平５−183189（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−132229（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】 ｐ型不純物をドープしたＧａＮ系半導体
を気相成長させた後、低抵抗のｐ型半導体を得るために
０．１〜３℃／分の速度で室温まで冷却することを特徴
とするｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項２】 冷却を不活性ガス雰囲気下で行う請求項
１記載のｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16247394A JP3341948B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16247394A JP3341948B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0832113A JPH0832113A (ja) | 1996-02-02 |
| JP3341948B2 true JP3341948B2 (ja) | 2002-11-05 |
Family
ID=15755300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16247394A Expired - Lifetime JP3341948B2 (ja) | 1994-07-14 | 1994-07-14 | ｐ型ＧａＮ系半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3341948B2 (ja) |
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| JP2000031600A (ja) | 1998-07-14 | 2000-01-28 | Nec Corp | 半導体レーザの製造方法 |
| JP3289682B2 (ja) | 1998-08-17 | 2002-06-10 | 株式会社村田製作所 | 半導体発光素子 |
| JP4728460B2 (ja) * | 1999-03-17 | 2011-07-20 | Ｊｘ日鉱日石金属株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP2000332362A (ja) | 1999-05-24 | 2000-11-30 | Sony Corp | 半導体装置および半導体発光素子 |
| JP2001339121A (ja) | 2000-05-29 | 2001-12-07 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子とそれを含む光学装置 |
| TWI295483B (en) | 2002-01-31 | 2008-04-01 | Sumitomo Chemical Co | 3-5 group compound semiconductor, process for producing the same, and compound semiconductor element using the same |
| WO2007040295A1 (en) | 2005-10-04 | 2007-04-12 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | (al, ga, in)n-based compound semiconductor and method of fabricating the same |
| JP4720519B2 (ja) * | 2006-01-23 | 2011-07-13 | パナソニック株式会社 | ｐ型窒化物半導体の製造方法 |
| JP2010205988A (ja) | 2009-03-04 | 2010-09-16 | Panasonic Corp | 窒化物半導体素子及びその製造方法 |
| JP2011093803A (ja) * | 2011-02-02 | 2011-05-12 | Jx Nippon Mining & Metals Corp | 窒化ガリウム系化合物半導体単結晶の製造方法 |
| JP6054620B2 (ja) | 2012-03-29 | 2016-12-27 | トランスフォーム・ジャパン株式会社 | 化合物半導体装置及びその製造方法 |
-
1994
- 1994-07-14 JP JP16247394A patent/JP3341948B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0832113A (ja) | 1996-02-02 |
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