JP3458625B2 - 半導体の成長方法 - Google Patents
半導体の成長方法Info
- Publication number
- JP3458625B2 JP3458625B2 JP30206996A JP30206996A JP3458625B2 JP 3458625 B2 JP3458625 B2 JP 3458625B2 JP 30206996 A JP30206996 A JP 30206996A JP 30206996 A JP30206996 A JP 30206996A JP 3458625 B2 JP3458625 B2 JP 3458625B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- type
- nitride
- gan
- compound semiconductor
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体の成長方
法に関し、特に、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも
高い成長温度でＩｎを含まない別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させる必要がある半導体装置、
例えば半導体発光素子の製造に適用して好適なものであ
る。
法に関し、特に、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも
高い成長温度でＩｎを含まない別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させる必要がある半導体装置、
例えば半導体発光素子の製造に適用して好適なものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの
窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、その禁制帯幅が１．８ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、赤外から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が
理論上可能であるため、近年、活発に研究開発が行われ
ている。
窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
は、その禁制帯幅が１．８ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、赤外から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が
理論上可能であるため、近年、活発に研究開発が行われ
ている。
【０００３】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に
より発光ダイオードや半導体レーザを製造する場合に
は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを多層に積層
し、発光層、すなわち活性層をｎ型クラッド層およびｐ
型クラッド層によりはさんだ構造を形成する必要があ
る。
より発光ダイオードや半導体レーザを製造する場合に
は、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを多層に積層
し、発光層、すなわち活性層をｎ型クラッド層およびｐ
型クラッド層によりはさんだ構造を形成する必要があ
る。
【０００４】このようなＧａＮ系半導体発光素子の製造
には、もっぱら有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
が用いられているが、このＭＯＣＶＤ法による結晶成長
の基本技術としては、低温成長によるバッファ層の導入
（Appl.Phys.Lett.,48,353(1986)およびJpn.J.Appl.Phy
s.,30,L1620(1991))と、ｐ型ＧａＮ層の成長技術（Jpn.
J.Appl.Phys.,28,L2112(1989) およびJpn.J.Appl.Phy
s.,31,L139(1992)) とが挙げられる。また、活性層とし
て用いられるＧａＩｎＮ層の成長には、低温でしかも水
素の少ない条件が良好であることが報告されている(J.E
lectronic Materials,21(2),157(1992))。そして、これ
らの基本技術の開発によって、青色ないし緑色で発光可
能なＧａＮ系発光ダイオードや、４００ｎｍ台の発光波
長で室温パルス発振可能なＧａＮ系半導体レーザが開発
され、ＧａＮ系発光ダイオードについてはすでに実用化
されている。
には、もっぱら有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法
が用いられているが、このＭＯＣＶＤ法による結晶成長
の基本技術としては、低温成長によるバッファ層の導入
（Appl.Phys.Lett.,48,353(1986)およびJpn.J.Appl.Phy
s.,30,L1620(1991))と、ｐ型ＧａＮ層の成長技術（Jpn.
J.Appl.Phys.,28,L2112(1989) およびJpn.J.Appl.Phy
s.,31,L139(1992)) とが挙げられる。また、活性層とし
て用いられるＧａＩｎＮ層の成長には、低温でしかも水
素の少ない条件が良好であることが報告されている(J.E
lectronic Materials,21(2),157(1992))。そして、これ
らの基本技術の開発によって、青色ないし緑色で発光可
能なＧａＮ系発光ダイオードや、４００ｎｍ台の発光波
長で室温パルス発振可能なＧａＮ系半導体レーザが開発
され、ＧａＮ系発光ダイオードについてはすでに実用化
されている。
【０００５】ＧａＮ系半導体レーザを製造するために現
在用いられているＭＯＣＶＤ法による結晶成長の標準的
なプロセスは、次の通りである。
在用いられているＭＯＣＶＤ法による結晶成長の標準的
なプロセスは、次の通りである。
【０００６】すなわち、まず、ｃ面サファイア基板をＨ
2 ガス中において１０５０℃で１０分間熱処理すること
により、このｃ面サファイア基板の表面をサーマルクリ
ーニングする。次に、基板温度を５１０℃に下げた後、
このｃ面サファイア基板上にＧａＮバッファ層を成長さ
せる。次に、成長温度を１０２０℃に上昇させた後、ｃ
面サファイア基板上にｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層およびｎ型ＧａＮ光導波層を順次成
長させる。次に、成長温度を８００℃に下げた後、ｃ面
サファイア基板上にＧａＩｎＮ活性層を成長させる。次
に、成長温度を１０２０℃に上昇させた後、ｃ面サファ
イア基板上にｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層を順次成長させ
る。
2 ガス中において１０５０℃で１０分間熱処理すること
により、このｃ面サファイア基板の表面をサーマルクリ
ーニングする。次に、基板温度を５１０℃に下げた後、
このｃ面サファイア基板上にＧａＮバッファ層を成長さ
せる。次に、成長温度を１０２０℃に上昇させた後、ｃ
面サファイア基板上にｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層およびｎ型ＧａＮ光導波層を順次成
長させる。次に、成長温度を８００℃に下げた後、ｃ面
サファイア基板上にＧａＩｎＮ活性層を成長させる。次
に、成長温度を１０２０℃に上昇させた後、ｃ面サファ
イア基板上にｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層およびｐ型ＧａＮコンタクト層を順次成長させ
る。
【０００７】ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＧａＮ
光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層の成長温度を１０２０℃としているのは、
良好な結晶性を有するＧａＮ系半導体層の成長にはこの
程度の高温が適しているからである。一方、ＧａＩｎＮ
活性層の成長時に成長温度を８００℃に下げているの
は、ＧａＩｎＮのＮの解離圧が非常に大きく、ＧａＮや
ＡｌＧａＮの成長温度である１０２０℃では成長させる
ことができないからである。
ｌＧａＮクラッド層、ｎ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＧａＮ
光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層およびｐ型ＧａＮ
コンタクト層の成長温度を１０２０℃としているのは、
良好な結晶性を有するＧａＮ系半導体層の成長にはこの
程度の高温が適しているからである。一方、ＧａＩｎＮ
活性層の成長時に成長温度を８００℃に下げているの
は、ＧａＩｎＮのＮの解離圧が非常に大きく、ＧａＮや
ＡｌＧａＮの成長温度である１０２０℃では成長させる
ことができないからである。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
ようなプロセスで製造されるＧａＮ系半導体レーザにお
いて現在報告されているしきい値電流密度は３〜１０ｋ
Ａ／ｃｍ2 であり、理論的予想よりかなり大きく、室温
連続発振の達成にはさらなるしきい値電流密度の低減が
必要とされている。
ようなプロセスで製造されるＧａＮ系半導体レーザにお
いて現在報告されているしきい値電流密度は３〜１０ｋ
Ａ／ｃｍ2 であり、理論的予想よりかなり大きく、室温
連続発振の達成にはさらなるしきい値電流密度の低減が
必要とされている。
【０００９】本発明者は、その原因を究明すべく種々検
討を行った結果、上述のプロセスで製造されるＧａＮ系
半導体レーザのしきい値電流密度が高い理由としては、
レーザ構造の最適化がなされていないこともあるが、そ
のほかにそのＧａＩｎＮ活性層の品質、特に光学品質が
低く、このＧａＩｎＮ層からの発光強度が理論的予想よ
りもかなり低いことを見い出した。そして、その原因に
ついて検討を進めた結果、ＧａＩｎＮ活性層の成長後に
ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層および
ｐ型ＧａＮコンタクト層を成長させる際に成長温度を１
０２０℃に上昇させたときに、そのＧａＩｎＮ活性層か
らＩｎＮが分解することにより劣化が生じることを見い
出した。したがって、ＧａＮ系半導体レーザのしきい値
電流密度の低減を図るためには、ＧａＩｎＮ活性層の劣
化を抑えることが重要である。
討を行った結果、上述のプロセスで製造されるＧａＮ系
半導体レーザのしきい値電流密度が高い理由としては、
レーザ構造の最適化がなされていないこともあるが、そ
のほかにそのＧａＩｎＮ活性層の品質、特に光学品質が
低く、このＧａＩｎＮ層からの発光強度が理論的予想よ
りもかなり低いことを見い出した。そして、その原因に
ついて検討を進めた結果、ＧａＩｎＮ活性層の成長後に
ｐ型ＧａＮ光導波層、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層および
ｐ型ＧａＮコンタクト層を成長させる際に成長温度を１
０２０℃に上昇させたときに、そのＧａＩｎＮ活性層か
らＩｎＮが分解することにより劣化が生じることを見い
出した。したがって、ＧａＮ系半導体レーザのしきい値
電流密度の低減を図るためには、ＧａＩｎＮ活性層の劣
化を抑えることが重要である。
【００１０】以上は、ＧａＩｎＮ活性層の劣化について
であるが、同様な劣化は、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層全般に起こり得るものである。
であるが、同様な劣化は、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層全般に起こり得るものである。
【００１１】したがって、この発明の目的は、ＧａＩｎ
Ｎ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層上にその成長温度よりも高い成長温度でＩｎを含ま
ない別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる必要がある場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる半
導体の成長方法を提供することにある。
Ｎ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層上にその成長温度よりも高い成長温度でＩｎを含ま
ない別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せる必要がある場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる半
導体の成長方法を提供することにある。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明による半導体の成長方法は、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層上にＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を気相成長させ、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層上にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層として少なくともｐ型ＡｌＧａＮ層を気
相成長させるようにした半導体の成長方法において、Ｉ
ｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気
相成長させる前に、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い
成長温度で気相成長されたｐ型ＡｌＧａＮからなる保護
膜により下地の表面を覆っておくとともに、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ層の成長温度をｎ型ＡｌＧａＮ層の成長温度より低
くするようにしたことを特徴とするものである。
に、この発明による半導体の成長方法は、ｎ型ＡｌＧａ
Ｎ層上にＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を気相成長させ、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層上にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層として少なくともｐ型ＡｌＧａＮ層を気
相成長させるようにした半導体の成長方法において、Ｉ
ｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気
相成長させる前に、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い
成長温度で気相成長されたｐ型ＡｌＧａＮからなる保護
膜により下地の表面を覆っておくとともに、ｐ型ＡｌＧ
ａＮ層の成長温度をｎ型ＡｌＧａＮ層の成長温度より低
くするようにしたことを特徴とするものである。
【００１３】この発明においては、上述のように、Ｉｎ
を含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気相
成長させる前に、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成
長温度で気相成長されたｐ型ＡｌＧａＮからなる保護膜
により下地の表面を覆っておく。この場合には、下地の
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層がこの
ｐ型ＡｌＧａＮからなる保護膜により直接的または間接
的に覆われることにより、このＩｎを含む窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のＩｎＮの分解を有効に抑える
ことができるので、その劣化をより有効に防止すること
ができ、あるいは、Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を高めに設定することがで
きる。
を含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気相
成長させる前に、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成
長温度で気相成長されたｐ型ＡｌＧａＮからなる保護膜
により下地の表面を覆っておく。この場合には、下地の
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層がこの
ｐ型ＡｌＧａＮからなる保護膜により直接的または間接
的に覆われることにより、このＩｎを含む窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のＩｎＮの分解を有効に抑える
ことができるので、その劣化をより有効に防止すること
ができ、あるいは、Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を高めに設定することがで
きる。
【００１４】この発明においては、好適には、Ｉｎを含
まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度
を、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
成長温度以上９８０℃以下にする。
まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度
を、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
成長温度以上９８０℃以下にする。
【００１５】この発明においては、Ｉｎを含む窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止しつつ、Ｉｎ
を含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
モフォロジーの劣化やキャリア濃度、特に正孔濃度の低
下を防止するために、Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の成長温度を８００〜９８０℃、好
適には９００〜９６０℃、より好適には９３０〜９６０
℃とする。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止しつつ、Ｉｎ
を含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
モフォロジーの劣化やキャリア濃度、特に正孔濃度の低
下を防止するために、Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の成長温度を８００〜９８０℃、好
適には９００〜９６０℃、より好適には９３０〜９６０
℃とする。
【００１６】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎおよ
びＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族
元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層のうちＩｎを含むものの例を挙げるとＧａＩｎ
Ｎ層であり、Ｉｎを含まないものの例を挙げるとＧａＮ
層、ＡｌＧａＮ層などである。
化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎおよ
びＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族
元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層のうちＩｎを含むものの例を挙げるとＧａＩｎ
Ｎ層であり、Ｉｎを含まないものの例を挙げるとＧａＮ
層、ＡｌＧａＮ層などである。
【００１７】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属化学
気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が用いられるが、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法を用いてもよい。
化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属化学
気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が用いられるが、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法を用いてもよい。
【００１８】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上
にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を成長させても、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層からのＩｎＮの分解を抑えることがで
き、その劣化を抑えることができる。
ば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上
にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を成長させても、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層からのＩｎＮの分解を抑えることがで
き、その劣化を抑えることができる。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００２０】この発明の実施形態について説明する前
に、まず、ＧａＩｎＮ活性層の成長後に熱処理を行った
場合にこの熱処理がＧａＩｎＮ活性層の光学品質、具体
的には発光強度に与える影響について調べた結果につい
て説明する。この実験には、それぞれ図１および図２に
示すようなＧａＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の二つ
の試料を用いた。便宜上、図１に示す試料を試料Ａ、図
２に示す試料を試料Ｂと呼ぶ。これらの試料Ａおよび試
料Ｂの作製方法は次の通りである。
に、まず、ＧａＩｎＮ活性層の成長後に熱処理を行った
場合にこの熱処理がＧａＩｎＮ活性層の光学品質、具体
的には発光強度に与える影響について調べた結果につい
て説明する。この実験には、それぞれ図１および図２に
示すようなＧａＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の二つ
の試料を用いた。便宜上、図１に示す試料を試料Ａ、図
２に示す試料を試料Ｂと呼ぶ。これらの試料Ａおよび試
料Ｂの作製方法は次の通りである。
【００２１】図１に示す試料Ａを作製するには、まず、
図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応管内にｃ面サファイ
ア基板１を入れた後、反応管内にキャリアガスとして例
えばＨ2 とＮ2 との混合ガスを流し、１０５０℃で１０
分間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１
の表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を
５３０℃に下げた後、Ｇａ原料としてのトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）およびＮ原料とし
てのアンモニア（ＮＨ3 ）を反応管内に供給し、ｃ面サ
ファイア基板１上に厚さ約２５ｎｍのＧａＮバッファ層
２を成長させる。次に、反応管内へのＴＭＧａの供給を
停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度
を９９０℃まで上昇させた後、反応管内にＴＭＧａおよ
びｎ型不純物（ドナー不純物）であるＳｉのドーパント
としてのシラン（ＳｉＨ4 ）を供給し、厚さ２μｍのＳ
ｉドープのｎ型ＧａＮ層３を成長させる。
図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応管内にｃ面サファイ
ア基板１を入れた後、反応管内にキャリアガスとして例
えばＨ2 とＮ2 との混合ガスを流し、１０５０℃で１０
分間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１
の表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を
５３０℃に下げた後、Ｇａ原料としてのトリメチルガリ
ウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）およびＮ原料とし
てのアンモニア（ＮＨ3 ）を反応管内に供給し、ｃ面サ
ファイア基板１上に厚さ約２５ｎｍのＧａＮバッファ層
２を成長させる。次に、反応管内へのＴＭＧａの供給を
停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度
を９９０℃まで上昇させた後、反応管内にＴＭＧａおよ
びｎ型不純物（ドナー不純物）であるＳｉのドーパント
としてのシラン（ＳｉＨ4 ）を供給し、厚さ２μｍのＳ
ｉドープのｎ型ＧａＮ層３を成長させる。
【００２２】次に、反応管内へのＴＭＧａの供給を停止
し、成長温度を７８０℃に下げた後、反応管内にＴＭＧ
ａを供給し、ｎ型ＧａＮ層３を薄く成長させる。このｎ
型ＧａＮ層３は、成長温度を下げる間に下地のｎ型Ｇａ
Ｎ層３の表面が汚染されることがあることから、次に成
長させるｎ型ＧａＩｎＮ活性層４の成長直前にこの薄い
ｎ型ＧａＮ層３を成長させ、ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４を
清浄な表面に成長させるためのものである。次に、成長
温度をそのまま７８０℃に保持した状態で、反応管内に
Ｎ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのトリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）および
Ｉｎ原料としてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ、Ｉ
ｎ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、厚さ約３ｎｍのＳｉドープ
のｎ型ＧａＩｎＮ活性層４を成長させる。ここで、この
ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４のＩｎ組成比は０．２である。
し、成長温度を７８０℃に下げた後、反応管内にＴＭＧ
ａを供給し、ｎ型ＧａＮ層３を薄く成長させる。このｎ
型ＧａＮ層３は、成長温度を下げる間に下地のｎ型Ｇａ
Ｎ層３の表面が汚染されることがあることから、次に成
長させるｎ型ＧａＩｎＮ活性層４の成長直前にこの薄い
ｎ型ＧａＮ層３を成長させ、ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４を
清浄な表面に成長させるためのものである。次に、成長
温度をそのまま７８０℃に保持した状態で、反応管内に
Ｎ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのトリエ
チルガリウム（ＴＥＧａ、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）および
Ｉｎ原料としてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ、Ｉ
ｎ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、厚さ約３ｎｍのＳｉドープ
のｎ型ＧａＩｎＮ活性層４を成長させる。ここで、この
ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４のＩｎ組成比は０．２である。
【００２３】次に、成長温度をそのまま７８０℃に保持
した状態で、反応管内へのＴＭＩｎの供給を停止すると
ともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、厚さ１００ｎ
ｍのＳｉドープのｎ型ＧａＮ層５を成長させる。
した状態で、反応管内へのＴＭＩｎの供給を停止すると
ともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、厚さ１００ｎ
ｍのＳｉドープのｎ型ＧａＮ層５を成長させる。
【００２４】以上により、ＧａＩｎＮ／ＧａＮ単一量子
井戸構造の試料Ａが作製される。
井戸構造の試料Ａが作製される。
【００２５】図２に示す試料Ｂの作製方法は、ｎ型Ｇａ
ＩｎＮ活性層４を成長させた後に、成長温度を７８０℃
に保持した状態で、厚さ８０ｎｍのＳｉドープのｎ型Ｇ
ａＮ層５および厚さ２０ｎｍのＳｉドープのｎ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層６を順次成長させることを除いて、試料
Ａの作製方法と同様である。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層６のＡｌ組成比は０．１５である。
ＩｎＮ活性層４を成長させた後に、成長温度を７８０℃
に保持した状態で、厚さ８０ｎｍのＳｉドープのｎ型Ｇ
ａＮ層５および厚さ２０ｎｍのＳｉドープのｎ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層６を順次成長させることを除いて、試料
Ａの作製方法と同様である。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層６のＡｌ組成比は０．１５である。
【００２６】以上のようにして作製された試料Ａおよび
試料Ｂを、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、ＮＨ3
雰囲気中で、温度を８００℃、９００℃および９９０℃
に変えて１時間熱処理を行った。そして、これらの試料
Ａおよび試料Ｂを用いて、室温でｎ型ＧａＩｎＮ活性層
４からの発光スペクトルを測定した。図３および図４は
それぞれ試料Ａおよび試料Ｂの発光スペクトルの測定結
果を示す。なお、試料Ａおよび試料Ｂの温度は、それら
の表面の温度を放射温度計で石英製の反応管を通して測
定することにより測定した。
試料Ｂを、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、ＮＨ3
雰囲気中で、温度を８００℃、９００℃および９９０℃
に変えて１時間熱処理を行った。そして、これらの試料
Ａおよび試料Ｂを用いて、室温でｎ型ＧａＩｎＮ活性層
４からの発光スペクトルを測定した。図３および図４は
それぞれ試料Ａおよび試料Ｂの発光スペクトルの測定結
果を示す。なお、試料Ａおよび試料Ｂの温度は、それら
の表面の温度を放射温度計で石英製の反応管を通して測
定することにより測定した。
【００２７】図３および図４より、試料Ａおよび試料Ｂ
とも、波長４００ｎｍ付近に発光が観測される。このう
ち試料Ａについては、発光強度は熱処理温度が９００℃
までは熱処理前とほとんど変わらないが、熱処理温度が
９９０℃のときには熱処理前の約１／２０に減少してい
る。また、試料Ｂについては、発光強度は熱処理温度が
９００℃までは試料Ａと同様に熱処理前とほとんど変わ
らないが、熱処理温度が９９０℃のときには熱処理前の
約１／２に減少しているに過ぎず、発光強度の減少は少
ない。
とも、波長４００ｎｍ付近に発光が観測される。このう
ち試料Ａについては、発光強度は熱処理温度が９００℃
までは熱処理前とほとんど変わらないが、熱処理温度が
９９０℃のときには熱処理前の約１／２０に減少してい
る。また、試料Ｂについては、発光強度は熱処理温度が
９００℃までは試料Ａと同様に熱処理前とほとんど変わ
らないが、熱処理温度が９９０℃のときには熱処理前の
約１／２に減少しているに過ぎず、発光強度の減少は少
ない。
【００２８】図５は試料Ａおよび試料Ｂの発光強度の熱
処理温度依存性を測定した結果を示す。ただし、熱処理
は、ＮＨ3 雰囲気中で、温度を８００℃、９００℃、９
３０℃、９６０℃および９９０℃に変えて１時間行っ
た。また、発光強度の測定は室温および７７Ｋ（液体窒
素温度）で行った。
処理温度依存性を測定した結果を示す。ただし、熱処理
は、ＮＨ3 雰囲気中で、温度を８００℃、９００℃、９
３０℃、９６０℃および９９０℃に変えて１時間行っ
た。また、発光強度の測定は室温および７７Ｋ（液体窒
素温度）で行った。
【００２９】図５より、試料Ａおよび試料Ｂとも、熱処
理温度（Ｔ）が高くなるにつれて発光強度が減少してい
く様子がよくわかる。このうち試料Ａについては、熱処
理温度が９６０℃を超えると発光強度が急激に減少す
る。一方、試料Ｂについては、熱処理温度の増大に伴う
発光強度の減少は試料Ａに比べて緩やかであり、９６０
℃で熱処理を行った試料Ａと同一の発光強度になる熱処
理温度は約９８０℃と試料Ａに比べて約２０℃高い。
理温度（Ｔ）が高くなるにつれて発光強度が減少してい
く様子がよくわかる。このうち試料Ａについては、熱処
理温度が９６０℃を超えると発光強度が急激に減少す
る。一方、試料Ｂについては、熱処理温度の増大に伴う
発光強度の減少は試料Ａに比べて緩やかであり、９６０
℃で熱処理を行った試料Ａと同一の発光強度になる熱処
理温度は約９８０℃と試料Ａに比べて約２０℃高い。
【００３０】上述のように試料Ａに比べて試料Ｂの方が
熱処理温度の増大に対する発光強度の減少が少ないの
は、試料Ｂにおいてはｎ型ＧａＮ層５上にｎ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層６を成長させているからである。すなわ
ち、このｎ型ＡｌＧａＮキャップ層６がｎ型ＧａＩｎＮ
活性層４の劣化を防止しているためである。ここで、Ａ
ｌＧａＮはＧａＮよりもＮの平衡蒸気圧が高いことを考
えると、ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４の劣化はその表面から
内部への空格子欠陥の拡散が関与していると考えられ
る。
熱処理温度の増大に対する発光強度の減少が少ないの
は、試料Ｂにおいてはｎ型ＧａＮ層５上にｎ型ＡｌＧａ
Ｎキャップ層６を成長させているからである。すなわ
ち、このｎ型ＡｌＧａＮキャップ層６がｎ型ＧａＩｎＮ
活性層４の劣化を防止しているためである。ここで、Ａ
ｌＧａＮはＧａＮよりもＮの平衡蒸気圧が高いことを考
えると、ｎ型ＧａＩｎＮ活性層４の劣化はその表面から
内部への空格子欠陥の拡散が関与していると考えられ
る。
【００３１】さて、以上のことを前提としてこの発明の
第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態
においては、この発明をＧａＮ系発光ダイオードの製造
に適用した場合について説明する。
第１の実施形態について説明する。この第１の実施形態
においては、この発明をＧａＮ系発光ダイオードの製造
に適用した場合について説明する。
【００３２】図６はこの第１の実施形態によるＧａＮ系
発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図であ
る。また、図７はこの第１の実施形態における成長シー
ケンスを示す。
発光ダイオードの製造方法を説明するための断面図であ
る。また、図７はこの第１の実施形態における成長シー
ケンスを示す。
【００３３】この第１の実施形態によるＧａＮ系発光ダ
イオードの製造方法においては、図６および図７に示す
ように、試料Ａおよび試料Ｂの作製の場合と同様にし
て、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板１１のサー
マルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア基板
１１上に例えば５３０℃の成長温度で例えば厚さ２５ｎ
ｍのＧａＮバッファ層１２を成長させる。次に、成長温
度を例えば９９０℃に上昇させた後、このＧａＮバッフ
ァ層１２上に例えば厚さ３μｍのｎ型ＧａＮ層１３を成
長させる。次に、成長温度を例えば７８０℃に下げた
後、薄いｎ型ＧａＮ層１３、例えば厚さ３ｎｍのＧａＩ
ｎＮ活性層１４および例えば厚さ２０ｎｍのｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層１５を順次成長させる。ここで、ＧａＩ
ｎＮ活性層１４のＩｎ組成比は例えば０．２、ｐ型Ａｌ
ＧａＮキャップ層１５のＡｌ組成比は例えば０．１５で
ある。次に、成長温度を例えば９３０℃まで上昇させた
後、例えば厚さ１．５μｍのｐ型ＧａＮ層１６を成長さ
せる。このｐ型ＧａＮ層１６の成長時間は例えば約１時
間である。ここで、ｎ型ＧａＮ層１３のｎ型不純物とし
ては例えばＳｉを用い、そのドーパントとしては例えば
ＳｉＨ4 を用いる。また、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１
５およびｐ型ＧａＮ層１６のｐ型不純物（アクセプタ不
純物）としては例えばＭｇを用い、そのドーパントとし
ては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2 Ｍｇ）を用いる。この後、ｐ型不純物の活性化のた
めに、例えば、Ｎ2 雰囲気中において８００℃で１０分
間熱処理を行う。
イオードの製造方法においては、図６および図７に示す
ように、試料Ａおよび試料Ｂの作製の場合と同様にし
て、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板１１のサー
マルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア基板
１１上に例えば５３０℃の成長温度で例えば厚さ２５ｎ
ｍのＧａＮバッファ層１２を成長させる。次に、成長温
度を例えば９９０℃に上昇させた後、このＧａＮバッフ
ァ層１２上に例えば厚さ３μｍのｎ型ＧａＮ層１３を成
長させる。次に、成長温度を例えば７８０℃に下げた
後、薄いｎ型ＧａＮ層１３、例えば厚さ３ｎｍのＧａＩ
ｎＮ活性層１４および例えば厚さ２０ｎｍのｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層１５を順次成長させる。ここで、ＧａＩ
ｎＮ活性層１４のＩｎ組成比は例えば０．２、ｐ型Ａｌ
ＧａＮキャップ層１５のＡｌ組成比は例えば０．１５で
ある。次に、成長温度を例えば９３０℃まで上昇させた
後、例えば厚さ１．５μｍのｐ型ＧａＮ層１６を成長さ
せる。このｐ型ＧａＮ層１６の成長時間は例えば約１時
間である。ここで、ｎ型ＧａＮ層１３のｎ型不純物とし
ては例えばＳｉを用い、そのドーパントとしては例えば
ＳｉＨ4 を用いる。また、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１
５およびｐ型ＧａＮ層１６のｐ型不純物（アクセプタ不
純物）としては例えばＭｇを用い、そのドーパントとし
ては例えばビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃ
ｐ2 Ｍｇ）を用いる。この後、ｐ型不純物の活性化のた
めに、例えば、Ｎ2 雰囲気中において８００℃で１０分
間熱処理を行う。
【００３４】次に、図示は省略するが、所定のパターニ
ングを行った後、ｐ型ＧａＮ層１６上にｐ側電極を形成
するとともに、ｎ型ＧａＮ層１３にｎ側電極をコンタク
トさせ、ＧａＮ系発光ダイオードを製造する。
ングを行った後、ｐ型ＧａＮ層１６上にｐ側電極を形成
するとともに、ｎ型ＧａＮ層１３にｎ側電極をコンタク
トさせ、ＧａＮ系発光ダイオードを製造する。
【００３５】図８は、このようにして製造されたＧａＮ
系発光ダイオード（試料Ｃ）の発光スペクトルの測定結
果を示す。図８には、比較のために、ｐ型ＧａＮ層１６
を９９０℃の成長温度で成長させることだけが試料Ｃと
異なるＧａＮ系発光ダイオード（試料Ｄ）を製造し、こ
の試料Ｄの発光スペクトルを測定した結果も併せて示
す。
系発光ダイオード（試料Ｃ）の発光スペクトルの測定結
果を示す。図８には、比較のために、ｐ型ＧａＮ層１６
を９９０℃の成長温度で成長させることだけが試料Ｃと
異なるＧａＮ系発光ダイオード（試料Ｄ）を製造し、こ
の試料Ｄの発光スペクトルを測定した結果も併せて示
す。
【００３６】図８より、ｐ型ＧａＮ層１６を９３０℃の
成長温度で成長させた試料Ｃの発光強度は、ｐ型ＧａＮ
層１６を９９０℃の成長温度で成長させた試料Ｄに比べ
て、約５倍も大きいことがわかる。
成長温度で成長させた試料Ｃの発光強度は、ｐ型ＧａＮ
層１６を９９０℃の成長温度で成長させた試料Ｄに比べ
て、約５倍も大きいことがわかる。
【００３７】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ＧａＩｎＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮキャッ
プ層１５上に成長させるｐ型ＧａＮ層１６の成長温度を
９３０℃としているので、ＧａＩｎＮ活性層１４からの
ＩｎＮの分解を抑えてその劣化を防止することができ、
ＧａＩｎＮ活性層１４からの発光強度の劣化を防止する
ことができる。また、ｐ型ＧａＮ層１６を成長させる前
に下地表面をｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１５により覆っ
ているので、ＧａＩｎＮ活性層１４の劣化をより有効に
防止することができ、ＧａＩｎＮ活性層１４からの発光
強度の劣化をより有効に防止することができる。これに
よって、高効率、高出力のＧａＮ系発光ダイオードを実
現することができる。
ば、ＧａＩｎＮ活性層１４およびｐ型ＡｌＧａＮキャッ
プ層１５上に成長させるｐ型ＧａＮ層１６の成長温度を
９３０℃としているので、ＧａＩｎＮ活性層１４からの
ＩｎＮの分解を抑えてその劣化を防止することができ、
ＧａＩｎＮ活性層１４からの発光強度の劣化を防止する
ことができる。また、ｐ型ＧａＮ層１６を成長させる前
に下地表面をｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１５により覆っ
ているので、ＧａＩｎＮ活性層１４の劣化をより有効に
防止することができ、ＧａＩｎＮ活性層１４からの発光
強度の劣化をより有効に防止することができる。これに
よって、高効率、高出力のＧａＮ系発光ダイオードを実
現することができる。
【００３８】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。この第２の実施形態においては、この発明を
ＧａＮ系半導体レーザの製造に適用した場合について説
明する。このＧａＮ系半導体レーザは、ＳＣＨ（Separa
te Confinement Heterostructure) 構造を有するもので
ある。
説明する。この第２の実施形態においては、この発明を
ＧａＮ系半導体レーザの製造に適用した場合について説
明する。このＧａＮ系半導体レーザは、ＳＣＨ（Separa
te Confinement Heterostructure) 構造を有するもので
ある。
【００３９】図９はこの第２の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。また、図１０はこの第２の実施形態における成長シ
ーケンスを示す。
半導体レーザの製造方法を説明するための断面図であ
る。また、図１０はこの第２の実施形態における成長シ
ーケンスを示す。
【００４０】この第２の実施形態によるＧａＮ系半導体
レーザの製造方法においては、図９および図１０に示す
ように、まず、試料Ａおよび試料Ｂの作製の場合と同様
にして、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板２１の
サーマルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア
基板２１上に例えば５３０℃の成長温度で例えば厚さ２
５ｎｍのＧａＮバッファ層２２を成長させる。次に、成
長温度を例えば９９０℃に上昇させた後、このＧａＮバ
ッファ層２２上に例えば厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層２３、例えば厚さ０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２４および例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ
光導波層２５を順次成長させる。次に、成長温度を例え
ば７８０℃に下げた後、薄いｎ型ＧａＮ光導波層２５、
例えば厚さ３ｎｍのＧａＩｎＮ活性層２６、例えば厚さ
０．１μｍのｐ型ＧａＮ光導波層２７および例えば厚さ
２０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８を順次成長さ
せる。次に、成長温度を例えば９３０℃まで上昇させた
後、例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２９および例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層３０を順次成長させる。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２４、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８およびｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２９のＡｌ組成比は例えば０．
１５、ＧａＩｎＮ活性層２６のＩｎ組成比は０．２であ
る。ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２４およびｎ型ＧａＮ光導波層２５のｎ
型不純物としては例えばＳｉを用い、そのドーパントと
しては例えばＳｉＨ4 を用いる。また、ｐ型ＧａＮ光導
波層２７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２９およびｐ型ＧａＮコンタクト層３０
のｐ型不純物としては例えばＭｇを用い、そのドーパン
トとしては例えばＣｐ2Ｍｇを用いる。この後、ｐ型不
純物の活性化のために、例えば、Ｎ2 雰囲気中において
８００℃で１０分間熱処理を行う。
レーザの製造方法においては、図９および図１０に示す
ように、まず、試料Ａおよび試料Ｂの作製の場合と同様
にして、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板２１の
サーマルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア
基板２１上に例えば５３０℃の成長温度で例えば厚さ２
５ｎｍのＧａＮバッファ層２２を成長させる。次に、成
長温度を例えば９９０℃に上昇させた後、このＧａＮバ
ッファ層２２上に例えば厚さ３μｍのｎ型ＧａＮコンタ
クト層２３、例えば厚さ０．５μｍのｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２４および例えば厚さ０．１μｍのｎ型ＧａＮ
光導波層２５を順次成長させる。次に、成長温度を例え
ば７８０℃に下げた後、薄いｎ型ＧａＮ光導波層２５、
例えば厚さ３ｎｍのＧａＩｎＮ活性層２６、例えば厚さ
０．１μｍのｐ型ＧａＮ光導波層２７および例えば厚さ
２０ｎｍのｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８を順次成長さ
せる。次に、成長温度を例えば９３０℃まで上昇させた
後、例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
２９および例えば厚さ０．５μｍのｐ型ＧａＮコンタク
ト層３０を順次成長させる。ここで、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２４、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８およびｐ
型ＡｌＧａＮクラッド層２９のＡｌ組成比は例えば０．
１５、ＧａＩｎＮ活性層２６のＩｎ組成比は０．２であ
る。ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３、ｎ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２４およびｎ型ＧａＮ光導波層２５のｎ
型不純物としては例えばＳｉを用い、そのドーパントと
しては例えばＳｉＨ4 を用いる。また、ｐ型ＧａＮ光導
波層２７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層２８、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２９およびｐ型ＧａＮコンタクト層３０
のｐ型不純物としては例えばＭｇを用い、そのドーパン
トとしては例えばＣｐ2Ｍｇを用いる。この後、ｐ型不
純物の活性化のために、例えば、Ｎ2 雰囲気中において
８００℃で１０分間熱処理を行う。
【００４１】次に、図示は省略するが、所定のパターニ
ングを行った後、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０上にｐ側
電極を形成するとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３
にｎ側電極をコンタクトさせ、ＧａＮ系半導体レーザを
製造する。
ングを行った後、ｐ型ＧａＮコンタクト層２０上にｐ側
電極を形成するとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３
にｎ側電極をコンタクトさせ、ＧａＮ系半導体レーザを
製造する。
【００４２】この第２の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ
活性層２６、ｐ型ＧａＮ光導波層２７およびｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層２８上に成長させるｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２９およびｐ型ＧａＮコンタクト層３０の成長温
度を９３０℃にしているので、ＧａＩｎＮ活性層２６か
らのＩｎＮの分解を抑えてその劣化を防止することがで
き、ＧａＩｎＮ活性層２６からの発光強度の劣化を防止
することができる。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
９を成長させる前に下地表面をｐ型ＡｌＧａＮキャップ
層２８により覆っているので、ＧａＩｎＮ活性層２６の
劣化をより有効に防止することができ、ＧａＩｎＮ活性
層２６からの発光強度の劣化をより有効に防止すること
ができる。これによって、高効率、低しきい値電流密度
のＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
活性層２６、ｐ型ＧａＮ光導波層２７およびｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層２８上に成長させるｐ型ＡｌＧａＮクラ
ッド層２９およびｐ型ＧａＮコンタクト層３０の成長温
度を９３０℃にしているので、ＧａＩｎＮ活性層２６か
らのＩｎＮの分解を抑えてその劣化を防止することがで
き、ＧａＩｎＮ活性層２６からの発光強度の劣化を防止
することができる。また、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
９を成長させる前に下地表面をｐ型ＡｌＧａＮキャップ
層２８により覆っているので、ＧａＩｎＮ活性層２６の
劣化をより有効に防止することができ、ＧａＩｎＮ活性
層２６からの発光強度の劣化をより有効に防止すること
ができる。これによって、高効率、低しきい値電流密度
のＧａＮ系半導体レーザを実現することができる。
【００４３】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００４４】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも
例に過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板、原料ガス
および不純物を用いてもよい。具体的には、ｃ面サファ
イア基板１、１１、２１の代わりに、ＧａＮ基板やＳｉ
Ｃ基板などを用いてもよい。また、ＧａＩｎＮ活性層１
４、２６の成長用のＧａ原料としては、ＴＥＧａの代わ
りにＴＭＧａを用いてもよい。また、ｐ型不純物として
は、Ｍｇのほかに例えばＺｎを用いてもよい。さらに、
ＧａＩｎＮ活性層１４、２６の成長温度は、一般的には
７００〜８００℃の範囲であればよい。
において挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも
例に過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板、原料ガス
および不純物を用いてもよい。具体的には、ｃ面サファ
イア基板１、１１、２１の代わりに、ＧａＮ基板やＳｉ
Ｃ基板などを用いてもよい。また、ＧａＩｎＮ活性層１
４、２６の成長用のＧａ原料としては、ＴＥＧａの代わ
りにＴＭＧａを用いてもよい。また、ｐ型不純物として
は、Ｍｇのほかに例えばＺｎを用いてもよい。さらに、
ＧａＩｎＮ活性層１４、２６の成長温度は、一般的には
７００〜８００℃の範囲であればよい。
【００４５】また、上述の第１および第２の実施形態に
おいては、この発明をＧａＮ系半導体発光素子の製造に
適用した場合について説明したが、この発明は、ＧａＮ
系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのＧａＮ系電子
走行素子の製造に適用してもよい。
おいては、この発明をＧａＮ系半導体発光素子の製造に
適用した場合について説明したが、この発明は、ＧａＮ
系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのＧａＮ系電子
走行素子の製造に適用してもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による半
導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層上にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させても、そのＩｎを含む
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分
解を抑えることができ、その劣化を抑えることができ
る。
導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層上にＩｎを含まない窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層を成長させても、そのＩｎを含む
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分
解を抑えることができ、その劣化を抑えることができ
る。
【図１】この発明において発光強度の測定に用いたＧａ
ＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の試料を示す断面図で
ある。
ＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の試料を示す断面図で
ある。
【図２】この発明において発光強度の測定に用いたＧａ
ＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の試料を示す断面図で
ある。
ＩｎＮ／ＧａＮ単一量子井戸構造の試料を示す断面図で
ある。
【図３】図１に示す試料を用いて測定された発光スペク
トルを示す略線図である。
トルを示す略線図である。
【図４】図２に示す試料を用いて測定された発光スペク
トルを示す略線図である。
トルを示す略線図である。
【図５】図１および図２に示す試料を用いて測定された
発光強度の熱処理温度依存性を示す略線図である。
発光強度の熱処理温度依存性を示す略線図である。
【図６】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系発光
ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
ダイオードの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第１の実施形態における成長シーケ
ンスを示す略線図である。
ンスを示す略線図である。
【図８】この発明の第１の実施形態において製造された
ＧａＮ系発光ダイオードの発光スペクトルを示す略線図
である。
ＧａＮ系発光ダイオードの発光スペクトルを示す略線図
である。
【図９】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図１０】この発明の第２の実施形態における成長シー
ケンスを示す略線図である。
ケンスを示す略線図である。
１、１１、２１・・・ｃ面サファイア基板、４・・・ｎ
型ＧａＩｎＮ活性層、６・・・ｎ型ＡｌＧａＮキャップ
層、１４、２６・・・ＧａＩｎＮ活性層、１５・・・ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層、１６・・・ｐ型ＧａＮ層、２
９・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、３０・・・ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層
型ＧａＩｎＮ活性層、６・・・ｎ型ＡｌＧａＮキャップ
層、１４、２６・・・ＧａＩｎＮ活性層、１５・・・ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層、１６・・・ｐ型ＧａＮ層、２
９・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、３０・・・ｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 橋本 茂樹
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(72)発明者 朝妻 庸紀
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(72)発明者 簗嶋 克典
東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソ
ニー株式会社内
(56)参考文献 特開 平８−264836（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−97921（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−64419（ＪＰ，Ａ)
特開 平９−295890（ＪＰ，Ａ)
特開 平10−12923（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 21/205
H01L 21/203
H01S 5/30
Claims (6)
- 【請求項１】 ｎ型ＡｌＧａＮ層上にＩｎを含む窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気相成長させ、上記Ｉ
ｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＩｎ
を含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層として
少なくともｐ型ＡｌＧａＮ層を気相成長させるようにし
た半導体の成長方法において、 上記Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を気相成長させる前に、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまた
はより低い成長温度で気相成長されたｐ型ＡｌＧａＮか
らなる保護膜により下地の表面を覆っておくとともに、 上記ｐ型ＡｌＧａＮ層の成長温度を上記ｎ型ＡｌＧａＮ
層の成長温度より低くするようにしたことを特徴とする
半導体の成長方法。 - 【請求項２】 上記Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を、上記Ｉｎを含む窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度以上９８０℃
以下にすることを特徴とする請求項１記載の半導体の成
長方法。 - 【請求項３】 上記Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を８００〜９８０℃にする
ことを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。 - 【請求項４】 上記Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を９００〜９６０℃にする
ことを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。 - 【請求項５】 上記Ｉｎを含まない窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長温度を９３０〜９６０℃にする
ことを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。 - 【請求項６】 上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層はＧａＩｎＮ層であることを特徴とする請
求項１記載の半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30206996A JP3458625B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30206996A JP3458625B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体の成長方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003119604A Division JP3809825B2 (ja) | 2003-04-24 | 2003-04-24 | 半導体の成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10144612A JPH10144612A (ja) | 1998-05-29 |
| JP3458625B2 true JP3458625B2 (ja) | 2003-10-20 |
Family
ID=17904549
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30206996A Expired - Lifetime JP3458625B2 (ja) | 1996-11-13 | 1996-11-13 | 半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3458625B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4166885B2 (ja) | 1998-05-18 | 2008-10-15 | 富士通株式会社 | 光半導体装置およびその製造方法 |
| JP3758408B2 (ja) * | 1998-06-24 | 2006-03-22 | 株式会社村田製作所 | セラミック電子部品 |
| JP5179694B2 (ja) * | 2000-06-02 | 2013-04-10 | マイクロガン ゲーエムベーハー | 後面にドナーをドープしたヘテロ構造 |
| JP2010245559A (ja) * | 2000-12-28 | 2010-10-28 | Sony Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JP3864735B2 (ja) | 2000-12-28 | 2007-01-10 | ソニー株式会社 | 半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP4284944B2 (ja) * | 2002-08-23 | 2009-06-24 | ソニー株式会社 | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP4725425B2 (ja) * | 2006-06-06 | 2011-07-13 | 住友電気工業株式会社 | 半導体レーザを作製する方法 |
| JP2009026865A (ja) * | 2007-07-18 | 2009-02-05 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法 |
-
1996
- 1996-11-13 JP JP30206996A patent/JP3458625B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10144612A (ja) | 1998-05-29 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0803916B1 (en) | Manufacturing method of a light emitting device | |
| JP3688843B2 (ja) | 窒化物系半導体素子の製造方法 | |
| US5656832A (en) | Semiconductor heterojunction device with ALN buffer layer of 3nm-10nm average film thickness | |
| US6518082B1 (en) | Method for fabricating nitride semiconductor device | |
| JP3470623B2 (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 | |
| US5923950A (en) | Method of manufacturing a semiconductor light-emitting device | |
| JPH0964477A (ja) | 半導体発光素子及びその製造方法 | |
| JP2000232238A (ja) | 窒化物半導体発光素子及びその製造方法 | |
| US20010038656A1 (en) | Nitride semiconductor device | |
| US6777253B2 (en) | Method for fabricating semiconductor, method for fabricating semiconductor substrate, and semiconductor light emitting device | |
| US20020175341A1 (en) | Process for production of a nitride semiconductor device and a nitride semiconductor device | |
| US5909040A (en) | Semiconductor device including quaternary buffer layer with pinholes | |
| JP3269344B2 (ja) | 結晶成長方法および半導体発光素子 | |
| JP3740744B2 (ja) | 半導体の成長方法 | |
| JPH11251687A (ja) | 半導体の製造方法及び半導体装置 | |
| JP3458625B2 (ja) | 半導体の成長方法 | |
| JP4284944B2 (ja) | 窒化ガリウム系半導体レーザ素子の製造方法 | |
| JPH09275226A (ja) | 半導体発光素子、半導体受光素子及びその製造方法 | |
| JP3809825B2 (ja) | 半導体の成長方法および半導体発光素子の製造方法 | |
| JP4389888B2 (ja) | 半導体の成長方法、半導体発光素子の製造方法および半導体装置の製造方法 | |
| JP3454037B2 (ja) | ＧａＮ系素子用基板及びその製造方法及びＧａＮ系素子 | |
| JPH07249821A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP3473595B2 (ja) | 発光デバイス | |
| JP2001119105A (ja) | 半導体発光素子 | |
| JP2003289047A (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法、半導体装置の製造方法および半導体装置 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080808 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090808 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100808 Year of fee payment: 7 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110808 Year of fee payment: 8 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120808 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130808 Year of fee payment: 10 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| R250 | Receipt of annual fees |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |