JP6561367B2 - npn型窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents
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Description
更に、p型窒化化合物層のp型活性化のステップは第1の熱アニール処理を含んで処理され、p型窒化化合物層のp型不活性化のステップは第2の熱アニール処理を含んで処理されるものとしてもよい。この場合、第1の熱アニール処理は第2の熱アニール処理に比して、高い処理温度であるか長い処理時間であるかの少なくともいずれかの条件を含んで処理が行われる。
例えば、本実施形態では、p型GaN結晶層106を、低抵抗の活性p型GaN結晶層106aと高抵抗の不活性p型GaN結晶層106bとに分離するために、第1の熱アニール処理と第2の熱アニール処理の2段階の熱アニール処理を行うことにより実現する場合を例示して説明した。
しかしながら、本願はこれに限定されるものではない。熱アニール処理の後の製造工程であるn型GaN結晶層109の成膜を第2の熱アニール処理の代わりとすることも可能である。n型GaN結晶層109の成膜は、原料をSiH4ガス、TMGa、およびアンモニアガスとして行われる。このため、原料の化学反応により雰囲気中に水素元素が生成される場合がある。また、原料を輸送するためのキャリアガスとして水素ガスを使用することにより雰囲気中に水素元素を生成することもできる。こうした水素元素の存在下でn型GaN結晶層109の成膜を行うことにより、温度やガス流が安定するのを待つ成膜の前段階あるいは成膜の初期段階において、p型GaN結晶層106の露出表面に十分に水素元素が取り込まれるように成膜の条件を調整することができる。これにより、熱アニール処理は第1の熱アニール処理の1段階の処理を行うことで足り、製造工程の簡略化を図ることができる。
また、各層を構成する窒化物半導体結晶層として、GaN結晶層の他、GaInN、AlGaN、GaInN、AlInNなどの3元混晶結晶層を例示して説明したが、本願はこれに限定されるものではない。これ以外の多元混晶でもよく、例えばAlGaInN結晶層、AlInBN結晶層等の4元混晶や、AlGaInBN結晶層等の5元混晶であっても良い。
また、窒化物半導体多元混晶をMOCVD法により成膜する場合について説明したが、本願はこれに限定されるものではない。例えば、HVPE(ハイドライド気相成長)法、MBE(分子線エピタキシー)法、スパッタリング法等で成膜しても良い。
また、本願では、応用として第2実施形態において青紫色面発光レーザを例示して説明したが、本願はこれに限定されるものではない。例えば、他の発光デバイスやGaN/AlInNヘテロ接合構造を用いたHEMT(高電子移動度トランジスタ)などのその他の電子デバイスにも応用することができる。
また、III族元素の原料ガスとしてTMAlやTMInを使用する場合について説明し
たが、本願はこれに限定されるものではない。例えば、TEAl(トリエチルアルミニウム)やTEIn(トリエチルインジウム)等を用いても良い。
また、N元素の原料ガスとしてアンモニアを使用して成膜する場合について説明したが、本願はこれに限定されるものではない。窒素ガスやその他の窒素化合物を使用することもできる。
また、本願では、アクセプタ不純物としてMg元素を用いる場合を例示して説明したが、本願はこれに限定されるものではない。Zn、Be、Ca、Sr、およびBaなどの元素を用いることもできる。また、ドナー不純物としてSi元素を用いる場合を例示して説明したが、本願はこれに限定されるものではない。Geなどの元素を用いることもできる。
また、GaN結晶としてアンドープのGaN結晶層101の上に下部n型GaN結晶層102を積層する場合について説明したが、本願はこれに限定されるものではない。例えば、下部n型GaN結晶層102を積層しない構成とすることも考えられる。
また、窒化物半導体多元混晶を+c軸方向に配向させて成膜したが、これに限らず、a軸方向やm軸方向など、他の結晶軸に配向させて成膜しても良い。
また、本願の技術に係る各窒化物半導体結晶層の成膜について、成長温度やその他の成長条件、また各結晶層の成長膜厚、積層数・積層ペア数等は、本実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能であることは言うまでもない。
101 アンドープGaN結晶層
102 下部n型GaN結晶層
103 GaInN結晶層
104 GaN結晶層
105 p型AlGaN結晶層
106 p型GaN結晶層106
106a 活性p型GaN結晶層
106b 不活性p型GaN結晶層
107 高濃度p型GaInN結晶層
108 高濃度n型GaN結晶層
109 n型GaN結晶層
301 量子井戸活性層
302 トンネル接合層
A 電流狭窄領域
Claims (3)
- 第1のn型窒化化合物層を含む埋め込みトンネル接合層を利用した電流狭窄構造を有するnpn型窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
p型窒化化合物層の上層に前記埋め込みトンネル接合層を積層するステップと、
前記埋め込みトンネル接合層を、電流が狭窄して流れる領域を残して除去するステップと、
前記埋め込みトンネル接合層の直下領域を含む前記p型窒化化合物層のp型活性化を行うステップと、
前記埋め込みトンネル接合層の直下領域を除く前記p型窒化化合物層をp型不活性化するステップと、
第2のn型窒化化合物層を積層し、前記埋め込みトンネル接合層を埋め込むステップとを有し、
前記p型窒化化合物層のp型活性化のステップは、前記埋め込みトンネル接合層の直下領域を含む前記p型窒化化合物層をp型活性化する第1の熱アニール処理を含み、
前記p型窒化化合物層のp型不活性化のステップは、前記埋め込みトンネル接合層の直下領域を除く前記p型窒化化合物層をp型不活性化する第2の熱アニール処理を含み、
前記第1の熱アニール処理は前記第2の熱アニール処理に比して、高い処理温度および長い処理時間の条件で行われることを特徴とするnpn型窒化物半導体発光素子の製造方法。 - 前記埋め込みトンネル接合層の埋め込みのステップでは、雰囲気ガスまたは原料中に水素元素が存在することを特徴とする請求項1に記載のnpn型窒化物半導体発光素子の製造方法。
- 前記雰囲気ガス中の水素元素は、原料を輸送するキャリアガスとして水素ガスを使用することにより、あるいは前記原料の化学反応で生成されることにより、供給されることを特徴とする請求項2に記載のnpn型窒化物半導体発光素子の製造方法。
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