JPH05198841A - 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法Info
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- JPH05198841A JPH05198841A JP3276392A JP3276392A JPH05198841A JP H05198841 A JPH05198841 A JP H05198841A JP 3276392 A JP3276392 A JP 3276392A JP 3276392 A JP3276392 A JP 3276392A JP H05198841 A JPH05198841 A JP H05198841A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物をドープした窒化
ガリウム系化合物半導体を、安定して低抵抗なｐ型と
し、発光素子をダブルへテロ、シングルへテロ構造可能
な構造とできる窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方
法を提供する。 【構成】 気相成長法により、ｐ型不純物をドープした
一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される窒化ガ
リウム系化合物半導体を成長させた後、前記窒化ガリウ
ム系化合物半導体層の表面温度を６００℃より高くし
て、電子線を照射する。
ガリウム系化合物半導体を、安定して低抵抗なｐ型と
し、発光素子をダブルへテロ、シングルへテロ構造可能
な構造とできる窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方
法を提供する。 【構成】 気相成長法により、ｐ型不純物をドープした
一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される窒化ガ
リウム系化合物半導体を成長させた後、前記窒化ガリウ
ム系化合物半導体層の表面温度を６００℃より高くし
て、電子線を照射する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青色、紫色発光ダイオ
ードの材料として用いられる窒化ガリウム系化合物半導
体の製造方法に係り、特にその窒化ガリウム系化合物半
導体を低抵抗なｐ型にする方法に関するものである。
ードの材料として用いられる窒化ガリウム系化合物半導
体の製造方法に係り、特にその窒化ガリウム系化合物半
導体を低抵抗なｐ型にする方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、青色発光ダイオードの材料として
一般式がＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される窒化
ガリウム系化合物半導体が知られている。その窒化ガリ
ウム系化合物半導体を有する青色発光ダイオードは、基
本的に、サファイアよりなる基板の上に、窒化ガリウム
系化合物半導体のエピタキシャル層を順にｎ型およびｉ
型に積層することによって得られる。
一般式がＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される窒化
ガリウム系化合物半導体が知られている。その窒化ガリ
ウム系化合物半導体を有する青色発光ダイオードは、基
本的に、サファイアよりなる基板の上に、窒化ガリウム
系化合物半導体のエピタキシャル層を順にｎ型およびｉ
型に積層することによって得られる。
【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体を積層する方
法として、例えば有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドラ
イド気相成長法（ＨＶＶＰＥ法）等の気相成長法がよく
知られている。例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いた方法につ
いて簡単に説明すると、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｛トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、アンモニア等｝を供給し、結晶成長
温度をおよそ９００℃〜１１００℃の高温に保持して、
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、また
必要に応じて他の不純物ガスを供給しながら窒化ガリウ
ム系化合物半導体をｎ型およびｉ型に積層する方法であ
る。基板にはサファイアの他にＳｉＣ、Ｓｉ等もあるが
一般的にはサファイアが用いられている。ｎ型不純物と
してはＳｉ（但し、窒化ガリウム系化合物半導体の場
合、ｎ型不純物をドープしなくともｎ型になる性質があ
る。）が良く知られており、ｐ型不純物としてはＺｎ、
Ｃｄ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等が挙げられるが、その
中でもＭｇ、Ｚｎが最もよく知られている。
法として、例えば有機金属化合物気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）、分子線エピタキシー法（ＭＢＥ法）、ハイドラ
イド気相成長法（ＨＶＶＰＥ法）等の気相成長法がよく
知られている。例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いた方法につ
いて簡単に説明すると、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｛トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）、アンモニア等｝を供給し、結晶成長
温度をおよそ９００℃〜１１００℃の高温に保持して、
基板上に窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ、また
必要に応じて他の不純物ガスを供給しながら窒化ガリウ
ム系化合物半導体をｎ型およびｉ型に積層する方法であ
る。基板にはサファイアの他にＳｉＣ、Ｓｉ等もあるが
一般的にはサファイアが用いられている。ｎ型不純物と
してはＳｉ（但し、窒化ガリウム系化合物半導体の場
合、ｎ型不純物をドープしなくともｎ型になる性質があ
る。）が良く知られており、ｐ型不純物としてはＺｎ、
Ｃｄ、Ｂｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｂａ等が挙げられるが、その
中でもＭｇ、Ｚｎが最もよく知られている。
【０００４】また、ＭＯＣＶＤ法による窒化ガリウム系
化合物半導体の形成方法の一つとして、高温でサファイ
ア基板上に直接窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ
ると、その表面状態、結晶性が著しく悪くなるため、高
温で成長を行う前に、まず６００℃前後の低温で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、高温で成長を行うことにより、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２−２２９４７
６号公報）。
化合物半導体の形成方法の一つとして、高温でサファイ
ア基板上に直接窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ
ると、その表面状態、結晶性が著しく悪くなるため、高
温で成長を行う前に、まず６００℃前後の低温で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、高温で成長を行うことにより、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２−２２９４７
６号公報）。
【０００５】しかしながら、窒化ガリウム系化合物半導
体を有する青色発光デバイスは未だ実用化には至ってい
ない。なぜなら、窒化ガリウム系化合物半導体が低抵抗
なｐ型にできないため、ダブルへテロ、シングルへテロ
等の数々の構造の発光素子ができないからである。つま
り、気相成長法でｐ型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しても、得られた窒化ガリウム系
化合物半導体はｐ型とはならず、抵抗率が１０8Ω・cm以
上の高抵抗な半絶縁材料、即ちｉ型となってしまうのが
実状であった。このため現在、青色発光素子の構造はｐ
−ｎ接合発光ダイオードではなく、基板の上にバッファ
層、ｎ型層、その上にｉ型層を順に積層した発光効率の
悪いＭＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造の
ものしか知られていない。
体を有する青色発光デバイスは未だ実用化には至ってい
ない。なぜなら、窒化ガリウム系化合物半導体が低抵抗
なｐ型にできないため、ダブルへテロ、シングルへテロ
等の数々の構造の発光素子ができないからである。つま
り、気相成長法でｐ型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しても、得られた窒化ガリウム系
化合物半導体はｐ型とはならず、抵抗率が１０8Ω・cm以
上の高抵抗な半絶縁材料、即ちｉ型となってしまうのが
実状であった。このため現在、青色発光素子の構造はｐ
−ｎ接合発光ダイオードではなく、基板の上にバッファ
層、ｎ型層、その上にｉ型層を順に積層した発光効率の
悪いＭＩＳ（Metal-Insulater-Semiconductor）構造の
ものしか知られていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】高抵抗なｉ型を低抵抗
化してｐ型に近づけるための手段として特開平２−２５
７６７９号公報において、ｐ型不純物としてＭｇをドー
プした高抵抗なｉ型窒化ガリウム化合物半導体層に試料
温度６００℃以下で電子線を照射することにより、低抵
抗化する技術が開示されている。しかしながら、この方
法は余り再現性がなく、同一試料でも、電子線照射をす
るたびに、抵抗率が、下がったり、余り変化しなかった
するため、ＧａＮ系化合物半導体の高効率青色発光素子
を安定して製造することは、ほとんど不可能であった。
化してｐ型に近づけるための手段として特開平２−２５
７６７９号公報において、ｐ型不純物としてＭｇをドー
プした高抵抗なｉ型窒化ガリウム化合物半導体層に試料
温度６００℃以下で電子線を照射することにより、低抵
抗化する技術が開示されている。しかしながら、この方
法は余り再現性がなく、同一試料でも、電子線照射をす
るたびに、抵抗率が、下がったり、余り変化しなかった
するため、ＧａＮ系化合物半導体の高効率青色発光素子
を安定して製造することは、ほとんど不可能であった。
【０００７】従って本発明はこのような事情を鑑みなさ
れたもので、その目的は、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物を
ドープした窒化ガリウム系化合物半導体を、安定してさ
らに低抵抗なｐ型とし、発光素子をダブルへテロ、シン
グルへテロ構造可能な構造とできる窒化ガリウム系化合
物半導体のｐ型化方法を提供するものである。
れたもので、その目的は、Ｍｇ、Ｚｎ等のｐ型不純物を
ドープした窒化ガリウム系化合物半導体を、安定してさ
らに低抵抗なｐ型とし、発光素子をダブルへテロ、シン
グルへテロ構造可能な構造とできる窒化ガリウム系化合
物半導体のｐ型化方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体をｐ型化する方法は、気相成長法により、
ｐ型不純物をドープした一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X
≦１）で表される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層の温度を６
００℃より高くして、電子線を照射することを特徴とす
るものである。
化合物半導体をｐ型化する方法は、気相成長法により、
ｐ型不純物をドープした一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X
≦１）で表される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層の温度を６
００℃より高くして、電子線を照射することを特徴とす
るものである。
【０００９】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
層表面の温度が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。
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
層表面の温度が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。
【００１０】また、本発明の方法はｐ型不純物をドープ
した窒化ガリウム系化合物半導体の上に、さらに保護膜
としてキャップ層を形成した後、前記のようにして電子
線照射を行うことを特徴とするものである。
した窒化ガリウム系化合物半導体の上に、さらに保護膜
としてキャップ層を形成した後、前記のようにして電子
線照射を行うことを特徴とするものである。
【００１１】キャップ層は窒化ガリウム系化合物半導体
層の上に形成でき、かつｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体の保護膜として作用するもので、６００℃以上の温度
で、ある程度安定な材料であればどのようなものでもよ
く、ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4
等の材料を好ましく使用することができる。キャップ層
の膜厚は通常０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜
１μｍの厚さで形成することができる。０．０１μｍよ
り薄いと保護膜としての効果が十分に得られず、また５
μｍよりも厚いと、電子線照射後、キャップ層をエッチ
ングにより取り除き、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
層を露出させるのに手間がかかり経済的ではない。
層の上に形成でき、かつｐ型窒化ガリウム系化合物半導
体の保護膜として作用するもので、６００℃以上の温度
で、ある程度安定な材料であればどのようなものでもよ
く、ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）、ＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4
等の材料を好ましく使用することができる。キャップ層
の膜厚は通常０．０１〜５μｍ、好ましくは０．０１〜
１μｍの厚さで形成することができる。０．０１μｍよ
り薄いと保護膜としての効果が十分に得られず、また５
μｍよりも厚いと、電子線照射後、キャップ層をエッチ
ングにより取り除き、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体
層を露出させるのに手間がかかり経済的ではない。
【００１２】
【作用】図１に、基板上にＧａＮバッファ層、その上に
Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を形成したウエハーに、
加速電圧１５ｋＶの電子線を照射しながら、加熱ステー
ジの温度を変えて、ｐ型ＧａＮ層の表面温度を望遠放射
温度計で測定し、温度の関数として、ｐ型ＧａＮ層の抵
抗率を表す図を示す。図１からわかるように室温から４
００℃までは、抵抗率は、高抵抗の１０6Ω・cmである
が、４００℃以上の温度で抵抗率は、急激に減少し始
め、７００℃では２．０Ω・cmまで下がる。６００℃で
は、まだ抵抗率は高く２００Ω・cmもあり、６００℃以
下では当然ながらもっと抵抗率は高くなる。このよう
に、好ましくは７００℃以上にして電子線照射をするこ
とにより、安定した低抵抗値で、歩留良く低抵抗ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層を得ることができる。
Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を形成したウエハーに、
加速電圧１５ｋＶの電子線を照射しながら、加熱ステー
ジの温度を変えて、ｐ型ＧａＮ層の表面温度を望遠放射
温度計で測定し、温度の関数として、ｐ型ＧａＮ層の抵
抗率を表す図を示す。図１からわかるように室温から４
００℃までは、抵抗率は、高抵抗の１０6Ω・cmである
が、４００℃以上の温度で抵抗率は、急激に減少し始
め、７００℃では２．０Ω・cmまで下がる。６００℃で
は、まだ抵抗率は高く２００Ω・cmもあり、６００℃以
下では当然ながらもっと抵抗率は高くなる。このよう
に、好ましくは７００℃以上にして電子線照射をするこ
とにより、安定した低抵抗値で、歩留良く低抵抗ｐ型窒
化ガリウム系化合物半導体層を得ることができる。
【００１３】また、６００℃以上で電子線照射をする
と、電子線照射時に表面近傍の窒化ガリウム系化合物半
導体が分解して窒素空孔が多数でき結晶性が悪くなる恐
れがある。これを示す例を図２に示す。これは、先ほど
と同様にｐ型ＧａＮ層を形成したウエハーに、同じくス
ポット径を変えて電子線照射を行い、徐々にｐ型ＧａＮ
層の表面温度を上げて行った場合、各温度に於けるｐ型
ＧａＮ層にＨｅ−Ｃｄレーザーを照射して、４５０ｎｍ
のフォトルミネッセンス強度をＧａＮの表面温度の関数
として求めたものである。この図からわかるように、温
度が６００℃以上となると、青色の発光強度が、徐々に
低下してくる。この青色発光強度が落ちる原因は、表面
のＧａＮが分解して結晶性が悪くなってくるためと思わ
れる。この青色発光強度の落ちたサンプルを使用して青
色発光素子を作っても当然ながらあまり光らない。
と、電子線照射時に表面近傍の窒化ガリウム系化合物半
導体が分解して窒素空孔が多数でき結晶性が悪くなる恐
れがある。これを示す例を図２に示す。これは、先ほど
と同様にｐ型ＧａＮ層を形成したウエハーに、同じくス
ポット径を変えて電子線照射を行い、徐々にｐ型ＧａＮ
層の表面温度を上げて行った場合、各温度に於けるｐ型
ＧａＮ層にＨｅ−Ｃｄレーザーを照射して、４５０ｎｍ
のフォトルミネッセンス強度をＧａＮの表面温度の関数
として求めたものである。この図からわかるように、温
度が６００℃以上となると、青色の発光強度が、徐々に
低下してくる。この青色発光強度が落ちる原因は、表面
のＧａＮが分解して結晶性が悪くなってくるためと思わ
れる。この青色発光強度の落ちたサンプルを使用して青
色発光素子を作っても当然ながらあまり光らない。
【００１４】しかしながら、本発明者らはｐ型ＧａＮ層
の表面に、さらに保護膜としてキャップ層を設けて電子
線照射を行うことにより、ｐ型ＧａＮの分解を防ぐこと
に成功した。その例を図３に示す。これは、ｐ型ＧａＮ
層の上にキャップ層としてＳｉＯ2膜を０．１μｍの厚
さで形成し、そのキャップ層の上から電子線照射を行っ
た後、エッチングによりキャップ層を取り除いて露出さ
せたｐ型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度を温度の
関数として求めたものである。図３からわかるように、
４５０ｎｍの発光強度は６００℃以上でも全く落ちてお
らず、このキャップ層がＧａＮの分解を抑えるのに有効
に働いていることがわかる。
の表面に、さらに保護膜としてキャップ層を設けて電子
線照射を行うことにより、ｐ型ＧａＮの分解を防ぐこと
に成功した。その例を図３に示す。これは、ｐ型ＧａＮ
層の上にキャップ層としてＳｉＯ2膜を０．１μｍの厚
さで形成し、そのキャップ層の上から電子線照射を行っ
た後、エッチングによりキャップ層を取り除いて露出さ
せたｐ型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度を温度の
関数として求めたものである。図３からわかるように、
４５０ｎｍの発光強度は６００℃以上でも全く落ちてお
らず、このキャップ層がＧａＮの分解を抑えるのに有効
に働いていることがわかる。
【００１５】６００℃以上で電子線照射をして低抵抗な
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体が得られる理由は以下
のとおりであると推察される。即ち、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ＮＨ
3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。この原子状水素がアクセプター不純物
としてドープされたＭｇ、Ｚｎ等と結合することによ
り、Ｍｇ、Ｚｎ等の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、６００℃を越える温度、特に７００
℃以上に加熱することにより、Ｍｇ−Ｈ、Ｚｎ−Ｈ等の
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
得られるのであると考えられる。
ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体が得られる理由は以下
のとおりであると推察される。即ち、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ＮＨ
3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。この原子状水素がアクセプター不純物
としてドープされたＭｇ、Ｚｎ等と結合することによ
り、Ｍｇ、Ｚｎ等の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、６００℃を越える温度、特に７００
℃以上に加熱することにより、Ｍｇ−Ｈ、Ｚｎ−Ｈ等の
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
得られるのであると考えられる。
【００１６】
【実施例】以下実施例で本発明を詳述する。 ［実施例１］まず良く洗浄したサファイア基板を反応容
器内のサセプターに設置する。容器内を真空排気した
後、水素ガスを流しながら基板を１０５０℃で、２０分
間加熱し、表面の酸化物を除去する。その後、温度を５
１０℃にまで冷却し、５１０℃においてＧａ源としてＴ
ＭＧガスを２７×１０-6モル／分、Ｎ源としてアンモニ
アガスを４．０リットル／分、キャリアガスとして水素
ガスを２．０リットル／分で流しながら、ＧａＮバッフ
ァ層を２５０オングストロームの膜厚で成長させる。
器内のサセプターに設置する。容器内を真空排気した
後、水素ガスを流しながら基板を１０５０℃で、２０分
間加熱し、表面の酸化物を除去する。その後、温度を５
１０℃にまで冷却し、５１０℃においてＧａ源としてＴ
ＭＧガスを２７×１０-6モル／分、Ｎ源としてアンモニ
アガスを４．０リットル／分、キャリアガスとして水素
ガスを２．０リットル／分で流しながら、ＧａＮバッフ
ァ層を２５０オングストロームの膜厚で成長させる。
【００１７】次にＴＭＧガスのみを止めて温度を１０３
０℃まで上昇させた後、再びＴＭＧガスを５４×１０-6
モル／分、新たにＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）ガスを３．６×１０-6モル／分で流しなが
ら６０分間成長させて、ＭｇをドープしたＧａＮ層を４
μｍの膜厚で成長させる。
０℃まで上昇させた後、再びＴＭＧガスを５４×１０-6
モル／分、新たにＣｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマ
グネシウム）ガスを３．６×１０-6モル／分で流しなが
ら６０分間成長させて、ＭｇをドープしたＧａＮ層を４
μｍの膜厚で成長させる。
【００１８】冷却後、以上を成長させたウエハーを反応
容器から取り出し、電子線照射装置に入れ、加速電圧１
５ＫＶでＧａＮの表面温度８００℃にして電子線照射を
行う。
容器から取り出し、電子線照射装置に入れ、加速電圧１
５ＫＶでＧａＮの表面温度８００℃にして電子線照射を
行う。
【００１９】電子線照射して得られたｐ型ＧａＮ層のホ
ール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、ホールキャリ
ア濃度２×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示した。
ール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、ホールキャリ
ア濃度２×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示した。
【００２０】［実施例２］実施例１において、Ｍｇドー
プＧａＮ層を成長させた後、Ｃｐ2Ｍｇガスを止め、続
いてキャップ層としてＧａＮ層を０．１μｍの膜厚で成
長させる。
プＧａＮ層を成長させた後、Ｃｐ2Ｍｇガスを止め、続
いてキャップ層としてＧａＮ層を０．１μｍの膜厚で成
長させる。
【００２１】実施例１と同様に電子線照射装置で、Ｇａ
Ｎの表面温度８００℃にて電子線照射を行う。その後、
エッチングにより、表面から０．２μｍの層を取り除
き、キャップ層を除去してｐ型ＧａＮ層を露出させ、同
様にホール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、キャリ
ア濃度３×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示した。な
おフォトルミネッセンスの４５０ｎｍの発光強度は、実
施例１と比較して約４倍強かった。
Ｎの表面温度８００℃にて電子線照射を行う。その後、
エッチングにより、表面から０．２μｍの層を取り除
き、キャップ層を除去してｐ型ＧａＮ層を露出させ、同
様にホール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、キャリ
ア濃度３×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示した。な
おフォトルミネッセンスの４５０ｎｍの発光強度は、実
施例１と比較して約４倍強かった。
【００２２】［実施例３］実施例１において、Ｍｇドー
プＧａＮ層を成長させた後、ウエハーを反応容器から取
り出し、プラズマＣＶＤ装置を用い、その上にキャップ
層としてＳｉＯ2層を０．２μｍの膜厚で形成する。
プＧａＮ層を成長させた後、ウエハーを反応容器から取
り出し、プラズマＣＶＤ装置を用い、その上にキャップ
層としてＳｉＯ2層を０．２μｍの膜厚で形成する。
【００２３】実施例１と同様に、電子線照射装置におい
て、ＧａＮの表面温度８００℃にて電子線照射を行う。
その後、フッ酸でＳｉＯ2キャップ層を取り除き、ｐ型
ＧａＮ層を露出させ、同様にホール測定を行った結果、
抵抗率２Ω・cm、キャリア濃度２．０×１０17／cm3と優
れたｐ型特性を示した。またフォトルミネッセンスの４
５０ｎｍの発光強度は、実施例１と比較して約４倍も強
かった。
て、ＧａＮの表面温度８００℃にて電子線照射を行う。
その後、フッ酸でＳｉＯ2キャップ層を取り除き、ｐ型
ＧａＮ層を露出させ、同様にホール測定を行った結果、
抵抗率２Ω・cm、キャリア濃度２．０×１０17／cm3と優
れたｐ型特性を示した。またフォトルミネッセンスの４
５０ｎｍの発光強度は、実施例１と比較して約４倍も強
かった。
【００２４】［実施例４］実施例１において、Ｍｇドー
プＧａＮ層を成長させた後、ウエハーを反応容器から取
り出し、プラズマＣＶＤ装置を用い、その上にキャップ
層としてＳｉ3Ｎ4層を０．５μｍの膜厚で形成する。電
子線照射装置において、加速電圧１５ＫＶでＧａＮの表
面温度１０００℃にて電子線照射を行う。その後、エッ
チングによりＳｉ3Ｎ4層を取り除き、ｐ型ＧａＮ層を露
出させ、ホール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、キ
ャリア濃度２．０×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示
し、フォトルミネッセンスの４５０ｎｍの発光強度は、
同一条件でキャップ層なしで電子線照射したものと比較
して約１５倍も強かった。
プＧａＮ層を成長させた後、ウエハーを反応容器から取
り出し、プラズマＣＶＤ装置を用い、その上にキャップ
層としてＳｉ3Ｎ4層を０．５μｍの膜厚で形成する。電
子線照射装置において、加速電圧１５ＫＶでＧａＮの表
面温度１０００℃にて電子線照射を行う。その後、エッ
チングによりＳｉ3Ｎ4層を取り除き、ｐ型ＧａＮ層を露
出させ、ホール測定を行った結果、抵抗率２Ω・cm、キ
ャリア濃度２．０×１０17／cm3と優れたｐ型特性を示
し、フォトルミネッセンスの４５０ｎｍの発光強度は、
同一条件でキャップ層なしで電子線照射したものと比較
して約１５倍も強かった。
【００２５】［実施例５］実施例１と同様にしてサファ
イア基板の上にＧａＮバッファ層を２５０オングストロ
ームの膜厚で形成する。
イア基板の上にＧａＮバッファ層を２５０オングストロ
ームの膜厚で形成する。
【００２６】次にＴＭＧガスのみを止め、温度を１０３
０℃にまで上昇させた後、再びＴＭＧガスを５４×１０
-6モル／分と、新たにＳｉＨ4（モノシラン）ガスを
２．２×１０-10モル／分で流しながら６０分間成長さ
せて、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ層を４μｍの膜厚
で成長する。
０℃にまで上昇させた後、再びＴＭＧガスを５４×１０
-6モル／分と、新たにＳｉＨ4（モノシラン）ガスを
２．２×１０-10モル／分で流しながら６０分間成長さ
せて、Ｓｉがドープされたｎ型ＧａＮ層を４μｍの膜厚
で成長する。
【００２７】続いてＳｉＨ4ガスを止め、Ｃｐ2Ｍｇガス
を３．６×１０-6モル／分で流しながら１０分間成長さ
せて、ＭｇドープＧａＮ層を０．５μｍの厚さで成長さ
せる。
を３．６×１０-6モル／分で流しながら１０分間成長さ
せて、ＭｇドープＧａＮ層を０．５μｍの厚さで成長さ
せる。
【００２８】ＴＭＧガス、Ｃｐ2Ｍｇガスを止め、水素
ガスとアンモニアガスを流しながら、室温まで冷却した
後、ウエハーを取りだして、プラズマＣＶＤ装置により
ＳｉＯ2のキャップ層を０．１μｍ形成し、その後、同
じく電子線照射装置でＧａＮ層の表面温度８００℃にて
電子線照射を行う。
ガスとアンモニアガスを流しながら、室温まで冷却した
後、ウエハーを取りだして、プラズマＣＶＤ装置により
ＳｉＯ2のキャップ層を０．１μｍ形成し、その後、同
じく電子線照射装置でＧａＮ層の表面温度８００℃にて
電子線照射を行う。
【００２９】キャップ層をフッ酸に浸漬して取り除いた
後、得られた素子のｐ型ＧａＮ層の一部をエッチングし
てｎ型層を露出させ、それぞれの層にオーミック電極を
つけた後、ダイシングソーでチップ状にカットした。チ
ップ上に露出したｎ型層およびｐ型層から電極を取りだ
し、その後、モールドして青色発光ダイオードを作製し
て発光させたところ、４３０ｎｍ付近に発光ピークを持
つ青色発光を示し、発光出力は２０ｍＡで５０μＷであ
り、順方向電圧は同じく２０ｍＡで４Ｖであった。
後、得られた素子のｐ型ＧａＮ層の一部をエッチングし
てｎ型層を露出させ、それぞれの層にオーミック電極を
つけた後、ダイシングソーでチップ状にカットした。チ
ップ上に露出したｎ型層およびｐ型層から電極を取りだ
し、その後、モールドして青色発光ダイオードを作製し
て発光させたところ、４３０ｎｍ付近に発光ピークを持
つ青色発光を示し、発光出力は２０ｍＡで５０μＷであ
り、順方向電圧は同じく２０ｍＡで４Ｖであった。
【００３０】またキャップ層を付けずに同様に電子線照
射を行って同様の構造の素子を作製し発光ダイオードと
したところ、２０ｍＡにおいて発光出力は１０μＷであ
ったが、発光強度は先ほどのものと比較してやや小さか
った。
射を行って同様の構造の素子を作製し発光ダイオードと
したところ、２０ｍＡにおいて発光出力は１０μＷであ
ったが、発光強度は先ほどのものと比較してやや小さか
った。
【００３１】
【発明の効果】以上述べたように本発明の製造方法によ
ると、従来ｐ型不純物をドープしても低抵抗なｐ型とな
らなかった窒化ガリウム系化合物半導体を歩留り良く低
抵抗なｐ型とすることができるため、数々の構造の素子
を歩留り良く製造することができる。さらに、従来の電
子線照射による方法では最上層のＧａＮが分解して結晶
性が悪くなり青色発光素子としてあまり光らなかった
が、キャップ層を用いることによりこれを抑えることが
でき、歩留り良く高輝度な青色発光素子を得ることがで
きる。
ると、従来ｐ型不純物をドープしても低抵抗なｐ型とな
らなかった窒化ガリウム系化合物半導体を歩留り良く低
抵抗なｐ型とすることができるため、数々の構造の素子
を歩留り良く製造することができる。さらに、従来の電
子線照射による方法では最上層のＧａＮが分解して結晶
性が悪くなり青色発光素子としてあまり光らなかった
が、キャップ層を用いることによりこれを抑えることが
でき、歩留り良く高輝度な青色発光素子を得ることがで
きる。
【図１】 本発明の一実施例による電子線照射温度と抵
抗率の関係を示す図。
抗率の関係を示す図。
【図２】 本発明の一実施例による電子線照射温度とｐ
型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度の関係を示す
図。
型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度の関係を示す
図。
【図３】 本発明の一実施例による電子線照射温度とｐ
型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度の関係を示す
図。
型ＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度の関係を示す
図。
Claims (3)
- 【請求項１】 気相成長法により、ｐ型不純物をドープ
した一般式ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）で表される窒
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層の表面温度を６００℃より高く
して、電子線を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ｐ型化方法。 - 【請求項２】 前記窒化ガリウム系化合物半導体の上に
さらに保護膜としてキャップ層を設けることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型
化方法。 - 【請求項３】 前記キャップ層はＳｉＯ2、Ｓｉ3Ｎ4、
ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦X≦１）のいずれかであることを
特徴とする請求項２に記載の窒化ガリウム系化合物半導
体のｐ型化方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276392A JPH05198841A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 |
| US07/970,145 US5306662A (en) | 1991-11-08 | 1992-11-02 | Method of manufacturing P-type compound semiconductor |
| EP92310132A EP0541373B2 (en) | 1991-11-08 | 1992-11-05 | Method of manufacturing p-type compound semiconductor |
| DE1992627170 DE69227170T3 (de) | 1991-11-08 | 1992-11-05 | Verfahren zur Herstellung von Verbundhalbleitern des P-Typs |
| US08/180,326 US5468678A (en) | 1991-11-08 | 1994-01-12 | Method of manufacturing P-type compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3276392A JPH05198841A (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05198841A true JPH05198841A (ja) | 1993-08-06 |
Family
ID=12367886
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3276392A Pending JPH05198841A (ja) | 1991-11-08 | 1992-01-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05198841A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6617235B2 (en) | 1995-03-30 | 2003-09-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method of manufacturing Group III-V compound semiconductor |
| US6897138B2 (en) | 2001-06-25 | 2005-05-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method and apparatus for producing group III nitride compound semiconductor |
| US7029939B2 (en) | 2001-06-18 | 2006-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | P-type semiconductor manufacturing method and semiconductor device |
| US7041519B2 (en) | 2002-09-19 | 2006-05-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing p-type group III nitride compound semiconductor |
| US7112243B2 (en) | 2001-07-23 | 2006-09-26 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing Group III nitride compound semiconductor |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP3276392A patent/JPH05198841A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6617235B2 (en) | 1995-03-30 | 2003-09-09 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Method of manufacturing Group III-V compound semiconductor |
| US7029939B2 (en) | 2001-06-18 | 2006-04-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | P-type semiconductor manufacturing method and semiconductor device |
| US6897138B2 (en) | 2001-06-25 | 2005-05-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method and apparatus for producing group III nitride compound semiconductor |
| US7112243B2 (en) | 2001-07-23 | 2006-09-26 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing Group III nitride compound semiconductor |
| US7041519B2 (en) | 2002-09-19 | 2006-05-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing p-type group III nitride compound semiconductor |
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