JPH05243614A - 化合物半導体の成長方法、化合物半導体発光素子及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 結晶性が良好で抵抗率の低い化合物半導体が
得られる化合物半導体の成長方法、及びこの成長方法を
利用した、電気的及び光学的特性が良好な化合物半導体
発光素子及びその製造方法を提供する。 【構成】 原子半径がＧａ及びＡｌよりも大きいIII族
元素、例えばＩｎを添加してＧａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦
１)を形成することにより、形成される結晶に圧縮性歪
を与え、窒素空孔に起因する結晶中の拡張性歪を緩和す
ることができる。その結果、図１に示すように結晶中の
自由電子濃度が減少し、格子欠陥の少ない結晶性の良好
な化合物半導体が得られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層(０
≦x≦１)又はＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦１)を
気相成長させる化合物半導体の成長方法に関し、より詳
しくは結晶性が良好で抵抗率の低い化合物半導体の成長
方法、並びにこの成長方法を応用した化合物半導体発光
素子及びその製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＮ（窒化ガリウム）はIII族元素で
あるガリウム及びＶ族元素である窒素から構成される化
合物半導体であり、直接遷移型バンド構造を有する。従
って、該化合物半導体を利用して、伝導帯−価電子帯間
遷移による紫外発光素子であって、室温で３.３９ｅＶ
程度の禁制帯幅及び３６６ｎｍ程度のピーク波長を有す
る紫外発光素子を製造できることが期待されている。

【０００３】しかし、発光ダイオード及び半導体レーザ
などの発光素子を得るにはＰ型結晶とＮ型結晶とを隣合
わせにしたいわゆるＰＮ接合が必要であるが、従来はＧ
ａＮからなるＰ型結晶を製造することは困難であった。
その理由は、ＧａＮは禁制帯幅が大きいため、本来は室
温では絶縁体となるはずだが、従来の工程でＧａＮを製
造すると、不純物をドーピングしない結晶（アンドープ
結晶）でも常にＮ型結晶となり、しかもその自由電子濃
度は10¹⁹cm^-3以上と極めて高くなるからである。これは
格子欠陥、特に窒素空孔がドナーとして働くためと考え
られている。

【０００４】また、Ｐ形結晶を得るために、Ｍｇ等のア
クセプター不純物をドーピングしてＧａ_1-xＡｌ_xＮ(０
≦x≦１)層を形成しても、Ｍｇが不活性化された抵抗率
の高い結晶になってしまう。この原因についても格子欠
陥が考えられる。すなわち、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ(０≦x≦
１)結晶を形成する際に、Ｖ族元素である窒素の空孔が
発生し、該結晶の格子中に拡張性の歪が与えられ、この
拡張性の歪のために、ドーピングされたアクセプター不
純物はＧａ及びＡｌの格子位置に入り難くなり、そのた
め不活性化されてしまうからである。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】このような問題を解決
する改善方法として、例えばJapanese Journal of Appl
ied Physics 28(1989)p2112-p2114に開示された方法が
ある。それは、電子線照射によりアクセプター不純物を
活性化する方法であって、ＭｇをドープしたＧａＮのフ
ィルムに電子線を照射することによってＰ型結晶を得た
と報告しているが、その抵抗率は35Ω・ｍ、ホール濃度
は２×１０¹⁶cm^-3と依然として高抵抗、低キャリア濃度
である。このＰ型結晶を用いて製造された発光ダイオー
ド（LED）素子は、紫外領域で発光しているが効率が悪
く、電気的特性の改善が今後の課題となっている。

【０００６】このように従来の技術では、良好なＰＮ接
合を実現できるような良好な結晶性と低い抵抗率とを有
するＮ型結晶及びＰ型結晶を製造（成長）することは困
難である。また、このような結晶を応用した発光ダイオ
ード素子等の化合物半導体発光素子についても十分な特
性が得られるものを製造できなかったのが現状である。

【０００７】本発明は、上記の課題を解決するものであ
り、格子欠陥がない良好な結晶が得られる化合物半導体
の成長方法、特に低抵抗の良好なＰ型結晶が得られる化
合物半導体の成長方法を提供することを目的とする。

【０００８】また、本発明の他の目的は、電気的及び光
学的特性が良好な化合物半導体発光素子及びその製造方
法を提供することにある。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の化合物半導体の
成長方法は、成長装置内でＧａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦
１)を成長させる際に、該Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層に、原子半
径がＧａ及びＡｌよりも大きいIII族元素を１×１０¹⁷c
m^-3から７×１０²²cm^-3までの濃度範囲だけ添加する工
程を含んでおり、そのことにより上記目的が達成され
る。

【００１０】また、本発明の化合物半導体の成長方法
は、成長装置内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_{1-x- y}Ｎ層(０≦x,y≦
１)を成長させる際に、該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層に、
原子半径がＮよりも大きいＶ族元素を１×１０¹⁷cm^-3か
ら１×１０²³cm^-3までの濃度範囲だけ添加する工程を含
んでおり、そのことにより上記目的が達成される。

【００１１】前記のいずれの化合物半導体を成長する際
にも、ドナー不純物を同時にドーピングするとＮ型半導
体が得られ、アクセプター不純物を同時にドーピングす
るとＰ型半導体が得られる。

【００１２】また、本発明の化合物半導体発光素子の製
造方法は、原子半径がＮよりも大きいＶ族元素を１×１
０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3までの濃度範囲だけ添加し
て、成長装置内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦
１)を成長させる工程と、該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を
利用してＰＮ接合を形成する工程とを含んでおり、その
ことにより上記目的が達成される。

【００１３】また、前記の製造方法を利用して得られる
化合物半導体発光素子によっても、上記目的が達成され
る。

【００１４】前記の製造方法は、好ましくは、Ｉｎ_xＧ
ａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を成長させる際に、ドナー不純物を同
時にドーピングする工程及び／又はアクセプター不純物
を同時にドーピングする工程を含む。

【００１５】

【作用】上記のように、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦１)
の結晶を形成する際に、Ｇａ及びＡｌよりも原子半径の
大きいIII族元素、例えばＩｎを添加すると、又は、Ｉ
ｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦１)の結晶を形成する
際に、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素、例えばＰ，
Ａｓ，Ｓｂを添加すると、成長する結晶に圧縮性歪が与
えられる。これにより、窒素空孔に起因する結晶中の拡
張性歪を緩和することができる。その結果、格子欠陥
（点欠陥）の少ない結晶性の良好な化合物半導体が得ら
れる。

【００１６】また、上記の工程において、さらにアクセ
プター不純物を添加すれば、アクセプター不純物は容易
にIII族格子位置に入り、活性化されるため、低抵抗の
良好なＰ型結晶が得られる。

【００１７】このようにして得られた結晶からなるＰＮ
接合は、電気的及び光学的特性が良好である。このＰＮ
接合を利用すれば、紫外から青色にかけての発光ダイオ
ード（LED）及び半導体レーザ（LD）等の発光素子が実
現できる。

【００１８】

【実施例】［実施例１］Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦１)
を気相成長させるために、ＭＯＣＶＤ（有機金属気相成
長法）装置を使用し、Ｇａの材料ガスとしてＴＭＧ（ト
リメチルガリウム）を、Ａｌの材料ガスとしてＴＭＡ
（トリメチルアルミニウム）を、Ｎの材料としてＮＨ₃
（アンモニア）又はＮ₂（窒素ガス）をそれぞれ使用し
た。

【００１９】また、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層に添加される元素
として、Ｇａ及びＡｌよりも原子半径の大きいIII族元
素を用いた。下記表１にIII族元素の共有結合半径を示
す。本実施例１では、表１に示したIII族元素の共有結
合半径をもとにＩｎを選択し、Ｉｎの材料ガスとしてＴ
ＭＩ（トリメチルインジウム）を使用した。

【００２０】

【表１】

【００２１】初めに、アンドープ結晶を製造（成長）す
る場合について説明する。

【００２２】ＭＯＣＶＤ装置内でＧａＡｓ基板上にＴＭ
Ｇ，ＴＭＡ及びＮＨ₃を供給し、同時にＴＭＩを供給
し、Ｉｎの濃度範囲が１×１０¹⁶cm^-3から１×１０²³cm
^-3になるＧａ_1-xＡｌ_xＮ層（x＝0.50）を成長した。

【００２３】図１に、得られた結晶中の自由電子濃度
と、Ｉｎ濃度との関係を示す。図１から明らかなよう
に、Ｉｎ濃度が１×１０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3まで
の範囲で自由電子濃度が減少している。そして、Ｉｎ濃
度が１×１０²¹cm^-3のときに自由電子濃度は１×１０¹⁶
cm^-3となり最小値を示した。この結果は、Ｉｎを添加し
ない場合の自由電子濃度が１×１０¹⁹cm^-3以上であった
ことを考えると、窒素空孔に起因する残留ドナー濃度が
１０００分の１以下に減少したことを意味している。す
なわち格子欠陥の少ない良好なＧａ_1-xＡｌ_xＮ層（ｘ＝
0.50）の結晶が得られたことを示している。

【００２４】同様の条件でＧａＮ層及びＡｌＮ層を成長
させたところ、それぞれ自由電子の濃度が１×１０¹⁶cm
^-3から３×１０¹⁶cm^-3まで低減できた。従って、全ての
組成比(０≦x≦１)のＧａ_1-xＡｌ_xＮ層について、Ｉｎ
の添加による効果があるといえる。

【００２５】次に、Ｎ型結晶を製造する場合について説
明する。

【００２６】上記と同様の条件でＩｎを添加しながらＧ
ａ_1-xＡｌ_xＮ層を成長させる際に、ドナー不純物として
ＳｉＨ₄ガスを、Ｓｉの濃度が１×10¹⁹cm^-3程度となる
ようにドーピングしたところ、２０００cm²／V・Sの移
動度を有するＮ型結晶（Ｎ型伝導型結晶）が得られ、Ｉ
ｎを添加しないで得られたＮ型結晶に比べて移動度が大
幅に改善された。

【００２７】次に、Ｐ型結晶（Ｐ型伝導型結晶）を製造
する場合について説明する。

【００２８】ＭＯＣＶＤ装置内でＧａＡｓ基板上にＴＭ
Ｇ及びＮＨ₃を供給し、同時にＩｎの濃度範囲が１×１
０¹⁶cm^-3から１×１０²³cm^-3になるようにＴＭＩを供給
し、この時さらに、アクセプター不純物としてＤＭＺｎ
（ジメチル亜鉛）をドーピングした。

【００２９】図２に、得られたＰ型結晶中の活性化した
アクセプター濃度と、Ｉｎ濃度との関係を示す。図２か
らわかるように、Ｉｎ濃度が１×１０¹⁷cm^-3から７×１
０²²cm^-3までの範囲で活性化したアクセプター濃度が増
加している。そして、Ｉｎ濃度が１×１０²¹cm^-3の時に
活性化したアクセプター濃度は５×１０¹⁸cm^-3と最大値
を示した。このＩｎ濃度を有するＧａＮ層の抵抗率は５
Ωｍ、移動度は８０cm²/V・Sであり、同様の条件でＩｎ
を添加せずに得られた結晶に比べて大幅に低抵抗化が実
現できた。

【００３０】これは原子半径の大きいIII族元素のＩｎ
を添加することにより窒素空孔に起因する格子歪を緩和
し、II族元素のアクセプター不純物がIII族元素の格子
位置に入り易く、かつ活性化されたためと考えられる。

【００３１】また、アクセプター不純物としてＺｎ以外
に、Ｍｇ、Ｂｅ等の他のII族元素を用いてもよく、同様
の条件でＧａＮ層を成長させたところ低抵抗のＰ型結晶
が得られた。

【００３２】また、ＡｌＮ層及びＧａ_1-xＡｌ_xＮ層（x
＝0.50）を同様の条件で成長させた場合も、アクセプタ
ー不純物及びＩｎの添加によって良好なＰ型結晶が得ら
れた。従って、全ての組成比(０≦x≦１)のＧａ_1-xＡｌ
_xＮ層について、Ｉｎの添加による効果があるといえ
る。

【００３３】［実施例２］本実施例２では、Ｇａ_1-xＡ
ｌ_xＮ層(０≦x≦１)を気相成長させるために、ＭＯＭＢ
Ｅ（有機金属分子線エピタキシー法）装置を使用し、Ｇ
ａの材料ガスとしてＴＭＧを、Ａｌの材料ガスとしてＴ
ＭＡを、Ｎの材料としてＮＨ₃又はＮ₂を使用した。

【００３４】また、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層に添加される元素
として、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素を用いた。
下記表２にＶ族元素の共有結合半径を示す。本実施例２
では、表２に示したＶ族元素の共有結合半径をもとに
Ｐ、Ａｓ、及びＳｂを選択し、材料ガスとして、それぞ
れＰＨ₃、ＡｓＨ₃、及びＳｂを使用した。

【００３５】

【表２】

【００３６】初めに、アンドープ結晶を製造する場合に
ついて説明する。

【００３７】ＭＯＭＢＥ装置内でＧａＡｓ基板上に、成
長温度600℃で、ＴＭＧ、ＴＭＡ及びＮＨ₃を供給してＧ
ａ_1-xＡｌ_xＮ層を（x＝0.30）成長し、この結晶中のＶ
族元素（Ｐ、Ａｓ又はＳｂ）の濃度範囲が１×１０¹⁶cm
^-3から１×１０²³cm^-3になるように、ＰＨ₃、ＡｓＨ₃、
又はＳｂを供給した。

【００３８】図３に得られた結晶中の自由電子濃度と、
Ｐ、Ａｓ及びＳｂ濃度との関係を示す。図３から明らか
なように、Ｐ、Ａｓ及びＳｂ濃度が１×１０¹⁶cm^-3から
１×１０²³cm^-3までの範囲で、自由電子濃度が減少して
いる。そして、Ｐの場合は濃度が４×１０²¹cm^-3のとき
に自由電子濃度は１×１０¹⁶cm^-3となり最小値を示し
た。この結果は、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素を
添加しない場合の自由電子濃度が１×１０¹⁹cm^-3以上で
あったことを考えると、窒素空孔に起因する残留ドナー
濃度が１０００分の１以下に減少したことを意味してい
る。すなわち、格子欠陥の少ない良好なＧａ_1-xＡｌ_xＮ
層（x＝0.30）の結晶が得られたことを示している。

【００３９】同様の条件でＧａＮ層及びＡｌＮ層を成長
させたところ、Ｐ、Ａｓ及びＳｂ濃度が１×１０¹⁶cm^-3
から１×１０²³cm^-3までの範囲で、それぞれ自由電子濃
度が低減できた。従って、全ての組成比(０≦x≦１)の
Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層について、Ｎよりも原子半径の大きい
Ｖ族元素の添加による効果があるといえる。

【００４０】次に、Ｎ型結晶を製造する場合について説
明する。

【００４１】上記と同様の条件でＮよりも原子半径の大
きいＶ族元素を添加しながらＧａ_{1- x}Ａｌ_xＮ層を成長さ
せる際に、ドナー不純物としてＳｉＨ₄ガスを、Ｓｉの
濃度が１×10¹⁹cm^-3程度となるようにドーピングしたと
ころ、２０００cm²／V・Sの移動度を有するＮ型結晶が
得られ、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素を添加しな
いで得られたＮ型結晶に比べて移動度が大幅に改善され
た。

【００４２】次に、Ｐ型結晶を製造する場合について説
明する。

【００４３】ＭＯＭＢＥ装置内でＧａＡｓ基板上に、Ｔ
ＭＧ、ＴＭＡ及びＮＨ₃を供給してＧａ_1-xＡｌ_xＮ層（x
＝0.30）を成長し、同時にこのＧａ_1-xＡｌ_xＮ層中の
Ｐ、Ａｓ又はＳｂの濃度範囲が１×１０¹⁶cm^-3から１×
１０²³cm^-3になるように、ＰＨ₃、ＡｓＨ₃、又はＳｂ固
体をそれぞれ供給した。この時さらに、アクセプター不
純物としてＺｎをドーピングした。

【００４４】図４に、得られた結晶中の活性化したアク
セプター濃度と、Ｐ、Ａｓ及びＳｂ濃度との関係を示
す。図４からわかるように、Ｐ、Ａｓ及びＳｂ濃度が１
×１０¹⁶cm^-3から１×１０²³cm^-3までの範囲で、活性化
したアクセプター濃度が増加している。そして、Ｐの場
合は濃度が１×１０²²cm^-3の時に活性化したアクセプタ
ー濃度が１．１×１０¹⁹cm^-3と最大値を示した。このＰ
濃度を有するＧａ_1-xＡｌ_xＮ層の抵抗率は５Ωｍ、移動
度は８０cm²/V・Sであり、同様の条件でＮよりも原子半
径の大きいＶ族元素を添加せずに得られた結晶に比べ、
大幅に低抵抗化を実現できた。

【００４５】これはＮよりも原子半径の大きいＶ族元素
を添加することにより窒素空孔に起因する格子歪を緩和
し、II族元素のアクセプター不純物がIII族元素の格子
位置に入り易く、かつ活性化され易くなったためと考え
られる。

【００４６】また、アクセプター不純物としてＺｎ以外
にＭｇ、Ｂｅ等の他のII族元素を利用して、同様の条件
でＧａ_1-xＡｌ_xＮ層を成長させた場合も、Ｐ、Ａｓ又は
Ｓｂを添加することにより低抵抗のＰ型結晶が得られ
た。

【００４７】また、ＡｌＮ層及びＧａＮ層を同様の条件
で成長させた場合も、アクセプター不純物、及びＰ、Ａ
ｓ又はＳｂの添加によって良好なＰ型結晶が得られた。
従って、全ての組成比(０≦x≦１)のＧａ_1-xＡｌ_xＮ層
について、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素の添加に
よる効果があるといえる。

【００４８】また、Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y
≦１)を、Ｎよりも原子半径の大きいＶ族元素を添加し
て、同様の条件で成長させたところ、Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層
(０≦x≦１)の場合よりもさらに良好な結晶が得られ
た。すなわち、本実施例２における結果は、Ｇａ_1-xＡ
ｌ_xＮ層(０≦x≦１)をＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,
y≦１)に置き換えることにより、さらに改善されるもの
である。

【００４９】以上の実施例１、２ではＭＯＣＶＤ装置又
はＭＯＭＢＥ装置を利用したが、ＭＢＥ（分子線エピタ
キシー法）装置等の他の装置でもよい。Ｇａ、Ａｌ及び
Ｎの材料、Ｇａ及びＡｌよりも原子半径の大きいIII族
元素の材料、及びＮよりも原子半径の大きいＶ族元素の
材料も、本実施例以外の他の化合物を用いてもよい。基
板についても、ＧａＡｓ基板以外にＳｉ、ＩｎＰ、Ｇａ
Ｐ等の他の半導体基板及びサファイヤ基板を用いても効
果があることは言うまでもない。

【００５０】［実施例３］実施例２によって得られる化
合物半導体を利用して、図５(a)〜(b)に示す半導体レー
ザ素子を製造した。以下にその製造方法を説明する。

【００５１】まず、ＭＯＭＢＥ装置内でＮ型ＧａＡｓ基
板３０１を、温度６００℃まで加熱し、ＴＭＧ、Ｎ₂、
ＳｉＨ₄及びＰＨ₃を供給して、Ｎ型ＧａＮからなるバッ
ファ層３０２をその厚さが０．２μｍとなるように成長
させる。ここで、バッファ層３０２は２種以上の半導体
層による超格子でもよい。

【００５２】次に、図５(a)に示すように、ＴＭＧ、
Ｎ₂、ＳｉＨ₄及びＰＨ₃を供給したままでさらにＴＭＡ
の供給を開始し、Ｎ型Ｇａ_1-XＡｌ_XＮ層（x＝0.30）を
その厚さが１μｍとなるように成長させて、Ｎ型クラッ
ド層３０３を形成する。

【００５３】次に、ＴＭＧ、Ｎ₂及びＰＨ₃を供給したま
まで、ＴＭＡ及びＳｉＨ₄の供給を停止し、ＧａＮ層を
その厚さが０．１μｍとなるように成長させて、活性層
３０４を形成する。ここで該活性層３０４は、同時にＴ
ＭＡを供給して得られるＧａ_{1- X}Ａｌ₂Ｎ層であっても、
ＳｉＨ₄、ＤＥＺｎ等のドーパントを供給して得られる
結晶であってもよい。

【００５４】次に、ＴＭＧ、Ｎ₂及びＰＨ₃を供給したま
まで、さらにＴＭＡ及びＤＥＺｎの供給を開始し、Ｐ型
Ｇａ_1-XＡｌ_xＮ層（x＝0.30）をその厚さが１μｍとな
るように成長させて、Ｐ型クラッド層３０５を形成す
る。

【００５５】次に、図５(b)に示すように、ＴＭＧ、
Ｎ₂、ＰＨ₃及びＤＥＺｎを供給したままでＴＭＡの供給
を停止して、Ｐ型ＧａＮ層をその厚さが０．５μｍとな
るように成長させて、Ｐ型コンタクト層３０６を形成す
る。

【００５６】続いて、Ｐ型電極３１０及びＮ型電極３１
１を積層させ、これにより図５(c)に示す半導体レーザ
素子を作製する。ここで、ＰＨ₃は全ての層の成長中に
おいてその濃度が１×１０²²cm^-3程度になるように供給
した。

【００５７】本実施例では、全面電極型の半導体レーザ
素子を例にとって説明しているが、同様の製造方法を利
用してストライプ構造をもつ半導体レーザ素子を製造す
ることも可能である。また、２回以上の成長を用いて導
波路を作製することも可能である。

【００５８】また、Ｇａ_1-XＡｌ_XＮ層の組成比ｘを適宜
に変更できることは言うまでもなく、導電型は全て逆で
もよい。また、Ｇａ_1-XＡｌ_XＮ層の成長時に同時にＩｎ
の材料ガスを供給して、Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦
x,y≦１)として成長させてもよい。

【００５９】さらに、クラッド層３０３及び３０５のＧ
ａ_1-XＡｌ_xＮ層又はＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層の組成比
であるｘ又は／及びｙは積層方向に沿って変化していて
もよく、ＳＣＨ構造やＧＤＩＮ−ＳＣＨ構造も可能であ
る。また、活性層３０４についても量子井戸構造及び多
重量子井戸構造でもよい。

【００６０】本実施例の製造方法により製造された半導
体レーザは室温で連続発振が得られ、ピーク波長は３７
０ｎｍ付近であった。光出力は３ｍＷであったが、紫外
発光素子が実現できた。

【００６１】また、同様の製造方法で、活性層３０４の
厚さが１μｍ程度となるようにしたところ、ピーク波長
３６７ｎｍで発光し、ＬＥＤ（発光ダイオード）として
使用可能な発光素子が得られた。

【００６２】

【発明の効果】本発明の化合物半導体の成長方法によれ
ば、原子半径がＧａ及びＡｌよりも大きいIII族元素を
添加してＧａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦１)を、又は、原子
半径がＮよりも大きいＶ族元素を添加してＩｎ_xＧａ_yＡ
ｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦１)を成長させるので、点欠陥が
なく結晶性が良好な、かつ抵抗率の低い化合物半導体を
製造することができる。

【００６３】また、特に請求項２及び請求項５記載の化
合物半導体の成長方法によれば、良好なＰＮ接合を実現
できるＮ型結晶を得ることができる。

【００６４】また、特に請求項３及び請求項６記載の化
合物半導体の成長方法によれば、良好なＰＮ接合を実現
できるＰ型結晶を得ることができる。

【００６５】また、特に請求項７〜請求項９記載の化合
物半導体発光素子の製造方法によれば、電気的特性及び
光学的特性が良好な化合物半導体発光素子を実現でき
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層(x＝0.50)中のＩｎ濃度と自
由電子濃度との関係を示すグラフ。

【図２】アクセプター不純物を添加したＧａＮ層中のＩ
ｎ濃度と活性化したアクセプター濃度との関係を示すグ
ラフ。

【図３】Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(x＝0.30)中のＰ、Ａ
ｓ及びＳｂ濃度と自由電子濃度との関係を示すグラフ。

【図４】アクセプター不純物を添加したＩｎ_xＧａ_yＡｌ
_1-x-yＮ層(x＝0.30)中のＰ、Ａｓ及びＳｂ濃度と活性化
したアクセプター濃度との関係を示すグラフ。

【図５】本発明の方法によって製造される化合物半導体
レーザー素子の断面図。

【符号の説明】

３０１ ＧａＡｓ基板 ３０２ バッファ層 ３０３ クラッド層 ３０４ 活性層 ３０５ クラッド層 ３０６ コンタクト層 ３１０，３１１ 電極

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 兼岩 進治 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 近藤 雅文 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 幡 俊雄 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内 (72)発明者 大林 健 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シ ャープ株式会社内

Claims (10)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 成長装置内でＧａ_1-xＡｌ_xＮ層(０≦x≦
   １)を成長させる化合物半導体の成長方法において、 該Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層に、原子半径がＧａ及びＡｌよりも
   大きいIII族元素を１×１０¹⁷cm^-3から７×１０²²cm^-3
   までの濃度範囲だけ添加する工程を含む化合物半導体の
   成長方法。
2. 【請求項２】 前記Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層を成長する際に、
   ドナー不純物をドーピングする、請求項１記載の化合物
   半導体の成長方法。
3. 【請求項３】 前記Ｇａ_1-xＡｌ_xＮ層を成長する際に、
   アクセプター不純物をドーピングする、請求項１記載の
   化合物半導体の成長方法。
4. 【請求項４】 成長装置内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層
   (０≦x,y≦１)を成長させる化合物半導体の成長方法に
   おいて、 該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層に、原子半径がＮよりも大
   きいＶ族元素を１×１０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3まで
   の濃度範囲だけ添加する工程を含む化合物半導体の成長
   方法。
5. 【請求項５】 前記Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を成長す
   る際に、ドナー不純物をドーピングする、請求項４記載
   の化合物半導体の成長方法。
6. 【請求項６】 前記Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を成長す
   る際に、アクセプター不純物をドーピングする、請求項
   ４記載の化合物半導体の成長方法。
7. 【請求項７】 原子半径がＮよりも大きいＶ族元素を１
   ×１０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3までの濃度範囲だけ添
   加して、成長装置内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,
   y≦１)を成長させる工程と、 該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を利用してＰＮ接合を形成
   する工程とを含む化合物半導体発光素子の製造方法。
8. 【請求項８】 原子半径がＮよりも大きいＶ族元素を１
   ×１０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3までの濃度範囲だけ添
   加し、同時にドナー不純物をドーピングして、成長装置
   内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦１)を成長させ
   る工程と、 該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を利用してＰＮ接合を形成
   する工程とを含む化合物半導体発光素子の製造方法。
9. 【請求項９】 原子半径がＮよりも大きいＶ族元素を１
   ×１０¹⁷cm^-3から１×１０²³cm^-3までの濃度範囲だけ添
   加し、同時にアクセプター不純物をドーピングして、成
   長装置内でＩｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層(０≦x,y≦１)を成
   長させる工程と、 該Ｉｎ_xＧａ_yＡｌ_1-x-yＮ層を利用してＰＮ接合を形成
   する工程とを含む化合物半導体発光素子の製造方法。
10. 【請求項１０】 請求項７〜請求項９記載のいずれかの
    方法で製造された化合物半導体発光素子。