JPH06232451A - p型窒化ガリウムの成長方法 - Google Patents
p型窒化ガリウムの成長方法Info
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- JPH06232451A JPH06232451A JP4212593A JP4212593A JPH06232451A JP H06232451 A JPH06232451 A JP H06232451A JP 4212593 A JP4212593 A JP 4212593A JP 4212593 A JP4212593 A JP 4212593A JP H06232451 A JPH06232451 A JP H06232451A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 p型ドーパントをドープしたGaNを何の後
処理も必要とせず、成長中に低抵抗なp型とすることが
できる成長方法を提供する。 【構成】 有機金属化合物気相成長法により、一般式I
nXAlYGa1-X-YN(但し0<X<1、0≦Y<1)で
表される窒化ガリウム系化合物半導体を成長した後、該
窒化ガリウム系化合物半導体の上に、Mgを1×1017
/cm3〜3×102 0/cm3の範囲でドープしたGaNを成
長させる。
処理も必要とせず、成長中に低抵抗なp型とすることが
できる成長方法を提供する。 【構成】 有機金属化合物気相成長法により、一般式I
nXAlYGa1-X-YN(但し0<X<1、0≦Y<1)で
表される窒化ガリウム系化合物半導体を成長した後、該
窒化ガリウム系化合物半導体の上に、Mgを1×1017
/cm3〜3×102 0/cm3の範囲でドープしたGaNを成
長させる。
Description
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光ダイオード、青
色レーザーダイオード等に使用される窒化ガリウムの成
長方法に関し、特にMgをドープした低抵抗なp型窒化
ガリウムの成長方法に関する。
色レーザーダイオード等に使用される窒化ガリウムの成
長方法に関し、特にMgをドープした低抵抗なp型窒化
ガリウムの成長方法に関する。
【0002】
【従来の技術】現在、青色発光ダイオード、青色レーザ
ーダイオード等の青色発光デバイスの材料として注目さ
れているGaN、GaAlN、InGaN、InAlG
aN等の窒化ガリウム系化合物半導体は、有機金属化合
物気相成長法(以下MOCVD法という。)を用いて成
長できることが知られている。この方法によると、窒化
ガリウム系化合物半導体は、基板を設置した反応容器内
に、有機金属化合物ガスソースとしてTMG(トリメチ
ルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、T
MI(トリメチルインジウム)等のIII族源のガス
と、アンモニア、ヒドラジン等のV族源のガスとを供給
し、結晶成長温度をおよそ900℃〜1100℃の高温
に保持して、基板上に成長される。さらに、窒化ガリウ
ム系化合物半導体をn型、i型、あるいはp型にするた
め、ドーパントガスを前記有機金属化合物ガスに混合し
て供給する。基板としてはサファイア、ZnO、Si、
SiC等が知られているが、一般的にはサファイアが用
いられている。n型ドーパントとしては、Si、Geが
用いられており、p型ドーパントとしては、Mg、Zn
が用いられている。
ーダイオード等の青色発光デバイスの材料として注目さ
れているGaN、GaAlN、InGaN、InAlG
aN等の窒化ガリウム系化合物半導体は、有機金属化合
物気相成長法(以下MOCVD法という。)を用いて成
長できることが知られている。この方法によると、窒化
ガリウム系化合物半導体は、基板を設置した反応容器内
に、有機金属化合物ガスソースとしてTMG(トリメチ
ルガリウム)、TMA(トリメチルアルミニウム)、T
MI(トリメチルインジウム)等のIII族源のガス
と、アンモニア、ヒドラジン等のV族源のガスとを供給
し、結晶成長温度をおよそ900℃〜1100℃の高温
に保持して、基板上に成長される。さらに、窒化ガリウ
ム系化合物半導体をn型、i型、あるいはp型にするた
め、ドーパントガスを前記有機金属化合物ガスに混合し
て供給する。基板としてはサファイア、ZnO、Si、
SiC等が知られているが、一般的にはサファイアが用
いられている。n型ドーパントとしては、Si、Geが
用いられており、p型ドーパントとしては、Mg、Zn
が用いられている。
【0003】しかしながら窒化ガリウム系化合物半導体
を使用した発光デバイスは未だ実用化されていない。そ
の理由はp型ドーパントをドープした窒化ガリウム系化
合物半導体が低抵抗なp型とならずに、ほとんど絶縁体
に近いi型(insurater)となるため、p−n接合がで
きないからである。従って、窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた従来の青色発光デバイスは、このi型GaN
層を発光層とする、いわゆるMIS構造のものしか知ら
れていないのが実状であった。
を使用した発光デバイスは未だ実用化されていない。そ
の理由はp型ドーパントをドープした窒化ガリウム系化
合物半導体が低抵抗なp型とならずに、ほとんど絶縁体
に近いi型(insurater)となるため、p−n接合がで
きないからである。従って、窒化ガリウム系化合物半導
体を用いた従来の青色発光デバイスは、このi型GaN
層を発光層とする、いわゆるMIS構造のものしか知ら
れていないのが実状であった。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】高抵抗なi型GaNを
低抵抗なp型とするため、例えば特開平3−21862
5号公報、特開平2−42770号公報、および特開平
2−257679号公報において、Mg、Zn等のp型
ドーパントをドープしたGaAlNに電子線を照射する
技術が開示されている。しかしながら、この技術では電
子線の侵入深さのみ、即ち極表面しか低抵抗化できない
ため、p型ドーパントをドープしたGaAlNは必ず最
上層に形成する必要がある。また、電子線を走査しなが
らウエハー全体を照射しなければならないため、面内均
一に低抵抗化できないという問題がある。しかも、電子
線照射工程は、窒化ガリウム系化合物半導体成長後に行
わねばならないため、半導体素子を作成する工程におい
て新たな工程となり、歩留を低下させる恐れがある。
低抵抗なp型とするため、例えば特開平3−21862
5号公報、特開平2−42770号公報、および特開平
2−257679号公報において、Mg、Zn等のp型
ドーパントをドープしたGaAlNに電子線を照射する
技術が開示されている。しかしながら、この技術では電
子線の侵入深さのみ、即ち極表面しか低抵抗化できない
ため、p型ドーパントをドープしたGaAlNは必ず最
上層に形成する必要がある。また、電子線を走査しなが
らウエハー全体を照射しなければならないため、面内均
一に低抵抗化できないという問題がある。しかも、電子
線照射工程は、窒化ガリウム系化合物半導体成長後に行
わねばならないため、半導体素子を作成する工程におい
て新たな工程となり、歩留を低下させる恐れがある。
【0005】p型ドーパントをドープした窒化ガリウム
系化合物半導体を何の後処理も必要とせず、成長中に低
抵抗なp型とすることができれば、p−n接合を有する
シングルへテロ、ダブルへテロ構造発光素子が実現可能
となり、さらにp型層を素子内部に閉じこめた素子もで
きる。特に、p型ドーパントをドープした二元混晶のG
aNは、他のInGaN、AlGaN等の三元混晶、四
元混晶窒化物半導体に比して、結晶性にも優れており、
p型層として最も実用性が高いという利点を有してい
る。
系化合物半導体を何の後処理も必要とせず、成長中に低
抵抗なp型とすることができれば、p−n接合を有する
シングルへテロ、ダブルへテロ構造発光素子が実現可能
となり、さらにp型層を素子内部に閉じこめた素子もで
きる。特に、p型ドーパントをドープした二元混晶のG
aNは、他のInGaN、AlGaN等の三元混晶、四
元混晶窒化物半導体に比して、結晶性にも優れており、
p型層として最も実用性が高いという利点を有してい
る。
【0006】従って本発明はこのような事情を鑑み成さ
れたものであり、p型ドーパントをドープしたGaNを
何の後処理も必要とせず、成長中に低抵抗なp型とする
ことができる成長方法を提供することを目的とする。
れたものであり、p型ドーパントをドープしたGaNを
何の後処理も必要とせず、成長中に低抵抗なp型とする
ことができる成長方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】我々はMOCVD法でp
型GaNを成長させるにあたり、インジウムを含む窒化
ガリウム系化合物半導体層上に、特定のp型不純物を、
特定量ドープしながら成長させることにより、上記目的
が達成できることを新たに見いだし本発明を成すに至っ
た。即ち、本発明のp型GaNの成長方法は、MOCV
D法により、一般式InXAlYGa1-X-YN(但し、0
<X<1、0≦Y<1)で表される窒化ガリウム系化合物
半導体層を成長させた後、その窒化ガリウム系化合物半
導体層の上にMgを1×1017/cm3〜3×1020/cm3
の範囲でドープしたGaNを成長させることを特徴とす
る。
型GaNを成長させるにあたり、インジウムを含む窒化
ガリウム系化合物半導体層上に、特定のp型不純物を、
特定量ドープしながら成長させることにより、上記目的
が達成できることを新たに見いだし本発明を成すに至っ
た。即ち、本発明のp型GaNの成長方法は、MOCV
D法により、一般式InXAlYGa1-X-YN(但し、0
<X<1、0≦Y<1)で表される窒化ガリウム系化合物
半導体層を成長させた後、その窒化ガリウム系化合物半
導体層の上にMgを1×1017/cm3〜3×1020/cm3
の範囲でドープしたGaNを成長させることを特徴とす
る。
【0008】本発明の成長方法において、有機金属化合
物ガスソースとして、例えばGa源としてTMG、TE
G(トリエチルガリウム)、Al源としてTMA、TE
A、インジウム源としてTMI、TEI、Mg源として
Cp2Mg等が使用できる。またMOCVD法によりI
nAlGaNを成長させる場合、高温でInが分解しや
すいため、Ga源のガスよりも多くIn源のガスを供給
して、成長温度600℃〜1000℃の範囲とすること
によりInAlGaNが成長できる。
物ガスソースとして、例えばGa源としてTMG、TE
G(トリエチルガリウム)、Al源としてTMA、TE
A、インジウム源としてTMI、TEI、Mg源として
Cp2Mg等が使用できる。またMOCVD法によりI
nAlGaNを成長させる場合、高温でInが分解しや
すいため、Ga源のガスよりも多くIn源のガスを供給
して、成長温度600℃〜1000℃の範囲とすること
によりInAlGaNが成長できる。
【0009】
【作用】Inを含む窒化ガリウム系化合物半導体の上
に、特定量のMgをドープしたGaNを成長させると、
なぜ何の後処理も必要とせずp型になるかというと、そ
れは、Inを含まない窒化ガリウム系化合物半導体は非
常に硬い結晶であり、その硬い結晶の上に、同じく硬い
GaNを積層しようとすれば、物理的にGaNの結晶に
歪が生じてくることにより、結晶性が悪くなると考えら
れる。そこでInを含有する窒化ガリウム系化合物半導
体を先に成長させることにより、そのインジウムを含む
窒化ガリウム系化合物半導体層が柔らかい層となり、G
aNを成長させる際の緩衝層として作用する。従って、
その緩衝層の上に硬いGaNを積層しても、結晶性が悪
くならないために、優れた結晶性のGaNが得られ、容
易にp型になるのである。
に、特定量のMgをドープしたGaNを成長させると、
なぜ何の後処理も必要とせずp型になるかというと、そ
れは、Inを含まない窒化ガリウム系化合物半導体は非
常に硬い結晶であり、その硬い結晶の上に、同じく硬い
GaNを積層しようとすれば、物理的にGaNの結晶に
歪が生じてくることにより、結晶性が悪くなると考えら
れる。そこでInを含有する窒化ガリウム系化合物半導
体を先に成長させることにより、そのインジウムを含む
窒化ガリウム系化合物半導体層が柔らかい層となり、G
aNを成長させる際の緩衝層として作用する。従って、
その緩衝層の上に硬いGaNを積層しても、結晶性が悪
くならないために、優れた結晶性のGaNが得られ、容
易にp型になるのである。
【0010】図2は、MgドープGaN層中のMg濃度
と、そのMgドープGaN層のホール濃度との関係を示
す図である。このMgドープGaNは、図1に示すMO
CVD装置を用い、サファイア基板上に、2μmのGa
N層と、0.1μmのIn0.1Ga0.9N層とを順に成長
させ、そのIn0.1Ga0.9N層の上にMgをドープして
厚さ1μm成長させたGaN層であり、Mg濃度は蛍光
X線分析装置により分析した。この図に示すように、I
nGaNの上にMgドープGaNを成長させることによ
り、ホール測定が可能となり、Mg濃度が3×1020/
cm3を超えると、急激にホール濃度が減少し、ホール測
定不可能となる。ホール濃度は、抵抗率に反比例し、一
般に抵抗率ρ=1/(p・q・μ)(但し、p=ホール濃
度、q=電子素電荷=1.6×10-19、μ=移動度≒
10)なる式で表される。従って、ホール濃度が1×1
016/cm3以上あるMgドープGaNの抵抗率は、およ
そ70Ω・cm以下であり、明らかにp型特性を示してい
ることがわかる。なお特に、図示していないが、前述の
2μmのGaN層の上に、直接MgドープGaNを成長
させた場合、MgドープGaNは、Mg濃度にかかわら
ず高抵抗なi型となり、ホール測定は不可能であった。
これより、インジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導
体の上に成長させることにより、MgドープGaNの結
晶性が極めてよくなり、容易にp型となることが確認さ
れた。
と、そのMgドープGaN層のホール濃度との関係を示
す図である。このMgドープGaNは、図1に示すMO
CVD装置を用い、サファイア基板上に、2μmのGa
N層と、0.1μmのIn0.1Ga0.9N層とを順に成長
させ、そのIn0.1Ga0.9N層の上にMgをドープして
厚さ1μm成長させたGaN層であり、Mg濃度は蛍光
X線分析装置により分析した。この図に示すように、I
nGaNの上にMgドープGaNを成長させることによ
り、ホール測定が可能となり、Mg濃度が3×1020/
cm3を超えると、急激にホール濃度が減少し、ホール測
定不可能となる。ホール濃度は、抵抗率に反比例し、一
般に抵抗率ρ=1/(p・q・μ)(但し、p=ホール濃
度、q=電子素電荷=1.6×10-19、μ=移動度≒
10)なる式で表される。従って、ホール濃度が1×1
016/cm3以上あるMgドープGaNの抵抗率は、およ
そ70Ω・cm以下であり、明らかにp型特性を示してい
ることがわかる。なお特に、図示していないが、前述の
2μmのGaN層の上に、直接MgドープGaNを成長
させた場合、MgドープGaNは、Mg濃度にかかわら
ず高抵抗なi型となり、ホール測定は不可能であった。
これより、インジウムを含む窒化ガリウム系化合物半導
体の上に成長させることにより、MgドープGaNの結
晶性が極めてよくなり、容易にp型となることが確認さ
れた。
【0011】また、図3に、前記MgドープGaNにH
e−Cdレーザーを照射してそのフォトルミネッセンス
測定した場合に、フォトルミネッセンスのスペクトルの
ピーク波長と、Mg濃度との関係を示す。この図に示す
ように、Mg濃度が1×1017/cm3より少ないと、ピ
ーク波長は約390nm(バンドギャップエネルギー
3.18eV)とほとんど変化せず、1×1017/cm3
を超えると波長が長波長側に変化しはじめ、3×1020
/cm3以上では450nm(2.75eV)とほぼ一定
になる。
e−Cdレーザーを照射してそのフォトルミネッセンス
測定した場合に、フォトルミネッセンスのスペクトルの
ピーク波長と、Mg濃度との関係を示す。この図に示す
ように、Mg濃度が1×1017/cm3より少ないと、ピ
ーク波長は約390nm(バンドギャップエネルギー
3.18eV)とほとんど変化せず、1×1017/cm3
を超えると波長が長波長側に変化しはじめ、3×1020
/cm3以上では450nm(2.75eV)とほぼ一定
になる。
【0012】この結果より、我々は、インジウムを含む
窒化ガリウム系化合物半導体の上に成長させたMgドー
プGaNのバンドモデルとして図4のようなものを考え
た。即ち、Mg濃度が1×1017/cm3より少ないとき
は、0.22eV(3.14eV−3.18eV)のM
gアクセプターのみがGaNのエネルギーギャップ中に
できる。1×1017/cm3を超えるに従い0.22eV
よりも上の準位に多数のエネルギー準位ができる。しか
し、Mg濃度が3×1020/cm3、即ち0.65eV
(3.40eV−2.75eV)を超えるとMgアクセ
プター準位が何らかの原因で水素でパッシベイションさ
れて高抵抗になると考えられる。
窒化ガリウム系化合物半導体の上に成長させたMgドー
プGaNのバンドモデルとして図4のようなものを考え
た。即ち、Mg濃度が1×1017/cm3より少ないとき
は、0.22eV(3.14eV−3.18eV)のM
gアクセプターのみがGaNのエネルギーギャップ中に
できる。1×1017/cm3を超えるに従い0.22eV
よりも上の準位に多数のエネルギー準位ができる。しか
し、Mg濃度が3×1020/cm3、即ち0.65eV
(3.40eV−2.75eV)を超えるとMgアクセ
プター準位が何らかの原因で水素でパッシベイションさ
れて高抵抗になると考えられる。
【0013】
【実施例】図1は本発明の成長方法に使用したMOCV
D装置の主要部の構成を示す概略断面図であり、反応部
の構造、およびその反応部と通じるガス系統図を示して
いる。1は真空ポンプおよび排気装置と接続された反応
容器、2は基板を載置するサセプター、3はサセプター
を加熱するヒーター、4はサセプターを回転、上下移動
させる制御軸、5は基板に向かって斜め、または水平に
原料ガスを供給する石英ノズル、6は不活性ガスを基板
に向かって垂直に供給することにより、原料ガスを基板
面に押圧して、原料ガスを基板に接触させる作用のある
コニカル石英チューブ、7は基板である。TMG、TM
I、TMA、Cp2Mg等の有機金属化合物ソースは微
量のバブリングガスによって気化され、メインガスであ
るキャリアガスによって反応容器内に供給される。な
お、特に図示していないが、各原料ガス、キャリアガス
の流量は、各ガスラインに設置されたマスフローコント
ローラ(MFC)によって制御されている。
D装置の主要部の構成を示す概略断面図であり、反応部
の構造、およびその反応部と通じるガス系統図を示して
いる。1は真空ポンプおよび排気装置と接続された反応
容器、2は基板を載置するサセプター、3はサセプター
を加熱するヒーター、4はサセプターを回転、上下移動
させる制御軸、5は基板に向かって斜め、または水平に
原料ガスを供給する石英ノズル、6は不活性ガスを基板
に向かって垂直に供給することにより、原料ガスを基板
面に押圧して、原料ガスを基板に接触させる作用のある
コニカル石英チューブ、7は基板である。TMG、TM
I、TMA、Cp2Mg等の有機金属化合物ソースは微
量のバブリングガスによって気化され、メインガスであ
るキャリアガスによって反応容器内に供給される。な
お、特に図示していないが、各原料ガス、キャリアガス
の流量は、各ガスラインに設置されたマスフローコント
ローラ(MFC)によって制御されている。
【0014】[実施例1]まず、よく洗浄したサファイ
ア基板7をサセプター2にセットし、反応容器内を真空
排気した後、反応容器内を水素で十分置換する。次に、
石英ノズル5から水素を流しながらヒーター3で温度を
1050℃まで上昇させ、20分間保持してサファイア
基板7のクリーニングを行う。
ア基板7をサセプター2にセットし、反応容器内を真空
排気した後、反応容器内を水素で十分置換する。次に、
石英ノズル5から水素を流しながらヒーター3で温度を
1050℃まで上昇させ、20分間保持してサファイア
基板7のクリーニングを行う。
【0015】続いて、温度を510℃まで下げ、石英ノ
ズル5からアンモニア(NH3)4リットル/分と、T
MGを27×10ー6モル/分と、キャリアガスとして水
素を2リットル/分とで流しながら、GaNバッファー
層を約200オングストローム成長する。この間、コニ
カル石英チューブ7からは水素を10リットル/分と、
窒素を10リットル/分とで流し続け、サセプター2を
ゆっくりと回転させる。
ズル5からアンモニア(NH3)4リットル/分と、T
MGを27×10ー6モル/分と、キャリアガスとして水
素を2リットル/分とで流しながら、GaNバッファー
層を約200オングストローム成長する。この間、コニ
カル石英チューブ7からは水素を10リットル/分と、
窒素を10リットル/分とで流し続け、サセプター2を
ゆっくりと回転させる。
【0016】GaNバッファ層成長後、TMGのみ止め
て、温度を1020℃まで上昇させる。温度が1020
℃になったら、同じく水素をキャリアガスとしてTMG
を60×10ー6モル/分で流して、GaN層を約4μm
成長させる。
て、温度を1020℃まで上昇させる。温度が1020
℃になったら、同じく水素をキャリアガスとしてTMG
を60×10ー6モル/分で流して、GaN層を約4μm
成長させる。
【0017】GaN層成長後、キャリアガスを窒素に切
り替え、温度を800℃まで上昇させる。800℃にな
ったら、窒素を2リットル/分、TMGを2×10-6モ
ル/分と、TMIを3×10-6モル/分と、シランガス
を2×10-9モル/分と、NH3を4リットル/分とで
流しながら、SiドープIn0.1Ga0.9N層を100オ
ングストローム成長させる。なおこの間コニカル石英チ
ューブ7から供給するガスも窒素のみとし20リットル
/分で流し続ける。
り替え、温度を800℃まで上昇させる。800℃にな
ったら、窒素を2リットル/分、TMGを2×10-6モ
ル/分と、TMIを3×10-6モル/分と、シランガス
を2×10-9モル/分と、NH3を4リットル/分とで
流しながら、SiドープIn0.1Ga0.9N層を100オ
ングストローム成長させる。なおこの間コニカル石英チ
ューブ7から供給するガスも窒素のみとし20リットル
/分で流し続ける。
【0018】SiドープIn0.1Ga0.9N層成長後、N
H3のみ流し、温度を1020℃まで上昇させる。10
20℃になったら、再びTMGを54×10-6モル/分
と、Cp2Mgを0.5×10-6モル/分と、アンモニ
アを4リットル/分とで流しながらMgドープGaN層
を1μmの膜厚で成長させる。
H3のみ流し、温度を1020℃まで上昇させる。10
20℃になったら、再びTMGを54×10-6モル/分
と、Cp2Mgを0.5×10-6モル/分と、アンモニ
アを4リットル/分とで流しながらMgドープGaN層
を1μmの膜厚で成長させる。
【0019】成長後、ウエハーを反応容器から取り出
し、最上層のMgドープGaNのMg濃度を測定すると
6×1018/cm3であり、また抵抗率は7Ω・cmと明ら
かにp型を示した。
し、最上層のMgドープGaNのMg濃度を測定すると
6×1018/cm3であり、また抵抗率は7Ω・cmと明ら
かにp型を示した。
【0020】なお、このウエハーをこのままチップ状に
加工し、青色発光ダイオードに組み込んで発光させる
と、順方向電流20mAにおいて、順方向電圧5V、発
光波長400nm、発光出力250μWと非常に優れた
特性を示した。
加工し、青色発光ダイオードに組み込んで発光させる
と、順方向電流20mAにおいて、順方向電圧5V、発
光波長400nm、発光出力250μWと非常に優れた
特性を示した。
【0021】[実施例2]実施例1において、Siドー
プInGaN層のインジウム組成比をIn0.15Ga0.85
Nとする他は実施例1と同様にして、その上にMgドー
プGaNを成長させたところ、Mg濃度6×1018/cm
3、抵抗率7Ω・cmと、実施例1と同じp型特性を示し
た。
プInGaN層のインジウム組成比をIn0.15Ga0.85
Nとする他は実施例1と同様にして、その上にMgドー
プGaNを成長させたところ、Mg濃度6×1018/cm
3、抵抗率7Ω・cmと、実施例1と同じp型特性を示し
た。
【0022】[実施例3]実施例1において、Siドー
プInGaN層のインジウム組成比をIn0.25Ga0.75
Nとする他は同様にして、その上にMgドープGaNを
成長させたところ、Mg濃度6×1018/cm3、抵抗率
7Ω・cmと、実施例1と同じp型特性を示した。
プInGaN層のインジウム組成比をIn0.25Ga0.75
Nとする他は同様にして、その上にMgドープGaNを
成長させたところ、Mg濃度6×1018/cm3、抵抗率
7Ω・cmと、実施例1と同じp型特性を示した。
【0023】[実施例4]実施例1において、Cp2M
gの流量を多くしてMgドープGaNのMg濃度を5×
1019/cm3とする他は、同様にしてMgドープGaN
を成長させたところ、抵抗率3Ω・cmと、同じくp型特
性を示した。
gの流量を多くしてMgドープGaNのMg濃度を5×
1019/cm3とする他は、同様にしてMgドープGaN
を成長させたところ、抵抗率3Ω・cmと、同じくp型特
性を示した。
【0024】[比較例]実施例1において、GaN層を
成長させた後、そのGaN層の上に、実施例1と同様の
条件で直接MgドープGaNを成長させたところ、Mg
濃度は実施例1と同じく6×1018/cm3であったが、
非常に高抵抗なためホール測定を行うことができなかっ
た。
成長させた後、そのGaN層の上に、実施例1と同様の
条件で直接MgドープGaNを成長させたところ、Mg
濃度は実施例1と同じく6×1018/cm3であったが、
非常に高抵抗なためホール測定を行うことができなかっ
た。
【0025】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の成長方法
によると、MgドープGaNを何の後処理も必要とする
ことなく、低抵抗なp型とすることができる。しかも、
成長中にすでにp型となっているため深さ方向均一であ
る。このためこのp型GaNを用いることにより、ダブ
ルへテロ構造の発光素子を容易に得ることができる。ま
たp型層を半導体層内部に閉じこめた構造も可能となる
ため、レーザーダイオードも実現可能となり、その産業
上の利用価値は大きい。
によると、MgドープGaNを何の後処理も必要とする
ことなく、低抵抗なp型とすることができる。しかも、
成長中にすでにp型となっているため深さ方向均一であ
る。このためこのp型GaNを用いることにより、ダブ
ルへテロ構造の発光素子を容易に得ることができる。ま
たp型層を半導体層内部に閉じこめた構造も可能となる
ため、レーザーダイオードも実現可能となり、その産業
上の利用価値は大きい。
【図1】 本発明の一実施例に使用したMOCVD装置
の主要部の構成を示す概略断面図。
の主要部の構成を示す概略断面図。
【図2】 MgドープGaN層中のMg濃度と、そのM
gドープGaN層のホール濃度との関係を示す図。
gドープGaN層のホール濃度との関係を示す図。
【図3】 MgドープGaN層のフォトルミネッセンス
のスペクトルのピーク波長と、Mg濃度との関係を示す
図。
のスペクトルのピーク波長と、Mg濃度との関係を示す
図。
【図4】 MgドープGaN層のバンドモデル図。
1・・・・・・・・反応容器 2・・・・・・・・サセプター 3・・・・・・・・ヒーター 4・・・・・・・・制御軸 5・・・・・・・・石英ノズル 6・・・・・・・・コニカル石英
チューブ 7・・・・・・・・サファイア板
チューブ 7・・・・・・・・サファイア板
Claims (1)
- 【請求項1】 有機金属化合物気相成長法により、一般
式InXAlYGa1- X-YN(但し0<X<1、0≦Y<
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、該窒化ガリウム系化合物半導体の上に、Mgを1
×1017/cm3〜3×1020/cm3の範囲でドープしたG
aNを成長させることを特徴とするp型窒化ガリウムの
成長方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4212593A JP2827794B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | p型窒化ガリウムの成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4212593A JP2827794B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | p型窒化ガリウムの成長方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06232451A true JPH06232451A (ja) | 1994-08-19 |
JP2827794B2 JP2827794B2 (ja) | 1998-11-25 |
Family
ID=12627227
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4212593A Expired - Lifetime JP2827794B2 (ja) | 1993-02-05 | 1993-02-05 | p型窒化ガリウムの成長方法 |
Country Status (1)
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---|---|
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-
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- 1993-02-05 JP JP4212593A patent/JP2827794B2/ja not_active Expired - Lifetime
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