JPH08255930A - 半導体発光素子の製法 - Google Patents

半導体発光素子の製法

Info

Publication number
JPH08255930A
JPH08255930A JP5769095A JP5769095A JPH08255930A JP H08255930 A JPH08255930 A JP H08255930A JP 5769095 A JP5769095 A JP 5769095A JP 5769095 A JP5769095 A JP 5769095A JP H08255930 A JPH08255930 A JP H08255930A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
gas
light emitting
semiconductor light
gallium nitride
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.)
Pending
Application number
JP5769095A
Other languages
English (en)
Inventor
Masayuki Sonobe
雅之 園部
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Rohm Co Ltd
Original Assignee
Rohm Co Ltd
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Rohm Co Ltd filed Critical Rohm Co Ltd
Priority to JP5769095A priority Critical patent/JPH08255930A/ja
Publication of JPH08255930A publication Critical patent/JPH08255930A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Abstract

(57)【要約】 【目的】 NH3ガスを用いることなくチッ化ガリウム
系化合物半導体層を安全に気相成長させ、安価な半導体
発光素子の製法を提供する。 【構成】 反応管内に原料ガスを導入し気相成長法によ
り基板1上に少なくともn型層4とp型層6を含むチッ
化ガリウム系化合物半導体層を積層する半導体発光素子
の製法であって、前記原料ガスに少なくともヒドラジン
系金属化合物を用いることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は半導体発光素子の製法に
関する。さらに詳しくは、青色発光に好適なチッ化ガリ
ウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子の製法に関
する。
【0002】ここにチッ化ガリウム系化合物半導体と
は、III族元素のGaとV族元素のNとの化合物またはI
II族元素のGaの一部がAl、Inなど他のIII族元素
と置換したものおよび/またはV族元素のNの一部が
P、Asなど他のV族元素と置換した化合物からなる半
導体をいう。
【0003】また、半導体発光素子とは、pn接合また
はダブルヘテロ接合を有する発光ダイオード(以下、L
EDという)、スーパルミネッセントダイオード(SL
D)または半導体レーザダイオード(以下、LDとい
う)などの光を発生する半導体素子をいう。
【0004】
【従来の技術】従来青色のLEDは赤色や緑色に比べて
輝度が小さく実用化に難点があったが、近年チッ化ガリ
ウム系化合物半導体を用い、Mgをドーパントした低抵
抗のp型半導体層がえられたことにより、輝度が向上し
脚光をあびている。
【0005】チッ化ガリウム系半導体を用いたLEDの
製法はつぎに示されるような工程で行われ、その完成し
たチッ化ガリウム系化合物半導体の斜視図を図2に示
す。
【0006】まず、サファイア(Al23単結晶)など
からなる基板21に400〜700℃の低温で有機金属
化合物気相成長法(以下、MOCVD法という)により
キャリアガスH2とともに有機金属化合物ガスであるト
リメチルガリウム(以下、TMGという)、アンモニア
(NH3)およびドーパントとしてのSiH4などを供給
し、n型のGaN層からなる低温バッファ層22を0.
01〜0.2μm程度形成し、ついで900〜1200
℃の高温で同じガスを供給し同じ組成のn型のGaNか
らなる高温バッファ層23を2〜5μm程度形成する。
ここで、NH3ガスはチッ化ガリウム系半導体を形成す
るためのチッ素の原料ガスとして用いられている。
【0007】ついで前述のガスにさらにトリメチルアル
ミニウム(以下、TMAという)の原料ガスを加え、n
型ドーパントのSiを含有したn型AlxGa1-xN(0
<x<1)層を成膜し、ダブルヘテロ接合形成のための
n型クラッド層24を0.1〜0.3μm程度形成す
る。
【0008】つぎに、バンドギャップエネルギーがクラ
ッド層のそれより小さくなる材料、たとえば前述の原料
ガスのTMAに代えてトリメチルインジウム(以下、T
MIという)を導入し、GayIn1-yN(0<y≦1)
からなる活性層25を0.05〜0.1μm程度形成す
る。
【0009】さらに、n型クラッド層24の形成に用い
たガスと同じ原料のガスで不純物原料ガスをSiH4
代えてp型不純物としてMgまたはZnをビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム(Mg(C552)(以
下、Cp2Mgという)またはジメチル亜鉛(以下、D
MZnという)として加えて反応管に導入し、p型クラ
ッド層26であるp型AlxGa1-xN層を気相成長させ
る。これによりn型クラッド層24と活性層25とp型
クラッド層26とによりダブルヘテロ接合が形成され
る。
【0010】ついでキャップ層27を形成するため、前
述の高温バッファ層23と同様のガスで不純物原料ガス
としてCp2MgまたはDMZnを供給してp型のGa
N層を成長させる。
【0011】そののちSiO2やSi34などの保護膜
を半導体層の成長層表面全面に設け、400〜800
℃、15〜60分間程度のアニールを行い、p型クラッ
ド層26およびキャップ層27の活性化を図る。
【0012】ついで、保護膜を除去したのち、n側の電
極を形成するため、レジストを塗布してパターニングを
行い、成長した各半導体層の一部をドライエッチングに
より除去してn型GaN層である高温バッファ層23を
露出させる。ついで、Au、Alなどの金属膜をたとえ
ば蒸着、スパッタリングなどにより形成してp側および
n側の両電極29、30を形成し、ダイシングすること
によりLEDチップを形成している。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】従来のチッ化ガリウム
系化合物半導体を用いた半導体発光素子の製法では、前
述のように、チッ化ガリウム系化合物の形成のためのチ
ッ素の原料ガスとしてNH3ガスを用いているが、NH3
ガスは人体にとって毒性が大きく、かつ、可燃性があり
危険であるという問題がある。
【0014】本発明はこのような問題を解決し、NH3
ガスを用いることなくチッ化ガリウム系半導体層を形成
し安全な半導体発光素子の製法を提供することを目的と
する。
【0015】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体発光素子
の製法は、反応管内に原料ガスを導入し気相成長法によ
り基板上に少なくともn型層とp型層を含むチッ化ガリ
ウム系化合物半導体層を積層する半導体発光素子の製法
であって、前記原料ガスに少なくともヒドラジン系金属
化合物を用いることを特徴とする。
【0016】ここにヒドラジン系金属化合物とは、ヒド
ラジン(N24)またはジメチルヒドラジン((C
3222)またはモノメチルヒドラジン(CH32
3)などをいう。
【0017】
【作用】本発明によれば、チッ化ガリウム系化合物半導
体層を気相成長するのに、原料ガスとしてヒドラジン系
金属化合物を使用しているので、高温で分解したヒドラ
ジンのN原子がチッ化ガリウム系化合物半導体のNの原
料となり、他の有機金属化合物と化合してチッ化ガリウ
ム系化合物半導体を気相成長することができる。さらに
ヒドラジン系金属化合物はNH3のような高圧ガス取締
法の規制を受けない。すなわち、毒性がなく安全に取り
扱うことができ、成長作業が容易となる。
【0018】
【実施例】つぎに添付図面を参照しながら本発明の半導
体発光素子の製法を説明する。
【0019】図1は本発明の半導体発光素子の製法の一
実施例の工程断面説明図である。
【0020】まず、図1(a)に示されるように、サフ
ァイアなどからなる基板1に、400〜700℃の低温
でMOCVD法によりキャリアガスH2とともにヒドラ
ジン系化合物である(CH3222およびドーパント
としてのSiH4などを反応管内に供給し、400〜7
00℃で反応させてn型GaNなどからなる低温バッフ
ァ層2を0.01〜0.2μm程度成膜する。そののち
900〜1200℃の高温にして単結晶化し、前記と同
じガスを供給し、900〜1200℃でエピタキシャル
成長し高温バッファ層3を2〜5μm程度成長する。そ
ののち、さらにTMAを反応管内に供給し、AlxGa
1-xN(0<x<1)からなるn型クラッド層4を0.
1〜0.3μm程度成長させる。
【0021】つぎにドーパントとしてのSiH4を止め
てTMAに代えてTMIを反応管内に供給し、ノンドー
プのGayIn1-yN(0<y≦1)からなる活性層5を
0.05〜0.1μm程度成長させる。この活性層5は
n型もしくはp型でも構わない。
【0022】つぎにn型クラッド層4の成長の際の原料
ガスと同じガスで、ドーパントとしてのSiH4に代え
てCp2MgまたはDMZnを供給して0.1〜0.3
μm程度のp型クラッド層6を成長させ、さらに同様に
p型GaNからなるキャップ層7を0.1〜0.3μm
程度成長させる。
【0023】前述のn型層にするためのドーパントとし
ては、SiH4の代りにGeH4やTeH4などのガスを
反応ガス内に混入してもよい。
【0024】そののち図1(b)に示されるように、S
iO2やSi34などの保護膜10を半導体層の成長層
表面全面に設け、p型クラッド層6およびキャップ層7
の活性化を図る。
【0025】アニールが完了すると、室温まで温度を下
げて、保護膜10をフッ酸またはフッ酸とフッ化アンモ
ニウムの混合溶液によるウエットエッチングをすること
により除去する。
【0026】つぎに、積層されたチッ化ガリウム系化合
物半導体層にn側の電極を形成するため、レジスト膜1
1を設けパターニングを行い、図1(c)に示されるよ
うに、積層されたチッ化系化合物半導体層の一部をAr
イオンとCl2やCl2とBCl3の混合ガスなどの塩素
系ガスプラズマを用いた反応性イオンエッチングである
ドライエッチングにより除去し、n型層であるクラッド
層4または高温バッファ層3を露出させる。
【0027】ついでAu、Alなどの金属膜をスパッタ
リングなどにより形成し、積層された化合物半導体層の
表面でp型層に電気的に接続されるp側電極8、露出し
た高温バッファ層3などの表面でn型層に電気的に接続
されるn側電極9を形成する(図1(d)参照)。つぎ
に、各チップにダイシングして、LEDチップが形成さ
れる。
【0028】以上のように、本発明の半導体発光素子の
製法ではチッ化ガリウム系化合物半導体層を気相成長す
るための原料ガスとして、従来使用されていたチッ素の
原料ガスNH3に代えてヒドラジン系金属化合物が用い
られていることに特徴がある。ヒドラジン系金属化合物
は、NH3のように有毒性や可燃性がないため、取扱い
が非常に容易になる。
【0029】前記各実施例ではダブルヘテロ結合のLE
Dであったが、通常のpn接合のLEDや種々の構造の
LDなどでも同様に適用できる。また、チッ化ガリウム
系化合物半導体についても前述の組成の材料に限定され
ず、一般にAlpGaqIn1-p-qN(0≦p<1、0<
q≦1、0<p+q≦1)からなり、たとえば活性層の
バンドギャップエネルギーがクラッド層のバンドギャッ
プエネルギーより小さくなるように各組成の比率が選定
されるように、p、qを選定し組成を変化させたもので
もよい。また、前記AlpGaqIn1-p-qNのNの一部
をAsおよび/またはPなどで置換した材料でも同様に
本発明を適用できる。
【0030】
【発明の効果】本発明の半導体発光素子の製法によれ
ば、チッ化ガリウム系化合物半導体を気相成長させるた
めの原料ガスとして、ヒドラジン系金属化合物を用いて
いるため、従来のNH3のような有毒ガスを使用しなく
てもよく、取扱いが非常に容易で安全に成膜作業をする
ことができる。その結果、チッ化ガリウム系化合物半導
体を用いた半導体発光素子を安価にうることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の半導体発光素子の製法の一実施例を示
す工程断面説明図である。
【図2】従来の半導体発光素子の一例を示す斜視図であ
る。
【符号の説明】
1 基板 4 n型クラッド層 5 活性層 6 p型クラッド層

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 反応管内に原料ガスを導入し気相成長法
    により基板上に少なくともn型層とp型層を含むチッ化
    ガリウム系化合物半導体層を積層する半導体発光素子の
    製法であって、前記原料ガスに少なくともヒドラジン系
    金属化合物を用いることを特徴とする半導体発光素子の
    製法。
  2. 【請求項2】 前記ヒドラジン系金属化合物の金属がV
    族元素の金属であり、チッ化ガリウム系化合物のチッ素
    原子の原料ガスとする請求項1記載の半導体素子の製
    法。
JP5769095A 1995-03-16 1995-03-16 半導体発光素子の製法 Pending JPH08255930A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5769095A JPH08255930A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 半導体発光素子の製法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5769095A JPH08255930A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 半導体発光素子の製法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH08255930A true JPH08255930A (ja) 1996-10-01

Family

ID=13062948

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5769095A Pending JPH08255930A (ja) 1995-03-16 1995-03-16 半導体発光素子の製法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH08255930A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022655A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-10 Epivalley Co., Ltd. Algainn based optical device and fabrication method thereof
KR100813602B1 (ko) * 2006-09-29 2008-03-17 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자의 제조방법
US7811902B2 (en) 2005-02-22 2010-10-12 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for manufacturing nitride based single crystal substrate and method for manufacturing nitride based light emitting diode using the same

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005022655A1 (en) * 2003-09-03 2005-03-10 Epivalley Co., Ltd. Algainn based optical device and fabrication method thereof
US7863178B2 (en) 2003-09-03 2011-01-04 Epivalley Co., Ltd. Method for manufacturing a GaN based optical device
US7811902B2 (en) 2005-02-22 2010-10-12 Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. Method for manufacturing nitride based single crystal substrate and method for manufacturing nitride based light emitting diode using the same
KR100813602B1 (ko) * 2006-09-29 2008-03-17 삼성전기주식회사 질화물 반도체 발광소자의 제조방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6258617B1 (en) Method of manufacturing blue light emitting element
JPH06177423A (ja) 青色発光素子
JPH05183189A (ja) p型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
JPH08255926A (ja) 半導体発光素子およびその製法
WO1999038218A1 (fr) Element luminescent a semiconducteur et procede de fabrication
JP2713095B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JP3325713B2 (ja) 半導体発光素子の製法
JP3080155B2 (ja) 窒化ガリウム半導体層を有する半導体装置及びその製造方法
JP3571401B2 (ja) 半導体発光素子の製法
JP2713094B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JP3458007B2 (ja) 半導体発光素子
JP2918139B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP3504976B2 (ja) 半導体発光素子
JP2002033279A (ja) p型窒化物半導体の製造方法
JPH0864912A (ja) 半導体発光素子およびその製法
JP2809045B2 (ja) 窒化物半導体発光素子
JPH0851235A (ja) 半導体発光素子の製法
JP2001119065A (ja) p型窒化物半導体及びその製造方法
JPH08255930A (ja) 半導体発光素子の製法
JP3857715B2 (ja) 化合物半導体装置の製造方法
JPH0897469A (ja) 半導体発光素子
JP2995186B1 (ja) 半導体発光素子
JPH0883956A (ja) 半導体発光素子
JPH05198841A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体のp型化方法
JP3432444B2 (ja) 半導体発光素子

Legal Events

Date Code Title Description
A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20040817