JPH08264830A - 発光素子の製造方法 - Google Patents

発光素子の製造方法

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JPH08264830A
JPH08264830A JP6419995A JP6419995A JPH08264830A JP H08264830 A JPH08264830 A JP H08264830A JP 6419995 A JP6419995 A JP 6419995A JP 6419995 A JP6419995 A JP 6419995A JP H08264830 A JPH08264830 A JP H08264830A
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JP
Japan
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compound semiconductor
type gan
layer
gan
doped
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JP6419995A
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English (en)
Inventor
Akinobu Nakai
昭暢 中井
Masakiyo Ikeda
正清 池田
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Furukawa Electric Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Electric Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 あまり大がかりな装置を必要とせずに、p型
GaN系半導体層に高抵抗部分と低抵抗部分を有する発
光素子の製造方法を提供する。 【構成】 基板1上に、n型GaN系化合物半導体層
3、4およびp型GaN系化合物半導体層5〜7をこの
順に積層してなり、高抵抗部8を有する発光素子の製造
方法において、基板1上にn型GaN系化合物半導体層
3、4およびp型GaN系化合物半導体層5〜7を積層
し、次いで、前記p型GaN系化合物半導体層7の表面
に部分的にマスク9を施し、水素または水素化合物を含
む雰囲気でアニールし、前記p型GaN系化合物半導体
層5〜7を部分的に高抵抗化する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、GaN系の化合物半導
体を用いた発光素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、青色発光素子として、GaN系化
合物半導体(Alx Ga1-x N;0≦x<1およびIn
y Ga1-y N;0≦y<1)を用いた発光素子が注目さ
れている。このGaN系の化合物半導体単結晶を成長さ
せることは容易ではないが、有機金属気相成長(MOC
VD)法により高品質な単結晶を得ることが示されてい
る(文献1参照)。ところで、発光素子を製作するため
には、pn接合を形成することが必要になる。MOCV
D法で成長直後のp型ドーパント(例えばZn、Mgな
ど)を含んだGaN系の層は高抵抗になることが示され
ている。これは、原料のNH3 の水素がドーパントと結
合してドーパントの活性を低下させているものと推察さ
れている。また、窒素源として水素を含まない原料を用
いたMBEなどの方法では、成長直後のp型ドーパント
を含む層は低抵抗であることが示されている(文献2参
照)。上記MOCVD法で形成したp型ドーパントを含
む高抵抗(体積抵抗率で10 6 Ωcm程度)の層に電子
線を照射するか窒素中で600℃以上でアニールするこ
とにより、低抵抗(体積抵抗率で数Ωcm程度)にな
り、この低抵抗になった結晶をアンモニア中で500℃
以上でアニールすると、また高抵抗になることが示され
ている。この現象は、アンモニアの存在下でアニールす
ると、p型ドーパントが結晶中に侵入してきた水素と結
合し、p型ドーパントが不活性になり高抵抗化すると考
えられ、窒素中でアニールすると、水素が分離してドー
パントが活性になり、低抵抗化すると推測されている
(文献3)。
【0003】上述のGaN系結晶層の低抵抗化の方法を
用いて、高抵抗なp型GaN系結晶層の一部に電子線を
照射すれば、図3に示すように、電流通路を制限できる
半導体レーザ素子を製作することができる。その製作工
程は以下の通りである。即ち、 1)MOCVD法で、GaNに近い格子定数を有するサ
ファイア基板1上に、GaNバッファー層2、Siドー
プしたn−GaN層3、Siドープしたn−AlGaN
層4、Znドープp−InGaN層5、Mgドープした
p−AlGaN層6、Mgドープしたp−GaN層7を
順次積層する(図3(a))。ここで、積層されたZn
ドープInGaN層5、MgドープAlGaN層6およ
びMgドープGaN層7の各層は高抵抗(体積抵抗率で
106 Ωcm程度)になっている。 2)次いで、MgドープGaN層7上に部分的にマスク
9をして、選択的に電子線を照射し、2〜3Ωcm程度
に低抵抗になった低抵抗部分13を形成する(図3
(b))。この低抵抗部分13は電流通路となり、その
周りの部分(ハッチング部分)は電流狭窄の機能を持
つ。 3)次いで、p側電極10、およびサイドをMgドープ
GaN層7からn−GaN層3までエッチングしてn側
電極11を形成する(図3(c))。 文献1:Appl.Phys.Lett.,64,p1687(1994). 文献2:Mat.res.Sos.Symp.Proc.281,p753(1993). 文献3:Jpn.J.Appl.Phys.vol.31,pp1258(1992).
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
電子線を照射してGaN系結晶層を部分的に低抵抗化す
る方法は、大がかりな電子線照射装置を必要とし、ま
た、電子線が結晶にダメージを与えるなどの悪影響を及
ぼす恐れがあった。また、図3(b)の状態で、窒素中
で600℃以上でアニールすれば、結晶にダメージを与
えずに低抵抗化するように思われるが、この方法では結
晶全体が昇温されるため、ドーパントと結合している水
素がマスクの有無にかかわらず表面方向にでていくた
め、部分的に低抵抗化して電流狭窄の構造を形成するの
は不可能である。そこで、本発明では、あまり大がかり
な装置を必要とせずに、p型GaN系半導体層に高抵抗
部分と低抵抗部分を設けた発光素子の製造方法を提供す
ることを目的とする。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決した発光素子の製造方法を提供するもので、基板上
に、n型GaN系化合物半導体層およびp型GaN系化
合物半導体層をこの順に積層してなり、高抵抗部を有す
る発光素子の製造方法において、基板上にn型GaN系
化合物半導体層およびp型GaN系化合物半導体層を積
層し、次いで、前記p型GaN系化合物半導体層の表面
を部分的にマスクし、水素または水素化合物を含む雰囲
気でアニールし、前記p型GaN系化合物半導体層を部
分的に高抵抗化する工程を含むことを特徴とするもので
ある。
【0006】
【作用】上述のような方法で、p型GaN系化合物半導
体層を部分的に高抵抗化して、p型GaN系半導体層に
高抵抗部分と低抵抗部分を設けると、電子照射装置のよ
うな大がかりの装置を必要とせず、また、電子照射によ
る損傷を受けることもない。
【0007】
【実施例】以下、図面に示した実施例に基づいて本発明
を詳細に説明する。 (実施例1)図1(a)〜(d)は、それぞれ本発明に
かかる発光素子の製造方法の一実施例の工程説明図であ
る。その工程は以下の通りである。即ち、 1)先ず、MOCVD法でサファイア基板1上に、低温
(500℃)でGaNバッファー層2を0.05μm厚
さ形成した後、厚さ4μmのSiドープしたn−GaN
層3、厚さ0.5μmのSiドープしたn−AlGaN
層4、厚さ0.1μmのZnドープしたp−InGaN
層5、厚さ0.5μmのMgドープしたp−AlGaN
層6、厚さ0.5μmのMgドープしたp−GaN層7
を順次積層する(図1(a))。ここで、Znドープp
−InGaN層5、Mgドープp−AlGaN層6およ
びMgドープp−lGaN層7の各層は高抵抗(体積抵
抗率で106 Ωcm程度)になっている(ハッチング部
分)。 2)次いで、上記積層体を窒素雰囲気中で600℃でア
ニールし、Znドープp−InGaN層5、Mgドープ
p−AlGaN層6、Mgドープp−GaN層7を低抵
抗化(2〜3Ωcm程度)する(図1(b))。 3)次いで、Mgドープp−GaN層7上に選択的にマ
スク9(Cr)を形成し、アンモニア雰囲気中で800
℃、20分のアニールを施し、マスク9下以外の部分の
Znドープp−InGaN層5、Mgドープp−AlG
aN層6、Mgドープp−GaN層7を高抵抗化(体積
抵抗率で106 Ωcm程度)して電流狭窄部8(ハッチ
ング部分)とする(図1(c))。 4)次いで、マスク9を除去してp側電極10、Mgド
ープp−GaN層7からSiドープn−GaN層3まで
をエッチングにより部分的に除去してn側電極11を形
成する(図1(d))。 5)最後に、図2に示すように、ドライエッチングによ
り共振器面12を形成してGaN系の発光素子とする。
【0008】(実施例2)本発明の第2の実施例の製造
工程を以下に説明する。即ち、 1)先ず、MBE法を用いて実施例1と同様に、サファ
イア基板1上に、低温(500℃)でGaNバッファー
層2を0.05μm厚さ形成した後、厚さ4μmのSi
ドープしたn−GaN層3、厚さ0.5μmのSiドー
プしたn−AlGaN層4、厚さ0.1μmのZnドー
プしたp−InGaN層5、厚さ0.5μmのMgドー
プしたp−AlGaN層6、厚さ0.5μmのMgドー
プしたp−GaN層7を順次積層する。この場合、窒素
源としてN2 をプラズマで分解したものを用いているの
で、水素を含んでいないため、p型ドーパントを含む層
(符号5〜7)は、低抵抗(数Ωcm程度)である。こ
の状態は、図1(b)と同様である。 2)以下、実施例1の 図1(c)、(d)の場合と同
様にして部分的にp型ドーパントを含む層(符号5〜
7)を高抵抗化して発光素子を形成する。なお、上記実
施例では、アンモニア雰囲気中でアニールすることでp
−GaN系化合物を高抵抗化する場合について説明した
が、p−GaN系化合物層中に水素を供給できる雰囲気
下でアニールすれば、本発明の目的は達成される。従っ
て、H2 雰囲気、ジメチルヒドラジン((CH3 2
NH2 )、アルシン(AsH3 )、ホスフィン(P
3 )など、水素または水素化合物雰囲気下、あるい
は、これらのうち少なくとも一つのガスを含む雰囲気下
でアニールを行っても、同様の効果が得られる。
【0009】上述のように、本実施例ではアニールとエ
ッチングの工程のみで電流狭窄部を有する発光素子を形
成することができる。なお、本発明の高抵抗化する工程
は、電流狭窄部の形成のみでなく、素子分離などにも適
用できる。
【0010】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、基
板上に、n型GaN系化合物半導体層およびp型GaN
系化合物半導体層をこの順に積層してなり、高抵抗部を
有する発光素子の製造方法において、基板上にn型Ga
N系化合物半導体層およびp型GaN系化合物半導体層
を積層し、次いで、前記p型GaN系化合物半導体層の
表面を部分的にマスクし、水素または水素化合物を含む
雰囲気でアニールし、前記p型GaN系化合物半導体層
を部分的に高抵抗化する工程を含むため、電子線照射装
置のような大がかりな装置を必要とせず、また、素子に
ダメージを与えることなく、p型GaN系半導体層に高
抵抗部分と低抵抗部分を有する発光素子を製造すること
ができるという優れた効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)〜(d)はそれぞれ、本発明にかかる発
光素子の製造方法の一実施例の工程説明図である。
【図2】上記実施例で製作した発光素子の斜視図であ
る。
【図3】(a)〜(c)はそれぞれ、従来のGaN系発
光素子の製造方法の工程説明図である。
【符号の説明】
1 サファイア基板 2 GaNバッファー層 3 n−GaN層 4 n−AlGaN層 5 p−InGaN層 6 p−AlGaN層 7 p−GaN層 8 電流狭窄部 9 マスク 10 p側電極 11 n側電極 12 共振器面

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 基板上に、n型GaN系化合物半導体層
    およびp型GaN系化合物半導体層をこの順に積層して
    なり、高抵抗部を有する発光素子の製造方法において、
    基板上にn型GaN系化合物半導体層およびp型GaN
    系化合物半導体層を積層し、次いで、前記p型GaN系
    化合物半導体層の表面を部分的にマスクし、水素または
    水素化合物を含む雰囲気でアニールし、前記p型GaN
    系化合物半導体層を部分的に高抵抗化する工程を含むこ
    とを特徴とする発光素子の製造方法。
JP6419995A 1995-03-23 1995-03-23 発光素子の製造方法 Pending JPH08264830A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002314202A (ja) * 2001-04-11 2002-10-25 Ricoh Co Ltd p型III族窒化物半導体の結晶成長方法およびp型III族窒化物半導体および半導体素子
JP2007142410A (ja) * 2005-11-17 2007-06-07 Sharp Corp 半導体層構造の成長方法
JP2007305744A (ja) * 2006-05-10 2007-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd 集積半導体光素子およびその製造方法
JP2008510298A (ja) * 2004-08-15 2008-04-03 インスティトゥト ヴィソキフ チシニエン ポルスキエイ アカデミイ ナウク 窒化物を用いたレーザーダイオード、並びに該レーザーダイオードの製造方法

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