JPH088460A - ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法 - Google Patents
ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法Info
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- JPH088460A JPH088460A JP16321794A JP16321794A JPH088460A JP H088460 A JPH088460 A JP H088460A JP 16321794 A JP16321794 A JP 16321794A JP 16321794 A JP16321794 A JP 16321794A JP H088460 A JPH088460 A JP H088460A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 アニーリング処理や電子線処理の必要なく低
抵抗のｐ型ＧａＮ系半導体を形成できて、その製造効率
に優れる方法を得ること。 【構成】 サファイア又は窒化ガリウムからなる基板
（１）上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層（２）を介して、ｐ
型不純物をドープした、一般式：ＡｌxＧａ1-xＮ（ただ
し、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａＮ系半導体層
（４）を気相成長させたのち、その上にｎ型半導体層
（５）を気相成長させた状態で冷却するｐ型ＡｌＧａＮ
系半導体の製造方法。 【効果】 ＧａＮ系半導体層の気相成長によるas-grown
の状態で低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成でき、
基板上にＧａＮ系のｐ−ｎ接合を一連の操作で形成でき
る。
抵抗のｐ型ＧａＮ系半導体を形成できて、その製造効率
に優れる方法を得ること。 【構成】 サファイア又は窒化ガリウムからなる基板
（１）上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層（２）を介して、ｐ
型不純物をドープした、一般式：ＡｌxＧａ1-xＮ（ただ
し、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａＮ系半導体層
（４）を気相成長させたのち、その上にｎ型半導体層
（５）を気相成長させた状態で冷却するｐ型ＡｌＧａＮ
系半導体の製造方法。 【効果】 ＧａＮ系半導体層の気相成長によるas-grown
の状態で低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成でき、
基板上にＧａＮ系のｐ−ｎ接合を一連の操作で形成でき
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、発光素子の形成などに
好適な、気相成長による効率的なｐ型ＧａＮ系半導体の
製造方法に関する。
好適な、気相成長による効率的なｐ型ＧａＮ系半導体の
製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、ｐ型ＧａＮ半導体の製造方法とし
て、Ｍｇ等のｐ型不純物をドープしながらＧａＮ半導体
層を基板上に気相成長させたのち、必要に応じそのＧａ
Ｎ半導体層の上にキャップ層を設けて窒素雰囲気下等で
アニーリングする方法が提案されていた（特開平５−１
８３１８９号公報）。
て、Ｍｇ等のｐ型不純物をドープしながらＧａＮ半導体
層を基板上に気相成長させたのち、必要に応じそのＧａ
Ｎ半導体層の上にキャップ層を設けて窒素雰囲気下等で
アニーリングする方法が提案されていた（特開平５−１
８３１８９号公報）。
【０００３】前記のアニーリング処理は、単にｐ型不純
物ドープのＧａＮ半導体層を気相成長させただけでは高
抵抗の半絶縁層が形成されるだけでｐ型半導体層として
の特性に乏しく、それを加熱処理で低抵抗化してｐ型化
するための処理であり、それまでの電子線を照射する処
理に比べて形成した層の全体を効率よく処理できる利点
を有している。
物ドープのＧａＮ半導体層を気相成長させただけでは高
抵抗の半絶縁層が形成されるだけでｐ型半導体層として
の特性に乏しく、それを加熱処理で低抵抗化してｐ型化
するための処理であり、それまでの電子線を照射する処
理に比べて形成した層の全体を効率よく処理できる利点
を有している。
【０００４】しかしながら、アニーリング処理には気相
成長終了後、必要に応じ雰囲気ガスを置換して再度高温
に加熱し、その高温を一定時間保持する必要があり、Ｇ
ａＮ系のｐ型半導体層の製造効率に劣る問題点があっ
た。
成長終了後、必要に応じ雰囲気ガスを置換して再度高温
に加熱し、その高温を一定時間保持する必要があり、Ｇ
ａＮ系のｐ型半導体層の製造効率に劣る問題点があっ
た。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アニーリン
グ処理や電子線処理の必要なく低抵抗のｐ型ＧａＮ系半
導体を形成できて、その製造効率に優れる方法を得るこ
とを目的とする。
グ処理や電子線処理の必要なく低抵抗のｐ型ＧａＮ系半
導体を形成できて、その製造効率に優れる方法を得るこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、サファイア又
は窒化ガリウムからなる基板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体
層を介して、ｐ型不純物をドープした、一般式：Ａｌx
Ｇａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａ
Ｎ系半導体層を気相成長させたのち、その上にｎ型半導
体層を気相成長させた状態で冷却することを特徴とする
ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法を提供するものであ
る。
は窒化ガリウムからなる基板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体
層を介して、ｐ型不純物をドープした、一般式：Ａｌx
Ｇａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａ
Ｎ系半導体層を気相成長させたのち、その上にｎ型半導
体層を気相成長させた状態で冷却することを特徴とする
ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法を提供するものであ
る。
【０００７】
【作用】上記の如く、ｎ型ＧａＮ系半導体層の上に気相
成長させたｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半導体層を
ｎ型半導体層でサンドイッチしてそれを冷却することに
より、低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成すること
ができる。ＡｌＧａＮ系半導体層上のｎ型半導体層は、
供給ガスの置換等の簡単な手順で形成でき、従って基板
上に必要な層を順次連続的に形成したas-grownの状態で
目的とするｐ型半導体層を形成でき、アニーリング処理
や電子線処理の必要を回避できて製造効率に優れてい
る。
成長させたｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半導体層を
ｎ型半導体層でサンドイッチしてそれを冷却することに
より、低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成すること
ができる。ＡｌＧａＮ系半導体層上のｎ型半導体層は、
供給ガスの置換等の簡単な手順で形成でき、従って基板
上に必要な層を順次連続的に形成したas-grownの状態で
目的とするｐ型半導体層を形成でき、アニーリング処理
や電子線処理の必要を回避できて製造効率に優れてい
る。
【０００８】なお前記の如くas-grownの状態で低抵抗の
ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層が形成される理由は不明であ
るが、本発明者らはｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半
導体層をｎ型ＧａＮ系半導体層とｎ型半導体層とでサン
ドイッチした構造に基づき、そのｐ−ｎ接合界面がバン
ド障壁等として機能してアンモニア原料に基づく水素等
の、ｐ型半導体層のアクセプターとなるドーピング成分
を中性化してキャリア濃度を低下させる成分がｐ型半導
体層内に侵入することを防止し、アクセプターの温存が
はかられて高抵抗化が回避されることによるものと考え
ている。
ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層が形成される理由は不明であ
るが、本発明者らはｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半
導体層をｎ型ＧａＮ系半導体層とｎ型半導体層とでサン
ドイッチした構造に基づき、そのｐ−ｎ接合界面がバン
ド障壁等として機能してアンモニア原料に基づく水素等
の、ｐ型半導体層のアクセプターとなるドーピング成分
を中性化してキャリア濃度を低下させる成分がｐ型半導
体層内に侵入することを防止し、アクセプターの温存が
はかられて高抵抗化が回避されることによるものと考え
ている。
【０００９】
【実施例】本発明の製造方法は、サファイア又は窒化ガ
リウムからなる基板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層を介し
て、ｐ型不純物をドープした、一般式：ＡｌxＧａ1-xＮ
（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａＮ系半導体
層を気相成長させたのち、その上にｎ型半導体層を気相
成長させた状態で冷却することによりｐ型ＡｌＧａＮ系
半導体を得るものである。
リウムからなる基板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層を介し
て、ｐ型不純物をドープした、一般式：ＡｌxＧａ1-xＮ
（ただし、０＜ｘ＜１）で表されるＡｌＧａＮ系半導体
層を気相成長させたのち、その上にｎ型半導体層を気相
成長させた状態で冷却することによりｐ型ＡｌＧａＮ系
半導体を得るものである。
【００１０】図１に本発明により製造されたｐ型ＡｌＧ
ａＮ系半導体を例示した。１が基板、２がｎ型ＧａＮ系
半導体層、４がｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層、５がｎ型半
導体層である。なお、１１は基板１に付設されたバッフ
ァ層で、３は活性層であり、これらは必要に応じて設け
られる。
ａＮ系半導体を例示した。１が基板、２がｎ型ＧａＮ系
半導体層、４がｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層、５がｎ型半
導体層である。なお、１１は基板１に付設されたバッフ
ァ層で、３は活性層であり、これらは必要に応じて設け
られる。
【００１１】基板としては、気相成長法による結晶成長
性等の点よりサファイア基板又は窒化ガリウム基板が用
いられる。基板の厚さは、５mm以下、就中５０μm〜３m
m、特に１００μm〜１mmが一般的であるがこれに限定さ
れず、使用目的に応じて適宜に決定することができる。
性等の点よりサファイア基板又は窒化ガリウム基板が用
いられる。基板の厚さは、５mm以下、就中５０μm〜３m
m、特に１００μm〜１mmが一般的であるがこれに限定さ
れず、使用目的に応じて適宜に決定することができる。
【００１２】前記の窒化ガリウム基板は、半導電性であ
る故に図３に例示の如く、ｎ型ＧａＮ系半導体層２に対
する電極８をその窒化ガリウム基板１３に設けることが
でき、図２に例示のサファイア基板１２の場合の如く絶
縁性であるが故にｎ型ＧａＮ系半導体層２に対する電極
７をその基板１２に対して直接設けることができないこ
とに比べて、電極位置に制限を受けずに発行素子等の構
造を幅広く選択しうる利点などを有している。なお図
２、図３は発行素子を例示したもので、符号の６はｐ型
ＡｌＧａＮ系半導体層４に対して設けた電極である。
る故に図３に例示の如く、ｎ型ＧａＮ系半導体層２に対
する電極８をその窒化ガリウム基板１３に設けることが
でき、図２に例示のサファイア基板１２の場合の如く絶
縁性であるが故にｎ型ＧａＮ系半導体層２に対する電極
７をその基板１２に対して直接設けることができないこ
とに比べて、電極位置に制限を受けずに発行素子等の構
造を幅広く選択しうる利点などを有している。なお図
２、図３は発行素子を例示したもので、符号の６はｐ型
ＡｌＧａＮ系半導体層４に対して設けた電極である。
【００１３】窒化ガリウム基板の形成は、例えばサファ
イアやＳｉＣ等からなる適宜なベース上に必要に応じＺ
ｎＯ層やＡlＮ層、ＧaＮ層等からなるバッファ層を介し
てＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その成長操作を
必要回数繰り返して目的とする層厚としたのち、ベース
とバッファ層をエッチング除去する方式などにより行う
ことができる。
イアやＳｉＣ等からなる適宜なベース上に必要に応じＺ
ｎＯ層やＡlＮ層、ＧaＮ層等からなるバッファ層を介し
てＧａＮ層をエピタキシャル成長させ、その成長操作を
必要回数繰り返して目的とする層厚としたのち、ベース
とバッファ層をエッチング除去する方式などにより行う
ことができる。
【００１４】なお前記のバッファ層は、基板との熱膨張
差の緩和などにより目的のエピタキシャル成長層を安定
に形成することなどを目的に付設され、目的とするエピ
タキシャル成長層との格子整合性の良好な物質を有機金
属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）やスパッタリング法等に
より薄膜成長させる方式などにより付設することができ
る。従って基板（１）の上にｎ型ＧａＮ系半導体層
（２）を設ける場合にも予めバッファ層を設けておいて
もよい。バッファ層の厚さは、０．０５〜１０μm程度
が一般的であるが、これに限定されない。
差の緩和などにより目的のエピタキシャル成長層を安定
に形成することなどを目的に付設され、目的とするエピ
タキシャル成長層との格子整合性の良好な物質を有機金
属気相堆積法（ＭＯＣＶＤ法）やスパッタリング法等に
より薄膜成長させる方式などにより付設することができ
る。従って基板（１）の上にｎ型ＧａＮ系半導体層
（２）を設ける場合にも予めバッファ層を設けておいて
もよい。バッファ層の厚さは、０．０５〜１０μm程度
が一般的であるが、これに限定されない。
【００１５】本発明において基板上に順次付設するｎ型
ＧａＮ系半導体層やｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層、及びｎ
型半導体層は、一連の操作で気相成長させることができ
る。その成長操作は、例えばＣＶＤ（化学気相堆積）法
ないしＭＯＣＶＤ法、ＶＰＥ（気相成長）法、ＭＢＥ
（分子線エピタキシー）法などの従来に準じた方法で行
うことができる。
ＧａＮ系半導体層やｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層、及びｎ
型半導体層は、一連の操作で気相成長させることができ
る。その成長操作は、例えばＣＶＤ（化学気相堆積）法
ないしＭＯＣＶＤ法、ＶＰＥ（気相成長）法、ＭＢＥ
（分子線エピタキシー）法などの従来に準じた方法で行
うことができる。
【００１６】従って原料についても、例えばトリメチル
ガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジ
ウムの如くメチル基やエチル基、プロピル基やブチル基
の如きアルキル基等の有機基を有する液状やキレート化
合物等の固体状のＧａ、Ａｌ又はＩｎを含む化合物原
料、及びアンモニア等の窒素含有原料などの気相成長法
に応じた適宜な原料を用いうる。
ガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジ
ウムの如くメチル基やエチル基、プロピル基やブチル基
の如きアルキル基等の有機基を有する液状やキレート化
合物等の固体状のＧａ、Ａｌ又はＩｎを含む化合物原
料、及びアンモニア等の窒素含有原料などの気相成長法
に応じた適宜な原料を用いうる。
【００１７】なお気相成長に際しては、基板を通例９０
０〜１１００℃に加熱するのが一般的である。また原料
の供給は、水素ガス、あるいは窒素ガスやアルゴンガ
ス、ヘリウムガスの如き不活性ガスなどからなるキャリ
アガスを介して行うこともでき、不活性ガスの使用は得
られる半導体中への水素の取り込み抑制に有利である。
キャリアガスは、基板上での半導体膜の成長を助長す
る。
０〜１１００℃に加熱するのが一般的である。また原料
の供給は、水素ガス、あるいは窒素ガスやアルゴンガ
ス、ヘリウムガスの如き不活性ガスなどからなるキャリ
アガスを介して行うこともでき、不活性ガスの使用は得
られる半導体中への水素の取り込み抑制に有利である。
キャリアガスは、基板上での半導体膜の成長を助長す
る。
【００１８】前記においてｎ型ＧａＮ系半導体層は、一
般式：（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＮ（ただし、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）で表される、例えばＡｌＮ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＮなど
の化合物で形成することができ、Ｓｉ等のｎ型不純物を
ドープすることもできる。なお前記式においてｙ及びｚ
は、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１の範囲において任意な数値
をとることができる。
般式：（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＮ（ただし、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１）で表される、例えばＡｌＮ、ＡｌＧａ
Ｎ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＩｎＮなど
の化合物で形成することができ、Ｓｉ等のｎ型不純物を
ドープすることもできる。なお前記式においてｙ及びｚ
は、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１の範囲において任意な数値
をとることができる。
【００１９】ｐ型形成用のＡｌＧａＮ系半導体層は、一
般式：ＡｌxＧａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ＜１）で表され
る化合物中に、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、
Ｂａなどからなるｐ型不純物をドープすることにより形
成することができる。なお前記式においてｘは、０〜１
の範囲で任意な数値をとることができる。またドーピン
グ原料には、不純物元素にアルキル基等の有機基が化合
したものなどが用いうる。
般式：ＡｌxＧａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ＜１）で表され
る化合物中に、例えばＭｇ、Ｚｎ、Ｃｄ、Ｂｅ、Ｃａ、
Ｂａなどからなるｐ型不純物をドープすることにより形
成することができる。なお前記式においてｘは、０〜１
の範囲で任意な数値をとることができる。またドーピン
グ原料には、不純物元素にアルキル基等の有機基が化合
したものなどが用いうる。
【００２０】なお本発明においては図例の如く、ｎ型Ｇ
ａＮ系半導体層の上にＧａＮ系活性層を設け、その活性
層の上に当該ＡｌＧａＮ系半導体層を気相成長させるこ
ともできる。活性層を介在させる方式は、光の増幅や閉
じ込めなどに有効である。活性層は、上下の層を形成す
るｎ型及びｐ型の半導体層よりもバンドギャップが小さ
い、例えばＧａＮやＩｎＧａＮなどのＧａＮ系化合物に
より形成される。
ａＮ系半導体層の上にＧａＮ系活性層を設け、その活性
層の上に当該ＡｌＧａＮ系半導体層を気相成長させるこ
ともできる。活性層を介在させる方式は、光の増幅や閉
じ込めなどに有効である。活性層は、上下の層を形成す
るｎ型及びｐ型の半導体層よりもバンドギャップが小さ
い、例えばＧａＮやＩｎＧａＮなどのＧａＮ系化合物に
より形成される。
【００２１】ｐ型形成用のＡｌＧａＮ系半導体層の上に
設けるｎ型半導体層は、そのｎ型半導体層でカバーした
状態で当該ＡｌＧａＮ系半導体層を冷却するためのもの
である。かかるカバー状態で冷却処理することにより、
当該ＡｌＧａＮ系半導体層の気相成長を介して良好なｐ
型特性を示すＡｌＧａＮ系半導体層を形成することがで
き、気相成長後のアニーリング処理や電子線処理の必要
を回避することができる。当該ＡｌＧａＮ系半導体層の
冷却処理は、自然冷却や強制冷却などの適宜な方式で行
うことができる。
設けるｎ型半導体層は、そのｎ型半導体層でカバーした
状態で当該ＡｌＧａＮ系半導体層を冷却するためのもの
である。かかるカバー状態で冷却処理することにより、
当該ＡｌＧａＮ系半導体層の気相成長を介して良好なｐ
型特性を示すＡｌＧａＮ系半導体層を形成することがで
き、気相成長後のアニーリング処理や電子線処理の必要
を回避することができる。当該ＡｌＧａＮ系半導体層の
冷却処理は、自然冷却や強制冷却などの適宜な方式で行
うことができる。
【００２２】前記のｎ型半導体層は、適宜なｎ型の半導
体で形成することができ、高融点であるものが好まし
い。その例としては、一般式：ＡｌαＧａ1-αＸ（ただ
し、０≦α≦１、Ｘは窒素又は燐である。）で表され
る、例えばＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、
ＧａＮ、ＧａＰ等の化合物や、シリコンなどがあげら
れ、ｎ型不純物をドープすることもできる。なお前記式
においてαは、０≦α≦１の範囲において任意な数値を
とることができる。
体で形成することができ、高融点であるものが好まし
い。その例としては、一般式：ＡｌαＧａ1-αＸ（ただ
し、０≦α≦１、Ｘは窒素又は燐である。）で表され
る、例えばＡｌＮ、ＡｌＰ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＧａＰ、
ＧａＮ、ＧａＰ等の化合物や、シリコンなどがあげら
れ、ｎ型不純物をドープすることもできる。なお前記式
においてαは、０≦α≦１の範囲において任意な数値を
とることができる。
【００２３】ｎ型半導体層は、前記のように当該ＡｌＧ
ａＮ系半導体層の冷却過程で必要なものであり、発光素
子等の形成に際しては図２や図３に例示の如く、エッチ
ング処理等で除去するものである。従って形成するｎ型
半導体層は、厚くする必要はなく、除去効率等の点より
は１μm以下、就中０．０５〜０．２μm程度とすること
が好ましい。ｎ型半導体層のエッチング除去は、ドライ
エッチング法やウェットエッチング法等の適宜な方法で
行うことができる。
ａＮ系半導体層の冷却過程で必要なものであり、発光素
子等の形成に際しては図２や図３に例示の如く、エッチ
ング処理等で除去するものである。従って形成するｎ型
半導体層は、厚くする必要はなく、除去効率等の点より
は１μm以下、就中０．０５〜０．２μm程度とすること
が好ましい。ｎ型半導体層のエッチング除去は、ドライ
エッチング法やウェットエッチング法等の適宜な方法で
行うことができる。
【００２４】本発明においては、ｐ−ｎ接合を有する構
造物が得られるが、そのｐ−ｎ接合はホモ接合構造、シ
ングルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造のいずれであって
もよい。得られた製造物は、上記したように表層のｎ型
半導体層を除去してｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を露出さ
せた状態で、発光ダイオードやレーザーダイオード、ス
ーパールミネッセンスダイオード等の発光素子、就中、
青色発光素子の形成などに好ましく用いうる。発光素子
の形成は、例えば図２や図３の如くｐ−ｎ接合に順方向
の電圧を加えるための電極を設けることにより行うこと
ができる。
造物が得られるが、そのｐ−ｎ接合はホモ接合構造、シ
ングルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造のいずれであって
もよい。得られた製造物は、上記したように表層のｎ型
半導体層を除去してｐ型ＡｌＧａＮ系半導体層を露出さ
せた状態で、発光ダイオードやレーザーダイオード、ス
ーパールミネッセンスダイオード等の発光素子、就中、
青色発光素子の形成などに好ましく用いうる。発光素子
の形成は、例えば図２や図３の如くｐ−ｎ接合に順方向
の電圧を加えるための電極を設けることにより行うこと
ができる。
【００２５】実施例１ 充分に清浄化したサファイア基板を反応室の支持台上に
セットし、室内を高真空引きしたのち約７６０Ｔｏｒｒ
の水素雰囲気として約１１５０℃に高周波加熱し、その
温度に所定時間保持して表面のダメージを取り除いたの
ち約１０００℃に降温させ、それにトリメチルアルミニ
ウム２．５マイクロモルとアンモニア４５０マイクロモ
ルの割合の混合ガスを約１分間供給し、ＡｌＮからなる
厚さ約０．５μmのバッファ層を形成した。なお混合ガ
スの調製は、各原料液をそれぞれキャリア（水素）ガス
でバブリングし、そのガスを混合することにより行った
（以下同じ）。
セットし、室内を高真空引きしたのち約７６０Ｔｏｒｒ
の水素雰囲気として約１１５０℃に高周波加熱し、その
温度に所定時間保持して表面のダメージを取り除いたの
ち約１０００℃に降温させ、それにトリメチルアルミニ
ウム２．５マイクロモルとアンモニア４５０マイクロモ
ルの割合の混合ガスを約１分間供給し、ＡｌＮからなる
厚さ約０．５μmのバッファ層を形成した。なお混合ガ
スの調製は、各原料液をそれぞれキャリア（水素）ガス
でバブリングし、そのガスを混合することにより行った
（以下同じ）。
【００２６】ついで前記のバッファ層形成後、基板温度
１０００〜１０５０℃でバッファ層の上にトリメチルガ
リウム２．５マイクロモルとアンモニア５００マイクロ
モルとモノシラン２０マイクロモルの割合の混合ガスを
約６０分間供給してＳｉドープのＧａＮからなる厚さ約
１．５μmのｎ型半導体層を形成したのち、その上にト
リメチルガリウム１．５マイクロモル、トリメチルアル
ミニウム１．０マイクロモル、アンモニア５００マイク
ロモル及びジエチル亜鉛２０マイクロモルの割合の混合
ガスを約６０分間供給してＺｎドープのＡｌＧａＮから
なる厚さ約１．５μmのｐ型半導体層を形成し、さらに
その上にトリメチルガリウム１．５マイクロモル、トリ
メチルアルミニウム１．０マイクロモル、アンモニア５
００マイクロモル及びモノシラン２０マイクロモルの割
合の混合ガスを約８分間供給してＳｉドープのＡｌＧａ
Ｎからなる厚さ約０．２μmのｎ型半導体層を形成した
のち、供給を止めて基板を室温に冷却させ、目的とする
半導体を得た。
１０００〜１０５０℃でバッファ層の上にトリメチルガ
リウム２．５マイクロモルとアンモニア５００マイクロ
モルとモノシラン２０マイクロモルの割合の混合ガスを
約６０分間供給してＳｉドープのＧａＮからなる厚さ約
１．５μmのｎ型半導体層を形成したのち、その上にト
リメチルガリウム１．５マイクロモル、トリメチルアル
ミニウム１．０マイクロモル、アンモニア５００マイク
ロモル及びジエチル亜鉛２０マイクロモルの割合の混合
ガスを約６０分間供給してＺｎドープのＡｌＧａＮから
なる厚さ約１．５μmのｐ型半導体層を形成し、さらに
その上にトリメチルガリウム１．５マイクロモル、トリ
メチルアルミニウム１．０マイクロモル、アンモニア５
００マイクロモル及びモノシラン２０マイクロモルの割
合の混合ガスを約８分間供給してＳｉドープのＡｌＧａ
Ｎからなる厚さ約０．２μmのｎ型半導体層を形成した
のち、供給を止めて基板を室温に冷却させ、目的とする
半導体を得た。
【００２７】前記の半導体におけるＳｉドープのＡｌＧ
ａＮからなるｎ型半導体層をスパッタリング方式でエッ
チング除去したのち、露出したＺｎドープのＡｌＧａＮ
からなるｐ型半導体層の半面も同様にエッチング除去し
てＳｉドープのＧａＮからなるｎ型半導体層を露出さ
せ、そのｐ型半導体層とｎ型半導体層に電極を設けて発
光ダイオードを形成した。
ａＮからなるｎ型半導体層をスパッタリング方式でエッ
チング除去したのち、露出したＺｎドープのＡｌＧａＮ
からなるｐ型半導体層の半面も同様にエッチング除去し
てＳｉドープのＧａＮからなるｎ型半導体層を露出さ
せ、そのｐ型半導体層とｎ型半導体層に電極を設けて発
光ダイオードを形成した。
【００２８】前記のｐ型半導体層のホール測定（以下同
じ）によるキャリア濃度は約２×１０17／cm3であり、
抵抗率は約５Ω・cmであった。また前記の発光ダイオー
ドを発光させたところ、波長４３０nm付近に発光ピーク
を示し、発光出力は２０ｍＡで９０μＷであり、順方向
電圧は２０ｍＡで４Ｖであった。
じ）によるキャリア濃度は約２×１０17／cm3であり、
抵抗率は約５Ω・cmであった。また前記の発光ダイオー
ドを発光させたところ、波長４３０nm付近に発光ピーク
を示し、発光出力は２０ｍＡで９０μＷであり、順方向
電圧は２０ｍＡで４Ｖであった。
【００２９】実施例２ サファイア基板に代えて、窒化ガリウム基板を用いたほ
かは実施例１に準じて目的とする半導体を得、その半導
体におけるＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導体
層をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）方式でエ
ッチング除去したのち、露出したＺｎドープのＡｌＧａ
Ｎからなるｐ型半導体層と窒化ガリウム基板に電極を設
けて発光ダイオードを形成した。
かは実施例１に準じて目的とする半導体を得、その半導
体におけるＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導体
層をＲＩＥ（リアクティブイオンエッチング）方式でエ
ッチング除去したのち、露出したＺｎドープのＡｌＧａ
Ｎからなるｐ型半導体層と窒化ガリウム基板に電極を設
けて発光ダイオードを形成した。
【００３０】前記のｐ型半導体層のキャリア濃度は約１
×１０18／cm3であり、抵抗率は約０．５Ω・cmであっ
た。また前記の発光ダイオードを発光させたところ、波
長４３０nm付近に発光ピークを示し、発光出力は２０ｍ
Ａで５００μＷであり、順方向電圧は２０ｍＡで３．８
Ｖであった。
×１０18／cm3であり、抵抗率は約０．５Ω・cmであっ
た。また前記の発光ダイオードを発光させたところ、波
長４３０nm付近に発光ピークを示し、発光出力は２０ｍ
Ａで５００μＷであり、順方向電圧は２０ｍＡで３．８
Ｖであった。
【００３１】比較例１ ＺｎドープのＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層を形成
後、その上にＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導
体層を設けずに冷却処理したほかは実施例１に準じて半
導体を得、それを用いて発光ダイオードを形成した。前
記のｐ型半導体層は、半絶縁性でキャリア濃度の測定は
不可能であり、抵抗率は約１０6Ω・cm以上であった。
また前記の発光ダイオードを発光させたところ微弱な発
光のみであり、実質的な発光を示さなかった。
後、その上にＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導
体層を設けずに冷却処理したほかは実施例１に準じて半
導体を得、それを用いて発光ダイオードを形成した。前
記のｐ型半導体層は、半絶縁性でキャリア濃度の測定は
不可能であり、抵抗率は約１０6Ω・cm以上であった。
また前記の発光ダイオードを発光させたところ微弱な発
光のみであり、実質的な発光を示さなかった。
【００３２】比較例２ ＺｎドープのＡｌＧａＮからなるｐ型半導体層を形成
後、その上にＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導
体層を設けずに冷却処理したほかは実施例２に準じて半
導体を得、それを用いて発光ダイオードを形成した。前
記のｐ型半導体層のキャリア濃度は約１×１０16／cm3
であり、抵抗率は約１００Ω・cmであった。また前記の
発光ダイオードを発光させたところ弱い発光は確認でき
たが、実質的な発光は示さなかった。
後、その上にＳｉドープのＡｌＧａＮからなるｎ型半導
体層を設けずに冷却処理したほかは実施例２に準じて半
導体を得、それを用いて発光ダイオードを形成した。前
記のｐ型半導体層のキャリア濃度は約１×１０16／cm3
であり、抵抗率は約１００Ω・cmであった。また前記の
発光ダイオードを発光させたところ弱い発光は確認でき
たが、実質的な発光は示さなかった。
【００３３】
【発明の効果】本発明によれば、ｎ型ＧａＮ系半導体層
上に気相成長させたｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半
導体層をｎ型半導体層でサンドイッチした状態で冷却す
るようにしたので、前記気相成長によるas-grownの状態
で低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成でき、基板上
にＧａＮ系のｐ−ｎ接合を一連の操作で形成することが
できる。またｐ型不純物ドープの半導体層をｐ型化する
ためのアニーリング処理や電子線処理の必要を回避でき
て製造効率に優れている。
上に気相成長させたｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半
導体層をｎ型半導体層でサンドイッチした状態で冷却す
るようにしたので、前記気相成長によるas-grownの状態
で低抵抗のｐ型ＡｌＧａＮ系半導体を形成でき、基板上
にＧａＮ系のｐ−ｎ接合を一連の操作で形成することが
できる。またｐ型不純物ドープの半導体層をｐ型化する
ためのアニーリング処理や電子線処理の必要を回避でき
て製造効率に優れている。
【図１】製造物例の断面図。
【図２】発光素子例の断面図。
【図３】他の発光素子例の断面図。
【符号の説明】 １：基板（１１：バッファ層 １２：サファイア板 １
３：窒化ガリウム板） ２：ｎ型ＧａＮ系半導体層 ３：ＧａＮ系活性層 ４：ｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半導体層 ５：ｎ型半導体層 ６，７，８：電極
３：窒化ガリウム板） ２：ｎ型ＧａＮ系半導体層 ３：ＧａＮ系活性層 ４：ｐ型不純物ドープのＡｌＧａＮ系半導体層 ５：ｎ型半導体層 ６，７，８：電極
Claims (3)
- 【請求項１】 サファイア又は窒化ガリウムからなる基
板上に、ｎ型ＧａＮ系半導体層を介して、ｐ型不純物を
ドープした、一般式：ＡｌxＧａ1-xＮ（ただし、０＜ｘ
＜１）で表されるＡｌＧａＮ系半導体層を気相成長させ
たのち、その上にｎ型半導体層を気相成長させた状態で
冷却することを特徴とするｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製
造方法。 - 【請求項２】ｎ型ＧａＮ系半導体層がｎ型不純物をドー
プした、一般式：（ＡｌyＧａ1-y）zＩｎ1-zＮ（ただ
し、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１）で表される化合物からな
り、そのｎ型ＧａＮ系半導体層が当該基板上にバッファ
層を介して設けられており、その上にＧａＮ系活性層を
介して当該ＡｌＧａＮ系半導体層を気相成長させる請求
項１に記載の製造方法。 - 【請求項３】ｎ型半導体層が一般式：ＡｌαＧａ1-αＸ
（ただし、０≦α≦１、Ｘは窒素又は燐である。）で表
される化合物又はシリコンからなる請求項１又は２に記
載の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16321794A JPH088460A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16321794A JPH088460A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH088460A true JPH088460A (ja) | 1996-01-12 |
Family
ID=15769538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16321794A Pending JPH088460A (ja) | 1994-06-22 | 1994-06-22 | ｐ型ＡｌＧａＮ系半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088460A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008759A1 (fr) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dispositif emetteur de lumiere bleue et son procede de fabrication |
| US5963787A (en) * | 1997-07-15 | 1999-10-05 | Nec Corporation | Method of producing gallium nitride semiconductor light emitting device |
| US6020602A (en) * | 1996-09-10 | 2000-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshba | GaN based optoelectronic device and method for manufacturing the same |
| JP2002314204A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-25 | Ricoh Co Ltd | ｐ型超格子構造とその作製方法、ＩＩＩ族窒化物半導体素子及びＩＩＩ族窒化物半導体発光素子 |
| US7229493B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-06-12 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 3-5 group compound semiconductor, process for producing the same, and compound semiconductor element using the same |
-
1994
- 1994-06-22 JP JP16321794A patent/JPH088460A/ja active Pending
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1997008759A1 (fr) * | 1995-08-31 | 1997-03-06 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Dispositif emetteur de lumiere bleue et son procede de fabrication |
| GB2310083A (en) * | 1995-08-31 | 1997-08-13 | Toshiba Kk | Blue light emitting device and production method thereof |
| GB2310083B (en) * | 1995-08-31 | 1999-07-28 | Toshiba Kk | Blue light emitting element and method of manufacturing same |
| US6258617B1 (en) * | 1995-08-31 | 2001-07-10 | Kabushiki Kaisha Toshiba | Method of manufacturing blue light emitting element |
| US6020602A (en) * | 1996-09-10 | 2000-02-01 | Kabushiki Kaisha Toshba | GaN based optoelectronic device and method for manufacturing the same |
| US6221684B1 (en) | 1996-09-10 | 2001-04-24 | Kabushiki Kaisha Toshiba | GaN based optoelectronic device and method for manufacturing the same |
| US5963787A (en) * | 1997-07-15 | 1999-10-05 | Nec Corporation | Method of producing gallium nitride semiconductor light emitting device |
| JP2002314204A (ja) * | 2001-04-16 | 2002-10-25 | Ricoh Co Ltd | ｐ型超格子構造とその作製方法、ＩＩＩ族窒化物半導体素子及びＩＩＩ族窒化物半導体発光素子 |
| US7229493B2 (en) | 2002-01-31 | 2007-06-12 | Sumitomo Chemical Company, Limited | 3-5 group compound semiconductor, process for producing the same, and compound semiconductor element using the same |
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