JPH09293897A - 半導体素子とその製造方法 - Google Patents
半導体素子とその製造方法Info
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- JPH09293897A JPH09293897A JP10783496A JP10783496A JPH09293897A JP H09293897 A JPH09293897 A JP H09293897A JP 10783496 A JP10783496 A JP 10783496A JP 10783496 A JP10783496 A JP 10783496A JP H09293897 A JPH09293897 A JP H09293897A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ピット数を低減し且つ平坦な成長層が得られ
る半導体素子とその製造方法を提供することが目的であ
る。 【解決手段】 III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導
体素子において、基板１上に、III−Ｖ族窒化物系半導
体からなるバッファ層２及びアンドープのIII−Ｖ族窒
化物系半導体からなる単結晶下地層３をこの順序で備え
る。
る半導体素子とその製造方法を提供することが目的であ
る。 【解決手段】 III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導
体素子において、基板１上に、III−Ｖ族窒化物系半導
体からなるバッファ層２及びアンドープのIII−Ｖ族窒
化物系半導体からなる単結晶下地層３をこの順序で備え
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体素子とその製
造方法に関する。
造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、又は
ＩｎＡｌＧａＮ等のIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子は、直接遷
移によって発光強度の大きい青色から紫外領域の発光、
特に青色発光が可能なことから注目されている。
ＩｎＡｌＧａＮ等のIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
発光ダイオードや半導体レーザ等の発光素子は、直接遷
移によって発光強度の大きい青色から紫外領域の発光、
特に青色発光が可能なことから注目されている。
【０００３】図４は従来のIII−Ｖ族窒化物系半導体発
光ダイオードを示す模式断面図である。
光ダイオードを示す模式断面図である。
【０００４】図４中、１０１はサファイヤ基板、１０２
はＧａＮバッファ層、１０３はｎ型クラッド層でもある
ｎ型ＧａＮコンタクト層、１０４はＩｎＧａＮ活性層、
１０５はｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０６はｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層、１０７はｐ側電極、１０８はｎ側電極
である。
はＧａＮバッファ層、１０３はｎ型クラッド層でもある
ｎ型ＧａＮコンタクト層、１０４はＩｎＧａＮ活性層、
１０５はｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、１０６はｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層、１０７はｐ側電極、１０８はｎ側電極
である。
【０００５】斯る発光ダイオードの各層は以下のように
形成される。
形成される。
【０００６】まず、サファイヤ基板１０１上に、６００
℃の成長温度で非単結晶のＧａＮバッファ層１０２をＭ
ＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成する。
℃の成長温度で非単結晶のＧａＮバッファ層１０２をＭ
ＯＣＶＤ法（有機金属気相成長法）により形成する。
【０００７】次に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１０３を成
長するために温度１１５０℃まで昇温する。これにより
ＧａＮバッファ層１０２を単結晶化し、層１０２内に種
単結晶を成長させる。その後、この種単結晶を有するＧ
ａＮバッファ層１０２上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１
０３（成長温度：１１５０℃）、ＩｎＧａＮ活性層１０
４（成長温度：８６０℃）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０５（成長温度：１１５０℃）、及びｐ型ＧａＮコン
タクト層１０６（成長温度：１１５０℃）をＭＯＣＶＤ
法によりこの順序で成長する。
長するために温度１１５０℃まで昇温する。これにより
ＧａＮバッファ層１０２を単結晶化し、層１０２内に種
単結晶を成長させる。その後、この種単結晶を有するＧ
ａＮバッファ層１０２上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１
０３（成長温度：１１５０℃）、ＩｎＧａＮ活性層１０
４（成長温度：８６０℃）、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
１０５（成長温度：１１５０℃）、及びｐ型ＧａＮコン
タクト層１０６（成長温度：１１５０℃）をＭＯＣＶＤ
法によりこの順序で成長する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ｇ
ａＮバッファ層１０２にはピット（穴等）が多数発生
し、表面性（表面モフォロジー）が悪く、このバッファ
層１０２上に形成した成長層、即ちｎ型コンタクト層１
０３、活性層１０４、ｐ型クラッド層１０５、及びｐ型
コンタクト層１０６にピットが発生し、平坦性が著しく
低下する。この結果、リーク電流が発生する他、特に、
ＧａＮバッファ層１０２上に形成した層はアンドープ状
態でｎ−キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上となり、
ｐ型化することが困難であった。従って、殆ど発光しな
い等の特性劣化が生じ、製造歩留まりが非常に悪いとい
う問題があった。
ａＮバッファ層１０２にはピット（穴等）が多数発生
し、表面性（表面モフォロジー）が悪く、このバッファ
層１０２上に形成した成長層、即ちｎ型コンタクト層１
０３、活性層１０４、ｐ型クラッド層１０５、及びｐ型
コンタクト層１０６にピットが発生し、平坦性が著しく
低下する。この結果、リーク電流が発生する他、特に、
ＧａＮバッファ層１０２上に形成した層はアンドープ状
態でｎ−キャリア濃度が１×１０18ｃｍ-3以上となり、
ｐ型化することが困難であった。従って、殆ど発光しな
い等の特性劣化が生じ、製造歩留まりが非常に悪いとい
う問題があった。
【０００９】この様な問題は、バッファ層２として、Ｇ
ａＮ層に代えて非単結晶のＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層を用
いても同様に生じる。
ａＮ層に代えて非単結晶のＡｌＮ層、ＡｌＧａＮ層を用
いても同様に生じる。
【００１０】本発明は上述の問題点を鑑み成されたもの
であり、ピット数を低減し且つ平坦な成長層が得られる
半導体素子とその製造方法を提供することが目的であ
る。
であり、ピット数を低減し且つ平坦な成長層が得られる
半導体素子とその製造方法を提供することが目的であ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体素子は、
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子におい
て、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッ
ファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体から
なる単結晶下地層をこの順序で備えることを特徴とす
る。本発明の半導体素子は、ウェハ、発光ダイオードや
半導体レーザなどの発光素子、フォトダイオードなどの
受光素子等を意味する。
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子におい
て、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッ
ファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体から
なる単結晶下地層をこの順序で備えることを特徴とす
る。本発明の半導体素子は、ウェハ、発光ダイオードや
半導体レーザなどの発光素子、フォトダイオードなどの
受光素子等を意味する。
【００１２】更に、前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で備えることを特徴とする。この場合、発光ダイオ
ード、半導体レーザなどの発光素子として使用される。
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で備えることを特徴とする。この場合、発光ダイオ
ード、半導体レーザなどの発光素子として使用される。
【００１３】特に、前記バッファ層は非単結晶層からな
ることを特徴とする。
ることを特徴とする。
【００１４】更に、前記バッファ層はＡｌＮ層からなる
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
【００１５】更に、前記バッファ層はＡｌＧａＮ層から
なることを特徴とする。
なることを特徴とする。
【００１６】更に、前記下地層はＧａＮ層であることを
特徴とする。
特徴とする。
【００１７】更に、前記下地層はＡｌＧａＮ層であるこ
とを特徴とする。
とを特徴とする。
【００１８】また、本発明の半導体素子の製造方法は、
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成
長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、
基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ
層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
単結晶下地層をこの順序で成長することを特徴とする。
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成
長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、
基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ
層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
単結晶下地層をこの順序で成長することを特徴とする。
【００１９】特に、前記III−Ｖ族窒化物系半導体から
なるバッファ層の成長温度が、非単結晶成長温度である
ことを特徴とする。
なるバッファ層の成長温度が、非単結晶成長温度である
ことを特徴とする。
【００２０】更に、前記バッファ層はＡｌＧａＮ層から
なることが好ましく、またＡｌＮ層でもよい。
なることが好ましく、またＡｌＮ層でもよい。
【００２１】更に、前記下地層はＧａＮ層であることが
好ましく、ＡｌＧａＮ層でも好ましい。
好ましく、ＡｌＧａＮ層でも好ましい。
【００２２】更に、前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で気相成長法で形成して、発光ダイオードや半導体
レーザ等の発光素子を形成してもよい。
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で気相成長法で形成して、発光ダイオードや半導体
レーザ等の発光素子を形成してもよい。
【００２３】上記第１、第２導電型のクラッド層は、Ａ
ｌＧａＮ層又はＧａＮ層がよい。
ｌＧａＮ層又はＧａＮ層がよい。
【００２４】上記バッファ層がＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ
≦１）からなる場合、Ａｌ組成比ｘは０．４以上１以下
がよく、更に好ましいのは、０．５以上０．６以下であ
る。
≦１）からなる場合、Ａｌ組成比ｘは０．４以上１以下
がよく、更に好ましいのは、０．５以上０．６以下であ
る。
【００２５】また、上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）
バッファ層の層厚は、８０Å以上１８０Å以下の範囲が
非常に好ましく、９０Å以上１６０Å以下が更に好まし
く、更に好ましいのは９０Å以上１４０Å以下である。
バッファ層の層厚は、８０Å以上１８０Å以下の範囲が
非常に好ましく、９０Å以上１６０Å以下が更に好まし
く、更に好ましいのは９０Å以上１４０Å以下である。
【００２６】特に、バッファ層としては、層厚１００Å
以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０Å
のＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０Å
のＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
【００２７】特に、前記活性層から構成元素が脱離する
のを抑制するために、前記活性層上全面に密接してIII
−Ｖ族窒化物系半導体からなるキャップ層を形成するこ
とが好ましい。このキャップ層は気相成長法により形成
するのが好ましい。
のを抑制するために、前記活性層上全面に密接してIII
−Ｖ族窒化物系半導体からなるキャップ層を形成するこ
とが好ましい。このキャップ層は気相成長法により形成
するのが好ましい。
【００２８】特に、前記活性層は、Ｉｎを含有し、更に
はＩｎＧａＮ層からなってもよい。
はＩｎＧａＮ層からなってもよい。
【００２９】特に、前記キャップ層は前記活性層よりバ
ンドギャップが大きいことが好ましい。このキャップ層
のバンドギャップは、活性層と第２導電型のクラッド層
のバンドギャップの中間の大きさであるのがより好まし
い。
ンドギャップが大きいことが好ましい。このキャップ層
のバンドギャップは、活性層と第２導電型のクラッド層
のバンドギャップの中間の大きさであるのがより好まし
い。
【００３０】更に、前記キャップ層はアンドープ層であ
ることが好ましい。
ることが好ましい。
【００３１】また、前記キャップ層は量子効果を略有し
ない層厚以上の層厚を有することが好ましい。
ない層厚以上の層厚を有することが好ましい。
【００３２】特に、前記キャップ層は、ＧａＮ層である
ことを特徴とする。
ことを特徴とする。
【００３３】また、ＩｎＧａＮからなる活性層を有する
III−Ｖ族窒化物系半導体発光素子を気相成長法を用い
て製造する発光素子の製造方法において、前記活性層上
に７００℃以上９５０℃以下の成長温度でＧａＮからな
るキャップ層を気相成長法により形成してもよい。
III−Ｖ族窒化物系半導体発光素子を気相成長法を用い
て製造する発光素子の製造方法において、前記活性層上
に７００℃以上９５０℃以下の成長温度でＧａＮからな
るキャップ層を気相成長法により形成してもよい。
【００３４】更に、前記キャップ層の結晶成長温度は、
活性層が単結晶成長可能な温度以下であるのがよく、好
ましくは活性層の成長温度と略同じ温度である。
活性層が単結晶成長可能な温度以下であるのがよく、好
ましくは活性層の成長温度と略同じ温度である。
【００３５】前記キャップ層は前記活性層の形成に連続
して形成するのが、活性層から構成元素が脱離しえる時
間が殆どなくなるので好ましい。
して形成するのが、活性層から構成元素が脱離しえる時
間が殆どなくなるので好ましい。
【００３６】上記気相成長法としては、ＭＯＣＶＤ法が
好ましい。
好ましい。
【００３７】
【発明の実施の形態】本発明の実施の一形態であるIII
−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオードを図１を用いて詳
細に説明する。
−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオードを図１を用いて詳
細に説明する。
【００３８】図１中、１はサファイヤ絶縁基板、２は基
板１上に形成された層厚ｔÅのアンドープのＡｌxＧａ
1-xＮ（０＜ｘ≦１）非単結晶バッファ層、３はバッフ
ァ層２上に形成された層厚０．２μｍのアンドープのＧ
ａＮ単結晶下地層、４は下地層３上に形成された層厚
１．４μｍのｎ型クラッド層を兼用するＳｉドープのｎ
型ＧａＮコンタクト層、５はｎ型コンタクト層４上に形
成された層厚０．２μｍのＺｎ及びＳｉがドープされた
ＩｎqＧａ1-qＮ（ｑ＝０．０５）活性層、６は活性層５
上に形成されたＩｎＧａＮ活性層５の結晶劣化を防止す
る層厚２００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層、７は
キャツプ層６上に形成された層厚０．１５μｍのＭｇが
ドープされたｐ型ＡｌzＧａ1-zＮ（ｚ＝０．２）クラッ
ド層、８はｐ型クラッド層７上に形成された層厚０．３
μｍのＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層であ
る。
板１上に形成された層厚ｔÅのアンドープのＡｌxＧａ
1-xＮ（０＜ｘ≦１）非単結晶バッファ層、３はバッフ
ァ層２上に形成された層厚０．２μｍのアンドープのＧ
ａＮ単結晶下地層、４は下地層３上に形成された層厚
１．４μｍのｎ型クラッド層を兼用するＳｉドープのｎ
型ＧａＮコンタクト層、５はｎ型コンタクト層４上に形
成された層厚０．２μｍのＺｎ及びＳｉがドープされた
ＩｎqＧａ1-qＮ（ｑ＝０．０５）活性層、６は活性層５
上に形成されたＩｎＧａＮ活性層５の結晶劣化を防止す
る層厚２００ÅのアンドープのＧａＮキャップ層、７は
キャツプ層６上に形成された層厚０．１５μｍのＭｇが
ドープされたｐ型ＡｌzＧａ1-zＮ（ｚ＝０．２）クラッ
ド層、８はｐ型クラッド層７上に形成された層厚０．３
μｍのＭｇがドープされたｐ型ＧａＮコンタクト層であ
る。
【００３９】９はｐ型コンタクト層８上の一部に形成さ
れたＡｕからなるｐ側電極、１０はｐ型コンタクト層８
からｎ型コンタクト層４の層中の所定位置に至って除去
されｎ型コンタクト層４が露出したｎ側電極形成領域上
に形成されたＡｌからなるｎ側電極である。
れたＡｕからなるｐ側電極、１０はｐ型コンタクト層８
からｎ型コンタクト層４の層中の所定位置に至って除去
されｎ型コンタクト層４が露出したｎ側電極形成領域上
に形成されたＡｌからなるｎ側電極である。
【００４０】斯る発光ダイオードの製造方法を説明す
る。本実施形態では有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）により各層が形成される。
る。本実施形態では有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶ
Ｄ法）により各層が形成される。
【００４１】まず、有機金属化学気相成長装置内に基板
１を設置した後、非単結晶成長温度、例えば６００℃の
成長温度（基板温度）に保持した状態にして、キャリア
ガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）、又はトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）を用い、基板１上に非単結晶のＡｌＧａＮ
又はＡｌＮバッファ層２を成長させる。
１を設置した後、非単結晶成長温度、例えば６００℃の
成長温度（基板温度）に保持した状態にして、キャリア
ガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリ
メチルガリウム（ＴＭＧ）、又はトリメチルアルミニウ
ム（ＴＭＡ）を用い、基板１上に非単結晶のＡｌＧａＮ
又はＡｌＮバッファ層２を成長させる。
【００４２】その後、バッファ層２上に、単結晶成長温
度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０
℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとし
てＨ 2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用い、単結晶のアンドープのＧａＮ
下地層３を成長させる。
度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０
℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとし
てＨ 2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧ）を用い、単結晶のアンドープのＧａＮ
下地層３を成長させる。
【００４３】続いて、下地層３上に、単結晶成長温度、
好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の
成長温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2、
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4を用い、単
結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成長さ
せる。
好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５０℃の
成長温度に保持した状態で、キャリアガスとしてＨ2、
Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＳｉＨ4を用い、単
結晶のＳｉドープのｎ型ＧａＮコンタクト層４を成長さ
せる。
【００４４】次に、ｎ型コンタクト層４上に、単結晶成
長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃
の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとして
Ｈ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）
を用いて、単結晶のＳｉ及びＺｎドープのＩｎＧａＮ活
性層５を成長させる。
長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃
の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスとして
Ｈ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）、ド
ーパントガスとしてＳｉＨ4、ジエチル亜鉛（ＤＥＺ）
を用いて、単結晶のＳｉ及びＺｎドープのＩｎＧａＮ活
性層５を成長させる。
【００４５】引き続いて、ＩｎＧａＮ活性層５上に、単
結晶成長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８
６０℃の活性層５と同じ成長温度に保持した状態で、キ
ャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、活性層５の
成長に連続して単結晶のアンドープのＧａＮキャップ層
６を成長させる。
結晶成長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８
６０℃の活性層５と同じ成長温度に保持した状態で、キ
ャリアガスとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用い、活性層５の
成長に連続して単結晶のアンドープのＧａＮキャップ層
６を成長させる。
【００４６】その後、ＧａＮキャップ層６上に、単結晶
成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１
１５０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガ
スとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）用い、単結晶のＭｇドープの
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７を成長させる。
成長温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１
１５０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガ
スとしてＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメ
チルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（Ｔ
ＭＡ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）用い、単結晶のＭｇドープの
ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層７を成長させる。
【００４７】次に、ｐ型クラッド層７上に、単結晶成長
温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５
０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスと
してＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）用い、単結晶の
Ｍｇドープのｐ型ＧａＮコンタクト層８を成長させる。
温度、好ましくは１０００〜１２００℃、例えば１１５
０℃の成長温度に保持した状態にして、キャリアガスと
してＨ2、Ｎ2、原料ガスとしてアンモニア、トリメチル
ガリウム（ＴＭＧ）、ドーパントガスとしてＣｐ2Ｍｇ
（シクロペンタジエニルマグネシウム）用い、単結晶の
Ｍｇドープのｐ型ＧａＮコンタクト層８を成長させる。
【００４８】上記結晶成長後、基板１を上記装置から取
り出し、ｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の
層途中までを反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＥ
法）によりエッチング除去して、ｎ型コンタクト層４が
露出したｎ側電極形成領域を作製する。
り出し、ｐ型コンタクト層８からｎ型コンタクト層４の
層途中までを反応性イオンビームエッチング法（ＲＩＥ
法）によりエッチング除去して、ｎ型コンタクト層４が
露出したｎ側電極形成領域を作製する。
【００４９】そして、ｐ型コンタクト層８及びｐ型クラ
ッド層７のドーパントを活性化して高キャリア濃度にす
ると共に、ｎ型コンタクト層４のエッチングによる結晶
劣化を回復するために、窒素雰囲気中、７００〜８００
℃で３０〜６０分間熱処理を行う。
ッド層７のドーパントを活性化して高キャリア濃度にす
ると共に、ｎ型コンタクト層４のエッチングによる結晶
劣化を回復するために、窒素雰囲気中、７００〜８００
℃で３０〜６０分間熱処理を行う。
【００５０】その後、ｐ型コンタクト層８上にＡｕから
なるｐ側電極９を蒸着法等により形成すると共に、ｎ型
コンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域上にＡｌからな
るｎ側電極１０を蒸着法等により形成した後、５００℃
で熱処理してｐ側、ｎ側電極９、１０をそれぞれオーミ
ック接触させて、図１に示す発光ダイオードを形成す
る。
なるｐ側電極９を蒸着法等により形成すると共に、ｎ型
コンタクト層４の上記ｎ側電極形成領域上にＡｌからな
るｎ側電極１０を蒸着法等により形成した後、５００℃
で熱処理してｐ側、ｎ側電極９、１０をそれぞれオーミ
ック接触させて、図１に示す発光ダイオードを形成す
る。
【００５１】図２は、上記発光ダイオード作製条件と同
条件で、サファイヤ基板１上に、バッファ層２として層
厚ｔのアンドープのＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）非単
結晶層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの
順序で形成したウエハの下地層３上へＸ線照射して求め
たＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭ（半値幅）の値を示
し、図３は、上記同条件で、サファイヤ基板１上に、バ
ッファ層２として層厚ｔのアンドープのＡｌＮ非単結晶
層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの順序
で成したウエハの下地層３上へＸ線照射することにより
求めたＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭの値を示す。
条件で、サファイヤ基板１上に、バッファ層２として層
厚ｔのアンドープのＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ＜１）非単
結晶層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの
順序で形成したウエハの下地層３上へＸ線照射して求め
たＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭ（半値幅）の値を示
し、図３は、上記同条件で、サファイヤ基板１上に、バ
ッファ層２として層厚ｔのアンドープのＡｌＮ非単結晶
層、及びアンドープのＧａＮ単結晶下地層３をこの順序
で成したウエハの下地層３上へＸ線照射することにより
求めたＸ線ロッキングカーブのＦＷＨＭの値を示す。
【００５２】この図２及び図３から、バッファ層２がＡ
ｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる場合には、Ａｌ組
成比ｘは０．４以上１以下がよく、更に好ましいのは、
０．５以上０．６以下である。
ｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）からなる場合には、Ａｌ組
成比ｘは０．４以上１以下がよく、更に好ましいのは、
０．５以上０．６以下である。
【００５３】また、上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）
バッファ層２は、８０Å以上１８０Å以下の範囲で極小
点を有するので、この範囲が非常に好ましく、９０Å以
上１６０Å以下が更に好ましく、更に好ましいのは９０
Å以上１４０Å以下である。
バッファ層２は、８０Å以上１８０Å以下の範囲で極小
点を有するので、この範囲が非常に好ましく、９０Å以
上１６０Å以下が更に好ましく、更に好ましいのは９０
Å以上１４０Å以下である。
【００５４】特に、バッファ層２としては、層厚１００
Å以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０
ÅのＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
Å以上１３０Å以下、より好ましくは略１１０〜１２０
ÅのＡｌxＧａ1-xＮ（ｘは略０．５）層がよい。
【００５５】上記ＡｌxＧａ1-xＮ（０＜ｘ≦１）バッフ
ァ層２上の形成されたＧａＮ下地層３は、上述から判る
ようにＦＷＨＭがよく、しかもピットが低減され、平坦
性及び表面モフォロジーが非常に良好であった。
ァ層２上の形成されたＧａＮ下地層３は、上述から判る
ようにＦＷＨＭがよく、しかもピットが低減され、平坦
性及び表面モフォロジーが非常に良好であった。
【００５６】例えば、バッファ層２として、層厚１１０
ÅのアンドープのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層を用いた発光ダイ
オードは、下地層３上に成長された各成長層にはピット
がなく、平坦性、表面性に非常に優れており、ピットに
起因したリーク電流による特性不良の発生がなく、しか
も良好なｐ型層が得られ、製造歩留まりが非常によい。
ÅのアンドープのＡｌ0.5Ｇａ0.5Ｎ層を用いた発光ダイ
オードは、下地層３上に成長された各成長層にはピット
がなく、平坦性、表面性に非常に優れており、ピットに
起因したリーク電流による特性不良の発生がなく、しか
も良好なｐ型層が得られ、製造歩留まりが非常によい。
【００５７】更に、本実施形態の発光ダイオードでは高
出力発光が実現できた。その理由は、良好な下地層３に
より活性層５の結晶性が良くななったためである。
出力発光が実現できた。その理由は、良好な下地層３に
より活性層５の結晶性が良くななったためである。
【００５８】加えて、本実施形態では、ＩｎＧａＮ活性
層５に密接して形成されたアンドープのＧａＮキャップ
層６を有する構成により、活性層５の形成中又は形成後
に活性層５からＩｎ等が脱離するのが抑制され、活性層
５の結晶欠陥の数が低減し、結晶性の劣化が抑制される
ためであり、更には、上記活性層５は結晶欠陥が少ない
ので、この活性層５へ不所望な不純物が拡散するのが抑
制されたためと考えられるからである。
層５に密接して形成されたアンドープのＧａＮキャップ
層６を有する構成により、活性層５の形成中又は形成後
に活性層５からＩｎ等が脱離するのが抑制され、活性層
５の結晶欠陥の数が低減し、結晶性の劣化が抑制される
ためであり、更には、上記活性層５は結晶欠陥が少ない
ので、この活性層５へ不所望な不純物が拡散するのが抑
制されたためと考えられるからである。
【００５９】更に、本実施形態のキャップ層６は、故意
にドーパントを使用することなく形成される、所謂アン
ドープ層であるので、活性層５への不所望な不純物の拡
散が十分に抑制され、更に活性層５を良好な状態にでき
るため、より高出力化が図れている。即ち、本実施形態
の場合、活性層５からの構成元素の脱離が抑制されて活
性層５の結晶欠陥数の低減したことによる活性層５への
不純物の拡散抑制効果と、キャップ層６がアンドープ層
であることによる活性層５への不純物の拡散抑制効果の
両効果により、活性層５への不所望な不純物拡散が顕著
に抑制されるので、より高出力化が実現できるのであ
る。
にドーパントを使用することなく形成される、所謂アン
ドープ層であるので、活性層５への不所望な不純物の拡
散が十分に抑制され、更に活性層５を良好な状態にでき
るため、より高出力化が図れている。即ち、本実施形態
の場合、活性層５からの構成元素の脱離が抑制されて活
性層５の結晶欠陥数の低減したことによる活性層５への
不純物の拡散抑制効果と、キャップ層６がアンドープ層
であることによる活性層５への不純物の拡散抑制効果の
両効果により、活性層５への不所望な不純物拡散が顕著
に抑制されるので、より高出力化が実現できるのであ
る。
【００６０】このように、本実施形態の発光ダイオード
は、発光波長のバラツキが小さく、不発光になる恐れも
殆どなく、しかも、発光強度が顕著に大きく、製造歩留
まりも非常によい。
は、発光波長のバラツキが小さく、不発光になる恐れも
殆どなく、しかも、発光強度が顕著に大きく、製造歩留
まりも非常によい。
【００６１】一方、サファイヤ基板１上に層厚２００Å
（最適値）のアンドープの非単結晶ＧａＮバッファ層及
び層厚１．２μｍのアンドープの単結晶のＧａＮ下地層
をＭＯＣＶＤ法で成長したウエハのＧａＮ下地層上へＸ
線照射することにより求めたＸ線ロッキングカーブのＦ
ＷＨＭは、約４１０ｓｅｃと非常に小さい値を得られた
が、ピットが多数発生し、このウエハを用いた素子製造
歩留まりは著しく悪かった。
（最適値）のアンドープの非単結晶ＧａＮバッファ層及
び層厚１．２μｍのアンドープの単結晶のＧａＮ下地層
をＭＯＣＶＤ法で成長したウエハのＧａＮ下地層上へＸ
線照射することにより求めたＸ線ロッキングカーブのＦ
ＷＨＭは、約４１０ｓｅｃと非常に小さい値を得られた
が、ピットが多数発生し、このウエハを用いた素子製造
歩留まりは著しく悪かった。
【００６２】また、下地層を用いずにアンドープのＧａ
Ｎ非単結晶バッファ層、アンドープのＡｌＧａＮ非単結
晶バッファ層、又はアンドープのＡｌＮ非単結晶バッフ
ァ層を用いた場合も素子製造歩留まりは著しく悪かっ
た。
Ｎ非単結晶バッファ層、アンドープのＡｌＧａＮ非単結
晶バッファ層、又はアンドープのＡｌＮ非単結晶バッフ
ァ層を用いた場合も素子製造歩留まりは著しく悪かっ
た。
【００６３】上述の発光ダイオードの製造方法では、基
板１上に非単結晶成長温度で非単結晶のバッファ層２を
密接して形成した後、単結晶成長温度に昇温保持した状
態でバッファ層２上にアンドープのＧａＮ単結晶下地層
３を密着形成するので、ピット数を低減でき、結晶性、
表面性、及び平坦性が非常に優れた単結晶下地層３を形
成できる。この結果、この下地層３上に形成する各層の
結晶性、平坦性、及び表面性が非常に良好になるので、
歩留まりが向上する共に、良好なｐ型層も得られる。
板１上に非単結晶成長温度で非単結晶のバッファ層２を
密接して形成した後、単結晶成長温度に昇温保持した状
態でバッファ層２上にアンドープのＧａＮ単結晶下地層
３を密着形成するので、ピット数を低減でき、結晶性、
表面性、及び平坦性が非常に優れた単結晶下地層３を形
成できる。この結果、この下地層３上に形成する各層の
結晶性、平坦性、及び表面性が非常に良好になるので、
歩留まりが向上する共に、良好なｐ型層も得られる。
【００６４】特に、斯る発光ダイオードの製造は、Ｉｎ
ＧａＮ活性層５全面直上に、アンドープのＧａＮキャッ
プ層６をＩｎＧａＮ活性層５の結晶成長可能な温度以下
で成長するので、このキャップ層６を形成する際に、Ｉ
ｎＧａＮ活性層５の構成元素の脱離を抑制できると共
に、キャップ層６を形成した後にＩｎＧａＮ活性層５か
らの構成元素の脱離を防止できるので、好ましい製造方
法である。
ＧａＮ活性層５全面直上に、アンドープのＧａＮキャッ
プ層６をＩｎＧａＮ活性層５の結晶成長可能な温度以下
で成長するので、このキャップ層６を形成する際に、Ｉ
ｎＧａＮ活性層５の構成元素の脱離を抑制できると共
に、キャップ層６を形成した後にＩｎＧａＮ活性層５か
らの構成元素の脱離を防止できるので、好ましい製造方
法である。
【００６５】特に、本実施形態では、活性層５とキャッ
プ層６の成長温度を略同じとして連続的に成長するの
で、活性層５からの構成元素の脱離を十分に抑制でき
る。
プ層６の成長温度を略同じとして連続的に成長するの
で、活性層５からの構成元素の脱離を十分に抑制でき
る。
【００６６】なお、上述では、キャップ層６の層厚を２
００Åとした時の発光強度が３４０（任意単位）である
のに対して、キャップ層６の層厚を１００Åとした時
は、キャップ層６がない場合よりは大きいが、発光強度
が３６（任意単位）と略１０分の１となった。また、キ
ャップ層６の層厚を３００Åとした時は、層厚を２００
Åとした時の１．４倍、層厚を４００Åとした時は、
０．８倍であった。このことから、キャップ層６の層厚
は、２００〜４００Åで好ましい効果があることが判
り、キャップ層６の層厚は量子効果が略生じない層厚以
上が好ましいと言える。
００Åとした時の発光強度が３４０（任意単位）である
のに対して、キャップ層６の層厚を１００Åとした時
は、キャップ層６がない場合よりは大きいが、発光強度
が３６（任意単位）と略１０分の１となった。また、キ
ャップ層６の層厚を３００Åとした時は、層厚を２００
Åとした時の１．４倍、層厚を４００Åとした時は、
０．８倍であった。このことから、キャップ層６の層厚
は、２００〜４００Åで好ましい効果があることが判
り、キャップ層６の層厚は量子効果が略生じない層厚以
上が好ましいと言える。
【００６７】尚、アンドープの単結晶下地層３として
は、ＧａＮ層のほか、ＡｌＧａＮ層でもよいが、ＡｌＮ
層は好ましくない。
は、ＧａＮ層のほか、ＡｌＧａＮ層でもよいが、ＡｌＮ
層は好ましくない。
【００６８】次に、本発明の第２の実施形態に係るIII
−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオーオを説明する。
−Ｖ族窒化物系半導体発光ダイオーオを説明する。
【００６９】本実施形態が第１の形態と異なる点は、キ
ャップ層６として、アンドープのＧａＮ層に代えて層厚
２００ÅのアンドープのＡｌuＧａ1-uＮ層（ｕは略０．
１、０．２）を用いた点である。このＡｌuＧａ1-uＮ層
もＭＯＣＶＤ法により形成され、成長温度は、単結晶成
長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃
であり、キャリアガスはＨ2、Ｎ2、原料ガスはアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）である。
ャップ層６として、アンドープのＧａＮ層に代えて層厚
２００ÅのアンドープのＡｌuＧａ1-uＮ層（ｕは略０．
１、０．２）を用いた点である。このＡｌuＧａ1-uＮ層
もＭＯＣＶＤ法により形成され、成長温度は、単結晶成
長温度、好ましくは７００〜９５０℃、例えば８６０℃
であり、キャリアガスはＨ2、Ｎ2、原料ガスはアンモニ
ア、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡ）である。
【００７０】この場合も、キャップ層６がない場合に比
べて発光強度は顕著に大きくなり、製造歩留まりも向上
した。
べて発光強度は顕著に大きくなり、製造歩留まりも向上
した。
【００７１】しかしながら、第１実施形態でアンドープ
のＧａＮキャップ層６が２００Åの時の発光強度が４５
０（任意単位）であるとした時に比べて、ｕが約０．１
であるアンドープのＡｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合
の発光強度は、半分以下の１９０（任意単位）であっ
た。
のＧａＮキャップ層６が２００Åの時の発光強度が４５
０（任意単位）であるとした時に比べて、ｕが約０．１
であるアンドープのＡｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合
の発光強度は、半分以下の１９０（任意単位）であっ
た。
【００７２】更に、ｕが約０．２であるアンドープのＡ
ｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合の発光強度は、ｕが
０．１の場合の３分の１であった。
ｌuＧａ1-uＮキャップ層６の場合の発光強度は、ｕが
０．１の場合の３分の１であった。
【００７３】上述のことから、キャップ層６のバンドギ
ャップの大きさは活性層５とｐ型クラッド層７のバンド
ギャップの間にあるのが好ましく、しかもキャップ層６
はＧａＮが最も好ましく、ＡｌuＧａ1-uＮ層を使用する
場合にもｐ型クラッド層７のバンドギャップより小さく
するのがよい。
ャップの大きさは活性層５とｐ型クラッド層７のバンド
ギャップの間にあるのが好ましく、しかもキャップ層６
はＧａＮが最も好ましく、ＡｌuＧａ1-uＮ層を使用する
場合にもｐ型クラッド層７のバンドギャップより小さく
するのがよい。
【００７４】また、上述では、ｎ型コンタクト層４直上
に活性層５を形成しているが、上記ｎ型コンタクト層４
と活性層５の間にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を介在させ
てもよい。
に活性層５を形成しているが、上記ｎ型コンタクト層４
と活性層５の間にｎ型ＡｌＧａＮクラッド層を介在させ
てもよい。
【００７５】上記各実施形態では、活性層５として量子
井戸構造でない、非量子井戸構造の活性層を用いたが、
勿論、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造を用いても
よく、例えば、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ＞０）量子井戸
層からなる単一量子井戸構造、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ
＞０）量子井戸層とＩｎrＧａ1-rＮ（１＞ｓ＞ｒ≧０）
量子障壁層をからなる多重量子井戸構造としてもよい。
井戸構造でない、非量子井戸構造の活性層を用いたが、
勿論、単一量子井戸構造、多重量子井戸構造を用いても
よく、例えば、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ＞０）量子井戸
層からなる単一量子井戸構造、ＩｎsＧａ1-sＮ（１＞ｓ
＞０）量子井戸層とＩｎrＧａ1-rＮ（１＞ｓ＞ｒ≧０）
量子障壁層をからなる多重量子井戸構造としてもよい。
【００７６】上記各実施形態では、絶縁基板上に半導体
層を備えた発光素子について述べたが、ＳｉＣ基板等の
導電性基板上に半導体層を備え、この半導体層の最上層
と基板の下面に電極を有する発光素子にしてもよい。
層を備えた発光素子について述べたが、ＳｉＣ基板等の
導電性基板上に半導体層を備え、この半導体層の最上層
と基板の下面に電極を有する発光素子にしてもよい。
【００７７】また、上述では、ｎ型クラッド層上に活性
層、ｐ型クラッド層をこの順序で形成したが、ｐ型クラ
ッド層上に活性層、ｎ型クラッド層をこの順序で形成す
るようにしてもよく、即ち上述とは逆導電型としてもよ
い。
層、ｐ型クラッド層をこの順序で形成したが、ｐ型クラ
ッド層上に活性層、ｎ型クラッド層をこの順序で形成す
るようにしてもよく、即ち上述とは逆導電型としてもよ
い。
【００７８】また、上記各実施形態では、ダブルヘテロ
構造の発光ダイオードについて述べたが、本発明は単純
なｐｎ接合からなる発光ダイオードにも適用できる他、
発光ダイオード以外の半導体レーザ等の発光素子、フォ
トダイオードなどの受光素子などの半導体素子にも応用
できる。
構造の発光ダイオードについて述べたが、本発明は単純
なｐｎ接合からなる発光ダイオードにも適用できる他、
発光ダイオード以外の半導体レーザ等の発光素子、フォ
トダイオードなどの受光素子などの半導体素子にも応用
できる。
【００７９】尚、上述では下地層３として、０．２μｍ
の層厚を用いたが、数百Å〜数千Åの範囲で適宜変更可
能である。
の層厚を用いたが、数百Å〜数千Åの範囲で適宜変更可
能である。
【００８０】
【発明の効果】本発明の半導体素子は、III−Ｖ族窒化
物系半導体からなる半導体素子において、基板上に、II
I−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ層及びアンド
ープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる単結晶下地層
をこの順序で備えるので、この単結晶下地層はピット数
が低減し、結晶性、平坦性、及び表面性が良好になる。
この結果、この単結晶上に形成されるIII−Ｖ族窒化物
系半導体からなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性
が良好となると共に、良好なｐ型層も得られる。
物系半導体からなる半導体素子において、基板上に、II
I−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ層及びアンド
ープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる単結晶下地層
をこの順序で備えるので、この単結晶下地層はピット数
が低減し、結晶性、平坦性、及び表面性が良好になる。
この結果、この単結晶上に形成されるIII−Ｖ族窒化物
系半導体からなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性
が良好となると共に、良好なｐ型層も得られる。
【００８１】従って、半導体素子の製造歩留まりを大幅
に向上できる。そして、半導体素子が発光素子の場合、
高い光出力が可能である。
に向上できる。そして、半導体素子が発光素子の場合、
高い光出力が可能である。
【００８２】特に、前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で備える場合、ピットに起因したリーク電流の発生
をなくすことができ、製造歩留まりを大幅に向上できる
と共に、発光強度の大きい発光ダイオードや半導体レー
ザなどの発光素子を提供できる。
窒化物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III
−Ｖ族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族
窒化物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの
順序で備える場合、ピットに起因したリーク電流の発生
をなくすことができ、製造歩留まりを大幅に向上できる
と共に、発光強度の大きい発光ダイオードや半導体レー
ザなどの発光素子を提供できる。
【００８３】特に、前記バッファ層は非単結晶層からな
る場合に、バッファ層として十分に機能するので、製造
歩留まりを顕著に向上できる。
る場合に、バッファ層として十分に機能するので、製造
歩留まりを顕著に向上できる。
【００８４】更に、前記バッファ層はＡｌＮ層からなる
場合、製造歩留まりをより向上できる。
場合、製造歩留まりをより向上できる。
【００８５】特に、前記バッファ層はＡｌＧａＮ層から
なる場合、製造歩留まりをより好ましく向上できる。
なる場合、製造歩留まりをより好ましく向上できる。
【００８６】更に、前記下地層はＧａＮ層である場合、
製造歩留まりを好ましく向上できる。
製造歩留まりを好ましく向上できる。
【００８７】また、前記下地層はＡｌＧａＮ層である場
合、製造歩留まりを好ましく向上できる。
合、製造歩留まりを好ましく向上できる。
【００８８】また、本発明の半導体素子の製造方法は、
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成
長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、
基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ
層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
単結晶下地層をこの順序で成長するので、単結晶下地層
の結晶性及び表面性を良好にできる。この結果、この単
結晶下地層上に形成されるIII−Ｖ族窒化物系半導体か
らなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性が良好とな
るので、半導体素子の製造歩留まりを向上できる。
III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導体素子を気相成
長法を用いて製造する半導体素子の製造方法において、
基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体からなるバッファ
層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系半導体からなる
単結晶下地層をこの順序で成長するので、単結晶下地層
の結晶性及び表面性を良好にできる。この結果、この単
結晶下地層上に形成されるIII−Ｖ族窒化物系半導体か
らなる成長層の結晶性、平坦性、及び表面性が良好とな
るので、半導体素子の製造歩留まりを向上できる。
【００８９】特に、前記III−Ｖ族窒化物系半導体から
なるバッファ層の成長温度が、非単結晶成長温度である
場合、好ましく半導体素子の製造歩留まりを向上でき
る。
なるバッファ層の成長温度が、非単結晶成長温度である
場合、好ましく半導体素子の製造歩留まりを向上でき
る。
【図１】本発明の第１の実施形態の発光ダイオードの模
式断面図である。
式断面図である。
【図２】基板上にアンドープのＡｌＧａＮバッファ層及
びアンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウ
エハにおいて、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカー
ブのＦＷＨＭの関係を示す図である。
びアンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウ
エハにおいて、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカー
ブのＦＷＨＭの関係を示す図である。
【図３】基板上にアンドープのＡｌＮバッファ層及びア
ンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウエハ
において、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカーブの
ＦＷＨＭの関係を示す図である。
ンドープのＧａＮ下地層をこの順に被着形成したウエハ
において、バッファ層の層厚とＸ線ロッキングカーブの
ＦＷＨＭの関係を示す図である。
【図４】従来の発光ダイオードの模式断面図である。
１ 基板 ２ アンドープのＡｌＧａＮバッファ層 ３ アンドープのＧａＮ単結晶下地層 ４ ｎ型ＧａＮコンタクト層（ｎ型クラッド層） ５ ＩｎＧａＮ活性層 ６ アンドープのＧａＮキャップ層 ７ ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松下 保彦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 八木 克己 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三 洋電機株式会社内
Claims (9)
- 【請求項１】 III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導
体素子において、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体
からなるバッファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物
系半導体からなる単結晶下地層をこの順序で備えること
を特徴とする半導体素子。 - 【請求項２】 前記単結晶下地層上に、III−Ｖ族窒化
物系半導体からなる第１導電型のクラッド層、III−Ｖ
族窒化物系半導体からなる活性層、及びIII−Ｖ族窒化
物系半導体からなる第２導電型のクラッド層をこの順序
で備えることを特徴とする請求項１記載の半導体素子。 - 【請求項３】 前記バッファ層は非単結晶層からなるこ
とを特徴とする請求項１又は２記載の半導体素子。 - 【請求項４】 前記バッファ層はＡｌＮ層からなること
を特徴とする請求項１、２、又は３記載の半導体素子。 - 【請求項５】 前記バッファ層はＡｌＧａＮ層からなる
ことを特徴とする請求項１、２、又は３記載の半導体素
子。 - 【請求項６】 前記下地層はＧａＮ層であることを特徴
とする請求項１、２、３、４、又は５記載の半導体素
子。 - 【請求項７】 前記下地層はＡｌＧａＮ層であることを
特徴とする請求項１、２、３、４、又は５記載の半導体
素子。 - 【請求項８】 III−Ｖ族窒化物系半導体からなる半導
体素子を気相成長法を用いて製造する半導体素子の製造
方法において、基板上に、III−Ｖ族窒化物系半導体か
らなるバッファ層及びアンドープのIII−Ｖ族窒化物系
半導体からなる単結晶下地層をこの順序で成長すること
を特徴とする半導体素子の製造方法。 - 【請求項９】 前記III−Ｖ族窒化物系半導体からなる
バッファ層の成長温度が、非単結晶成長温度であること
を特徴とする請求項８記載の半導体素子の製造方法。
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