JPH1070082A - ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法 - Google Patents
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法Info
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- JPH1070082A JPH1070082A JP24407996A JP24407996A JPH1070082A JP H1070082 A JPH1070082 A JP H1070082A JP 24407996 A JP24407996 A JP 24407996A JP 24407996 A JP24407996 A JP 24407996A JP H1070082 A JPH1070082 A JP H1070082A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の
表面荒れ、クラック、結晶性の劣化などの発生を抑えな
がら、そのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
電極を低接触抵抗でオーミック接触させることができる
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法を
提供する。 【解決手段】 有機金属化学気相成長法などによりｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばｐ型Ｇａ
Ｎ層３を成長させた後、その表面に気相拡散法や固相拡
散法によりＭｇやＺｎなどのＩＩ族元素を拡散させてｐ
+ 型拡散層４を形成する。これらのＩＩ族元素の拡散は
例えば５００〜７００℃で行う。
表面荒れ、クラック、結晶性の劣化などの発生を抑えな
がら、そのｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に
電極を低接触抵抗でオーミック接触させることができる
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法を
提供する。 【解決手段】 有機金属化学気相成長法などによりｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層、例えばｐ型Ｇａ
Ｎ層３を成長させた後、その表面に気相拡散法や固相拡
散法によりＭｇやＺｎなどのＩＩ族元素を拡散させてｐ
+ 型拡散層４を形成する。これらのＩＩ族元素の拡散は
例えば５００〜７００℃で行う。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、ｐ型窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法に関し、例えば、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光
素子の製造に適用して好適なものである。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法に関し、例えば、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体発光
素子の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば、光ディスクや光磁気ディ
スクに対する記録、再生の高密度化や高解像度化の要求
から、短波長の緑色や青色や紫外域で発光可能な半導体
レーザの開発の要求が高まっている。
スクに対する記録、再生の高密度化や高解像度化の要求
から、短波長の緑色や青色や紫外域で発光可能な半導体
レーザの開発の要求が高まっている。
【０００３】このような短波長での発光が可能な半導体
発光素子の作製に用いる材料としては、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどに代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体が適していることが知られている（例え
ば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
発光素子の作製に用いる材料としては、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどに代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体が適していることが知られている（例え
ば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
【０００４】これまで、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体の成長は、主に有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により行われている。この場合、ｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に使用するｐ型不純物
（アクセプタ不純物）としては、ＩＩ族元素であるマグ
ネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）が多く用いられてい
る。
物半導体の成長は、主に有機金属化学気相成長（ＭＯＣ
ＶＤ）法により行われている。この場合、ｐ型窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に使用するｐ型不純物
（アクセプタ不純物）としては、ＩＩ族元素であるマグ
ネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）が多く用いられてい
る。
【０００５】一方、ｐｎ接合を有する素子を窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いて作製する場合、そのｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する電極の
材料としてはＮｉ／Ａｕなどが一般に用いられている。
そして、これらの材料を用いることにより、ｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対するオーミック電極
の形成が可能である。
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いて作製する場合、そのｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対する電極の
材料としてはＮｉ／Ａｕなどが一般に用いられている。
そして、これらの材料を用いることにより、ｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対するオーミック電極
の形成が可能である。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のオーミック電極は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層に対する接触抵抗が大きいため、素子駆動上問
題となる。このオーミック電極の接触抵抗の低減を図る
ために、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成
長中に供給するｐ型ドーパントの量を増やしてそのｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度を
高くする方法がある。しかしながら、ｐ型ドーパントの
供給量を単純に増やすと、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の表面荒れ、クラック、結晶性の劣化など
が発生してしまうという問題があった。
のオーミック電極は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層に対する接触抵抗が大きいため、素子駆動上問
題となる。このオーミック電極の接触抵抗の低減を図る
ために、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成
長中に供給するｐ型ドーパントの量を増やしてそのｐ型
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度を
高くする方法がある。しかしながら、ｐ型ドーパントの
供給量を単純に増やすと、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の表面荒れ、クラック、結晶性の劣化など
が発生してしまうという問題があった。
【０００７】したがって、この発明の目的は、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラッ
ク、結晶性の劣化などの発生を抑えながら、そのｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に電極を低接触抵抗
でオーミック接触させることができるｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法を提供することにあ
る。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラッ
ク、結晶性の劣化などの発生を抑えながら、そのｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に電極を低接触抵抗
でオーミック接触させることができるｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法を提供することにあ
る。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、この発明によるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層の作製方法は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の表面にＩＩ族元素を拡散させるようにしたこ
とを特徴とするものである。
に、この発明によるｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層の作製方法は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の表面にＩＩ族元素を拡散させるようにしたこ
とを特徴とするものである。
【０００９】この発明において、ＩＩ族元素の拡散方法
としては、ＩＩ族元素の原料のガスを用いた気相拡散法
や、ＩＩ族元素の原料を用いた固相拡散法が用いられ
る。また、ＩＩ族元素としては、典型的には、マグネシ
ウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）が用いられる。
としては、ＩＩ族元素の原料のガスを用いた気相拡散法
や、ＩＩ族元素の原料を用いた固相拡散法が用いられ
る。また、ＩＩ族元素としては、典型的には、マグネシ
ウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）が用いられる。
【００１０】ここで、気相拡散法によりＭｇを拡散させ
る場合、このＭｇの原料としては、例えば、ビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）、
ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ
（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ）およびビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ）
のうちの少なくとも一つを含むものが用いられる。ま
た、Ｚｎを拡散させる場合には、このＺｎの原料として
は、例えば、化学式Ｒ2 Ｚｎ（ただし、Ｒはアルキル
基）で表される物質、具体的には、ジメチル亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3 ）2 ）やジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）
が用いられる。
る場合、このＭｇの原料としては、例えば、ビスシクロ
ペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ5 Ｈ5 ）2 ）、
ビスメチルシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｍｇ
（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ）およびビスエチルシクロペンタ
ジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ5 Ｈ4 ）2 ）
のうちの少なくとも一つを含むものが用いられる。ま
た、Ｚｎを拡散させる場合には、このＺｎの原料として
は、例えば、化学式Ｒ2 Ｚｎ（ただし、Ｒはアルキル
基）で表される物質、具体的には、ジメチル亜鉛（Ｚｎ
（ＣＨ3 ）2 ）やジエチル亜鉛（Ｚｎ（Ｃ2 Ｈ5 ）2 ）
が用いられる。
【００１１】これらの有機金属化合物原料を用いて気相
拡散を行う場合には、キャリアガスとして例えば水素
（Ｈ2 ）ガスを用い、それを原料容器内に通すことによ
り、高温に加熱された試料部にその原料を供給する。こ
の場合、好適には、例えばアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを
同時に供給する。キャリアガスとしては、Ｈ2 ガスだけ
でなく、窒素（Ｎ2 ）ガスや他の不活性ガスを用いても
よい。
拡散を行う場合には、キャリアガスとして例えば水素
（Ｈ2 ）ガスを用い、それを原料容器内に通すことによ
り、高温に加熱された試料部にその原料を供給する。こ
の場合、好適には、例えばアンモニア（ＮＨ3 ）ガスを
同時に供給する。キャリアガスとしては、Ｈ2 ガスだけ
でなく、窒素（Ｎ2 ）ガスや他の不活性ガスを用いても
よい。
【００１２】固相拡散法によりＭｇを拡散させる場合、
このＭｇの原料としては、例えば、Ｍｇ3 Ｎ2 が用いら
れる。また、Ｚｎを拡散させる場合、このＺｎの原料と
しては、例えば、Ｚｎ3 Ｎ2 が用いられる。
このＭｇの原料としては、例えば、Ｍｇ3 Ｎ2 が用いら
れる。また、Ｚｎを拡散させる場合、このＺｎの原料と
しては、例えば、Ｚｎ3 Ｎ2 が用いられる。
【００１３】この発明において、気相拡散法または固相
拡散法によりＩＩ族元素を拡散させるときの基板の加熱
温度は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結
晶性の劣化を抑えつつ、必要な量のＩＩ族元素を拡散さ
せることができるように選ばれる。この加熱温度は、一
般的には３００〜９００℃であるが、ｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性の劣化を有効に抑えつ
つ、十分な量のＩＩ族元素を拡散させることができるよ
うにするために、好適には、５００〜７００℃に選ばれ
る。
拡散法によりＩＩ族元素を拡散させるときの基板の加熱
温度は、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の結
晶性の劣化を抑えつつ、必要な量のＩＩ族元素を拡散さ
せることができるように選ばれる。この加熱温度は、一
般的には３００〜９００℃であるが、ｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の結晶性の劣化を有効に抑えつ
つ、十分な量のＩＩ族元素を拡散させることができるよ
うにするために、好適には、５００〜７００℃に選ばれ
る。
【００１４】この発明において、ＩＩ族元素を拡散させ
た後のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
のＩＩ族元素の濃度は、典型的には１×１０19〜５×１
０20ｃｍ-3であり、より典型的には２×１０19〜５×１
０20ｃｍ-3である。
た後のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
のＩＩ族元素の濃度は、典型的には１×１０19〜５×１
０20ｃｍ-3であり、より典型的には２×１０19〜５×１
０20ｃｍ-3である。
【００１５】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎおよ
びＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族
元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の具体例を挙げるとＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、
ＧａＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などである。
化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎおよ
びＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族
元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の具体例を挙げるとＧａＮ層、ＡｌＧａＮ層、
ＧａＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などである。
【００１６】この発明において、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が用いられるが、分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）法などの他の成長方法を用いて
もよい。
Ｖ族化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法が用いられるが、分子線
エピタキシー（ＭＢＥ）法などの他の成長方法を用いて
もよい。
【００１７】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に
ＩＩ族元素、すなわちｐ型不純物を拡散させるようにし
ていることにより、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の表面近傍のキャリア濃度を十分に高くする
ことができる。このため、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層に対して電極を低接触抵抗でオーミッ
ク接触させることができる。また、この場合、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型ドーパ
ントの供給量を増やす必要がないため、このｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラック、
結晶性の劣化などの発生を抑えることができる。
ば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面に
ＩＩ族元素、すなわちｐ型不純物を拡散させるようにし
ていることにより、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の表面近傍のキャリア濃度を十分に高くする
ことができる。このため、このｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層に対して電極を低接触抵抗でオーミッ
ク接触させることができる。また、この場合、ｐ型窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長時にｐ型ドーパ
ントの供給量を増やす必要がないため、このｐ型窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラック、
結晶性の劣化などの発生を抑えることができる。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全
図において、同一または対応する部分には同一の符号を
付す。
いて図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全
図において、同一または対応する部分には同一の符号を
付す。
【００１９】この一実施形態においては、図１に示すよ
うに、まず、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に
ｃ面サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板１を入れた後、反応
炉内にキャリアガスとして例えばＨ2 とＮ2 との混合ガ
スを流し、例えば１０５０℃程度で２０分間熱処理を行
うことによりそのｃ面サファイア基板１の表面をサーマ
ルクリーニングする。次に、基板温度を例えば５１０℃
程度に下げた後、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 およ
びＧａ原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇ
ａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面サファイア基板１上に
ＧａＮバッファ層２を成長させる。次に、反応炉内への
ＴＭＧａの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続け
ながら、成長温度を例えば１０００℃程度まで上昇させ
た後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給するとともに、さ
らにｐ型ドーパントとして例えばビスエチルシクロペン
タジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ
5 Ｈ4 ）2 ）を供給し、ｐ型不純物としてＭｇがドープ
されたｐ型ＧａＮ層３を成長させる。
うに、まず、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応炉内に
ｃ面サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）基板１を入れた後、反応
炉内にキャリアガスとして例えばＨ2 とＮ2 との混合ガ
スを流し、例えば１０５０℃程度で２０分間熱処理を行
うことによりそのｃ面サファイア基板１の表面をサーマ
ルクリーニングする。次に、基板温度を例えば５１０℃
程度に下げた後、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 およ
びＧａ原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇ
ａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面サファイア基板１上に
ＧａＮバッファ層２を成長させる。次に、反応炉内への
ＴＭＧａの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続け
ながら、成長温度を例えば１０００℃程度まで上昇させ
た後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給するとともに、さ
らにｐ型ドーパントとして例えばビスエチルシクロペン
タジエニルマグネシウム（Ｍｇ（Ｃ2 Ｈ5 Ｃ
5 Ｈ4 ）2 ）を供給し、ｐ型不純物としてＭｇがドープ
されたｐ型ＧａＮ層３を成長させる。
【００２０】次に、このｐ型ＧａＮ層３の表面にＭｇ3
Ｎ2 を固相拡散させることにより、ｐ+ 型拡散層４を形
成する。この固相拡散によるｐ+ 型拡散層４の形成は、
具体的には、例えば次のようにして行う。図２はこの固
相拡散に用いられる固相拡散装置を示す。図２に示すよ
うに、この固相拡散装置においては、例えばガラス製の
チャンバー１１内に例えばカーボン製のボート１２が設
けられている。このボート１２上に、上述のようにして
ｐ型ＧａＮ層３が成長されたｃ面サファイア基板１を載
せる。そして、このｐ型ＧａＮ層３上に、Ｍｇ拡散源と
して粉末状のＭｇ3 Ｎ2 １３を載せた後、チャンバー１
１内を図示省略した真空排気系により排気しながらこの
チャンバー１１内に例えばＮ2 ガスを導入し、このＮ2
ガス雰囲気中において、ｃ面サファイア基板１を加熱す
る。これによって、ｐ型ＧａＮ層３上の粉末状のＭｇ3
Ｎ2 １３からｐ型ＧａＮ層３の表面にＭｇ3 Ｎ2 が固相
拡散され、ｐ+ 型拡散層４が形成される。ここで、ｃ面
サファイア基板１の加熱温度は、ｐ型ＧａＮ層３の結晶
性の劣化を有効に抑えつつ、十分な量のＭｇ3 Ｎ2を固
相拡散させることができるように選ばれ、好適には５０
０〜７００℃に選ばれる。
Ｎ2 を固相拡散させることにより、ｐ+ 型拡散層４を形
成する。この固相拡散によるｐ+ 型拡散層４の形成は、
具体的には、例えば次のようにして行う。図２はこの固
相拡散に用いられる固相拡散装置を示す。図２に示すよ
うに、この固相拡散装置においては、例えばガラス製の
チャンバー１１内に例えばカーボン製のボート１２が設
けられている。このボート１２上に、上述のようにして
ｐ型ＧａＮ層３が成長されたｃ面サファイア基板１を載
せる。そして、このｐ型ＧａＮ層３上に、Ｍｇ拡散源と
して粉末状のＭｇ3 Ｎ2 １３を載せた後、チャンバー１
１内を図示省略した真空排気系により排気しながらこの
チャンバー１１内に例えばＮ2 ガスを導入し、このＮ2
ガス雰囲気中において、ｃ面サファイア基板１を加熱す
る。これによって、ｐ型ＧａＮ層３上の粉末状のＭｇ3
Ｎ2 １３からｐ型ＧａＮ層３の表面にＭｇ3 Ｎ2 が固相
拡散され、ｐ+ 型拡散層４が形成される。ここで、ｃ面
サファイア基板１の加熱温度は、ｐ型ＧａＮ層３の結晶
性の劣化を有効に抑えつつ、十分な量のＭｇ3 Ｎ2を固
相拡散させることができるように選ばれ、好適には５０
０〜７００℃に選ばれる。
【００２１】図３は、７００℃でＭｇ3 Ｎ2 をｐ型Ｇａ
Ｎ層３の表面に固相拡散させた試料を二次イオン質量分
析（ＳＩＭＳ）法により分析した結果を示す。ただし、
この試料は、ｐ型ＧａＮ層３の成長時にＭｇを約１×１
０19ｃｍ-3の濃度にドーピングしたものである。図３よ
り、ｐ型ＧａＮ層３の表面層、すなわちｐ+ 型拡散層４
にｐ型不純物であるＭｇが多く導入され、その表面のＭ
ｇ濃度は約６×１０19ｃｍ-3と、ｐ型ＧａＮ層３の内部
のＭｇ濃度（約１×１０19ｃｍ-3）に比べて極めて高く
なっていることがわかる。
Ｎ層３の表面に固相拡散させた試料を二次イオン質量分
析（ＳＩＭＳ）法により分析した結果を示す。ただし、
この試料は、ｐ型ＧａＮ層３の成長時にＭｇを約１×１
０19ｃｍ-3の濃度にドーピングしたものである。図３よ
り、ｐ型ＧａＮ層３の表面層、すなわちｐ+ 型拡散層４
にｐ型不純物であるＭｇが多く導入され、その表面のＭ
ｇ濃度は約６×１０19ｃｍ-3と、ｐ型ＧａＮ層３の内部
のＭｇ濃度（約１×１０19ｃｍ-3）に比べて極めて高く
なっていることがわかる。
【００２２】また、固相拡散を行った後のｐ型ＧａＮ層
３の表面を光学顕微鏡により観察したところ、表面荒れ
やクラックは観察されなかった。さらに、このｐ型Ｇａ
Ｎ層３の結晶性をＸ線回折測定やフォトルミネッセンス
測定により調べたところ、結晶性の劣化は生じておら
ず、良好な結晶性を保持していることがわかった。
３の表面を光学顕微鏡により観察したところ、表面荒れ
やクラックは観察されなかった。さらに、このｐ型Ｇａ
Ｎ層３の結晶性をＸ線回折測定やフォトルミネッセンス
測定により調べたところ、結晶性の劣化は生じておら
ず、良好な結晶性を保持していることがわかった。
【００２３】次に、図４に示すように、上述のようにし
てＭｇ3 Ｎ2 が表面に固相拡散されたｐ型ＧａＮ層３上
にＮｉ／Ａｕからなる一対のドット状の電極５を形成
し、これらの電極５間に電圧を印加してｐ型ＧａＮ層３
の表面層に電流を流したときの電圧−電流特性の測定結
果を図５に示す。図５には、比較のために、固相拡散を
行っていない試料について同様な測定を行った結果も示
す。ここで、固相拡散を行っていないｐ型ＧａＮ層３の
Ｍｇ濃度は約１×１０19ｃｍ-3であり、固相拡散を行っ
た後のｐ型ＧａＮ層３の表面層、すなわちｐ+ 型拡散層
４の表面のＭｇ濃度は約８×１０19ｃｍ-3である。ま
た、電極５間の距離は３ｍｍである。図５より、ｐ型Ｇ
ａＮ層３の表面にＭｇ3 Ｎ2 を固相拡散させることによ
り電圧−電流特性が大幅に改善されることがわかる。な
お、この図５に示す電圧−電流特性の測定に用いた試料
は、図３に示すＳＩＭＳ分析に用いた試料と異なる。
てＭｇ3 Ｎ2 が表面に固相拡散されたｐ型ＧａＮ層３上
にＮｉ／Ａｕからなる一対のドット状の電極５を形成
し、これらの電極５間に電圧を印加してｐ型ＧａＮ層３
の表面層に電流を流したときの電圧−電流特性の測定結
果を図５に示す。図５には、比較のために、固相拡散を
行っていない試料について同様な測定を行った結果も示
す。ここで、固相拡散を行っていないｐ型ＧａＮ層３の
Ｍｇ濃度は約１×１０19ｃｍ-3であり、固相拡散を行っ
た後のｐ型ＧａＮ層３の表面層、すなわちｐ+ 型拡散層
４の表面のＭｇ濃度は約８×１０19ｃｍ-3である。ま
た、電極５間の距離は３ｍｍである。図５より、ｐ型Ｇ
ａＮ層３の表面にＭｇ3 Ｎ2 を固相拡散させることによ
り電圧−電流特性が大幅に改善されることがわかる。な
お、この図５に示す電圧−電流特性の測定に用いた試料
は、図３に示すＳＩＭＳ分析に用いた試料と異なる。
【００２４】以上のように、この一実施形態によれば、
ＭＯＣＶＤ法により成長されたｐ型ＧａＮ層３の表面に
Ｍｇ3 Ｎ2 を固相拡散させることによりｐ+ 型拡散層４
を形成しているので、このｐ型ＧａＮ層３の表面近傍を
十分に高キャリア濃度にすることができる。このため、
このｐ型ＧａＮ層３にＮｉ／Ａｕなどからなる電極を低
接触抵抗でオーミック接触させることができる。また、
この場合、ｐ型ＧａＮ層３の成長時にｐ型ドーパントの
供給量を増やす必要がないので、このｐ型ＧａＮ層３の
表面荒れ、クラック、結晶性の劣化などの発生を有効に
抑えることができる。
ＭＯＣＶＤ法により成長されたｐ型ＧａＮ層３の表面に
Ｍｇ3 Ｎ2 を固相拡散させることによりｐ+ 型拡散層４
を形成しているので、このｐ型ＧａＮ層３の表面近傍を
十分に高キャリア濃度にすることができる。このため、
このｐ型ＧａＮ層３にＮｉ／Ａｕなどからなる電極を低
接触抵抗でオーミック接触させることができる。また、
この場合、ｐ型ＧａＮ層３の成長時にｐ型ドーパントの
供給量を増やす必要がないので、このｐ型ＧａＮ層３の
表面荒れ、クラック、結晶性の劣化などの発生を有効に
抑えることができる。
【００２５】この一実施形態により作製されるｐ型Ｇａ
Ｎ層３は、例えばＧａＮ系半導体レーザにおいてｐ側電
極をコンタクトさせるｐ型コンタクト層に用いて好適な
ものであり、それによりＧａＮ系半導体レーザの動作の
安定性や信頼性の向上を図ることができる。
Ｎ層３は、例えばＧａＮ系半導体レーザにおいてｐ側電
極をコンタクトさせるｐ型コンタクト層に用いて好適な
ものであり、それによりＧａＮ系半導体レーザの動作の
安定性や信頼性の向上を図ることができる。
【００２６】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定さ
れるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種
の変形が可能である。
【００２７】例えば、上述の一実施形態において挙げた
数値、基板、成長原料、拡散原料などはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板、成長原料、拡
散原料などを用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイ
ア基板１の代わりに、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＭｇＡ
ｌ2 Ｏ4 基板などを用いてもよい。
数値、基板、成長原料、拡散原料などはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板、成長原料、拡
散原料などを用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイ
ア基板１の代わりに、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、ＭｇＡ
ｌ2 Ｏ4 基板などを用いてもよい。
【００２８】また、上述の一実施形態においては、Ｎ2
ガス雰囲気中において固相拡散を行っているが、この固
相拡散の際の雰囲気ガスとしては、例えばＮＨ3 を用い
てもよい。この場合、この固相拡散の際にＮＨ3 を流す
ことにより基板の加熱温度の上限を高くすることができ
る。具体的には、ＮＨ3 を流さないときには加熱温度の
上限は６００℃程度であるが、ＮＨ3 を流すときには加
熱温度の上限を７００℃程度にすることができる。ま
た、この固相拡散は、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活
性ガス雰囲気中において行ってもよく、さらには真空中
において行ってもよい。
ガス雰囲気中において固相拡散を行っているが、この固
相拡散の際の雰囲気ガスとしては、例えばＮＨ3 を用い
てもよい。この場合、この固相拡散の際にＮＨ3 を流す
ことにより基板の加熱温度の上限を高くすることができ
る。具体的には、ＮＨ3 を流さないときには加熱温度の
上限は６００℃程度であるが、ＮＨ3 を流すときには加
熱温度の上限を７００℃程度にすることができる。ま
た、この固相拡散は、アルゴン（Ａｒ）ガスなどの不活
性ガス雰囲気中において行ってもよく、さらには真空中
において行ってもよい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によるｐ
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法によ
れば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
にＩＩ族元素を拡散させるようにしているので、ｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラッ
ク、結晶性の劣化などの発生を抑えながら、そのｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対して電極を低接
触抵抗でオーミック接触させることができる。
型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法によ
れば、ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面
にＩＩ族元素を拡散させるようにしているので、ｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面荒れ、クラッ
ク、結晶性の劣化などの発生を抑えながら、そのｐ型窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に対して電極を低接
触抵抗でオーミック接触させることができる。
【図１】この発明の一実施形態によるｐ型ＧａＮ層の作
製方法を説明するための断面図である。
製方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の一実施形態によるｐ型ＧａＮ層の作
製方法において固相拡散に用いられる固相拡散装置の一
例を示す略線図である。
製方法において固相拡散に用いられる固相拡散装置の一
例を示す略線図である。
【図３】この発明の一実施形態によるｐ型ＧａＮ層の作
製方法において固相拡散を行った後のｐ型ＧａＮ層をＳ
ＩＭＳ法により分析した結果を示す略線図である。
製方法において固相拡散を行った後のｐ型ＧａＮ層をＳ
ＩＭＳ法により分析した結果を示す略線図である。
【図４】この発明の一実施形態により作製されたｐ型Ｇ
ａＮ層の表面にドット状の電極を形成した試料を示す断
面図である。
ａＮ層の表面にドット状の電極を形成した試料を示す断
面図である。
【図５】図４に示す試料を用いて測定された電圧−電流
特性を示す略線図である。
特性を示す略線図である。
１・・・ｃ面サファイア基板、２・・・ＧａＮバッファ
層、３・・・ｐ型ＧａＮ層、４・・・ｐ+ 型拡散層、５
・・・電極、１２・・・ボート、１３・・・粉末状のＭ
ｇ3 Ｎ2
層、３・・・ｐ型ＧａＮ層、４・・・ｐ+ 型拡散層、５
・・・電極、１２・・・ボート、１３・・・粉末状のＭ
ｇ3 Ｎ2
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (14)
- 【請求項１】 ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層の表面にＩＩ族元素を拡散させるようにしたことを特
徴とするｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作
製方法。 - 【請求項２】 上記ＩＩ族元素の原料のガスを用いた気
相拡散法により上記ＩＩ族元素を拡散させるようにした
ことを特徴とする請求項１記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の作製方法。 - 【請求項３】 上記ＩＩ族元素がマグネシウムであるこ
とを特徴とする請求項２記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の作製方法。 - 【請求項４】 上記マグネシウムの原料がビスシクロペ
ンタジエニルマグネシウム、ビスメチルシクロペンタジ
エニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエ
ニルマグネシウムのうちの少なくとも一つを含むことを
特徴とする請求項３記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の作製方法。 - 【請求項５】 上記ＩＩ族元素が亜鉛であることを特徴
とする請求項２記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の作製方法。 - 【請求項６】 上記亜鉛の原料が化学式Ｒ2 Ｚｎ（ただ
し、Ｒはアルキル基）で表される物質であることを特徴
とする請求項５記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の作製方法。 - 【請求項７】 上記ＩＩ族元素の原料を用いた固相拡散
法により上記ＩＩ族元素を拡散させるようにしたことを
特徴とする請求項１記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の作製方法。 - 【請求項８】 上記ＩＩ族元素がマグネシウムであるこ
とを特徴とする請求項７記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の作製方法。 - 【請求項９】 上記マグネシウムの原料がＭｇ3 Ｎ2 で
あることを特徴とする請求項８記載のｐ型窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法。 - 【請求項１０】 上記ＩＩ族元素が亜鉛であることを特
徴とする請求項７記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の作製方法。 - 【請求項１１】 上記亜鉛の原料がＺｎ3 Ｎ2 であるこ
とを特徴とする請求項１０記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の作製方法。 - 【請求項１２】 ３００〜９００℃の温度で上記ＩＩ族
元素を拡散させるようにしたことを特徴とする請求項１
記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製
方法。 - 【請求項１３】 ５００〜７００℃の温度で上記ＩＩ族
元素を拡散させるようにしたことを特徴とする請求項１
記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製
方法。 - 【請求項１４】 上記ＩＩ族元素を拡散させた後の上記
ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面の上記
ＩＩ族元素の濃度は１×１０19〜５×１０20ｃｍ-3であ
ることを特徴とする請求項１記載のｐ型窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24407996A JPH1070082A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24407996A JPH1070082A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1070082A true JPH1070082A (ja) | 1998-03-10 |
Family
ID=17113428
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24407996A Pending JPH1070082A (ja) | 1996-08-27 | 1996-08-27 | ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1070082A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100392783B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2003-07-23 | 학교법인 포항공과대학교 | 유기금속 화학증착법에 의해 형성된 산화아연마그네슘박막 및 이의 제조방법 |
| KR100486889B1 (ko) * | 2002-06-14 | 2005-05-03 | 학교법인고려중앙학원 | 기계적 합금화에 의한 ＺｎＭｇＯ 합금분말의 제조방법 |
| US7160748B2 (en) | 2000-12-25 | 2007-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating nitride semiconductor, method for fabricating nitride semiconductor device, and nitride semiconductor device |
| CN100345314C (zh) * | 2004-01-18 | 2007-10-24 | 泰谷光电科技股份有限公司 | 氮化镓透明导电氧化膜欧姆电极的制作方法 |
| JP2009152644A (ja) * | 1998-05-08 | 2009-07-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 化合物半導体薄膜のｐ型への活性化方法 |
| CN105088184A (zh) * | 2014-05-08 | 2015-11-25 | 齐鲁工业大学 | 一种制备GaN:Gd稀磁半导体薄膜材料的方法 |
-
1996
- 1996-08-27 JP JP24407996A patent/JPH1070082A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009152644A (ja) * | 1998-05-08 | 2009-07-09 | Samsung Electronics Co Ltd | 化合物半導体薄膜のｐ型への活性化方法 |
| US7160748B2 (en) | 2000-12-25 | 2007-01-09 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for fabricating nitride semiconductor, method for fabricating nitride semiconductor device, and nitride semiconductor device |
| KR100392783B1 (ko) * | 2001-04-11 | 2003-07-23 | 학교법인 포항공과대학교 | 유기금속 화학증착법에 의해 형성된 산화아연마그네슘박막 및 이의 제조방법 |
| KR100486889B1 (ko) * | 2002-06-14 | 2005-05-03 | 학교법인고려중앙학원 | 기계적 합금화에 의한 ＺｎＭｇＯ 합금분말의 제조방법 |
| CN100345314C (zh) * | 2004-01-18 | 2007-10-24 | 泰谷光电科技股份有限公司 | 氮化镓透明导电氧化膜欧姆电极的制作方法 |
| CN105088184A (zh) * | 2014-05-08 | 2015-11-25 | 齐鲁工业大学 | 一种制备GaN:Gd稀磁半导体薄膜材料的方法 |
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