JPH11214800A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents

半導体装置およびその製造方法

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JPH11214800A
JPH11214800A JP1544698A JP1544698A JPH11214800A JP H11214800 A JPH11214800 A JP H11214800A JP 1544698 A JP1544698 A JP 1544698A JP 1544698 A JP1544698 A JP 1544698A JP H11214800 A JPH11214800 A JP H11214800A
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semiconductor layer
gan
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層に、高温でも高抵抗を維持する高抵抗領域をイ
オン注入により形成することができる半導体装置および
その製造方法を提供する。 【解決手段】 導電性を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させた後、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層に部分的にホウ素をイオン注入するこ
とにより高抵抗領域を形成する。ホウ素の注入量は、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の好
ましくは１／３０以上、より好ましくは１／１５以上に
する。電子走行素子の素子分離領域や半導体レーザの電
流狭窄層にこの高抵抗領域を用いる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体装置およ
びその製造方法に関し、特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を用いた各種の半導体装置に適用して好適な
ものである。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系半導体は直接遷移半導体であ
り、その禁制帯幅は１．９ｅＶから６．２ｅＶに亘って
おり、可視領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な発
光素子の実現が可能であることから、近年注目を集めて
おり、その開発が活発に進められている。また、このＧ
ａＮ系半導体は、電子走行素子の材料としても大きな可
能性を持っている。すなわち、ＧａＮの飽和電子速度は
約２．５×１０7 ｃｍ／ｓとＳｉ、ＧａＡｓおよびＳｉ
Ｃに比べて大きく、また、破壊電界は約５×１０6Ｖ／
ｃｍとダイヤモンドに次ぐ大きさを持っている。このよ
うな理由により、ＧａＮ系半導体は、高周波、高温、大
電力用電子走行素子の材料として大きな可能性を持つこ
とが予想されてきた。
【０００３】ところで、よく知られているように、一般
に、半導体装置においては、素子領域以外の領域を高抵
抗にする必要がある。例えば、半導体レーザにおいて
は、ストライプ状の電流通路を形成し、そこに電流を集
中させることによりレーザ発振を行わせるが、このよう
な電流狭窄構造を形成する方法として、レーザ構造を形
成する半導体層の成長後にその表面に絶縁膜を形成し、
この絶縁膜にストライプ状の窓をあけ、そこを電流通路
とする方法や、イオン注入によりストライプ部以外の部
分の半導体層を高抵抗化する方法などが用いられてい
る。一方、電子走行素子においては、素子領域以外の導
電層をメサエッチングにより完全に除去する方法や、イ
オン注入により導電層を部分的に高抵抗化する方法など
が用いられている。これに対し、ＧａＮ系半導体を用い
た半導体装置においては、素子領域以外の領域を高抵抗
化するのに最適な方法はまだ確立されておらず、このた
め、このＧａＮ系半導体を用いた素子本来の特性を発揮
することができないのが実状である。
【０００４】上述の方法のうち、イオン注入により導電
層を部分的に高抵抗化する方法は、高抵抗領域を素子領
域とほぼ同一平面上に形成することができるため、素子
を集積化する場合に有利であり、実際、ＧａＡｓ系の集
積素子における素子分離にはほとんどこのイオン注入に
よる高抵抗化法が用いられている。これに対し、Ｓｉ系
素子では、Ｓｉの禁制帯幅が１．１ｅＶと小さく、イオ
ン注入法では絶縁性がそれほど得られないことから、ｐ
ｎ接合によって素子分離を行っている。
【０００５】さて、ＧａＮ系半導体を用いた半導体装置
については、発光ダイオードはすでに実用化されている
ものの、半導体レーザや電子走行素子はまだ実用化され
ていない。現在開発中の半導体レーザや電子走行素子に
おいては、素子分離技術として、前者においてはメサエ
ッチング法が用いられており、後者においてはイオン注
入による高抵抗化法またはメサエッチング法が用いられ
ている。このうち、イオン注入による高抵抗化法として
これまでに提案されたものについて概説すると、次の通
りである。
【０００６】ＧａＮへのイオン注入の最初の報告はおそ
らくAppl.Phys.Lett.,42,430(1983)であり、イオン種と
してはベリリウム（Ｂｅ）または窒素（Ｎ）が用いられ
ている。この報告におけるイオン注入の目的は、素子分
離ではなく、キャリア濃度を減少させてショットキー障
壁を高くすることであった。次に、Appl.Phys.Lett.,6
3,1143(1993) において、素子分離を目的とするイオン
注入のイオン種としてフッ素（Ｆ）を用いた例が報告さ
れた。その後、同じ目的でイオン種としてＮおよびＯを
用いる例も報告された（Appl.Phys.Lett.,66,3042(199
5) およびJ.Electron.Mater.,25,839(1996)) 。これら
の報告では、イオン種Ｏ、Ｎ、Ｆの間で熱処理による抵
抗値の差が現れることが示され、欠陥種の化学的な差が
現れることが示された。素子分離を目的とするイオン注
入のイオン種としては、そのほかに水素（Ｈ）およびヘ
リウム（Ｈｅ）も報告されている（IEEE IEDM proceedi
ngs 96,27(1996) 。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、ＧａＮ
系半導体を用いた半導体装置における高抵抗化あるいは
素子分離用のイオン注入のイオン種としては、これまで
にＨ、Ｎ、Ｏ、ＦおよびＢｅが提案されている。これら
のイオン種のうち、Ｏの複合欠陥が一番深い準位をつく
り、最も好適であると言われている。また、化学的には
Ｏが最も好適と思われるが、これによる素子データの報
告はなく、信頼性のある技術となっていない。現在、Ｈ
がもっぱら用いられているが、Ｈは熱処理によって移動
しやすいため、素子領域に拡散し、ドナーやアクセプタ
と結合してこれらを不活性化することにより、キャリア
濃度の低下をきたし、素子の劣化を招いたりする。した
がって、Ｈは本来的には良好なイオン種とは言えない。
また、高抵抗化用のイオン種としてＨを用いた場合に、
高温で欠陥がアニールアウトされて導電性を回復してし
まうことも報告されている（J.Appl.Phys.,78(5),3008
(1995))。さらに、Ｎ、ＦおよびＢｅも、良好なイオン
種とは言えない。
【０００８】したがって、この発明の目的は、導電性を
有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に、高温で
も高抵抗を維持する高抵抗領域をイオン注入により形成
することができる半導体装置およびその製造方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った結
果、ＧａＮ系半導体を用いた半導体装置における高抵抗
化用のイオン注入のイオン種としては、ホウ素（Ｂ）が
最適であることを見い出した。ＢはＩＩＩ族元素であ
り、ガリウム（Ｇａ）やアルミニウム（Ａｌ）と同族の
元素である。このＢは偶然にもＡｌＧａＡｓ系半導体レ
ーザやＧａＡｓ系ＦＥＴにおける高抵抗化用のイオン注
入のイオン種として用いられているが、ＧａＮ系半導体
を用いた半導体装置においては、Ｂを高抵抗化用のイオ
ン種として用いることは知られていない。
【００１０】本発明者は、ＧａＮ系半導体にＢのイオン
注入を行い、それにより形成される高抵抗領域の評価を
行った。評価用の試料は、具体的には次のようにして作
製した。すなわち、ｃ面サファイア基板上に有機金属化
学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば５６０℃程度
の成長温度でＧａＮバッファ層を低温成長させた後、引
き続いてＭＯＣＶＤ法によりこのＧａＮバッファ層上に
厚さが２μｍのアンドープＧａＮ層、厚さが０．２μｍ
でＳｉを３×１０19ｃｍ-3ドープしたｎ型ＧａＮ層およ
び厚さが４ｎｍのＡｌＮ層を順次成長させる。次に、こ
れらの層を成長させたｃ面サファイア基板を半分に割
り、一方を試料（１）、他方を試料（２）とする。そし
て、試料（１）にはＢを注入エネルギー６０ｋｅＶ、ド
ーズ量１×１０14ｃｍ-2の条件でイオン注入し、試料
（２）にはＢを注入エネルギー６０ｋｅＶ、ドーズ量２
×１０13ｃｍ-2の条件でイオン注入した。その後、これ
らの試料（１）および試料（２）におけるＢ、Ｓｉおよ
びＧａの深さ方向の分布プロファイルを２次イオン質量
分析（ＳＩＭＳ）法により測定した。その結果を図１お
よび図２に示す。ここで、図１が試料（１）、図２が試
料（２）についてのものである。
【００１１】図１および図２より、６０ｋｅＶの注入エ
ネルギーの場合のＢ濃度のピークの深さは約０．１５〜
０．１６μｍであり、計算による予想値０．１２μｍよ
り深かった。なお、図１および図２において、表面付近
のＳｉの分布は測定に伴う固有の現象である。
【００１２】次に、試料（１）および試料（２）をそれ
ぞれ５ｍｍ角に分割し、Ｎ2 ガス雰囲気中において、３
００℃、４００℃、５００℃、６００℃、７００℃、８
００℃、９００℃で３０分間熱処理を行った。この後、
各試料の四隅にＡｕ／Ｉｎ電極を形成し、４端子法によ
り抵抗値の測定を行った。以下、抵抗値の測定結果につ
いて説明する。なお、Ｂのイオン注入を行わない試料の
シート抵抗値は約１００Ω／□であった。
【００１３】Ｂのドーズ量が１×１０14ｃｍ-2の試料
（１）のシート抵抗値の熱処理温度依存性を図３に示
す。ただし、熱処理前は測定限界（１０ＧΩ／□）のシ
ート抵抗値を示した。図３からわかるように、熱処理温
度が高くなるにつれて徐々にシート抵抗値が下がってい
るが、データのばらつきが多少あるものの、５００℃で
も１ＭΩ／□程度の高いシート抵抗値が得られており、
４００℃では１０ＭΩ／□程度の極めて高いシート抵抗
値が得られている。１ＭΩ／□というシート抵抗値は素
子分離用あるいは電流狭窄用の高抵抗領域として実用上
十分に高い値であるから、イオン注入前の初期シート抵
抗値が１００Ω／□の試料に対しては、Ｂのドーズ量を
１×１０14ｃｍ-2とすれば、５００℃においても１ＭΩ
／□以上の高いシート抵抗値を維持する高抵抗領域を形
成することができることがわかる。
【００１４】次に、Ｂのドーズ量が２×１０13ｃｍ-2の
試料（２）のシート抵抗値の熱処理温度依存性を図４に
示す。ただし、この試料（２）の熱処理前のシート抵抗
値は５ｋΩ／□であった。図４からわかるように、シー
ト抵抗値は２００℃で１０ｋΩ／□程度であり、素子分
離用あるいは電流狭窄用の高抵抗領域のシート抵抗値と
しては不十分である。
【００１５】さて、図１に示す試料（１）のＳＩＭＳプ
ロファイルを検討してみると、Ｓｉのドーピング濃度は
３×１０19ｃｍ-3であり、また、そのドーピング層の厚
さを０．２５μｍとすると、３×１０19×２．５×１０
-5＝７．５×１０14ｃｍ-2のＳｉがドープされている。
一方、シート抵抗値の測定とは別に行ったホール測定で
得られたキャリア濃度（電子濃度）は８×１０14ｃｍ-2
であったことから、Ｓｉのドーピング層中のＳｉ濃度が
７．５×１０14ｃｍ-2であることを考え合わせると、Ｓ
ｉの活性化率はほぼ１（１００％）であることがわか
る。つまり、１個のＳｉ原子から１個の電子が生じてい
ることがわかる。ところで、Ｂのイオン注入層全体で見
て、５００℃でも１ＭΩ／□以上の十分に高いシート抵
抗値を維持することができるＢのドーズ量は上述のよう
に１×１０14ｃｍ-2であるから、平均的には成長直後の
状態で１０個の電子に対して１個のＢ原子が対応してい
る。
【００１６】より詳細に検討すると、図１に示すよう
に、Ｂはイオン注入層中に均一に分布しているのではな
い。このＢのイオン注入層中の最低濃度のところでも高
抵抗であるはずであるから、深さ０．２５μｍのところ
でも高抵抗であるとすると、図１よりこの深さ０．２５
μｍにおけるＢ濃度は約２×１０18ｃｍ-3であるから、
Ｓｉ濃度＝３×１０19ｃｍ-3に対して、Ｂ濃度
（［Ｂ］）に対するＳｉ濃度（［Ｓｉ］）の比［Ｓｉ］
／［Ｂ］＝３×１０19／２×１０18ｃｍ-2＝１５程度と
なり、電子１５個にＢ原子が１個対応することになる。
【００１７】次に、Ｂのドーズ量が２×１０13ｃｍ-2の
試料（２）について考えてみる。この試料（２）のＢの
ドーズ量は試料（１）のＢのドーズ量の１／５である。
この試料（２）のシート抵抗値は、十分に高くないにし
ても、Ｂのイオン注入によりイオン注入前の１００Ω／
□から５ｋΩ／□へと大きく変化している。このこと
は、高いシート抵抗値に達しないうちはＢのイオン注入
量に対する高抵抗化の効果は大きいが、イオン注入量が
増すにつれて単位イオン注入量に対する高抵抗化の効果
は小さくなるということを意味する。逆に考えると、絶
縁状態と言えるほどの高シート抵抗値に達するほどのイ
オン注入量では、その前後１／２〜２倍程度のイオン注
入量変化は絶縁状態にさほどの変化を与えないというこ
とである。したがって、先に示した絶縁性を得ることが
できるＢ濃度として、［Ｓｉ］／［Ｂ］＝１５という値
は厳密ではなく、１／２〜２倍程度の余裕を見るのが妥
当である。とすると、成長直後の状態の電子濃度に対
し、その１／３０程度以上のＢ濃度であればよいことに
なる。
【００１８】また、以上は、Ｓｉがドープされたｎ型Ｇ
ａＮ層に高抵抗領域を形成する場合についてであるが、
Ｓｉその他のドナーがドープされたｎ型ＧａＮ系半導体
層に高抵抗領域を形成する場合全般について同様なこと
が成立し、さらには、マグネシウム（Ｍｇ）などのアク
セプタがドープされたｐ型ＧａＮ系半導体層に高抵抗領
域を形成する場合についても同様なことが成立する。
【００１９】この発明は、本発明者による以上のような
検討に基づいて案出されたものである。
【００２０】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第１の発明は、導電性を有する窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層に部分的に高抵抗領域が設けられ
た半導体装置において、高抵抗領域がホウ素のイオン注
入により形成されたものであることを特徴とするもので
ある。
【００２１】この発明の第２の発明は、導電性を有する
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に部分的に高抵抗
領域が設けられた半導体装置の製造方法において、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に部分的にホウ素をイ
オン注入することにより高抵抗領域を形成するようにし
たことを特徴とするものである。
【００２２】この発明において、半導体装置の使用温度
範囲における高抵抗領域のシート抵抗値は、好適には１
ＭΩ／□以上、より好適には１０ＭΩ／□以上である。
さらに、ホウ素の注入量は、好適には、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の１／３０以上、
より好適には１／１５以上である。
【００２３】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる
群より選ばれた少なくとも一種類のＩＩＩ族元素と、少
なくともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを
含むＶ族元素とからなる。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、ＡｌＧａ
Ｎ層、ＧａＩｎＮ層、ＡｌＧａＩｎＮ層などである。
【００２４】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層にホウ素
（Ｂ）をイオン注入すると、Ｂはこの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層の結晶内に進入して結晶格子に衝突
し、欠陥を生成する。具体的には、例えばＧａＮを主成
分とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層では、Ｂ
のイオン注入により、ＧａとＮとの結合が切断され、あ
るいは、ＧａやＮがそのサイトから移動させられてしま
う。これらの欠陥は禁制帯中に深い準位をつくり、これ
がキャリアのトラップとなってキャリアを減少させる。
このため、このＢがイオン注入された領域は高抵抗化さ
れる。また、これらの欠陥は例えば５００℃程度の高温
でも安定であり、したがってこれらの欠陥がつくる深い
準位によるキャリアのトラップ効果も安定に保持され
る。
【００２５】なお、Ｂをイオン注入した窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層には浅い準位をつくる欠陥も含ま
れているが、この欠陥は隣の同様な欠陥と電気的につな
がりやすく、この欠陥の浅い準位にトラップされている
キャリアは、これらの浅い準位を伝わって移動すること
ができる。これをホッピング伝導というが、熱処理を施
すことにより、この欠陥を消滅させ、絶縁性を高めるこ
とができるといわれている。しかしながら、これはイオ
ン注入のイオン種やドーズ量に関係しており、熱処理に
よってかえって欠陥回復の方が速くなり、抵抗値が小さ
くなってしまうこともある。
【００２６】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
【００２７】まず、この発明の第１の実施形態によるＧ
ａＮ系ＦＥＴの製造方法について説明する。図５にこの
製造方法を示す。
【００２８】この第１の実施形態においては、図５Ａに
示すように、まず、ｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶ
Ｄ法により例えば５６０℃程度の成長温度でＧａＮバッ
ファ層２を低温成長させた後、引き続いてＭＯＣＶＤ法
により例えば１０００℃程度の成長温度でこのＧａＮバ
ッファ層２上に例えば厚さが２μｍのアンドープＧａＮ
層３および例えば厚さが０．２μｍでＳｉを３×１０18
ｃｍ-3の濃度にドープしたｎ型ＧａＮチャネル層４を順
次成長させる。次に、ｎ型ＧａＮチャネル層４上に例え
ばＳｉＯ2 膜やＳｉ3 Ｎ4 膜のような絶縁膜５をＣＶＤ
法などにより成膜した後、この絶縁膜５上に、素子分離
領域に対応する部分が開口したレジストパターン（図示
せず）をリソグラフィーにより形成し、このレジストパ
ターンをマスクとして絶縁膜５をエッチングする。この
後、レジストパターンを除去する。
【００２９】次に、図５Ｂに示すように、絶縁膜５をマ
スクとして、少なくともｎ型ＧａＮチャネル層４の深さ
方向の全体にＢをイオン注入することにより、素子分離
領域となる高抵抗領域６を形成する。このＢのイオン注
入は、ｎ型ＧａＮチャネル層４へのＢの注入量が、この
ｎ型ＧａＮチャネル層４のキャリア濃度の１／３０以
上、好適には１／１５以上となるような条件で行う。こ
のＢのイオン注入は、具体的には、例えば、注入エネル
ギー６０ｋｅＶ、ドーズ量１×１０13ｃｍ-3の条件で行
う。
【００３０】次に、図５Ｃに示すように、絶縁膜５のう
ち、ＦＥＴのソース電極およびドレイン電極形成部と後
述のショットキーダイオードのオーミック電極形成部と
に対応する部分が開口したレジストパターン（図示せ
ず）をリソグラフィーにより形成した後、このレジスト
パターンをマスクとして絶縁膜５をエッチングすること
により開口５ａ、５ｂ、５ｃを形成する。次に、このレ
ジストパターンをそのまま残した状態で例えば真空蒸着
法により全面に例えばＴｉ／Ａｌ膜やＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ
／Ａｕ膜のようなオーミック金属膜を形成した後、この
レジストパターンをその上に形成されたオーミック金属
膜とともに除去する（リフトオフ）。これによって、開
口５ａ、５ｂ、５ｃの部分にそれぞれソース電極７、ド
レイン電極８および電極９が形成される。これらのソー
ス電極７、ドレイン電極８および電極９はｎ型ＧａＮチ
ャネル層４とオーミック接触する。
【００３１】次に、図５Ｄに示すように、ＦＥＴのショ
ットキーゲート電極形成部とショットキーダイオードの
ショットキー電極形成部とに対応する部分が開口したレ
ジストパターン（図示せず）を形成した後、このレジス
トパターンをマスクとして絶縁膜５をエッチングするこ
とにより開口５ｄ、５ｅを形成する。次に、このレジス
トパターンをそのまま残した状態で例えば真空蒸着法に
より全面に例えばＴｉ／Ａｕ膜やＴｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜な
どのショットキー金属膜を形成した後、このレジストパ
ターンをその上に形成されたショットキー金属膜ととも
に除去する。これによって、開口５ｄ、５ｅの部分にそ
れぞれショットキーゲート電極１０およびショットキー
電極１１が形成される。ここで、ショットキーゲート電
極１０、ｎ型ＧａＮチャネル層４、ソース電極７および
ドレイン電極８によりＧａＮ系ＦＥＴが構成され、ショ
ットキー電極１１、ｎ型ＧａＮチャネル層４および電極
９によりショットキーダイオードが構成される。
【００３２】次に、配線形成部に対応する部分が開口し
たレジストパターン（図示せず）をリソグラフィーによ
り形成した後、例えば真空蒸着法により全面に例えばＴ
ｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜のような金属膜を形成する。次に、こ
のレジストパターンをその上に形成された金属膜ととも
に除去する。これによって、ソース電極７と電気的に接
続された配線１２、ドレイン電極８とショットキーダイ
オードの電極９とを電気的に接続する配線１３およびシ
ョットキーダイオードのショットキー電極１１と電気的
に接続された配線１４が形成される。
【００３３】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、素子分離領域のｎ型ＧａＮチャネル層４に、このｎ
型ＧａＮチャネル層４のキャリア濃度の１／３０以上、
好適には１／１５以上の注入量でＢをイオン注入するこ
とにより、素子分離領域となる高抵抗領域６を形成して
いるので、使用温度が５００℃でも１ＭΩ／□以上と素
子分離領域として実用上十分に高いシート抵抗値を有す
る高抵抗領域６を得ることができる。このため、ＧａＮ
系ＦＥＴ本来の高い性能を十分に発揮することができ、
高周波、高温、大電力の高性能のＧａＮ系ＦＥＴを実現
することができる。
【００３４】次に、この発明の第２の実施形態によるＧ
ａＮ系半導体レーザの製造方法について説明する。図６
〜図８にこの製造方法を示す。このＧａＮ系半導体レー
ザはＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructure）
構造を有するものである。
【００３５】この第２の実施形態においては、図６に示
すように、まず、ｃ面サファイア基板２１上にＭＯＣＶ
Ｄ法により例えば５６０℃程度の成長温度でＧａＮバッ
ファ層２２を低温成長させた後、引き続いてＭＯＣＶＤ
法によりこのＧａＮバッファ層２２上にｎ型ＧａＮコン
タクト層２３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２４、ｎ型Ｇ
ａＮ光導波層２５、例えばＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y
Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層２６、ｐ型ＧａＮ光
導波層２７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８およびｐ型
ＧａＮコンタクト層２９を順次成長させる。ここで、Ｉ
ｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコンタクト層２３、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層２４、ｎ型ＧａＮ光導波層２
５、ｐ型ＧａＮ光導波層２７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド
層２８およびｐ型ＧａＮコンタクト層２９の成長温度は
例えば１０００℃程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活
性層２６の成長温度は例えば７００〜８００℃とする。
また、これらの層の厚さの一例を挙げると、ＧａＮバッ
ファ層２２は５０ｎｍ、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３は
３μｍ、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層２４は０．５μｍ、
ｎ型ＧａＮ光導波層２５は０．１μｍ、ｐ型ＧａＮ光導
波層２７は０．１μｍ、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８
は０．５μｍ、ｐ型ＧａＮコンタクト層２９は０．５μ
ｍとする。また、ｎ型ＧａＮコンタクト層２３、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層２４およびｎ型ＧａＮ光導波層２５
にはドナーとして例えばシリコン（Ｓｉ）をドープし、
ｐ型ＧａＮ光導波層２７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２
８およびｐ型ＧａＮコンタクト層２９にはアクセプタと
して例えばマグネシウム（Ｍｇ）をドープする。この
後、これらの層にドープされたドナーおよびアクセプタ
の電気的活性化、特にｐ型ＧａＮ光導波層２７、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層２８およびｐ型ＧａＮコンタクト層
２９にドープされたアクセプタの電気的活性化のための
熱処理を行う。この熱処理の温度は例えば７００℃程度
とする。
【００３６】次に、図７に示すように、ｐ型ＧａＮコン
タクト層２９上に、形成すべき電流狭窄層に対応する部
分が開口したレジストパターン３０をリソグラフィーに
より形成した後、このレジストパターン３０をマスクと
して、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８の厚さ方向の途中
の深さに達するエネルギーでＢをイオン注入することに
より、電流狭窄層となる高抵抗領域３１を形成する。こ
のＢのイオン注入は、ｐ型ＧａＮコンタクト層２９およ
びｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８へのＢの注入量が、こ
れらのｐ型ＧａＮコンタクト層２９およびｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層２８のキャリア濃度の１／３０以上、好適
には１／１５以上となるような条件で行う。このＢのイ
オン注入は、具体的には、これらのｐ型ＧａＮコンタク
ト層２９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８のキャリ
ア濃度を例えば２×１０18ｃｍ-3とすると、例えば、注
入エネルギー１６０ｋｅＶ、ドーズ量２×１０13ｃｍ-3
の条件で行う。
【００３７】次に、レジストパターン３０を除去した
後、ｐ型ＧａＮコンタクト層２９上にストライプ状のレ
ジストパターン（図示せず）を形成し、このレジストパ
ターンをマスクとして例えば反応性イオンエッチング
（ＲＩＥ）法によりエッチングすることにより、図８に
示すように、ｐ型ＧａＮコンタクト層２９、ｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２８、ｐ型ＧａＮ光導波層２７、活性層
２６、ｎ型ＧａＮ光導波層２５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層２４およびｎ型ＧａＮコンタクト層２３の上層部を
ストライプ状にパターニングする。次に、エッチングマ
スクに用いたレジストパターンを除去した後、ｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２９および高抵抗領域３１上に例えばＮ
ｉ／Ａｕ膜やＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ膜からなるｐ側電極３２
を形成するとともに、エッチングされた部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層２３上に例えばＴｉ／Ａｌ膜からなるｎ
側電極３３を形成する。
【００３８】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたｃ面サファイア基板２１を劈開などによりバー
状に加工して両共振器端面を形成し、さらにこれらの共
振器端面に端面コーティングを施した後、このバーを劈
開などによりチップ化する。以上により、目的とするＳ
ＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製造される。
【００３９】この第２の実施形態によれば、電流狭窄層
形成部のｐ型ＧａＮコンタクト層２９およびｐ型ＡｌＧ
ａＮクラッド層２８に、これらのｐ型ＧａＮコンタクト
層２９およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２８のキャリア
濃度の１／３０以上、好適には１／１５以上の注入量で
Ｂをイオン注入することにより、電流狭窄層となる高抵
抗領域３１を形成しているので、使用温度が５００℃で
も１ＭΩ／□以上と電流狭窄層として実用上十分に高い
シート抵抗値を有する高抵抗領域３１を得ることができ
る。このため、ＧａＮ系半導体レーザ本来の高い性能を
十分に発揮することができ、高性能のＧａＮ系半導体レ
ーザを実現することができる。
【００４０】以上、この発明の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。
【００４１】例えば、上述の第１および第２の実施形態
において挙げた数値、構造、基板、原料、プロセスなど
はあくまでも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異な
る数値、構造、基板、原料、プロセスなどを用いてもよ
い。
【００４２】具体的には、上述の第１および第２の実施
形態においては、基板としてｃ面サファイア基板を用い
ているが、必要に応じて、炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板、
ＧａＮ基板、酸化亜鉛（ＺｎＯ）基板などを用いてもよ
い。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、導電性を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層に部分的にホウ素をイオン注入することにより高抵抗
領域を形成していることにより、高温でも高抵抗を維持
する高抵抗領域を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明を案出する過程で行ったＳＩＭＳ測定
の結果を説明するための略線図である。
【図２】この発明を案出する過程で行ったＳＩＭＳ測定
の結果を説明するための略線図である。
【図３】この発明を案出する過程で行ったシート抵抗値
の熱処理温度依存性の測定結果を説明するための略線図
である。
【図４】この発明を案出する過程で行ったシート抵抗値
の熱処理温度依存性の測定結果を説明するための略線図
である。
【図５】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ系ＦＥ
Ｔの製造方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図７】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【図８】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１、２１・・・ｃ面サファイア基板、３・・・アンドー
プＧａＮ層、４・・・ｎ型ＧａＮ層、６、３１・・・高
抵抗領域、７・・・ソース電極、８・・・ドレイン電
極、１０・・・ショットキーゲート電極、１１・・・シ
ョットキー電極、２３・・・ｎ型ＧａＮコンタクト層、
２４・・・ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層、２６・・・活性
層、２８・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、２９・・・
ｐ型ＧａＮコンタクト層、３２・・・ｐ側電極、３３・
・・ｎ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｌ 33/00

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 導電性を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
    合物半導体層に部分的に高抵抗領域が設けられた半導体
    装置において、 上記高抵抗領域がホウ素のイオン注入により形成された
    ものであることを特徴とする半導体装置。
  2. 【請求項２】 使用温度範囲における上記高抵抗領域の
    シート抵抗値が１ＭΩ／□以上であることを特徴とする
    請求項１記載の半導体装置。
  3. 【請求項３】 上記ホウ素の注入量が上記窒化物系ＩＩ
    Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の１／３０以上
    であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  4. 【請求項４】 上記ホウ素の注入量が上記窒化物系ＩＩ
    Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の１／１５以上
    であることを特徴とする請求項１記載の半導体装置。
  5. 【請求項５】 導電性を有する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
    合物半導体層に部分的に高抵抗領域が設けられた半導体
    装置の製造方法において、 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に部分的にホ
    ウ素をイオン注入することにより上記高抵抗領域を形成
    するようにしたことを特徴とする半導体装置の製造方
    法。
  6. 【請求項６】 使用温度範囲における上記高抵抗領域の
    シート抵抗値が１ＭΩ／□以上となるように上記ホウ素
    をイオン注入することを特徴とする請求項５記載の半導
    体装置の製造方法。
  7. 【請求項７】 上記ホウ素の注入量を上記窒化物系ＩＩ
    Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の１／３０以上
    とすることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製
    造方法。
  8. 【請求項８】 上記ホウ素の注入量を上記窒化物系ＩＩ
    Ｉ−Ｖ族化合物半導体層のキャリア濃度の１／１５以上
    とすることを特徴とする請求項５記載の半導体装置の製
    造方法。
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Cited By (8)

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