JPH1126812A - ３族窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
３族窒化物半導体素子及びその製造方法Info
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- JPH1126812A JPH1126812A JP19181097A JP19181097A JPH1126812A JP H1126812 A JPH1126812 A JP H1126812A JP 19181097 A JP19181097 A JP 19181097A JP 19181097 A JP19181097 A JP 19181097A JP H1126812 A JPH1126812 A JP H1126812A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ミスフィット転位及び刃状転位の発生を防止
し, 結晶性を高めること。 【解決手段】基板1の温度を900℃にしてN2又はH2,NH3,
及びトリメチルガリウム(TMG)をそれぞれ所定量供給し
て, 膜厚約35ÅのGaNから成るバリア層51を形成し, 基
板1の温度を600℃まで低下させ,N2又はH2,NH3及びTMGを
それぞれ所定量供給すると共にトリメチルインジウムの
供給量を変化させ, 膜厚約35Åの井戸層52を形成する。
井戸層52におけるIn組成比は,バリア層51との界面位置T
1,T3ではバリア層51のIn組成比と略等しく, 厚さ方向に
沿った中央位置T2においては最大になるように, 厚さ方
向に沿ってIn組成比が連続的に変化するように形成され
るので,井戸層52は界面において格子が滑らかに結合さ
れ,ミスフィット転位の発生が抑制される。又,井戸層52
はIn組成比が厚さ方向に沿って連続的に変化するので,
熱膨張係数差に伴って生ずる刃状転位の発生を防止で
き,結晶性が向上する。
し, 結晶性を高めること。 【解決手段】基板1の温度を900℃にしてN2又はH2,NH3,
及びトリメチルガリウム(TMG)をそれぞれ所定量供給し
て, 膜厚約35ÅのGaNから成るバリア層51を形成し, 基
板1の温度を600℃まで低下させ,N2又はH2,NH3及びTMGを
それぞれ所定量供給すると共にトリメチルインジウムの
供給量を変化させ, 膜厚約35Åの井戸層52を形成する。
井戸層52におけるIn組成比は,バリア層51との界面位置T
1,T3ではバリア層51のIn組成比と略等しく, 厚さ方向に
沿った中央位置T2においては最大になるように, 厚さ方
向に沿ってIn組成比が連続的に変化するように形成され
るので,井戸層52は界面において格子が滑らかに結合さ
れ,ミスフィット転位の発生が抑制される。又,井戸層52
はIn組成比が厚さ方向に沿って連続的に変化するので,
熱膨張係数差に伴って生ずる刃状転位の発生を防止で
き,結晶性が向上する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、井戸層と、該井戸
層よりも禁制帯幅の広いバリア層とが交互に所定周期で
積層された量子井戸構造を有した３族窒化物半導体素子
及びその製造方法に関する。
層よりも禁制帯幅の広いバリア層とが交互に所定周期で
積層された量子井戸構造を有した３族窒化物半導体素子
及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、３族窒化物半導体発光素子におい
ては、バンドギャップの異なる層を交互に所定周期で積
層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を用いている。例え
ば、膜厚25ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層と、膜厚50
ÅのIn0.05Ga0.95N から成るバリア層とを交互に２６周
期積層することでＭＱＷ構造とした技術がある(JAPANES
E JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,Vol.34(1995)pp.L74-L7
6)。
ては、バンドギャップの異なる層を交互に所定周期で積
層した多重量子井戸（ＭＱＷ）構造を用いている。例え
ば、膜厚25ÅのIn0.2Ga0.8N から成る井戸層と、膜厚50
ÅのIn0.05Ga0.95N から成るバリア層とを交互に２６周
期積層することでＭＱＷ構造とした技術がある(JAPANES
E JOURNAL OF APPLIED PHYSICS,Vol.34(1995)pp.L74-L7
6)。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では井戸層とバリア層との界面近傍において、格
子定数の差、即ち格子不整合によりミスフィット転位が
発生したり、熱膨張係数の差に伴って生じる熱歪により
転位が増殖し、それによって刃状転位が発生する。これ
により井戸層の結晶性が悪化し、発光効率が低下すると
いう問題がある。
来技術では井戸層とバリア層との界面近傍において、格
子定数の差、即ち格子不整合によりミスフィット転位が
発生したり、熱膨張係数の差に伴って生じる熱歪により
転位が増殖し、それによって刃状転位が発生する。これ
により井戸層の結晶性が悪化し、発光効率が低下すると
いう問題がある。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、ＭＱＷを構成する井戸層とバリア層との界面近傍に
おけるミスフィット転位の発生を抑制し、ミスフィット
転位に起因する刃状転位の発生を防止し、結晶性を高
め、素子特性が向上した半導体素子及びその製造方法を
実現することである。
み、ＭＱＷを構成する井戸層とバリア層との界面近傍に
おけるミスフィット転位の発生を抑制し、ミスフィット
転位に起因する刃状転位の発生を防止し、結晶性を高
め、素子特性が向上した半導体素子及びその製造方法を
実現することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の手段によれば、３族窒化物半導
体から成る井戸層と、該井戸層よりも禁制帯幅の広いバ
リア層とが交互に少なくとも１周期積層された量子井戸
構造を有し、井戸層におけるInの組成比が、厚さ方向の
略中央部において最大になるように厚さ方向に沿って連
続的に変化して形成される。これにより、井戸層内では
厚さ方向に沿ってInの組成比が連続的に変化するので、
熱膨張係数差による熱歪の影響が緩和され、バリア層と
の界面に生ずるミスフィット転位が熱歪によって増殖す
ることがなく、刃状転位の発生を防止できる。よって、
素子の結晶性が高まり、素子特性が向上する。
めに、請求項１に記載の手段によれば、３族窒化物半導
体から成る井戸層と、該井戸層よりも禁制帯幅の広いバ
リア層とが交互に少なくとも１周期積層された量子井戸
構造を有し、井戸層におけるInの組成比が、厚さ方向の
略中央部において最大になるように厚さ方向に沿って連
続的に変化して形成される。これにより、井戸層内では
厚さ方向に沿ってInの組成比が連続的に変化するので、
熱膨張係数差による熱歪の影響が緩和され、バリア層と
の界面に生ずるミスフィット転位が熱歪によって増殖す
ることがなく、刃状転位の発生を防止できる。よって、
素子の結晶性が高まり、素子特性が向上する。
【０００６】又、請求項２に記載の手段によれば、井戸
層におけるInの組成比が、バリア層との界面においてバ
リア層のInの組成比に略等しくすることにより、井戸層
とバリア層との界面において格子が滑らかに結合される
ので、格子不整合によるミスフィット転位の発生を抑制
できる。
層におけるInの組成比が、バリア層との界面においてバ
リア層のInの組成比に略等しくすることにより、井戸層
とバリア層との界面において格子が滑らかに結合される
ので、格子不整合によるミスフィット転位の発生を抑制
できる。
【０００７】請求項３に記載の手段によれば、井戸層が
AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1≦1, 0≦Y 1≦1,0≦X1+Y1≦
1,但し, 中央部においては0≦X1+Y1<1)で構成され、バ
リア層がAlX2GaY2In1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1, 0≦X
2+Y2≦1)で構成されることにより、発光効率の高い半導
体素子を得ることができる。望ましくは、請求項４に記
載の手段の如く、井戸層をGaY1In1-Y1N(0.8≦Y1≦1,但
し,中央部においては0.8≦Y1<1) とし、バリア層をGaN
とすることである。
AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1≦1, 0≦Y 1≦1,0≦X1+Y1≦
1,但し, 中央部においては0≦X1+Y1<1)で構成され、バ
リア層がAlX2GaY2In1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1, 0≦X
2+Y2≦1)で構成されることにより、発光効率の高い半導
体素子を得ることができる。望ましくは、請求項４に記
載の手段の如く、井戸層をGaY1In1-Y1N(0.8≦Y1≦1,但
し,中央部においては0.8≦Y1<1) とし、バリア層をGaN
とすることである。
【０００８】請求項５に記載の手段によれば、３族窒化
物半導体から成る井戸層とバリア層とが交互に少なくと
も１周期積層された量子井戸構造を有した半導体素子の
有機金属化合物気相成長法を用いた製造方法であって、
井戸層の形成温度を所定温度に保持し、Inを含んだガス
の供給量を変化させることにより、井戸層におけるInの
組成比を、その厚さ方向に沿って連続的に変化させるこ
とができる。
物半導体から成る井戸層とバリア層とが交互に少なくと
も１周期積層された量子井戸構造を有した半導体素子の
有機金属化合物気相成長法を用いた製造方法であって、
井戸層の形成温度を所定温度に保持し、Inを含んだガス
の供給量を変化させることにより、井戸層におけるInの
組成比を、その厚さ方向に沿って連続的に変化させるこ
とができる。
【０００９】請求項６に記載の手段によれば、井戸層に
おけるInの組成比が、厚さ方向の略中央部において最大
になるように、且つバリア層との界面においてバリア層
におけるInの組成比と略等しくなるようにInを含んだガ
スを供給する。これにより得られた半導体素子では、ミ
スフィット転位及び刃状転位の発生が抑制され、結晶性
をより向上させることができる。
おけるInの組成比が、厚さ方向の略中央部において最大
になるように、且つバリア層との界面においてバリア層
におけるInの組成比と略等しくなるようにInを含んだガ
スを供給する。これにより得られた半導体素子では、ミ
スフィット転位及び刃状転位の発生が抑制され、結晶性
をより向上させることができる。
【００１０】請求項７に記載の手段によれば、Inを含ん
だガスとしてトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)、トリメチ
ルアルミニウム(Al(CH3)3)及びトリメチルインジウム(I
n(CH3)3)を供給することにより、AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0
≦X1≦1,0≦Y1≦1,0≦X1+Y1≦1)から成る井戸層と、Al
X2GaY2In1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2≦1)か
ら成るバリア層とを形成することができ、発光効率の高
い素子を製造できる。又、トリメチルインジウム(In(CH
3)3)の供給量を変化させることにより、井戸層における
Inの組成比を容易に変化させることができる。望ましく
は、請求項８に記載の手段の如く、井戸層をGaY1In1-Y1
N(0.8≦Y1≦1,但し,中央部においては0.8≦Y1<1) と
し、バリア層をGaN とすることで、より良好な素子を製
造できる。
だガスとしてトリメチルガリウム(Ga(CH3)3)、トリメチ
ルアルミニウム(Al(CH3)3)及びトリメチルインジウム(I
n(CH3)3)を供給することにより、AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0
≦X1≦1,0≦Y1≦1,0≦X1+Y1≦1)から成る井戸層と、Al
X2GaY2In1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2≦1)か
ら成るバリア層とを形成することができ、発光効率の高
い素子を製造できる。又、トリメチルインジウム(In(CH
3)3)の供給量を変化させることにより、井戸層における
Inの組成比を容易に変化させることができる。望ましく
は、請求項８に記載の手段の如く、井戸層をGaY1In1-Y1
N(0.8≦Y1≦1,但し,中央部においては0.8≦Y1<1) と
し、バリア層をGaN とすることで、より良好な素子を製
造できる。
【００１１】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１上に形成
された３族窒化物半導体から成る発光素子１０の模式的
な断面構成図である。基板１の上には窒化アルミニウム
(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層２が設けられ、
その上にはシリコン(Si)ドープのGaN から成る膜厚約4.
0 μｍの高キャリア濃度層３が形成されている。そし
て、高キャリア濃度層３の上に膜厚約35ÅのGaN から成
るバリア層５１と、厚さ方向に沿ってInの組成比が後述
するように連続して変化し、厚さ方向中央部における組
成比がIn0.20Ga0.80N から成る、膜厚約35Åの井戸層５
２とが交互に積層された多重量子井戸層５が形成されて
いる。バリア層５１は６層、井戸層５２は５層で構成さ
れている。多重量子井戸層５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85
N から成る膜厚約50nmのクラッド層６が形成されてい
る。さらに、クラッド層６の上にはｐ型GaN から成る膜
厚約100nm のコンタクト層７が形成されている。
基づいて説明する。図１は、サファイア基板１上に形成
された３族窒化物半導体から成る発光素子１０の模式的
な断面構成図である。基板１の上には窒化アルミニウム
(AlN) から成る膜厚約25nmのバッファ層２が設けられ、
その上にはシリコン(Si)ドープのGaN から成る膜厚約4.
0 μｍの高キャリア濃度層３が形成されている。そし
て、高キャリア濃度層３の上に膜厚約35ÅのGaN から成
るバリア層５１と、厚さ方向に沿ってInの組成比が後述
するように連続して変化し、厚さ方向中央部における組
成比がIn0.20Ga0.80N から成る、膜厚約35Åの井戸層５
２とが交互に積層された多重量子井戸層５が形成されて
いる。バリア層５１は６層、井戸層５２は５層で構成さ
れている。多重量子井戸層５の上にはｐ型Al0.15Ga0.85
N から成る膜厚約50nmのクラッド層６が形成されてい
る。さらに、クラッド層６の上にはｐ型GaN から成る膜
厚約100nm のコンタクト層７が形成されている。
【００１２】又、コンタクト層７の上には金属蒸着によ
る透光性の電極９が、高キャリア濃度層３上には透光性
の電極８が形成されている。電極９は、コンタクト層７
に接合する膜厚約40Åのコバルト(Co)と、このCoに接合
する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。電極８は
膜厚約200 Åのバナジウム(V) と膜厚約1.8 μｍのアル
ミニウム(Al)又はAl合金で構成されている。
る透光性の電極９が、高キャリア濃度層３上には透光性
の電極８が形成されている。電極９は、コンタクト層７
に接合する膜厚約40Åのコバルト(Co)と、このCoに接合
する膜厚約60Åの金(Au)とで構成されている。電極８は
膜厚約200 Åのバナジウム(V) と膜厚約1.8 μｍのアル
ミニウム(Al)又はAl合金で構成されている。
【００１３】次に、この発光素子１０の製造方法につい
て説明する。上記発光素子１０は、有機金属気相成長法
（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長により製
造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャ
リアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以
下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)
3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウム(In
(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)とシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP
2Mg 」と記す）である。
て説明する。上記発光素子１０は、有機金属気相成長法
（以下「ＭＯＶＰＥ」と略す）による気相成長により製
造された。用いられたガスは、アンモニア(NH3) 、キャ
リアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga(CH3)3)（以
下「TMG 」と記す）、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)
3)（以下「TMA 」と記す）、トリメチルインジウム(In
(CH3)3)（以下「TMI 」と記す）、シラン(SiH4)とシク
ロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C5H5)2) （以下「CP
2Mg 」と記す）である。
【００１４】まず、有機洗浄及び熱処理により洗浄した
ａ面を主面とした単結晶の基板１をＭＯＶＰＥ装置の反
応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でH2
を流速2 liter/分で約30分間反応室に流しながら温度11
00℃で基板１をベーキングした。次に、基板１の温度を
400 ℃まで低下させて、H2を20liter/分、NH3 を10lite
r/分、TMA を1.8 ×10-5モル／分で供給してAlN から成
るバッファ層２を約25nmの膜厚に形成した。次に、基板
１の温度を1150℃に保持し、H2を20liter/分、NH3 を10
liter/分、TMG を1.7 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.
86ppm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で供給
し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/cm3、Si濃度4
×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度層３を形成し
た。
ａ面を主面とした単結晶の基板１をＭＯＶＰＥ装置の反
応室に載置されたサセプタに装着する。次に、常圧でH2
を流速2 liter/分で約30分間反応室に流しながら温度11
00℃で基板１をベーキングした。次に、基板１の温度を
400 ℃まで低下させて、H2を20liter/分、NH3 を10lite
r/分、TMA を1.8 ×10-5モル／分で供給してAlN から成
るバッファ層２を約25nmの膜厚に形成した。次に、基板
１の温度を1150℃に保持し、H2を20liter/分、NH3 を10
liter/分、TMG を1.7 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.
86ppm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で供給
し、膜厚約4.0 μｍ、電子濃度2 ×1018/cm3、Si濃度4
×1018/cm3のGaN から成る高キャリア濃度層３を形成し
た。
【００１５】上記の高キャリア濃度層３を形成した後、
基板１の温度を900 ℃にしてN2又はH2を20liter/分、NH
3 を10liter/分、TMG を2.0 ×10-4モル／分で供給し
て、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層５１を形成し
た。次に、基板１の温度を600 ℃まで低下させ、N2又は
H2、NH3 の供給量を一定として、TMG を7.2 ×10-5モル
／分で供給し、TMI を0.0 モル／分から0.19×10-4モル
／分まで徐々に変化させ、又、0.0 モル／分まで徐々に
戻して、膜厚約35Åの井戸層５２を形成した。本実施例
では、TMI の供給量を変化させることにより、井戸層５
２の厚さ方向に沿った組成比の変化が図２に示される特
性を有するように井戸層５２を形成した。図２の横軸は
Gaの組成比X を示し（即ち、(1-X) の値がInの組成比を
示している）、縦軸は厚さ方向の位置を示している。図
２に示されるように、井戸層５２におけるInの組成比
は、バリア層５１との界面位置T1、T3近傍ではほぼバリ
ア層５１のInの組成比と等しく（Inの組成比が約0.0
）、厚さ方向に沿った中央位置T2近傍においては最大
（Inの組成比が約0.2)になるように、且つ厚さ方向に沿
ってInの組成比が連続的に変化するように設定されてい
る。よって、バリア層５１との界面T1、T3近傍では井戸
層５２の組成はGaN であり、厚さ方向に沿った中央位置
T2近傍では井戸層５２の組成はIn0.20Ga0.80N である。
この井戸層５２の形成の後、さらに、バリア層５１と井
戸層５２を同一条件で５周期形成し、その上にバリア層
５１を形成した。このようにして５周期の多重量子井戸
層５を形成した。
基板１の温度を900 ℃にしてN2又はH2を20liter/分、NH
3 を10liter/分、TMG を2.0 ×10-4モル／分で供給し
て、膜厚約35ÅのGaN から成るバリア層５１を形成し
た。次に、基板１の温度を600 ℃まで低下させ、N2又は
H2、NH3 の供給量を一定として、TMG を7.2 ×10-5モル
／分で供給し、TMI を0.0 モル／分から0.19×10-4モル
／分まで徐々に変化させ、又、0.0 モル／分まで徐々に
戻して、膜厚約35Åの井戸層５２を形成した。本実施例
では、TMI の供給量を変化させることにより、井戸層５
２の厚さ方向に沿った組成比の変化が図２に示される特
性を有するように井戸層５２を形成した。図２の横軸は
Gaの組成比X を示し（即ち、(1-X) の値がInの組成比を
示している）、縦軸は厚さ方向の位置を示している。図
２に示されるように、井戸層５２におけるInの組成比
は、バリア層５１との界面位置T1、T3近傍ではほぼバリ
ア層５１のInの組成比と等しく（Inの組成比が約0.0
）、厚さ方向に沿った中央位置T2近傍においては最大
（Inの組成比が約0.2)になるように、且つ厚さ方向に沿
ってInの組成比が連続的に変化するように設定されてい
る。よって、バリア層５１との界面T1、T3近傍では井戸
層５２の組成はGaN であり、厚さ方向に沿った中央位置
T2近傍では井戸層５２の組成はIn0.20Ga0.80N である。
この井戸層５２の形成の後、さらに、バリア層５１と井
戸層５２を同一条件で５周期形成し、その上にバリア層
５１を形成した。このようにして５周期の多重量子井戸
層５を形成した。
【００１６】次に、基板１の温度を1100℃に保持し、N2
又はH2を10liter/分、NH3 を10liter/分、TMG を1.0 ×
10-4モル／分、TMA を1.0 ×10-4モル／分、CP2Mg を2
×10-5モル／分で供給して、膜厚約50nm、濃度5 ×1019
/cm3のマグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga0.85
N から成るクラッド層６を形成した。次に、基板１の温
度を1100℃に保持し、N2又はH2を20liter/分、NH3 を10
liter/分、TMG を1.12×10-4モル／分、CP2Mg を2 ×10
-5モル／分で供給して、膜厚約100nm 、濃度5 ×1019/c
m3のMgをドープしたｐ型GaN から成るコンタクト層７を
形成した。
又はH2を10liter/分、NH3 を10liter/分、TMG を1.0 ×
10-4モル／分、TMA を1.0 ×10-4モル／分、CP2Mg を2
×10-5モル／分で供給して、膜厚約50nm、濃度5 ×1019
/cm3のマグネシウム(Mg)をドープしたｐ型Al0.15Ga0.85
N から成るクラッド層６を形成した。次に、基板１の温
度を1100℃に保持し、N2又はH2を20liter/分、NH3 を10
liter/分、TMG を1.12×10-4モル／分、CP2Mg を2 ×10
-5モル／分で供給して、膜厚約100nm 、濃度5 ×1019/c
m3のMgをドープしたｐ型GaN から成るコンタクト層７を
形成した。
【００１７】次に、コンタクト層７の上にエッチングマ
スクを形成し、所定領域のエッチングマスクを除去し
て、エッチングマスクで覆われていない部分のコンタク
ト層７、クラッド層６、多重量子井戸層５及び高キャリ
ア濃度層３の一部を塩素を含むガスによる反応性イオン
エッチングによりエッチングし、高キャリア濃度層３の
表面を露出させた。次に、エッチングマスクを残した状
態で、全面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィにより高キャリア濃度層３の露出面上の所定領域に
窓を形成し、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した
後、膜厚約200 Åのバナジウム(V) と膜厚約1.8 μｍの
Alを蒸着する。この後、フォトレジスト及びエッチング
マスクを除去することにより、高キャリア濃度層３の露
出面上に透光性の電極８が形成される。
スクを形成し、所定領域のエッチングマスクを除去し
て、エッチングマスクで覆われていない部分のコンタク
ト層７、クラッド層６、多重量子井戸層５及び高キャリ
ア濃度層３の一部を塩素を含むガスによる反応性イオン
エッチングによりエッチングし、高キャリア濃度層３の
表面を露出させた。次に、エッチングマスクを残した状
態で、全面にフォトレジストを塗布し、フォトリソグラ
フィにより高キャリア濃度層３の露出面上の所定領域に
窓を形成し、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した
後、膜厚約200 Åのバナジウム(V) と膜厚約1.8 μｍの
Alを蒸着する。この後、フォトレジスト及びエッチング
マスクを除去することにより、高キャリア濃度層３の露
出面上に透光性の電極８が形成される。
【００１８】続いて、表面上にフォトレジストを塗布
し、フォトリソグラフによりコンタクト層７上の電極形
成部分のフィトレジストを除去して窓を形成し、コンタ
クト層７を露出させる。露出させたコンタクト層７の上
に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、Coを膜
厚約40Åに成膜し、このCo上にAuを膜厚約60Åに成膜す
る。次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト上に堆積したCoとAuとを除去し、
コンタクト層７に対する透光性の電極９を形成する。
し、フォトリソグラフによりコンタクト層７上の電極形
成部分のフィトレジストを除去して窓を形成し、コンタ
クト層７を露出させる。露出させたコンタクト層７の上
に、10-6Torrオーダ以下の高真空に排気した後、Coを膜
厚約40Åに成膜し、このCo上にAuを膜厚約60Åに成膜す
る。次に、試料を蒸着装置から取り出し、リフトオフ法
によりフォトレジスト上に堆積したCoとAuとを除去し、
コンタクト層７に対する透光性の電極９を形成する。
【００１９】この後、試料雰囲気を真空ポンプで排気
し、O2ガスを供給して圧力３Paとし、その状態で雰囲気
温度を約550 ℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト
層７、クラッド層６をｐ型低抵抗化すると共にコンタク
ト層７と電極９との合金化処理、高キャリア濃度層３と
電極８との合金化処理を行った。このようにして、高キ
ャリア濃度層３に対する電極８とコンタクト層７に対す
る電極９を形成した。
し、O2ガスを供給して圧力３Paとし、その状態で雰囲気
温度を約550 ℃にして、３分程度、加熱し、コンタクト
層７、クラッド層６をｐ型低抵抗化すると共にコンタク
ト層７と電極９との合金化処理、高キャリア濃度層３と
電極８との合金化処理を行った。このようにして、高キ
ャリア濃度層３に対する電極８とコンタクト層７に対す
る電極９を形成した。
【００２０】上記に示されるように、多重量子井戸層５
において、バリア層５１との界面近傍における井戸層５
２のInの組成比がバリア層５１のInの組成比にほぼ等し
いので、井戸層５２の格子とバリア層５１の格子が滑ら
かに結合されるので、格子不整合によるミスフィット転
位の発生を抑制できる。又、井戸層５２内では、厚さ方
向に沿ってInの組成比が連続的に変化するので、刃状転
位の発生を防止できる。これにより、発光素子１０の結
晶性が高まり、発光効率を向上させることができる。
において、バリア層５１との界面近傍における井戸層５
２のInの組成比がバリア層５１のInの組成比にほぼ等し
いので、井戸層５２の格子とバリア層５１の格子が滑ら
かに結合されるので、格子不整合によるミスフィット転
位の発生を抑制できる。又、井戸層５２内では、厚さ方
向に沿ってInの組成比が連続的に変化するので、刃状転
位の発生を防止できる。これにより、発光素子１０の結
晶性が高まり、発光効率を向上させることができる。
【００２１】上記実施例では、井戸層５２の組成をGaN
からIn0.20Ga0.80N の範囲でInの組成比を増加及び減少
させたが、AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1≦1,0≦Y1≦1,0≦
X1+Y1≦1)を満たしていればよい。又、上記実施例で
は、バリア層５１の組成をGaNとしたが、AlX2GaY2In
1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1,0≦X2+Y2≦1)を満たして
いればよい。又、上記実施例では、多重量子井戸層５を
バリア層５１と井戸層５２を５周期積層したが、必要な
周期だけバリア層５１と井戸層５２を積層してよい。
又、上記実施例では、量子井戸構造として多重量子井戸
層５を設けたが、ＳＱＷ構造でもよい。又、上記実施例
では、量子井戸構造を発光層として用いたが、トランジ
スタ機能など発光以外の他の機能を備えた構成としても
よい。本発明はＬＥＤやＬＤなどの発光素子や受光素
子、トランジスタなどのスイッチング素子に適用でき
る。
からIn0.20Ga0.80N の範囲でInの組成比を増加及び減少
させたが、AlX1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1≦1,0≦Y1≦1,0≦
X1+Y1≦1)を満たしていればよい。又、上記実施例で
は、バリア層５１の組成をGaNとしたが、AlX2GaY2In
1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0≦Y2≦1,0≦X2+Y2≦1)を満たして
いればよい。又、上記実施例では、多重量子井戸層５を
バリア層５１と井戸層５２を５周期積層したが、必要な
周期だけバリア層５１と井戸層５２を積層してよい。
又、上記実施例では、量子井戸構造として多重量子井戸
層５を設けたが、ＳＱＷ構造でもよい。又、上記実施例
では、量子井戸構造を発光層として用いたが、トランジ
スタ機能など発光以外の他の機能を備えた構成としても
よい。本発明はＬＥＤやＬＤなどの発光素子や受光素
子、トランジスタなどのスイッチング素子に適用でき
る。
【図１】本発明の具体的な実施例に係わる３族窒化物半
導体発光素子の構成を示した模式図。
導体発光素子の構成を示した模式図。
【図２】本発明の具体的な実施例に係わる３族窒化物半
導体発光素子において井戸層の３族元素の厚さ方向に沿
った組成変化を示した模式図。
導体発光素子において井戸層の３族元素の厚さ方向に沿
った組成変化を示した模式図。
１ サファイア基板 ２ バッファ層 ３ 高キャリア濃度層 ５ 多重量子井戸層 ６ クラッド層 ７ コンタクト層 ８、９ 電極 １０ 発光素子 ５１ バリア層 ５２ 井戸層
Claims (8)
- 【請求項１】 ３族窒化物半導体から成る井戸層と、該
井戸層よりも禁制帯幅の広いバリア層とが交互に少なく
とも１周期積層された量子井戸構造を有し、 前記井戸層におけるインジウム(In)の組成比は、厚さ方
向の略中央部において最大になるように前記厚さ方向に
沿って連続的に変化して形成されたことを特徴とする３
族窒化物半導体素子。 - 【請求項２】 前記井戸層におけるインジウム(In)の組
成比は、前記バリア層との界面において前記バリア層に
おけるインジウム(In)の組成比と略等しいことを特徴と
する請求項１に記載の３族窒化物半導体素子。 - 【請求項３】 前記井戸層はAlX1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1
≦1,0≦Y1≦1,0≦X1+Y1≦1,但し, 中央部においては0≦
X1+Y1<1)から成り、前記バリア層はAlX2GaY2In1-X2-Y2N
(0≦X2≦1,0≦Y2≦1, 0≦X2+Y2≦1)から成ることを特徴
する請求項１又は２に記載の３族窒化物半導体素子。 - 【請求項４】 前記井戸層はGaY1In1-Y1N(0.8≦Y1≦1,
但し,中央部においては0.8≦Y1<1) であり、前記バリア
層はGaNであることを特徴とする請求項３に記載の３族
窒化物半導体素子。 - 【請求項５】 ３族窒化物半導体から成る井戸層と、該
井戸層よりも禁制帯幅の広いバリア層とが交互に少なく
とも１周期積層された量子井戸構造を有した半導体素子
の有機金属化合物気相成長法を用いた製造方法であっ
て、 前記井戸層の形成温度を所定温度に保持し、インジウム
(In)を含んだガスの供給量を変化させることにより、前
記井戸層における前記インジウム(In)の組成比が、その
厚さ方向に沿って連続的に変化するように形成すること
を特徴とする３族窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記井戸層における前記インジウム(In)
の組成比が、前記厚さ方向の略中央部において最大にな
るように、且つ前記バリア層との界面において前記バリ
ア層における前記インジウム(In)の組成比と略等しくな
るように前記ガスを供給することを特徴とする請求項５
に記載の３族窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記ガスとしてトリメチルガリウム(Ga
(CH3)3)、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)及びトリ
メチルインジウム(In(CH3)3)を供給することにより、Al
X1GaY1In1-X1-Y1N(0≦X1≦1,0≦Y1≦1, 0≦X1+Y1≦1)か
ら成る前記井戸層と、AlX2GaY2In1-X2-Y2N(0≦X2≦1,0
≦Y2≦1, 0≦X2+Y2≦1)から成る前記バリア層とを形成
し、トリメチルインジウム(In(CH3)3)の供給量を変化さ
せることにより、前記井戸層におけるインジウム(In)の
組成比を変化させることを特徴する請求項５又は６に記
載の３族窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項８】 前記井戸層はGaY1In1-Y1N(0.8≦Y1≦1,
但し,中央部においては0.8≦Y1<1) であり、前記バリア
層はGaNであることを特徴とする請求項７に記載の３族
窒化物半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19181097A JPH1126812A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | ３族窒化物半導体素子及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19181097A JPH1126812A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | ３族窒化物半導体素子及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1126812A true JPH1126812A (ja) | 1999-01-29 |
Family
ID=16280909
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19181097A Pending JPH1126812A (ja) | 1997-07-01 | 1997-07-01 | ３族窒化物半導体素子及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH1126812A (ja) |
Cited By (9)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020395A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device and a method of manufacturing it |
| WO2006052068A1 (en) * | 2004-11-11 | 2006-05-18 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light emitting device and fabricating method thereof |
| JP2006210692A (ja) * | 2005-01-28 | 2006-08-10 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物系化合物半導体発光素子 |
| JP2006237091A (ja) * | 2005-02-22 | 2006-09-07 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子又は発光素子の製造方法 |
| US7629619B2 (en) | 2005-01-28 | 2009-12-08 | Toyota Gosei Co., Ltd. | Group III nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method for producing the same |
| CN103779465A (zh) * | 2014-01-14 | 2014-05-07 | 圆融光电科技有限公司 | Led多量子阱结构装置及生长方法 |
| CN104396031A (zh) * | 2012-05-30 | 2015-03-04 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造用于光电子半导体芯片的有源区的方法和光电子半导体芯片 |
| US9912123B2 (en) | 2013-08-24 | 2018-03-06 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device |
| US11955581B2 (en) | 2020-07-09 | 2024-04-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride semiconductor device and production method therefor |
-
1997
- 1997-07-01 JP JP19181097A patent/JPH1126812A/ja active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005020395A1 (en) * | 2003-08-21 | 2005-03-03 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device and a method of manufacturing it |
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| US7728338B2 (en) | 2004-11-11 | 2010-06-01 | Lg Innotek Co., Ltd | Nitride semiconductor light emitting device and fabricating method thereof |
| US7629619B2 (en) | 2005-01-28 | 2009-12-08 | Toyota Gosei Co., Ltd. | Group III nitride-based compound semiconductor light-emitting device and method for producing the same |
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| JP2015519754A (ja) * | 2012-05-30 | 2015-07-09 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス半導体チップのための活性領域を製造するための方法及びオプトエレクトロニクス半導体チップ |
| US9502607B2 (en) | 2012-05-30 | 2016-11-22 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing an active zone for an optoelectronic semiconductor chip and optoelectronic semiconductor chip |
| CN104396031B (zh) * | 2012-05-30 | 2017-02-22 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造用于光电子半导体芯片的有源区的方法和光电子半导体芯片 |
| US9912123B2 (en) | 2013-08-24 | 2018-03-06 | Nichia Corporation | Semiconductor light emitting device |
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