JPH11307458A - 窒化物系化合物半導体の製造方法 - Google Patents
窒化物系化合物半導体の製造方法Info
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- JPH11307458A JPH11307458A JP11315998A JP11315998A JPH11307458A JP H11307458 A JPH11307458 A JP H11307458A JP 11315998 A JP11315998 A JP 11315998A JP 11315998 A JP11315998 A JP 11315998A JP H11307458 A JPH11307458 A JP H11307458A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｐ型窒化物系化合物半導体の成長後のアニー
ル工程を不要にし、かつ低抵抗のＰ型窒化物系化合物半
導体を得る。 【解決手段】 ３族原子を有する原料と、窒素原子を有
する原料と、ドーピング原料とを炉内に供給することに
よりＰ型の窒化物系化合物半導体層を形成する第１の成
長工程と、その後、それら３種類の原料の炉内への供給
を一時停止する停止工程と、その後、それら３種類の原
料を炉内に再び供給することにより、Ｐ型の窒化物系化
合物半導体層を形成する第２の成長工程とを備える。
ル工程を不要にし、かつ低抵抗のＰ型窒化物系化合物半
導体を得る。 【解決手段】 ３族原子を有する原料と、窒素原子を有
する原料と、ドーピング原料とを炉内に供給することに
よりＰ型の窒化物系化合物半導体層を形成する第１の成
長工程と、その後、それら３種類の原料の炉内への供給
を一時停止する停止工程と、その後、それら３種類の原
料を炉内に再び供給することにより、Ｐ型の窒化物系化
合物半導体層を形成する第２の成長工程とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系化合物半
導体の製造方法に関するものである。
導体の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化物系化合物半導体は、青色半導体レ
ーザ装置等の材料として用いられているが、ここで用い
られるＰ型の窒化物系化合物半導体は、成膜中に混入す
る水素の影響でＰ型不純物の活性化率が低く、抵抗が高
くなってしまう。
ーザ装置等の材料として用いられているが、ここで用い
られるＰ型の窒化物系化合物半導体は、成膜中に混入す
る水素の影響でＰ型不純物の活性化率が低く、抵抗が高
くなってしまう。
【０００３】従来、Ｐ型窒化物系化合物半導体中の水素
を除去することにより、Ｐ型不純物の活性化率を高める
方法として、ＭｇをドーピングしたＰ型の窒化物化合物
半導体を４００℃以上の温度でアニールすることにより
低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体を得る方法（特開
平５−１８３１８９号公報）が知られている。
を除去することにより、Ｐ型不純物の活性化率を高める
方法として、ＭｇをドーピングしたＰ型の窒化物化合物
半導体を４００℃以上の温度でアニールすることにより
低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体を得る方法（特開
平５−１８３１８９号公報）が知られている。
【０００４】また、Ｐ型の窒化物系化合物半導体に紫外
線を照射しながらアニールを施すことにより、低抵抗の
Ｐ型の窒化物系化合物半導体を得る方法（特開平７−９
７３００号公報）も知られている。
線を照射しながらアニールを施すことにより、低抵抗の
Ｐ型の窒化物系化合物半導体を得る方法（特開平７−９
７３００号公報）も知られている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の窒化物系化合物半導体の製造方法では、いずれも成
長後にアニール工程を施すために、別途製造設備が必要
であったり、工程数が増えたりしてしまう。
来の窒化物系化合物半導体の製造方法では、いずれも成
長後にアニール工程を施すために、別途製造設備が必要
であったり、工程数が増えたりしてしまう。
【０００６】また、３族元素よりも窒素の蒸気圧が高い
ため、Ｐ型の窒化物系化合物半導体から窒素が抜け、窒
素空孔を生じやすく、この窒素空孔がドナー性の不純物
として働く。したがって、Ｐ型半導体を得るためにドー
ピングしたＭｇ等のアクセプタがせっかく活性化されて
も、このような窒素空孔によるドナーによってアクセプ
タが補償され、低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体が
得られない。
ため、Ｐ型の窒化物系化合物半導体から窒素が抜け、窒
素空孔を生じやすく、この窒素空孔がドナー性の不純物
として働く。したがって、Ｐ型半導体を得るためにドー
ピングしたＭｇ等のアクセプタがせっかく活性化されて
も、このような窒素空孔によるドナーによってアクセプ
タが補償され、低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体が
得られない。
【０００７】窒素空孔を生じさせない手段として、Ｐ型
の窒化物系化合物半導体上にキャップ層を設置したうえ
でアニールを行う方法や、窒素の加圧下でアニールする
方法（特開平５−１８３１８９号公報）が知られている
が、これらの方法では、さらに設備や工程数が増えてし
まう。
の窒化物系化合物半導体上にキャップ層を設置したうえ
でアニールを行う方法や、窒素の加圧下でアニールする
方法（特開平５−１８３１８９号公報）が知られている
が、これらの方法では、さらに設備や工程数が増えてし
まう。
【０００８】本発明は、製造工程を増加することなく、
低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体の製造方法を得る
ことを目的とする。
低抵抗のＰ型の窒化物系化合物半導体の製造方法を得る
ことを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系化合物
半導体の製造方法は、３族原子を有する原料と、窒素原
子を有する原料と、ドーピング原料とを炉内に供給する
ことにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層を形成する
第１の成長工程と、その後、前記３族原子を有する原料
と、前記窒素原子を有する原料と、前記ドーピング原料
との前記炉内への供給を一時停止する停止工程と、その
後、前記３族原子を有する原料と、前記窒素原子を有す
る原料と、前記ドーピング原料とを前記炉内に再び供給
することにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層を形成
する第２の成長工程とを有するものである。この構成に
より、第１の成長工程後の停止工程において、Ｐ型の窒
化物系化合物半導体層中に混入した水素をこの半導体層
から逃がすことができる。このため、ドーピング原料の
活性化が高くなる。
半導体の製造方法は、３族原子を有する原料と、窒素原
子を有する原料と、ドーピング原料とを炉内に供給する
ことにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層を形成する
第１の成長工程と、その後、前記３族原子を有する原料
と、前記窒素原子を有する原料と、前記ドーピング原料
との前記炉内への供給を一時停止する停止工程と、その
後、前記３族原子を有する原料と、前記窒素原子を有す
る原料と、前記ドーピング原料とを前記炉内に再び供給
することにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層を形成
する第２の成長工程とを有するものである。この構成に
より、第１の成長工程後の停止工程において、Ｐ型の窒
化物系化合物半導体層中に混入した水素をこの半導体層
から逃がすことができる。このため、ドーピング原料の
活性化が高くなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
て説明する。
【００１１】窒化物系化合物半導体層は、例えば有機金
属気相成長装置（図示せず）内に３族原子を有する原料
と、窒素原子を有する原料と、ドーピング原料とを供給
することによりＧａＮ基板上（図示せず）に形成され
る。
属気相成長装置（図示せず）内に３族原子を有する原料
と、窒素原子を有する原料と、ドーピング原料とを供給
することによりＧａＮ基板上（図示せず）に形成され
る。
【００１２】図１は、３族原子を有する原料であるトリ
メチルガリウム、窒素原子を有する原料であるアンモニ
ア、ドーピング原料であるビスシクロペンタジエニルマ
グネシウムを適当な比率で混合してなる原料ガスの炉内
への供給量と時間との関係を示すものである。図１に示
すように、まず、第１の成長工程として、原料ガスを炉
内に供給する（図１中の区間Ａ）。このとき、圧力は１
０ｋＰａ、温度は１０００℃である。これにより、Ｇａ
Ｎ基板上に、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層が形成され
る。
メチルガリウム、窒素原子を有する原料であるアンモニ
ア、ドーピング原料であるビスシクロペンタジエニルマ
グネシウムを適当な比率で混合してなる原料ガスの炉内
への供給量と時間との関係を示すものである。図１に示
すように、まず、第１の成長工程として、原料ガスを炉
内に供給する（図１中の区間Ａ）。このとき、圧力は１
０ｋＰａ、温度は１０００℃である。これにより、Ｇａ
Ｎ基板上に、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層が形成され
る。
【００１３】次に、停止工程として、前記原料ガスの炉
内への供給を一時中断する（図１中の区間Ｂ）。この停
止工程において、第１の成長工程で形成された薄いＰ型
窒化物系化合物半導体層中に混入した水素が放出され
る。
内への供給を一時中断する（図１中の区間Ｂ）。この停
止工程において、第１の成長工程で形成された薄いＰ型
窒化物系化合物半導体層中に混入した水素が放出され
る。
【００１４】さらに、第２の成長工程として、前記原料
ガスを炉内に供給する（図１中の区間Ｃ）。このとき、
第１の成長工程において形成された薄いＰ型の窒化物系
化合物半導体層上にさらに、同様に薄いＰ型の窒化物系
化合物半導体層が形成される。
ガスを炉内に供給する（図１中の区間Ｃ）。このとき、
第１の成長工程において形成された薄いＰ型の窒化物系
化合物半導体層上にさらに、同様に薄いＰ型の窒化物系
化合物半導体層が形成される。
【００１５】その後、図１に示すように、原料ガスの供
給を停止する工程と、原料ガスの供給を再び行う工程と
を順次繰り返すことにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導
体層の形成の都度、停止工程において、Ｐ型の窒化物系
化合物半導体層から水素を放出することができる。その
結果、最終的に水素を放出するためのアニール工程を不
要とすることができる。
給を停止する工程と、原料ガスの供給を再び行う工程と
を順次繰り返すことにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導
体層の形成の都度、停止工程において、Ｐ型の窒化物系
化合物半導体層から水素を放出することができる。その
結果、最終的に水素を放出するためのアニール工程を不
要とすることができる。
【００１６】図２は、停止工程を行う時間と、Ｐ型の窒
化物系化合物半導体層の正孔（アクセプタ）密度および
Ｍｇ密度との関係を示す。第１の成長工程、第２の成長
工程等、原料を供給する工程は、一回当たり１０秒間
で、合計１８０回行っている。
化物系化合物半導体層の正孔（アクセプタ）密度および
Ｍｇ密度との関係を示す。第１の成長工程、第２の成長
工程等、原料を供給する工程は、一回当たり１０秒間
で、合計１８０回行っている。
【００１７】正孔密度は、ファンデアポー法によるホー
ル測定で行い、Ｍｇ密度は二次イオン質量分光（ＳＩＭ
Ｓ）で測定している。図２から、原料ガスの供給を停止
する時間を増やしたとき、Ｍｇ密度は変化しないが、正
孔密度は増大することがわかる。このことから、停止工
程において、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層から水素が
放出され、Ｍｇの活性化率が増大し、正孔密度が増大し
ているものと考えられる。さらに、図２から、原料ガス
の供給を停止する時間が１０秒以上になると、ほぼ、正
孔密度の増大は飽和していることがわかる。
ル測定で行い、Ｍｇ密度は二次イオン質量分光（ＳＩＭ
Ｓ）で測定している。図２から、原料ガスの供給を停止
する時間を増やしたとき、Ｍｇ密度は変化しないが、正
孔密度は増大することがわかる。このことから、停止工
程において、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層から水素が
放出され、Ｍｇの活性化率が増大し、正孔密度が増大し
ているものと考えられる。さらに、図２から、原料ガス
の供給を停止する時間が１０秒以上になると、ほぼ、正
孔密度の増大は飽和していることがわかる。
【００１８】図３は、原料ガスを供給する時間と正孔密
度の増大が飽和するのに必要な時間との関係を示す。図
３から、原料ガスを供給する時間と、正孔密度の増大が
飽和するのに必要な時間とがほぼ比例しており、また、
その比例定数が１であることがわかる。このことから、
停止工程には、原料ガスを供給するためにかけた時間と
同じ時間だけかければ十分であることがいえる。
度の増大が飽和するのに必要な時間との関係を示す。図
３から、原料ガスを供給する時間と、正孔密度の増大が
飽和するのに必要な時間とがほぼ比例しており、また、
その比例定数が１であることがわかる。このことから、
停止工程には、原料ガスを供給するためにかけた時間と
同じ時間だけかければ十分であることがいえる。
【００１９】次に、停止工程における雰囲気ガスの種類
と、不純物の活性化率との関係を調べた。まず、停止工
程の雰囲気を窒素と水素の１対１の混合ガスとした。こ
の場合、停止工程の時間を３０秒まで延ばしても正孔密
度の増加はみられなかった。また、停止工程における雰
囲気をアンモニアにした場合も、同様に正孔密度の増加
はみられなかった。このことから、水素原子を含む雰囲
気中で停止工程を行っても、不純物の活性化の効果が現
れないことがわかった。したがって、停止工程では、窒
素、アルゴン、ヘリウム、その他の不活性ガスを雰囲気
ガスにする必要があることがわかる。
と、不純物の活性化率との関係を調べた。まず、停止工
程の雰囲気を窒素と水素の１対１の混合ガスとした。こ
の場合、停止工程の時間を３０秒まで延ばしても正孔密
度の増加はみられなかった。また、停止工程における雰
囲気をアンモニアにした場合も、同様に正孔密度の増加
はみられなかった。このことから、水素原子を含む雰囲
気中で停止工程を行っても、不純物の活性化の効果が現
れないことがわかった。したがって、停止工程では、窒
素、アルゴン、ヘリウム、その他の不活性ガスを雰囲気
ガスにする必要があることがわかる。
【００２０】図４は、停止工程の時間と、停止工程にお
ける雰囲気として、酸素、亜酸化窒素、塩素等の支燃性
ガスを窒素ガスで稀釈したガス、および窒素ガスのみを
用いたときの正孔密度との関係を示すものである。ただ
し、原料ガスを供給する時間を１０秒間、窒素で希釈し
た支燃性ガスの濃度を１０ｐｐｍ、その流量を、原料ガ
スの供給に用いたキャリアガスの流量の１％（０．１ｐ
ｐｍ）とした。図４からわかるように、単に窒素ガスを
用いた場合に比べ、窒素ガスに支燃性ガスを混合したと
きのほうが、より短い時間で活性化が行えることがわか
る。さらに、支燃性ガスには水素を除去し、不純物の活
性化を促進する効果があることがわかる。
ける雰囲気として、酸素、亜酸化窒素、塩素等の支燃性
ガスを窒素ガスで稀釈したガス、および窒素ガスのみを
用いたときの正孔密度との関係を示すものである。ただ
し、原料ガスを供給する時間を１０秒間、窒素で希釈し
た支燃性ガスの濃度を１０ｐｐｍ、その流量を、原料ガ
スの供給に用いたキャリアガスの流量の１％（０．１ｐ
ｐｍ）とした。図４からわかるように、単に窒素ガスを
用いた場合に比べ、窒素ガスに支燃性ガスを混合したと
きのほうが、より短い時間で活性化が行えることがわか
る。さらに、支燃性ガスには水素を除去し、不純物の活
性化を促進する効果があることがわかる。
【００２１】図５は、停止工程の時間と、停止工程にお
ける雰囲気として、エチルアジドを窒素ガスで稀釈した
とき、および窒素ガスのみを用いたときの正孔密度との
関係を示すものである。エチルアジドの流量は０．１％
であり、その他の条件は、図４に示したものと同様であ
る。図５から、エチルアジドを導入した場合には、窒素
ガスのみを供給した場合に比べて、正孔密度が飽和する
時間が短くなることがわかる。これは、エチルアジドに
含まれる窒素により、窒素空孔が補償されるからと考え
られる。なお、本実施の形態ではエチルアジドを用いて
いるが、エチルアジド以外でも窒素を含む有機材料であ
れば同様の効果が得られる。
ける雰囲気として、エチルアジドを窒素ガスで稀釈した
とき、および窒素ガスのみを用いたときの正孔密度との
関係を示すものである。エチルアジドの流量は０．１％
であり、その他の条件は、図４に示したものと同様であ
る。図５から、エチルアジドを導入した場合には、窒素
ガスのみを供給した場合に比べて、正孔密度が飽和する
時間が短くなることがわかる。これは、エチルアジドに
含まれる窒素により、窒素空孔が補償されるからと考え
られる。なお、本実施の形態ではエチルアジドを用いて
いるが、エチルアジド以外でも窒素を含む有機材料であ
れば同様の効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の窒化物系
化合物半導体の製造方法は、第１の成長工程後に行われ
る停止工程において、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層中
に混入した水素をＰ型の窒化物系化合物半導体層から逃
がすことができるため、ドーピング原料の活性化を高め
ることができる。これにより、ドーピング原料の活性化
のためのアニール工程を不要にでき、また、アニールに
より発生する窒素空孔などの結晶性の劣化を防ぐことが
できる。
化合物半導体の製造方法は、第１の成長工程後に行われ
る停止工程において、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層中
に混入した水素をＰ型の窒化物系化合物半導体層から逃
がすことができるため、ドーピング原料の活性化を高め
ることができる。これにより、ドーピング原料の活性化
のためのアニール工程を不要にでき、また、アニールに
より発生する窒素空孔などの結晶性の劣化を防ぐことが
できる。
【図１】本発明の窒化物系化合物半導体の成長方法にお
ける時間と原料ガスの流量との関係を示す図
ける時間と原料ガスの流量との関係を示す図
【図２】停止工程の時間と、正孔密度およびＭｇ密度と
の関係を示す図
の関係を示す図
【図３】原料ガス供給時間と、正孔密度の飽和時間との
関係を示す図
関係を示す図
【図４】停止工程の時間と正孔密度との関係を示す図
【図５】停止工程の時間と正孔密度との関係を示す図
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 橋本 忠朗 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 ３族原子を有する原料と、窒素原子を有
する原料と、ドーピング原料とを炉内に供給することに
よりＰ型の窒化物系化合物半導体層を形成する第１の成
長工程と、その後、前記３族原子を有する原料と、前記
窒素原子を有する原料と、前記ドーピング原料との前記
炉内への供給を一時停止する停止工程と、その後、前記
３族原子を有する原料と、前記窒素原子を有する原料
と、前記ドーピング原料とを前記炉内に再び供給するこ
とにより、Ｐ型の窒化物系化合物半導体層を形成する第
２の成長工程とを有することを特徴とする窒化物系化合
物半導体の製造方法。 - 【請求項２】 前記３族原子を有する原料が有機金属で
構成され、前記窒素原子を有する原料がアンモニアで構
成され、前記ドーピング原料が２族原子を有する有機金
属で構成されることを特徴とする請求項１記載の窒化物
系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項３】 前記停止工程の時間が、前記第１の成長
工程の時間よりも長いことを特徴とする請求項１または
請求項２に記載の窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項４】 前記停止工程において前記炉内に不活性
ガスが供給されていることを特徴とする請求項１ないし
請求項３のいずれかに記載の窒化物系化合物半導体の製
造方法。 - 【請求項５】 前記停止工程において前記炉内に支燃性
ガスが供給されていることを特徴とする請求項４記載の
窒化物系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項６】 前記停止工程において前記炉内に窒素を
含む有機材料が供給されていることを特徴とする請求項
１ないし請求項３のいずれかに記載の窒化物系化合物半
導体の製造方法。 - 【請求項７】 前記停止工程において前記炉内に不活性
ガスと窒素ガスとを有する有機材料が供給されているこ
とを特徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記
載の窒化物系化合物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11315998A JPH11307458A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 窒化物系化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11315998A JPH11307458A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 窒化物系化合物半導体の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11307458A true JPH11307458A (ja) | 1999-11-05 |
Family
ID=14605059
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11315998A Pending JPH11307458A (ja) | 1998-04-23 | 1998-04-23 | 窒化物系化合物半導体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11307458A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027248A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Kyocera Corp | ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法および発光素子 |
| US7923742B2 (en) | 2008-03-18 | 2011-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for production of a nitride semiconductor laminated structure and an optical semiconductor device |
| EP2330409A1 (en) | 2009-12-02 | 2011-06-08 | NGK Spark Plug Co., Ltd. | Sensor control device and sensor control method |
| DE102013011503A1 (de) | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sensor-steuervorrichtung, sensor-steuerverfahren und computer-lesbares aufzeichnungsmedium |
-
1998
- 1998-04-23 JP JP11315998A patent/JPH11307458A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2007027248A (ja) * | 2005-07-13 | 2007-02-01 | Kyocera Corp | ｐ型ＩＩＩ族窒化物半導体層の製造方法および発光素子 |
| US7923742B2 (en) | 2008-03-18 | 2011-04-12 | Mitsubishi Electric Corporation | Method for production of a nitride semiconductor laminated structure and an optical semiconductor device |
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| DE102013011503A1 (de) | 2012-07-13 | 2014-01-16 | Ngk Spark Plug Co., Ltd. | Sensor-steuervorrichtung, sensor-steuerverfahren und computer-lesbares aufzeichnungsmedium |
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