JPH11354458A - ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体およびその製造方法 - Google Patents
ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体およびその製造方法Info
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- JPH11354458A JPH11354458A JP16312098A JP16312098A JPH11354458A JP H11354458 A JPH11354458 A JP H11354458A JP 16312098 A JP16312098 A JP 16312098A JP 16312098 A JP16312098 A JP 16312098A JP H11354458 A JPH11354458 A JP H11354458A
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- nitride semiconductor
- iii
- type
- group iii
- hydrogen
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
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- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
- H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 Ｍｇ添加III-V族窒化物半導体結晶中の水素
を排除し低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体を得る。 【解決手段】 ＧａＮ基板１の上にアンドープＧａＮ層
２、Ｍｇ添加のＧａＮ層３、Ｐｄ薄膜５を順次形成した
後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉に投入し、加熱温度を５
００℃以下にして、窒素ガス雰囲気中で３０分加熱処理
する。
を排除し低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体を得る。 【解決手段】 ＧａＮ基板１の上にアンドープＧａＮ層
２、Ｍｇ添加のＧａＮ層３、Ｐｄ薄膜５を順次形成した
後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉に投入し、加熱温度を５
００℃以下にして、窒素ガス雰囲気中で３０分加熱処理
する。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色発光ダイオー
ド、青色半導体レーザ等のIII-V族窒化物半導体素子に
必要なｐ型III-V族窒化物半導体およびその製造方法に
関するものである。
ド、青色半導体レーザ等のIII-V族窒化物半導体素子に
必要なｐ型III-V族窒化物半導体およびその製造方法に
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウ
ム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に代表され
るIII-V族窒化物半導体は、１．９ｅＶから６．２ｅＶ
までにわたる広範なバンドギャップエネルギーを有し、
可視域から紫外域までをカバーする発光および受光デバ
イス用の半導体材料として有望である。また、III-V族
窒化物半導体は、高い電子飽和速度と優れた熱伝導度を
有することから、高速トランジスタ用の半導体材料とし
ても注目されている。
ム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）に代表され
るIII-V族窒化物半導体は、１．９ｅＶから６．２ｅＶ
までにわたる広範なバンドギャップエネルギーを有し、
可視域から紫外域までをカバーする発光および受光デバ
イス用の半導体材料として有望である。また、III-V族
窒化物半導体は、高い電子飽和速度と優れた熱伝導度を
有することから、高速トランジスタ用の半導体材料とし
ても注目されている。
【０００３】III-V族窒化物半導体のｐｎ接合またはｐ
ｉｎ接合を用いた半導体レーザや受光素子、ヘテロバイ
ポーラトランジスタ等を作製する場合、発熱や電力損失
を低減するために低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体層
とそれに対する低抵抗のオーミック電極を形成すること
が重要である。III-V族窒化物半導体に関するｐ型の不
純物としてマグネシウムが知られている。マグネシウム
添加のIII-V族窒化物半導体は主として有機金属気相成
長法（以下ＭＯＣＶＤ法という）により形成され、マグ
ネシウム原料としてシクロペンタジエニルマグネシウム
（以下Ｃｐ2Ｍｇという）等が用いられている。
ｉｎ接合を用いた半導体レーザや受光素子、ヘテロバイ
ポーラトランジスタ等を作製する場合、発熱や電力損失
を低減するために低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体層
とそれに対する低抵抗のオーミック電極を形成すること
が重要である。III-V族窒化物半導体に関するｐ型の不
純物としてマグネシウムが知られている。マグネシウム
添加のIII-V族窒化物半導体は主として有機金属気相成
長法（以下ＭＯＣＶＤ法という）により形成され、マグ
ネシウム原料としてシクロペンタジエニルマグネシウム
（以下Ｃｐ2Ｍｇという）等が用いられている。
【０００４】ＭＯＣＶＤ法によりマグネシウムを添加し
て成長した直後のIII-V族窒化物半導体には、結晶成長
中の原料ガスおよびキャリアガスの分解により生成され
る水素原子がマグネシウム原子と同程度の密度で取り込
まれ、この水素原子がマグネシウムの一結合手を終端し
アクセプタとしての機能を不活性化することが知られて
いる。その結果、成長直後のマグネシウム添加のIII-V
族窒化物半導体はｐ型の導電型を示さず、高抵抗とな
る。そこで従来より、ｐ型III-V族窒化物半導体および
その製造方法として、図５に示すような工程が知られて
いる。
て成長した直後のIII-V族窒化物半導体には、結晶成長
中の原料ガスおよびキャリアガスの分解により生成され
る水素原子がマグネシウム原子と同程度の密度で取り込
まれ、この水素原子がマグネシウムの一結合手を終端し
アクセプタとしての機能を不活性化することが知られて
いる。その結果、成長直後のマグネシウム添加のIII-V
族窒化物半導体はｐ型の導電型を示さず、高抵抗とな
る。そこで従来より、ｐ型III-V族窒化物半導体および
その製造方法として、図５に示すような工程が知られて
いる。
【０００５】まずＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮ基板１上
にアンドープＧａＮ層２およびＭｇ添加のＧａＮ層３を
順次形成する（図５（ａ））。次に、ＧａＮ基板１を加
熱処理炉に投入し、窒素ガス雰囲気中で加熱処理する
（図５（ｂ））。ここで、図中の矢印は加熱処理を行う
ことを表す。しかる後、Ｍｇ添加ＧａＮ層３の上にＮｉ
等の金属薄膜４を形成し、ｐ型III-V族窒化物半導体を
完成させる（図５（ｃ））。
にアンドープＧａＮ層２およびＭｇ添加のＧａＮ層３を
順次形成する（図５（ａ））。次に、ＧａＮ基板１を加
熱処理炉に投入し、窒素ガス雰囲気中で加熱処理する
（図５（ｂ））。ここで、図中の矢印は加熱処理を行う
ことを表す。しかる後、Ｍｇ添加ＧａＮ層３の上にＮｉ
等の金属薄膜４を形成し、ｐ型III-V族窒化物半導体を
完成させる（図５（ｃ））。
【０００６】この工程に関して、以下のことが知られて
いる。特開平５−１８３１８９号公報には、Ｍｇ添加の
ＧａＮ層３を窒素等の不活性ガス中で４００℃以上に加
熱処理することにより低抵抗化が可能であることが記載
されている。
いる。特開平５−１８３１８９号公報には、Ｍｇ添加の
ＧａＮ層３を窒素等の不活性ガス中で４００℃以上に加
熱処理することにより低抵抗化が可能であることが記載
されている。
【０００７】また、Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ｅｌｅｃｔ
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ（ジャーナル・
オブ・エレクトロケミカル・ソサエティ）ｖｏｌ．１４
２、Ｎｏ．９、ｐ．１６３−１６５（１９９５）によれ
ば、約７００℃、６０分の加熱処理をする前後の、Ｇａ
Ｎ層３を二次イオン質量分析法（以下ＳＩＭＳという）
により水素原子の濃度を定量分析した結果、ＧａＮ層３
中の水素原子の濃度が、加熱処理前には約５×１０18ｃ
ｍ-3であったものが加熱処理後には１〜５×１０17ｃｍ
-3にまで低減され、その結果としてホール濃度が約５×
１０18ｃｍ-3、抵抗率が０．５Ωｃｍのｐ型ＧａＮ層を
得たと報告されている。
ｒｏｃｈｅｍｉｃａｌ Ｓｏｃｉｅｔｙ（ジャーナル・
オブ・エレクトロケミカル・ソサエティ）ｖｏｌ．１４
２、Ｎｏ．９、ｐ．１６３−１６５（１９９５）によれ
ば、約７００℃、６０分の加熱処理をする前後の、Ｇａ
Ｎ層３を二次イオン質量分析法（以下ＳＩＭＳという）
により水素原子の濃度を定量分析した結果、ＧａＮ層３
中の水素原子の濃度が、加熱処理前には約５×１０18ｃ
ｍ-3であったものが加熱処理後には１〜５×１０17ｃｍ
-3にまで低減され、その結果としてホール濃度が約５×
１０18ｃｍ-3、抵抗率が０．５Ωｃｍのｐ型ＧａＮ層を
得たと報告されている。
【０００８】さらに、Ｊａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａ
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ（ジャパニ
ーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス）
ｖｏｌ．２８、ｐ．２１１２（１９８９）によれば、Ｇ
ａＮ層３を高真空下に保持し、低速電子線ビームを照射
し局所的に熱エネルギーを与えることにより照射部分に
含有されていた水素原子を結晶外に排除し、これにより
低抵抗のｐ型ＧａＮを得たと報告されている。
ｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ（ジャパニ
ーズ・ジャーナル・オブ・アプライド・フィジックス）
ｖｏｌ．２８、ｐ．２１１２（１９８９）によれば、Ｇ
ａＮ層３を高真空下に保持し、低速電子線ビームを照射
し局所的に熱エネルギーを与えることにより照射部分に
含有されていた水素原子を結晶外に排除し、これにより
低抵抗のｐ型ＧａＮを得たと報告されている。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のｐ型III-V族窒化物半導体およびその製造方法に関
しては、以下に示すような問題があった。
来のｐ型III-V族窒化物半導体およびその製造方法に関
しては、以下に示すような問題があった。
【００１０】ＧａＮ層３を加熱処理する方法またはＧａ
Ｎ層３を高真空下に保持し、低速電子線ビームを照射す
る方法は、結晶成長工程と電極形成工程の間に、加熱処
理または電子ビーム照射のための新たな工程およびその
ための設備を必要とするので、III-V族窒化物半導体素
子を製造する際の製造歩留まり率が低下し、かつ経済的
でなかった。
Ｎ層３を高真空下に保持し、低速電子線ビームを照射す
る方法は、結晶成長工程と電極形成工程の間に、加熱処
理または電子ビーム照射のための新たな工程およびその
ための設備を必要とするので、III-V族窒化物半導体素
子を製造する際の製造歩留まり率が低下し、かつ経済的
でなかった。
【００１１】また、ＧａＮ層３を加熱処理する方法につ
いて、抵抗率が十分に小さいｐ型ＧａＮ層を安定して得
るためには通常６００℃〜９００℃程度の高温を必要と
する。そのため、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層を含むII
I-V族窒化物半導体素子を作成した場合、III-V族窒化物
半導体層の結晶劣化や半導体層の界面の急峻性の劣化ま
たはＭｇの拡散等の問題が生じ、良好な素子特性を得る
ことができなかった。
いて、抵抗率が十分に小さいｐ型ＧａＮ層を安定して得
るためには通常６００℃〜９００℃程度の高温を必要と
する。そのため、Ｍｇを添加したｐ型ＧａＮ層を含むII
I-V族窒化物半導体素子を作成した場合、III-V族窒化物
半導体層の結晶劣化や半導体層の界面の急峻性の劣化ま
たはＭｇの拡散等の問題が生じ、良好な素子特性を得る
ことができなかった。
【００１２】さらに、ＧａＮ層３を加熱処理する方法に
ついて、６００℃〜９００℃程度の高温加熱を行うの
で、ＧａＮ結晶の表面からの窒素の脱離が生じやすくな
り、ＧａＮ層３の表面に結晶性の悪い変性層を形成して
いた。そのため、良好な結晶性を有するｐ型ＧａＮ層を
得ることができなかった。
ついて、６００℃〜９００℃程度の高温加熱を行うの
で、ＧａＮ結晶の表面からの窒素の脱離が生じやすくな
り、ＧａＮ層３の表面に結晶性の悪い変性層を形成して
いた。そのため、良好な結晶性を有するｐ型ＧａＮ層を
得ることができなかった。
【００１３】また、ＧａＮ層３を高真空下に保持し、低
速電子線ビームを照射する方法について、ＧａＮ層３の
表面から深部へ向かうにつれて水素を排除する効果が弱
くなる。そのため、ＧａＮ層３全体を低抵抗化すること
が困難であった。
速電子線ビームを照射する方法について、ＧａＮ層３の
表面から深部へ向かうにつれて水素を排除する効果が弱
くなる。そのため、ＧａＮ層３全体を低抵抗化すること
が困難であった。
【００１４】さらにＧａＮ層３を高真空下に保持し、低
速電子線ビームを照射する方法について、電子線ビーム
を照射するのに電子ビーム走査によって行うため、Ｇａ
Ｎ層３の表面の大面積にわたる低抵抗化が困難であっ
た。
速電子線ビームを照射する方法について、電子線ビーム
を照射するのに電子ビーム走査によって行うため、Ｇａ
Ｎ層３の表面の大面積にわたる低抵抗化が困難であっ
た。
【００１５】本発明は、上記従来の課題を解決するもの
であり、結晶成長工程と電極形成工程の間に加熱処理ま
たは電子ビーム照射のための新たな工程を含まず、比較
的低温でIII-V族窒化物半導体結晶中の水素を効果的に
排除し低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体およびその製
造方法を提供するものである。
であり、結晶成長工程と電極形成工程の間に加熱処理ま
たは電子ビーム照射のための新たな工程を含まず、比較
的低温でIII-V族窒化物半導体結晶中の水素を効果的に
排除し低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体およびその製
造方法を提供するものである。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、マグネシウム
を含むIII-V族窒化物半導体の上に形成される導電性物
質のうち、水素吸着作用および水素透過作用を有するも
のに発明者自らが着目し、実験を重ねた結果、マグネシ
ウムを含むIII-V族窒化物半導体の上にパラジウム等の
水素を吸着する導電性物質を形成すれば、マグネシウム
を含むIII-V族窒化物半導体を、水素を含まない雰囲気
中で５００℃以下の低温にて加熱することにより低抵抗
のｐ型III-V族窒化物半導体を得ることができ、かつ導
電性物質とｐ型III-V族窒化物半導体との間で良好なオ
ーミック接触を得ることができたという結果に基づいて
なされたものである。
を含むIII-V族窒化物半導体の上に形成される導電性物
質のうち、水素吸着作用および水素透過作用を有するも
のに発明者自らが着目し、実験を重ねた結果、マグネシ
ウムを含むIII-V族窒化物半導体の上にパラジウム等の
水素を吸着する導電性物質を形成すれば、マグネシウム
を含むIII-V族窒化物半導体を、水素を含まない雰囲気
中で５００℃以下の低温にて加熱することにより低抵抗
のｐ型III-V族窒化物半導体を得ることができ、かつ導
電性物質とｐ型III-V族窒化物半導体との間で良好なオ
ーミック接触を得ることができたという結果に基づいて
なされたものである。
【００１７】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体は、基
板と、前記基板の上に形成されたｐ型の導電性を有する
III-V族窒化物半導体と、前記III-V族窒化物半導体の上
に形成された、水素を吸着する導電性物質よりなる薄膜
とを有し、前記III-V族窒化物半導体はマグネシウムを
含み、前記薄膜と前記III-V族窒化物半導体との間でオ
ーミック特性を有するものである。
板と、前記基板の上に形成されたｐ型の導電性を有する
III-V族窒化物半導体と、前記III-V族窒化物半導体の上
に形成された、水素を吸着する導電性物質よりなる薄膜
とを有し、前記III-V族窒化物半導体はマグネシウムを
含み、前記薄膜と前記III-V族窒化物半導体との間でオ
ーミック特性を有するものである。
【００１８】この構成により、水素を吸着する導電性物
質が水素を吸収するので、マグネシウムを含むIII-V族
窒化物半導体中に存在する水素原子を排除することがで
きる。
質が水素を吸収するので、マグネシウムを含むIII-V族
窒化物半導体中に存在する水素原子を排除することがで
きる。
【００１９】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体の製造
方法は、基板の上に、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層を有機金属気相エピタキシャル成長法により
結晶成長し、前記III-V族窒化物半導体層の上に水素を
吸着する導電性物質よりなる薄膜を形成した後、水素を
含まない雰囲気中で前記基板を加熱するものである。
方法は、基板の上に、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層を有機金属気相エピタキシャル成長法により
結晶成長し、前記III-V族窒化物半導体層の上に水素を
吸着する導電性物質よりなる薄膜を形成した後、水素を
含まない雰囲気中で前記基板を加熱するものである。
【００２０】この構成により、薄膜を形成した後に加熱
を行うので、金属薄膜蒸着前の加熱処理または電子ビー
ム照射のための新たな工程およびそのための設備を必要
としない。
を行うので、金属薄膜蒸着前の加熱処理または電子ビー
ム照射のための新たな工程およびそのための設備を必要
としない。
【００２１】また、この構成により、マグネシウムを含
むIII-V族窒化物半導体層の上に水素を吸着する導電性
物質よりなる薄膜を蒸着しているので、マグネシウムを
含むIII-V族窒化物半導体層の表面から深部まで、かつ
表面の大面積にわたって水素を一様に排除することがで
きる。
むIII-V族窒化物半導体層の上に水素を吸着する導電性
物質よりなる薄膜を蒸着しているので、マグネシウムを
含むIII-V族窒化物半導体層の表面から深部まで、かつ
表面の大面積にわたって水素を一様に排除することがで
きる。
【００２２】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体の製造
方法は、基板の上に、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層を有機金属気相エピタキシャル成長法により
結晶成長し、前記マグネシウムを含むIII-V族窒化物半
導体層の上に水素を吸着する導電性物質よりなる薄膜を
形成した後、水素を含まない雰囲気中で前記基板を加熱
し、前記基板を加熱する時の温度が２００℃以上５００
℃以下であるものである。
方法は、基板の上に、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層を有機金属気相エピタキシャル成長法により
結晶成長し、前記マグネシウムを含むIII-V族窒化物半
導体層の上に水素を吸着する導電性物質よりなる薄膜を
形成した後、水素を含まない雰囲気中で前記基板を加熱
し、前記基板を加熱する時の温度が２００℃以上５００
℃以下であるものである。
【００２３】この構成により、加熱処理の温度が５００
℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の界面の急
峻性が良好に保たれ、かつマグネシウムの拡散を防止す
ることができる。
℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の界面の急
峻性が良好に保たれ、かつマグネシウムの拡散を防止す
ることができる。
【００２４】また、この構成により、加熱処理の温度が
５００℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の表
面からの窒素の脱離を防止することができ、III-V族窒
化物半導体層の表面に結晶性の悪い変性層が形成される
のを防止することができる。
５００℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の表
面からの窒素の脱離を防止することができ、III-V族窒
化物半導体層の表面に結晶性の悪い変性層が形成される
のを防止することができる。
【００２５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【００２６】本発明の一実施の形態におけるｐ型III-V
族窒化物半導体は、図１に示すようにＧａＮ基板１の上
に層厚が０．５μｍのアンドープＧａＮ層２、層厚が２
μｍのＭｇ添加のＧａＮ層３および層厚が１．０μｍの
Ｐｄ薄膜５が順次形成されている。ＧａＮ層３のＭｇ添
加量は、５×１０19ｃｍ3である。
族窒化物半導体は、図１に示すようにＧａＮ基板１の上
に層厚が０．５μｍのアンドープＧａＮ層２、層厚が２
μｍのＭｇ添加のＧａＮ層３および層厚が１．０μｍの
Ｐｄ薄膜５が順次形成されている。ＧａＮ層３のＭｇ添
加量は、５×１０19ｃｍ3である。
【００２７】この構成によれば、Ｐｄが水素を吸収する
ので、ＧａＮ層３中に存在する水素原子を排除すること
ができる。その結果、ＧａＮ層３の表面の大面積にわた
って低抵抗化することができる。
ので、ＧａＮ層３中に存在する水素原子を排除すること
ができる。その結果、ＧａＮ層３の表面の大面積にわた
って低抵抗化することができる。
【００２８】このｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法
について、次に説明する。まず、常圧のＭＯＣＶＤ装置
内において、流量が５ｓｌｍのアンモニア（ＮＨ 3）と
流量が１０ｓｌｍの水素との混合ガスの雰囲気中でＧａ
Ｎ基板１を１０００℃、５分間加熱し、ＧａＮ基板１の
表面のクリーニングを行う。次に流量が３０ｓｃｃｍの
トリメチルガリウム（以下ＴＭＧａという）を供給し、
層厚０．５μｍのアンドープＧａＮ層２を形成する。引
き続き、流量が４０ｓｃｃｍのＣｐ 2Ｍｇを供給して、
Ｍｇを添加した、層厚２．０μｍのＧａＮ層３を形成す
る。その後、ＴＭＧａ、Ｃｐ2Ｍｇの供給を停止して、
ＧａＮ基板１の温度を室温まで下げ、ＧａＮ基板１をＭ
ＯＣＶＤ装置から取り出す。次に、ＧａＮ基板１を電子
ビーム蒸着装置内に投入し、ＧａＮ層３の上にＰｄ薄膜
５を約１．０μｍ、電子ビーム蒸着により形成する（図
１（ａ））。しかる後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉に投
入し、流量が８ｓｌｍかつ１気圧の窒素ガス雰囲気中で
３０分加熱処理する（図１（ｂ））。加熱温度は５００
℃以下である。その後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉から
取り出してｐ型III-V族窒化物半導体を完成させる（図
１（ｃ））。
について、次に説明する。まず、常圧のＭＯＣＶＤ装置
内において、流量が５ｓｌｍのアンモニア（ＮＨ 3）と
流量が１０ｓｌｍの水素との混合ガスの雰囲気中でＧａ
Ｎ基板１を１０００℃、５分間加熱し、ＧａＮ基板１の
表面のクリーニングを行う。次に流量が３０ｓｃｃｍの
トリメチルガリウム（以下ＴＭＧａという）を供給し、
層厚０．５μｍのアンドープＧａＮ層２を形成する。引
き続き、流量が４０ｓｃｃｍのＣｐ 2Ｍｇを供給して、
Ｍｇを添加した、層厚２．０μｍのＧａＮ層３を形成す
る。その後、ＴＭＧａ、Ｃｐ2Ｍｇの供給を停止して、
ＧａＮ基板１の温度を室温まで下げ、ＧａＮ基板１をＭ
ＯＣＶＤ装置から取り出す。次に、ＧａＮ基板１を電子
ビーム蒸着装置内に投入し、ＧａＮ層３の上にＰｄ薄膜
５を約１．０μｍ、電子ビーム蒸着により形成する（図
１（ａ））。しかる後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉に投
入し、流量が８ｓｌｍかつ１気圧の窒素ガス雰囲気中で
３０分加熱処理する（図１（ｂ））。加熱温度は５００
℃以下である。その後、ＧａＮ基板１を加熱処理炉から
取り出してｐ型III-V族窒化物半導体を完成させる（図
１（ｃ））。
【００２９】この構成によれば、Ｐｄ薄膜５を形成した
後に加熱を行うので、金属薄膜蒸着前の加熱処理または
電子ビーム照射のための新たな工程およびそのための設
備を必要とせず、III-V族窒化物半導体を製造する際の
製造歩留まり率が従来よりも向上する。また、ＧａＮ層
３の上にＰｄ薄膜５を蒸着しているので、ＧａＮ層３の
表面から深部まで、かつ表面の大面積にわたって水素を
一様に排除することができる。その結果、低抵抗のｐ型
ＧａＮ層を従来よりも広い面積にわたって得ることがで
きる。さらに、加熱処理の温度が５００℃以下であるの
で、アンドープＧａＮ層２とＧａＮ層３との間の界面の
急峻性が良好に保たれ、かつＧａＮ層３からアンドープ
ＧａＮ層２へのＭｇ不純物の拡散を防止することができ
る。その結果、従来よりも良好な導電性を有するｐ型Ｇ
ａＮ層を得ることができる。しかも、加熱処理の温度が
５００℃以下であるので、ＧａＮ層３の表面から窒素の
脱離が生じることがなく、ＧａＮ層３の表面に結晶性の
悪い変性層が形成されることがない。その結果、良好な
結晶性を有するｐ型ＧａＮ層を得ることが可能になる。
後に加熱を行うので、金属薄膜蒸着前の加熱処理または
電子ビーム照射のための新たな工程およびそのための設
備を必要とせず、III-V族窒化物半導体を製造する際の
製造歩留まり率が従来よりも向上する。また、ＧａＮ層
３の上にＰｄ薄膜５を蒸着しているので、ＧａＮ層３の
表面から深部まで、かつ表面の大面積にわたって水素を
一様に排除することができる。その結果、低抵抗のｐ型
ＧａＮ層を従来よりも広い面積にわたって得ることがで
きる。さらに、加熱処理の温度が５００℃以下であるの
で、アンドープＧａＮ層２とＧａＮ層３との間の界面の
急峻性が良好に保たれ、かつＧａＮ層３からアンドープ
ＧａＮ層２へのＭｇ不純物の拡散を防止することができ
る。その結果、従来よりも良好な導電性を有するｐ型Ｇ
ａＮ層を得ることができる。しかも、加熱処理の温度が
５００℃以下であるので、ＧａＮ層３の表面から窒素の
脱離が生じることがなく、ＧａＮ層３の表面に結晶性の
悪い変性層が形成されることがない。その結果、良好な
結晶性を有するｐ型ＧａＮ層を得ることが可能になる。
【００３０】次に、本発明の一実施の形態におけるｐ型
III-V族窒化物半導体（以下本発明の半導体という）と
従来のｐ型III-V族窒化物半導体（以下従来の半導体と
いう）との抵抗率と加熱温度との関係について、比較し
て説明する。
III-V族窒化物半導体（以下本発明の半導体という）と
従来のｐ型III-V族窒化物半導体（以下従来の半導体と
いう）との抵抗率と加熱温度との関係について、比較し
て説明する。
【００３１】本発明の半導体および従来の半導体に関す
る抵抗率の測定は、それぞれの半導体の周辺部４個所に
Ｉｎにより電極を形成し、ファンデルポール法により行
った。なお、本発明の半導体においてはＰｄ薄膜５を塩
酸溶液中で完全に除去した。
る抵抗率の測定は、それぞれの半導体の周辺部４個所に
Ｉｎにより電極を形成し、ファンデルポール法により行
った。なお、本発明の半導体においてはＰｄ薄膜５を塩
酸溶液中で完全に除去した。
【００３２】本発明の半導体および従来の半導体に関す
る抵抗率と加熱温度との関係は、図２に示すようになっ
た。図２において、曲線Ａは本発明の半導体、曲線Ｂは
従来の半導体をそれぞれ表す。
る抵抗率と加熱温度との関係は、図２に示すようになっ
た。図２において、曲線Ａは本発明の半導体、曲線Ｂは
従来の半導体をそれぞれ表す。
【００３３】従来の半導体の抵抗率は、加熱温度が１０
０℃から５００℃までの範囲について１０5Ωｃｍ以上
の値を示し、加熱処理によるｐ型化、低抵抗化は一切観
測されなかった。一方、本発明の半導体の抵抗率は、加
熱温度が１５０℃を超えるあたりから抵抗率の急激な減
少が見られ、加熱温度が約２００℃以上になると２〜３
Ωｃｍの低抵抗となり、ｐ型の導電型が認められた。
０℃から５００℃までの範囲について１０5Ωｃｍ以上
の値を示し、加熱処理によるｐ型化、低抵抗化は一切観
測されなかった。一方、本発明の半導体の抵抗率は、加
熱温度が１５０℃を超えるあたりから抵抗率の急激な減
少が見られ、加熱温度が約２００℃以上になると２〜３
Ωｃｍの低抵抗となり、ｐ型の導電型が認められた。
【００３４】本発明の半導体および従来の半導体の電流
電圧特性について、次に説明する。
電圧特性について、次に説明する。
【００３５】まず、本発明の半導体において、Ｐｄ薄膜
５を塩酸溶液中で完全に除去する。次に、この半導体に
おいて、フォトリソグラフィ法により、図３に示すよう
に幅５００μｍ、長さ１００μｍの５つのＰｄ薄膜６を
長さ方向に順に５０μｍ、１００μｍ、２００μｍおよ
び４００μｍ間隔で残すように配置し、トランスミッシ
ョンライン法により電極抵抗を測定し、電流電圧特性を
評価した。なお、本発明の半導体において、加熱処理の
温度は３５０℃である。
５を塩酸溶液中で完全に除去する。次に、この半導体に
おいて、フォトリソグラフィ法により、図３に示すよう
に幅５００μｍ、長さ１００μｍの５つのＰｄ薄膜６を
長さ方向に順に５０μｍ、１００μｍ、２００μｍおよ
び４００μｍ間隔で残すように配置し、トランスミッシ
ョンライン法により電極抵抗を測定し、電流電圧特性を
評価した。なお、本発明の半導体において、加熱処理の
温度は３５０℃である。
【００３６】従来の半導体についても全く同様に、図３
に示すようなＰｄ薄膜６を配置する。
に示すようなＰｄ薄膜６を配置する。
【００３７】本発明の半導体および従来の半導体の電流
電圧特性は、図４に示すようになった。図４において、
直線Ｃは本発明の半導体、曲線Ｄは従来の半導体の電流
電圧特性のグラフをそれぞれ示す。
電圧特性は、図４に示すようになった。図４において、
直線Ｃは本発明の半導体、曲線Ｄは従来の半導体の電流
電圧特性のグラフをそれぞれ示す。
【００３８】その結果、従来の半導体はオーミック特性
を示さず高抵抗のままであった。一方、本発明の半導体
は電極比抵抗が１０-3Ωｃｍ2の非常に良好なオーミッ
ク電極を形成していることが認められた。
を示さず高抵抗のままであった。一方、本発明の半導体
は電極比抵抗が１０-3Ωｃｍ2の非常に良好なオーミッ
ク電極を形成していることが認められた。
【００３９】なお、上記実施の形態において、以下に示
す置き換えを行っても同様の効果が得られる。
す置き換えを行っても同様の効果が得られる。
【００４０】Ｐｄ薄膜５の代わりに他の水素を吸着する
導電性物質からなる薄膜を用いてもよい。
導電性物質からなる薄膜を用いてもよい。
【００４１】ＧａＮ層３の代わりにＭｇ添加（ＡｌyＧ
ａ1-y）1-zＩｎzＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ＜１）を用い
てもよい。
ａ1-y）1-zＩｎzＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ＜１）を用い
てもよい。
【００４２】Ｐｄ薄膜５の膜厚を非常に大きくすると、
はがれ等の問題が生じるため、約５μｍ以下にすること
が望ましい。
はがれ等の問題が生じるため、約５μｍ以下にすること
が望ましい。
【００４３】加熱処理中の加熱処理炉内を流れるガスと
して、アルゴンやヘリウム、またはそれらの混合ガスの
ように水素を含まないガスであればよい。
して、アルゴンやヘリウム、またはそれらの混合ガスの
ように水素を含まないガスであればよい。
【００４４】加熱処理中の加熱処理炉内を流れるガスと
して、酸素を含むガスを用いてもよい。酸素を含むガス
を用いた場合、ＧａＮ層３よりＰｄ薄膜５を透過する水
素原子が酸素と活発に反応するため、ＧａＮ層３から水
素原子を効果的に排除することができる。
して、酸素を含むガスを用いてもよい。酸素を含むガス
を用いた場合、ＧａＮ層３よりＰｄ薄膜５を透過する水
素原子が酸素と活発に反応するため、ＧａＮ層３から水
素原子を効果的に排除することができる。
【００４５】加熱処理を高真空中で行ってもよい。その
場合、ＧａＮ層３よりＰｄ薄膜５を透過する水素原子が
真空中に放出されるため、ＧａＮ層３から水素原子を効
果的に排除することができる。
場合、ＧａＮ層３よりＰｄ薄膜５を透過する水素原子が
真空中に放出されるため、ＧａＮ層３から水素原子を効
果的に排除することができる。
【００４６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、水素を
吸着する導電性物質が水素を吸収するので、マグネシウ
ムを含むIII-V族窒化物半導体中に存在する水素原子を
排除することができ、その結果、マグネシウムを含むII
I-V族窒化物半導体の表面の大面積にわたって低抵抗化
することができる。また、本発明によれば、水素を吸着
する導電性物質からなる薄膜を形成した後に加熱を行う
ので、従来と異なり、金属薄膜蒸着前の加熱処理または
電子ビーム照射のための新たな工程およびそのための設
備を必要とせず、その結果III-V族窒化物半導体を製造
する際の製造歩留まり率が従来よりも向上する。さら
に、本発明によれば、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層の上に水素を吸着する導電性物質からなる薄
膜を形成しているので、マグネシウムを含むIII-V族窒
化物半導体層の表面から深部まで、かつ表面の大面積に
わたって水素を一様に排除することができる。その結
果、低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体を従来よりも広
い面積にわたって得ることができる。しかも、本発明に
よれば、加熱処理の温度を５００℃と従来に比して低く
設定できるので、III-V族窒化物半導体層の界面の急峻
性を良好に保つことができ、かつマグネシウム不純物の
拡散を防止することができる。その結果、従来よりも良
好な導電性を有するｐ型III-V族窒化物半導体を得るこ
とができる。
吸着する導電性物質が水素を吸収するので、マグネシウ
ムを含むIII-V族窒化物半導体中に存在する水素原子を
排除することができ、その結果、マグネシウムを含むII
I-V族窒化物半導体の表面の大面積にわたって低抵抗化
することができる。また、本発明によれば、水素を吸着
する導電性物質からなる薄膜を形成した後に加熱を行う
ので、従来と異なり、金属薄膜蒸着前の加熱処理または
電子ビーム照射のための新たな工程およびそのための設
備を必要とせず、その結果III-V族窒化物半導体を製造
する際の製造歩留まり率が従来よりも向上する。さら
に、本発明によれば、マグネシウムを含むIII-V族窒化
物半導体層の上に水素を吸着する導電性物質からなる薄
膜を形成しているので、マグネシウムを含むIII-V族窒
化物半導体層の表面から深部まで、かつ表面の大面積に
わたって水素を一様に排除することができる。その結
果、低抵抗のｐ型III-V族窒化物半導体を従来よりも広
い面積にわたって得ることができる。しかも、本発明に
よれば、加熱処理の温度を５００℃と従来に比して低く
設定できるので、III-V族窒化物半導体層の界面の急峻
性を良好に保つことができ、かつマグネシウム不純物の
拡散を防止することができる。その結果、従来よりも良
好な導電性を有するｐ型III-V族窒化物半導体を得るこ
とができる。
【００４７】その上、本発明によれば、加熱処理の温度
が５００℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の
表面からの窒素の脱離を防止することができ、III-V族
窒化物半導体層の表面に結晶性の悪い変性層が形成され
るのを防止することができる。その結果、良好な結晶性
を有するｐ型III-V族窒化物半導体を得ることが可能に
なる。
が５００℃以下であるので、III-V族窒化物半導体層の
表面からの窒素の脱離を防止することができ、III-V族
窒化物半導体層の表面に結晶性の悪い変性層が形成され
るのを防止することができる。その結果、良好な結晶性
を有するｐ型III-V族窒化物半導体を得ることが可能に
なる。
【図１】本発明の一実施の形態におけるｐ型III-V族窒
化物半導体の製造工程を示す断面図
化物半導体の製造工程を示す断面図
【図２】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体と従来のｐ
型III-V族窒化物半導体との抵抗率と加熱温度との関係
を比較して示す図
型III-V族窒化物半導体との抵抗率と加熱温度との関係
を比較して示す図
【図３】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体のパラジウ
ム電極の配置状態を示す断面図
ム電極の配置状態を示す断面図
【図４】本発明のｐ型III-V族窒化物半導体と従来のｐ
型III-V族窒化物半導体との電流電圧特性を比較して示
す図
型III-V族窒化物半導体との電流電圧特性を比較して示
す図
【図５】従来のｐ型III-V族窒化物半導体の製造工程を
示す断面図
示す断面図
１ ＧａＮ基板 ２ アンドープＧａＮ層 ３ ＧａＮ層 ５、６ Ｐｄ薄膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中村 真嗣 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内 (72)発明者 折田 賢児 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内
Claims (12)
- 【請求項１】 基板と、前記基板の上に形成されたｐ型
の導電性を有するIII-V族窒化物半導体と、前記III-V族
窒化物半導体の上に形成された、水素を吸着する導電性
物質よりなる薄膜とを有し、前記III-V族窒化物半導体
はマグネシウムを含み、前記薄膜と前記III-V族窒化物
半導体との間でオーミック特性を有することを特徴とす
るｐ型III-V族窒化物半導体。 - 【請求項２】 前記III-V族窒化物半導体が（ＡｌyＧａ
1-y）1-zＩｎzＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ＜１）よりなる
ことを特徴とする請求項１記載のｐ型III-V族窒化物半
導体。 - 【請求項３】 前記薄膜の膜厚が５μｍ以下であること
を特徴とする請求項１または２に記載のｐ型III-V族窒
化物半導体。 - 【請求項４】 前記導電性物質がパラジウムからなるこ
とを特徴とする請求項１ないし３のいずれかに記載のｐ
型III-V族窒化物半導体。 - 【請求項５】 基板の上に、マグネシウムを含むIII-V
族窒化物半導体層を有機金属気相エピタキシャル成長法
により結晶成長し、前記III-V族窒化物半導体層の上に
水素を吸着する導電性物質よりなる薄膜を形成した後、
水素を含まない雰囲気中で前記基板を加熱することを特
徴とするｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項６】 前記基板を加熱する時の温度が２００℃
以上５００℃以下であることを特徴とする請求項５記載
のｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項７】 前記水素を含まない雰囲気が、窒素、ア
ルゴン、ヘリウムまたはそれらの混合ガスの雰囲気であ
ることを特徴とする請求項５または６記載のｐ型III-V
族窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項８】 前記水素を含まない雰囲気が、酸素を含
むガスであることを特徴とする請求項５または６記載の
ｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項９】 前記水素を含まない雰囲気中で前記基板
を加熱する代わりに、高真空中で前記基板を加熱するこ
とを特徴とする請求項５または６記載のｐ型III-V族窒
化物半導体の製造方法。 - 【請求項１０】 前記III-V族窒化物半導体が（ＡｌyＧ
ａ1-y）1-zＩｎzＮ（０≦ｙ≦１、０≦ｚ＜１）よりな
ることを特徴とする請求項５ないし９のいずれかに記載
のｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項１１】 前記導電性物質よりなる薄膜の膜厚が
５μｍ以下であることを特徴とする請求項５ないし１０
のいずれかに記載のｐ型III-V族窒化物半導体の製造方
法。 - 【請求項１２】 前記導電性物質がパラジウムからなる
ことを特徴とする請求項５ないし１１のいずれかに記載
のｐ型III-V族窒化物半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16312098A JPH11354458A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16312098A JPH11354458A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11354458A true JPH11354458A (ja) | 1999-12-24 |
Family
ID=15767567
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16312098A Pending JPH11354458A (ja) | 1998-06-11 | 1998-06-11 | ｐ型ＩＩＩ−Ｖ族窒化物半導体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11354458A (ja) |
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002026389A (ja) * | 2000-07-10 | 2002-01-25 | Showa Denko Kk | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の作製方法、窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の作製方法および窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 |
| EP1179859A2 (en) * | 2000-08-10 | 2002-02-13 | Sony Corporation | Method of heat-treating nitride compound semiconductor layer and method of producing semiconductor device |
| KR100374479B1 (ko) * | 2000-01-07 | 2003-03-04 | 엘지전자 주식회사 | 질화물계 반도체 성장 방법 |
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