JP2001119065A - ｐ型窒化物半導体及びその製造方法 - Google Patents
ｐ型窒化物半導体及びその製造方法Info
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- JP2001119065A JP2001119065A JP29331999A JP29331999A JP2001119065A JP 2001119065 A JP2001119065 A JP 2001119065A JP 29331999 A JP29331999 A JP 29331999A JP 29331999 A JP29331999 A JP 29331999A JP 2001119065 A JP2001119065 A JP 2001119065A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 成長後のアニーリングを行なうことなく良質
なｐ型窒化物半導体を得られるようにする。 【解決手段】 基板温度を約１０５０℃にまで昇温した
後、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／
分の水素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分の
アンモニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧ
と、流量が約０．２μｍｏｌ／分でＣｐ2Ｍｇとを基板
１１上に約６０分間導入することにより、バッファ層１
２上に、厚さが２μｍでＭｇがドープされたＧａＮから
なるｐ型窒化物半導体層１３を成長させる。その後、基
板温度を成長温度の１０５０℃付近から６００℃付近に
まで５分間掛けて冷却する。これにより、正孔キャリア
濃度が１．２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物半導体を得
る。
なｐ型窒化物半導体を得られるようにする。 【解決手段】 基板温度を約１０５０℃にまで昇温した
後、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／
分の水素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分の
アンモニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧ
と、流量が約０．２μｍｏｌ／分でＣｐ2Ｍｇとを基板
１１上に約６０分間導入することにより、バッファ層１
２上に、厚さが２μｍでＭｇがドープされたＧａＮから
なるｐ型窒化物半導体層１３を成長させる。その後、基
板温度を成長温度の１０５０℃付近から６００℃付近に
まで５分間掛けて冷却する。これにより、正孔キャリア
濃度が１．２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物半導体を得
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青色光等の短波長
光を発光する発光装置等に用いられるＧａＮ系III 族窒
化物半導体のうちのｐ型窒化物半導体、特に、成長後の
アニーリング処理が不要なｐ型窒化物半導体の製造方法
に関する。
光を発光する発光装置等に用いられるＧａＮ系III 族窒
化物半導体のうちのｐ型窒化物半導体、特に、成長後の
アニーリング処理が不要なｐ型窒化物半導体の製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ますます情報量が増大する光情報
処理装置等に用いられる短波長の発光素子の材料とし
て、比較的バンドギャップが大きいＧａＮ系III 族窒化
物半導体が注目されている。これらダイオード素子やレ
ーザ素子等の発光素子にはその接合面の近傍でキャリア
を再結合させ、その再結合光を放射するｐｎ接合を有す
る構成が不可欠である。良く知られているように、マグ
ネシウム（Ｍｇ）等のアクセプタがドープされてなるｐ
型窒化物半導体は、マグネシウムの活性化率がドナーと
比べて著しく低いため、低抵抗のｐ型窒化物半導体を得
るのは容易でない。
処理装置等に用いられる短波長の発光素子の材料とし
て、比較的バンドギャップが大きいＧａＮ系III 族窒化
物半導体が注目されている。これらダイオード素子やレ
ーザ素子等の発光素子にはその接合面の近傍でキャリア
を再結合させ、その再結合光を放射するｐｎ接合を有す
る構成が不可欠である。良く知られているように、マグ
ネシウム（Ｍｇ）等のアクセプタがドープされてなるｐ
型窒化物半導体は、マグネシウムの活性化率がドナーと
比べて著しく低いため、低抵抗のｐ型窒化物半導体を得
るのは容易でない。
【０００３】そこで、従来は、成長後に室温に戻しても
高抵抗であったｐ型窒化物半導体に対して熱処理（ポス
トアニーリング）を行なって、マグネシウムと水素とか
らなる複合体の水素をマグネシウムから解離させること
により、低抵抗のｐ型窒化物半導体を得る方法が一般に
行なわれている。しかしながら、生産性の向上を図るた
めにも、ポストアニーリングを行なわずに低抵抗のｐ型
窒化物半導体を得る研究が進められつつある。
高抵抗であったｐ型窒化物半導体に対して熱処理（ポス
トアニーリング）を行なって、マグネシウムと水素とか
らなる複合体の水素をマグネシウムから解離させること
により、低抵抗のｐ型窒化物半導体を得る方法が一般に
行なわれている。しかしながら、生産性の向上を図るた
めにも、ポストアニーリングを行なわずに低抵抗のｐ型
窒化物半導体を得る研究が進められつつある。
【０００４】以下、特開平１０−１３５５７５号公報に
開示されている、ポストアニーリングが不要な従来のｐ
型窒化物半導体の製造方法について説明する。
開示されている、ポストアニーリングが不要な従来のｐ
型窒化物半導体の製造方法について説明する。
【０００５】この公報には、有機金属気相成長（ＭＯＶ
ＰＥ）法を用いて、サファイアからなる基板上に、ＴＭ
Ｇ等のIII 族源、アンモニア等の窒素源及びｐ型ドーパ
ントを含む有機マグネシウム化合物を、濃度が０．８容
量％〜２０容量％の水素ガスを含む窒素ガスをキャリア
ガスとして導入し、基板温度を１１００℃としてｐ型窒
化物半導体を成長させる方法を開示している。これによ
り、マグネシウムと水素とからなる複合体の形成が阻止
されることにより、成長時に低抵抗性を示すｐ型窒化物
半導体を得ている。さらに、冷却工程においては、約３
２容量％のアンモニアを含む窒素ガスの雰囲気で３５０
℃まで降温し、その後、アンモニアの導入を停止して室
温まで降下させる方法を開示している。
ＰＥ）法を用いて、サファイアからなる基板上に、ＴＭ
Ｇ等のIII 族源、アンモニア等の窒素源及びｐ型ドーパ
ントを含む有機マグネシウム化合物を、濃度が０．８容
量％〜２０容量％の水素ガスを含む窒素ガスをキャリア
ガスとして導入し、基板温度を１１００℃としてｐ型窒
化物半導体を成長させる方法を開示している。これによ
り、マグネシウムと水素とからなる複合体の形成が阻止
されることにより、成長時に低抵抗性を示すｐ型窒化物
半導体を得ている。さらに、冷却工程においては、約３
２容量％のアンモニアを含む窒素ガスの雰囲気で３５０
℃まで降温し、その後、アンモニアの導入を停止して室
温まで降下させる方法を開示している。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記従
来のポストアニーリングを行なわないｐ型窒化物半導体
の製造方法は以下のような問題がある。すなわち、前記
公報の発明者らがその後に公開した論文（Applied Phys
ics Letters,vol.72,(1998),p.1748）に示しているよう
に、結晶成長工程における水素濃度が２．４％から３．
７％に増加しただけで大幅にマグネシウムの活性化が劣
り、非常に低い水素濃度で成長させなければ、成長時に
ｐ型窒化物半導体を得ることができない。その上、低い
水素濃度でｐ型窒化物半導体を成長させると、表面マイ
グレーションが不十分となるため、表面上の最適位置に
所定の原子が配置されず、良質な結晶が得られない。
来のポストアニーリングを行なわないｐ型窒化物半導体
の製造方法は以下のような問題がある。すなわち、前記
公報の発明者らがその後に公開した論文（Applied Phys
ics Letters,vol.72,(1998),p.1748）に示しているよう
に、結晶成長工程における水素濃度が２．４％から３．
７％に増加しただけで大幅にマグネシウムの活性化が劣
り、非常に低い水素濃度で成長させなければ、成長時に
ｐ型窒化物半導体を得ることができない。その上、低い
水素濃度でｐ型窒化物半導体を成長させると、表面マイ
グレーションが不十分となるため、表面上の最適位置に
所定の原子が配置されず、良質な結晶が得られない。
【０００７】本発明は、前記従来の問題を解決し、ポス
トアニーリングを行なうことなく良質なｐ型窒化物半導
体を得られるようにすることを目的とする。
トアニーリングを行なうことなく良質なｐ型窒化物半導
体を得られるようにすることを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】前記の目的を達成するた
め、本発明は、ｐ型窒化物半導体の製造方法を、成長工
程において低抵抗なｐ型窒化物半導体を形成し、冷却工
程において、冷却時間又は雰囲気を制御することによ
り、その低抵抗性をｐ型半導体として実用可能な範囲内
に維持する構成とする。
め、本発明は、ｐ型窒化物半導体の製造方法を、成長工
程において低抵抗なｐ型窒化物半導体を形成し、冷却工
程において、冷却時間又は雰囲気を制御することによ
り、その低抵抗性をｐ型半導体として実用可能な範囲内
に維持する構成とする。
【０００９】具体的に、本発明に係る第１のｐ型窒化物
半導体の製造方法は、温度が約６００℃を越える基板温
度で保持された基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素
源及びIII 族源を導入することにより、基板上に低抵抗
のｐ型窒化物半導体層を形成する半導体層形成工程と、
ｐ型窒化物半導体層が形成された基板を冷却する冷却工
程とを備え、半導体層形成工程は、雰囲気にｐ型ドーパ
ントの不活性化を抑制できる程度の水素を含み、冷却工
程は、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃度がその低
抵抗性を維持できる程度に減少する冷却時間でｐ型窒化
物半導体層を冷却する。
半導体の製造方法は、温度が約６００℃を越える基板温
度で保持された基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素
源及びIII 族源を導入することにより、基板上に低抵抗
のｐ型窒化物半導体層を形成する半導体層形成工程と、
ｐ型窒化物半導体層が形成された基板を冷却する冷却工
程とを備え、半導体層形成工程は、雰囲気にｐ型ドーパ
ントの不活性化を抑制できる程度の水素を含み、冷却工
程は、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃度がその低
抵抗性を維持できる程度に減少する冷却時間でｐ型窒化
物半導体層を冷却する。
【００１０】第１のｐ型窒化物半導体の製造方法による
と、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度の水素
を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半導体層
を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する冷却時間
でｐ型窒化物半導体層を冷却するため、ポストアニーリ
ングを行なうことなく、結晶品質に優れるｐ型窒化物半
導体を得ることができる。
と、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度の水素
を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半導体層
を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する冷却時間
でｐ型窒化物半導体層を冷却するため、ポストアニーリ
ングを行なうことなく、結晶品質に優れるｐ型窒化物半
導体を得ることができる。
【００１１】第１のｐ型窒化物半導体の製造方法は、冷
却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ましい。
このようにすると、例えば、成長直後の正孔キャリア濃
度が２．０×１０17ｃｍ-3程度とすると、正孔キャリア
濃度が９５％減少したとしても１．０×１０16ｃｍ-3程
度の濃度が確保されるため、十分に実用に耐えるｐ型窒
化物半導体を得ることができる。
却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ましい。
このようにすると、例えば、成長直後の正孔キャリア濃
度が２．０×１０17ｃｍ-3程度とすると、正孔キャリア
濃度が９５％減少したとしても１．０×１０16ｃｍ-3程
度の濃度が確保されるため、十分に実用に耐えるｐ型窒
化物半導体を得ることができる。
【００１２】第１のｐ型窒化物半導体の製造方法におい
て、冷却工程が、基板温度が成長温度から約６００℃ま
でを３０分以内で降下するように冷却する工程を含むこ
とが好ましい。このようにすると、ｐ型窒化物半導体層
の正孔キャリア濃度の実用に耐える程度の低抵抗性を確
実に維持できる。
て、冷却工程が、基板温度が成長温度から約６００℃ま
でを３０分以内で降下するように冷却する工程を含むこ
とが好ましい。このようにすると、ｐ型窒化物半導体層
の正孔キャリア濃度の実用に耐える程度の低抵抗性を確
実に維持できる。
【００１３】第１のｐ型窒化物半導体の製造方法におい
て、半導体層形成工程における雰囲気が容量比が５％〜
７０％程度の水素を含むことが好ましい。一般に、III
族源又はｐ型ドーパントとして有機金属材料を用いる場
合には、これらの分解効率を高めるために、また、表面
マイグレーションを促進するために雰囲気中に水素を含
ませている。しかしながら、添加する水素濃度が７０％
を越えると、水素によるアクセプタの不活性化（パッシ
ベーション）が顕著となるため、本発明のように５％〜
７０％程度の水素濃度とすると、ｐ型ドーパントの不活
性化を確実に抑制できる。
て、半導体層形成工程における雰囲気が容量比が５％〜
７０％程度の水素を含むことが好ましい。一般に、III
族源又はｐ型ドーパントとして有機金属材料を用いる場
合には、これらの分解効率を高めるために、また、表面
マイグレーションを促進するために雰囲気中に水素を含
ませている。しかしながら、添加する水素濃度が７０％
を越えると、水素によるアクセプタの不活性化（パッシ
ベーション）が顕著となるため、本発明のように５％〜
７０％程度の水素濃度とすると、ｐ型ドーパントの不活
性化を確実に抑制できる。
【００１４】本発明に係る第２のｐ型窒化物半導体の製
造方法は、温度が約６００℃を越える基板温度で保持さ
れた基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素源及びIII
族源を導入することにより、基板上に低抵抗のｐ型窒化
物半導体層を形成する半導体層形成工程と、ｐ型窒化物
半導体層が形成された基板を冷却する冷却工程とを備
え、半導体層形成工程は、雰囲気にｐ型ドーパントの不
活性化を抑制できる程度の水素を含み、冷却工程は、ｐ
型窒化物半導体層の正孔キャリア濃度がその低抵抗性を
維持できる程度に減少する雰囲気でｐ型窒化物半導体層
を冷却する。
造方法は、温度が約６００℃を越える基板温度で保持さ
れた基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素源及びIII
族源を導入することにより、基板上に低抵抗のｐ型窒化
物半導体層を形成する半導体層形成工程と、ｐ型窒化物
半導体層が形成された基板を冷却する冷却工程とを備
え、半導体層形成工程は、雰囲気にｐ型ドーパントの不
活性化を抑制できる程度の水素を含み、冷却工程は、ｐ
型窒化物半導体層の正孔キャリア濃度がその低抵抗性を
維持できる程度に減少する雰囲気でｐ型窒化物半導体層
を冷却する。
【００１５】第２のｐ型窒化物半導体の製造方法による
と、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度の水素
を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半導体層
を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する雰囲気で
ｐ型窒化物半導体層を冷却するため、ポストアニーリン
グを行なうことなく、結晶品質に優れるｐ型窒化物半導
体を得ることができる。
と、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度の水素
を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半導体層
を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する雰囲気で
ｐ型窒化物半導体層を冷却するため、ポストアニーリン
グを行なうことなく、結晶品質に優れるｐ型窒化物半導
体を得ることができる。
【００１６】第２のｐ型窒化物半導体の製造方法は、冷
却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ましい。
却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ましい。
【００１７】第２のｐ型窒化物半導体の製造方法は、冷
却工程において、基板温度が成長温度から約６００℃に
まで降下する間の雰囲気に、容量比が０％〜５０％程度
の水素を含むことが好ましい。このようにすると、ｐ型
窒化物半導体層における水素によるパッシベーションを
抑制できるため、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の低抵抗性を確実に維持できる。
却工程において、基板温度が成長温度から約６００℃に
まで降下する間の雰囲気に、容量比が０％〜５０％程度
の水素を含むことが好ましい。このようにすると、ｐ型
窒化物半導体層における水素によるパッシベーションを
抑制できるため、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリア濃
度の低抵抗性を確実に維持できる。
【００１８】第２のｐ型窒化物半導体の製造方法は、冷
却工程において、基板温度が成長温度から約６００℃に
まで降下する間の雰囲気にアンモニアを含むことが好ま
しい。このようにすると、成長したｐ型窒化物半導体の
表面からの窒素の脱離が抑制されるため、該表面の劣化
を防止できる。
却工程において、基板温度が成長温度から約６００℃に
まで降下する間の雰囲気にアンモニアを含むことが好ま
しい。このようにすると、成長したｐ型窒化物半導体の
表面からの窒素の脱離が抑制されるため、該表面の劣化
を防止できる。
【００１９】第２のｐ型窒化物半導体の製造方法におい
て、半導体層形成工程における雰囲気が、容量比が５％
〜７０％程度の水素を含むことが好ましい。
て、半導体層形成工程における雰囲気が、容量比が５％
〜７０％程度の水素を含むことが好ましい。
【００２０】本発明に係るｐ型窒化物半導体は、基板上
に温度が６００℃よりも高い成長温度で形成されたｐ型
窒化物半導体を対象とし、冷却直後の正孔キャリア濃度
が、成長温度における正孔キャリア濃度の５％〜１００
％程度である。
に温度が６００℃よりも高い成長温度で形成されたｐ型
窒化物半導体を対象とし、冷却直後の正孔キャリア濃度
が、成長温度における正孔キャリア濃度の５％〜１００
％程度である。
【００２１】本発明のｐ型窒化物半導体によると、成長
直後の正孔キャリア濃度が２．０×１０17ｃｍ-3程度で
あれば、冷却直後に正孔キャリア濃度が成長直後の５％
となったとしても１．０×１０16ｃｍ-3程度の濃度が確
保されるため、十分に実用に耐えるｐ型窒化物半導体と
なる。
直後の正孔キャリア濃度が２．０×１０17ｃｍ-3程度で
あれば、冷却直後に正孔キャリア濃度が成長直後の５％
となったとしても１．０×１０16ｃｍ-3程度の濃度が確
保されるため、十分に実用に耐えるｐ型窒化物半導体と
なる。
【００２２】本発明に係る他のｐ型窒化物半導体は、基
板上に温度が６００℃よりも高い成長温度で順次形成さ
れたｐ型窒化物半導体を対象とし、ｐ型窒化物半導体は
その上面を露出しており、ｐ型窒化物半導体の上面近傍
の水素濃度は、ｐ型窒化物半導体の内部の水素濃度と等
しいか又は約１０倍以内である。
板上に温度が６００℃よりも高い成長温度で順次形成さ
れたｐ型窒化物半導体を対象とし、ｐ型窒化物半導体は
その上面を露出しており、ｐ型窒化物半導体の上面近傍
の水素濃度は、ｐ型窒化物半導体の内部の水素濃度と等
しいか又は約１０倍以内である。
【００２３】従来のポストアニーリングを行なう製造方
法により得られるｐ型窒化物半導体の場合には、露出し
た上面近傍の水素濃度は、ｐ型窒化物半導体の内部の水
素濃度よりも１０倍以上大きい。しかしながら、本発明
のｐ型窒化物半導体によると、ｐ型窒化物半導体の上面
近傍の水素濃度が、該ｐ型窒化物半導体の内部の水素濃
度と等しいか又は約１０倍以内であるため、ｐ型ドーパ
ントの活性化率が向上しているｐ型窒化物半導体とな
る。
法により得られるｐ型窒化物半導体の場合には、露出し
た上面近傍の水素濃度は、ｐ型窒化物半導体の内部の水
素濃度よりも１０倍以上大きい。しかしながら、本発明
のｐ型窒化物半導体によると、ｐ型窒化物半導体の上面
近傍の水素濃度が、該ｐ型窒化物半導体の内部の水素濃
度と等しいか又は約１０倍以内であるため、ｐ型ドーパ
ントの活性化率が向上しているｐ型窒化物半導体とな
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】（実施の形態１）本発明の実施の
形態１について図面を参照しながら説明する。
形態１について図面を参照しながら説明する。
【００２５】図１は本発明の実施の形態１に係るｐ型窒
化物半導体の構成断面図を示している。図１に示すよう
に、サファイアからなる基板１１上には、窒化ガリウム
（ＧａＮ）からなり、基板１１上に成長させる所望の半
導体とサファイアとの結晶の格子不整合を緩和するバッ
ファ層１２と、ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３
とが順次形成されている。
化物半導体の構成断面図を示している。図１に示すよう
に、サファイアからなる基板１１上には、窒化ガリウム
（ＧａＮ）からなり、基板１１上に成長させる所望の半
導体とサファイアとの結晶の格子不整合を緩和するバッ
ファ層１２と、ＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３
とが順次形成されている。
【００２６】以下、前記のように構成されたｐ型窒化物
半導体層の製造方法を説明する。まず、鏡面状の主面を
持つ基板１１を反応管（図示せず）内の基板ホルダに保
持し、その後、基板１１の温度を約１０００℃として水
素ガスを基板１１上に導入しながら、基板１１を約１０
分間加熱することにより、基板１１の主面に付着してい
る有機物等の汚れや水分を除去する。
半導体層の製造方法を説明する。まず、鏡面状の主面を
持つ基板１１を反応管（図示せず）内の基板ホルダに保
持し、その後、基板１１の温度を約１０００℃として水
素ガスを基板１１上に導入しながら、基板１１を約１０
分間加熱することにより、基板１１の主面に付着してい
る有機物等の汚れや水分を除去する。
【００２７】次に、基板１１の温度を約５５０℃にまで
降下させ、キャリアガスとして流量が約１６Ｌ／分の窒
素ガスと、流量が約４Ｌ／分の窒素源としてのアンモニ
ア（ＮＨ3）ガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のIII
族源としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とを基板１
１上に導入することにより、基板１１の主面上に、厚さ
が２５ｎｍでＧａＮからなるバッファ層１２を成長させ
る。
降下させ、キャリアガスとして流量が約１６Ｌ／分の窒
素ガスと、流量が約４Ｌ／分の窒素源としてのアンモニ
ア（ＮＨ3）ガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のIII
族源としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧ）とを基板１
１上に導入することにより、基板１１の主面上に、厚さ
が２５ｎｍでＧａＮからなるバッファ層１２を成長させ
る。
【００２８】次に、反応管へのＴＭＧの供給をいったん
止めて、基板温度を約１０５０℃にまで昇温した後、流
量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／分の水
素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分のアンモ
ニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流
量が約０．２μｍｏｌ／分でｐ型ドーパントであるマグ
ネシウムを含むビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（Ｃｐ2Ｍｇ）とを基板１１上に約６０分間導入するこ
とにより、バッファ層１２上に、厚さが２μｍでＭｇが
ドープされたＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３を
成長させる。ここでいう水素ガスの流量には、ＴＭＧと
Ｃｐ2Ｍｇとを気化させるための水素ガスをも含めてい
る。
止めて、基板温度を約１０５０℃にまで昇温した後、流
量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／分の水
素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分のアンモ
ニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流
量が約０．２μｍｏｌ／分でｐ型ドーパントであるマグ
ネシウムを含むビスシクロペンタジエニルマグネシウム
（Ｃｐ2Ｍｇ）とを基板１１上に約６０分間導入するこ
とにより、バッファ層１２上に、厚さが２μｍでＭｇが
ドープされたＧａＮからなるｐ型窒化物半導体層１３を
成長させる。ここでいう水素ガスの流量には、ＴＭＧと
Ｃｐ2Ｍｇとを気化させるための水素ガスをも含めてい
る。
【００２９】次に、反応管へのＴＭＧとＣｐ2Ｍｇとの
供給を停止した後、雰囲気ガスとして、流量が約１３Ｌ
／分の窒素ガス、流量が約３Ｌ／分の水素ガス及び流量
が約４Ｌ／分のアンモニアガスを基板１１上に導入しな
がら、基板１１を成長温度から室温にまで冷却する。冷
却後、ｐ型窒化物半導体層１３が形成された基板１１を
反応管から取り出す。
供給を停止した後、雰囲気ガスとして、流量が約１３Ｌ
／分の窒素ガス、流量が約３Ｌ／分の水素ガス及び流量
が約４Ｌ／分のアンモニアガスを基板１１上に導入しな
がら、基板１１を成長温度から室温にまで冷却する。冷
却後、ｐ型窒化物半導体層１３が形成された基板１１を
反応管から取り出す。
【００３０】以下、ｐ型窒化物半導体層１３が形成され
た基板１１に対する本願発明の冷却方法の特徴を説明す
る。
た基板１１に対する本願発明の冷却方法の特徴を説明す
る。
【００３１】図２は本発明の実施の形態１に係るｐ型窒
化物半導体の製造方法の冷却工程における正孔キャリア
濃度に対する冷却時間依存性を示すグラフ。ここでは、
基板温度を成長温度の１０５０℃付近から６００℃にま
で降下させる場合の冷却時間として、５分から４０分ま
での間を５種類に分けて、ｐ型窒化物半導体層１３の正
孔キャリア濃度を測定している。正孔キャリア濃度は、
５種類の測定用のサンプルとして基板１１から５ｍｍ角
の大きさのチップを切り出し、それぞれ切り出されたチ
ップのホール効果を測定することにより行なっている。
化物半導体の製造方法の冷却工程における正孔キャリア
濃度に対する冷却時間依存性を示すグラフ。ここでは、
基板温度を成長温度の１０５０℃付近から６００℃にま
で降下させる場合の冷却時間として、５分から４０分ま
での間を５種類に分けて、ｐ型窒化物半導体層１３の正
孔キャリア濃度を測定している。正孔キャリア濃度は、
５種類の測定用のサンプルとして基板１１から５ｍｍ角
の大きさのチップを切り出し、それぞれ切り出されたチ
ップのホール効果を測定することにより行なっている。
【００３２】図２に示すように、５種類のサンプルの導
電型はすべてｐ型を示しているが、成長温度から６００
℃までの冷却時間が長くなるに連れて、正孔キャリア濃
度が低下していることが分かる。また、図２に示す直線
を冷却時間が０分となるｙ切片として外挿することによ
り、本実施の形態に係るｐ型窒化物半導体層１３は、成
長直後の正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ導
電型を示すといえる。
電型はすべてｐ型を示しているが、成長温度から６００
℃までの冷却時間が長くなるに連れて、正孔キャリア濃
度が低下していることが分かる。また、図２に示す直線
を冷却時間が０分となるｙ切片として外挿することによ
り、本実施の形態に係るｐ型窒化物半導体層１３は、成
長直後の正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ導
電型を示すといえる。
【００３３】また、図２に示すように、冷却時間が５分
の場合の正孔キャリア濃度は１．２×１０17ｃｍ-3を示
し、冷却時間が２０分の場合の正孔キャリア濃度は冷却
前の濃度の約７％に相当する３．０×１０16ｃｍ-3を示
し、冷却時間が３０分の場合は冷却前の濃度の５％に相
当する１．０×１０16ｃｍ-3を示す。冷却時間が３０分
の場合は、デバイスに用いるｐ型層としての下限に近
い。さらに、冷却時間が４０分の場合はその濃度が２．
２×１０15ｃｍ-3を示し、デバイスには不充分のキャリ
ア濃度となる。
の場合の正孔キャリア濃度は１．２×１０17ｃｍ-3を示
し、冷却時間が２０分の場合の正孔キャリア濃度は冷却
前の濃度の約７％に相当する３．０×１０16ｃｍ-3を示
し、冷却時間が３０分の場合は冷却前の濃度の５％に相
当する１．０×１０16ｃｍ-3を示す。冷却時間が３０分
の場合は、デバイスに用いるｐ型層としての下限に近
い。さらに、冷却時間が４０分の場合はその濃度が２．
２×１０15ｃｍ-3を示し、デバイスには不充分のキャリ
ア濃度となる。
【００３４】（実施の形態１の第１変形例）以下、第１
の実施形態の第１変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製
造方法を説明する。
の実施形態の第１変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製
造方法を説明する。
【００３５】まず、図１に示すように、実施の形態１と
同様の方法を用いて、基板１１上にバッファ層１２、及
び正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物
半導体層１３を順次形成する。
同様の方法を用いて、基板１１上にバッファ層１２、及
び正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物
半導体層１３を順次形成する。
【００３６】次に、第１変形例に係る冷却工程における
正孔キャリア濃度に対する雰囲気ガス中の水素ガス濃度
依存性について説明する。ここでは、雰囲気ガス中の水
素ガス濃度を０％、３０％、５０％及び７０％と４種類
に分けて正孔キャリア濃度の測定を行なっている。いず
れの場合も、雰囲気中のアンモニアガス濃度を約２０％
とし、残りを窒素ガスとしている。基板温度の降温条件
は、成長温度の約１０５０℃から約６００℃までを約５
分間で冷却している。
正孔キャリア濃度に対する雰囲気ガス中の水素ガス濃度
依存性について説明する。ここでは、雰囲気ガス中の水
素ガス濃度を０％、３０％、５０％及び７０％と４種類
に分けて正孔キャリア濃度の測定を行なっている。いず
れの場合も、雰囲気中のアンモニアガス濃度を約２０％
とし、残りを窒素ガスとしている。基板温度の降温条件
は、成長温度の約１０５０℃から約６００℃までを約５
分間で冷却している。
【００３７】測定結果を以下に示す。
【００３８】１）水素濃度が０％の雰囲気の場合、 成長直後と同値の約２×１０17ｃｍ-3 ２）水素濃度が３０％の雰囲気の場合、 ４．２×１０16ｃｍ-3 ３）水素濃度が５０％の雰囲気の場合、 成長直後の約５％である約１×１０16ｃｍ-3 ４）水素濃度が７０％の雰囲気の場合、 成長直後の約１％である約２．５×１０15ｃｍ-3 このように、水素濃度が７０％の雰囲気中で冷却する
と、６００℃までを５分間で降温しても、デバイスに用
いるｐ型層として不充分となる。
と、６００℃までを５分間で降温しても、デバイスに用
いるｐ型層として不充分となる。
【００３９】（実施の形態１の第２変形例）以下、実施
の形態１の第２変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製造
方法を説明する。
の形態１の第２変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製造
方法を説明する。
【００４０】まず、図１に示すように、実施の形態１と
同様の方法を用いて、基板１１上にバッファ層１２、及
び正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物
半導体層１３を順次形成する。
同様の方法を用いて、基板１１上にバッファ層１２、及
び正孔キャリア濃度が約２×１０17ｃｍ-3のｐ型窒化物
半導体層１３を順次形成する。
【００４１】次に、第２変形例の冷却工程における正孔
キャリア濃度に対する雰囲気ガス中のアンモニアガス濃
度依存性について説明する。雰囲気中の水素ガス濃度は
約１５％とし、残りは窒素ガスとする。また、基板温度
の降温条件は、成長温度の約１０５０℃から６００℃ま
でを約５分間で冷却している。
キャリア濃度に対する雰囲気ガス中のアンモニアガス濃
度依存性について説明する。雰囲気中の水素ガス濃度は
約１５％とし、残りは窒素ガスとする。また、基板温度
の降温条件は、成長温度の約１０５０℃から６００℃ま
でを約５分間で冷却している。
【００４２】測定の結果、アンモニアガス濃度を変化さ
せても、冷却工程における正孔キャリア濃度の減少率
は、アンモニアガス濃度が２０％の場合とほとんど違い
がないことを確認している。なお、アンモニアガス濃度
が０％〜０．５％の範囲では、ｐ型窒化物半導体層１３
の表面から窒素が脱離することにより、結晶性が劣化す
る。
せても、冷却工程における正孔キャリア濃度の減少率
は、アンモニアガス濃度が２０％の場合とほとんど違い
がないことを確認している。なお、アンモニアガス濃度
が０％〜０．５％の範囲では、ｐ型窒化物半導体層１３
の表面から窒素が脱離することにより、結晶性が劣化す
る。
【００４３】（実施の形態１の第３変形例）以下、実施
の形態１の第３変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製造
方法を説明する。本変形例は、図１に示すｐ型窒化物半
導体層１３の形成工程における正孔キャリア濃度に対す
るキャリアガス中の水素ガス濃度依存性について説明す
る。実施の形態１においては、キャリアガス中の水素ガ
スの濃度は約１５％としている。本変形例においては、
キャリアガス中の水素ガスの濃度を０％〜２０％までは
５％ごとの５種類とし、２０％〜８０％までの範囲は１
０％ごとの６種類とし、併せて１１種類に分けている。
なお、水素ガス濃度が０％の場合は、ＴＭＧ及びＣｐ2
Ｍｇは窒素ガスを用いてそれぞれの気化を行なってい
る。
の形態１の第３変形例に係るｐ型窒化物半導体層の製造
方法を説明する。本変形例は、図１に示すｐ型窒化物半
導体層１３の形成工程における正孔キャリア濃度に対す
るキャリアガス中の水素ガス濃度依存性について説明す
る。実施の形態１においては、キャリアガス中の水素ガ
スの濃度は約１５％としている。本変形例においては、
キャリアガス中の水素ガスの濃度を０％〜２０％までは
５％ごとの５種類とし、２０％〜８０％までの範囲は１
０％ごとの６種類とし、併せて１１種類に分けている。
なお、水素ガス濃度が０％の場合は、ＴＭＧ及びＣｐ2
Ｍｇは窒素ガスを用いてそれぞれの気化を行なってい
る。
【００４４】測定の結果、水素ガス濃度が５％〜７０％
程度の範囲で成長したｐ型窒化物半導体層１３におい
て、図２と同様に、冷却時間を０分として外挿すること
により求めた値は、成長直後の正孔キャリア濃度とし
て、それぞれが１×１０16ｃｍ-3以上であり、ｐ型を示
している。より具体的には、水素ガス濃度が５％〜５０
％程度の場合は正孔キャリア濃度が約５×１０16ｃｍ-3
以上となり、水素ガス濃度が１０％〜２０％程度の場合
は正孔キャリア濃度が約１×１０17ｃｍ-3以上となる。
なかでも、水素ガス濃度を１５％で成長させた場合は、
成長直後の正孔キャリア濃度が最も高くなり、その値は
２×１０17ｃｍ-3を示す。
程度の範囲で成長したｐ型窒化物半導体層１３におい
て、図２と同様に、冷却時間を０分として外挿すること
により求めた値は、成長直後の正孔キャリア濃度とし
て、それぞれが１×１０16ｃｍ-3以上であり、ｐ型を示
している。より具体的には、水素ガス濃度が５％〜５０
％程度の場合は正孔キャリア濃度が約５×１０16ｃｍ-3
以上となり、水素ガス濃度が１０％〜２０％程度の場合
は正孔キャリア濃度が約１×１０17ｃｍ-3以上となる。
なかでも、水素ガス濃度を１５％で成長させた場合は、
成長直後の正孔キャリア濃度が最も高くなり、その値は
２×１０17ｃｍ-3を示す。
【００４５】一方、結晶性の目安となるＸ線回折による
ロッキングカーブの半値幅は、水素ガス濃度の増加と共
に小さくなり、水素ガス濃度が１０％以上の場合は半値
幅は３００秒以下を示す。ところが、水素ガス濃度が０
％で成長した場合は、Ｘ線回折によるロッキングカーブ
の半値幅は５００秒となり、大幅に結晶性が悪化する。
また、高抵抗であるため正孔キャリア濃度の測定は不可
能となる。
ロッキングカーブの半値幅は、水素ガス濃度の増加と共
に小さくなり、水素ガス濃度が１０％以上の場合は半値
幅は３００秒以下を示す。ところが、水素ガス濃度が０
％で成長した場合は、Ｘ線回折によるロッキングカーブ
の半値幅は５００秒となり、大幅に結晶性が悪化する。
また、高抵抗であるため正孔キャリア濃度の測定は不可
能となる。
【００４６】同様に、水素ガス濃度が約８０％で成長し
た場合も、高抵抗であり、正孔キャリア濃度の測定は不
可能となる。これは、成長中にＧａＮ結晶中に取り込ま
れる水素原子の量が多くなり、マグネシウムの活性化率
が低くなったためと考えられる。
た場合も、高抵抗であり、正孔キャリア濃度の測定は不
可能となる。これは、成長中にＧａＮ結晶中に取り込ま
れる水素原子の量が多くなり、マグネシウムの活性化率
が低くなったためと考えられる。
【００４７】なお、本実施形態においては、窒素源とし
てアンモニアを用いたが、例えば、ヒドラジン（Ｎ
2Ｈ4）やエチルアジド（Ｃ2Ｈ5ＮＨ2）等の有機窒素原
料であればよい。
てアンモニアを用いたが、例えば、ヒドラジン（Ｎ
2Ｈ4）やエチルアジド（Ｃ2Ｈ5ＮＨ2）等の有機窒素原
料であればよい。
【００４８】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２について図面を参照しながら説明する。
態２について図面を参照しながら説明する。
【００４９】図３は本発明の実施の形態２に係る窒化物
半導体発光素子を示す構成断面図を示している。図３に
示すように、本実施の形態２に係る窒化物半導体発光素
子のエピタキシャル層は、サファイアからなる基板２１
上に、ノンドープのＧａＮからなるバッファ層２２と、
シリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮからなるｎ型コ
ンタクト層２３と、ノンドープのＩｎＧａＮからなる発
光層２４と、ノンドープのＧａＮからなる第１のクラッ
ド層２５と、マグネシウムがドープされたＡｌＧａＮか
らなるｐ型の第２のクラッド層２６と、マグネシウムが
ドープされたＧａＮからなるｐ型コンタクト層２７とが
順次積層されて構成されている。ｐ型コンタクト層２７
上には、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とがこの順に積
層されてなる透光性のｐ側電極２８が形成されており、
ｎ型コンタクト層２３が露出された領域上にアルミニウ
ム（Ａｌ）からなるｎ側電極２９が形成されている。こ
のように、本発光素子は、ノンドープの発光層２４及び
第１のクラッド層２５を介在させ、ｎ型コンタクト層２
３と第２のクラッド層２６とのｐｎ接合を持つ発光ダイ
オード素子である。
半導体発光素子を示す構成断面図を示している。図３に
示すように、本実施の形態２に係る窒化物半導体発光素
子のエピタキシャル層は、サファイアからなる基板２１
上に、ノンドープのＧａＮからなるバッファ層２２と、
シリコン（Ｓｉ）がドープされたＧａＮからなるｎ型コ
ンタクト層２３と、ノンドープのＩｎＧａＮからなる発
光層２４と、ノンドープのＧａＮからなる第１のクラッ
ド層２５と、マグネシウムがドープされたＡｌＧａＮか
らなるｐ型の第２のクラッド層２６と、マグネシウムが
ドープされたＧａＮからなるｐ型コンタクト層２７とが
順次積層されて構成されている。ｐ型コンタクト層２７
上には、ニッケル（Ｎｉ）と金（Ａｕ）とがこの順に積
層されてなる透光性のｐ側電極２８が形成されており、
ｎ型コンタクト層２３が露出された領域上にアルミニウ
ム（Ａｌ）からなるｎ側電極２９が形成されている。こ
のように、本発光素子は、ノンドープの発光層２４及び
第１のクラッド層２５を介在させ、ｎ型コンタクト層２
３と第２のクラッド層２６とのｐｎ接合を持つ発光ダイ
オード素子である。
【００５０】以下、前記のように構成された発光ダイオ
ード素子の製造方法について説明する。
ード素子の製造方法について説明する。
【００５１】まず、鏡面状の主面を持つ基板２１を反応
管（図示せず）内の基板ホルダに保持し、その後、基板
２１の温度を約１０００℃として水素ガスを基板２１上
に導入しながら、基板２１を約１０分間加熱する。これ
により、基板２１の主面に付着している有機物等の汚れ
や水分を除去して清浄面を得る。
管（図示せず）内の基板ホルダに保持し、その後、基板
２１の温度を約１０００℃として水素ガスを基板２１上
に導入しながら、基板２１を約１０分間加熱する。これ
により、基板２１の主面に付着している有機物等の汚れ
や水分を除去して清浄面を得る。
【００５２】次に、基板２１の温度を約５５０℃にまで
降下させ、キャリアガスとして流量が約１６Ｌ／分の窒
素ガスと、流量が約４Ｌ／分の窒素源としてのアンモニ
アガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のIII 族源として
のＴＭＧとを基板２１上に導入することにより、基板２
１の主面上に、厚さが２５ｎｍでＧａＮからなるバッフ
ァ層２２を成長させる。ここでは、キャリアガスに含ま
れる水素ガスの流量は、ＴＭＧ又はＣｐ2Ｍｇを気化さ
せるために用いる水素ガスをも含んでいる。
降下させ、キャリアガスとして流量が約１６Ｌ／分の窒
素ガスと、流量が約４Ｌ／分の窒素源としてのアンモニ
アガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のIII 族源として
のＴＭＧとを基板２１上に導入することにより、基板２
１の主面上に、厚さが２５ｎｍでＧａＮからなるバッフ
ァ層２２を成長させる。ここでは、キャリアガスに含ま
れる水素ガスの流量は、ＴＭＧ又はＣｐ2Ｍｇを気化さ
せるために用いる水素ガスをも含んでいる。
【００５３】次に、反応管へのＴＭＧの供給をいったん
止めて、基板温度を約１０５０℃にまで昇温した後、流
量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／分の水
素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分のアンモ
ニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流
量が約１０ｃｃ／分でｎ型ドーパントであるシリコンを
含む１０ｐｐｍのモノシラン（ＳｉＨ4）ガスとを基板
２１上に約６０分間導入することにより、バッファ層２
２上に、厚さが２μｍでＳｉがドープされたＧａＮから
なるｎ型コンタクト層２３を成長させる。
止めて、基板温度を約１０５０℃にまで昇温した後、流
量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／分の水
素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分のアンモ
ニアガスと、流量が約８０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流
量が約１０ｃｃ／分でｎ型ドーパントであるシリコンを
含む１０ｐｐｍのモノシラン（ＳｉＨ4）ガスとを基板
２１上に約６０分間導入することにより、バッファ層２
２上に、厚さが２μｍでＳｉがドープされたＧａＮから
なるｎ型コンタクト層２３を成長させる。
【００５４】次に、ＴＭＧ及びＳｉＨ4ガスの供給を停
止した後、基板温度を約７５０℃にまで降温させる。こ
の成長温度で、キャリアガスとして流量が約１４Ｌ／分
の窒素ガスと、流量が約６Ｌ／分のアンモニアガスと、
流量が約４μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流量が約５μｍｏ
ｌ／分の別のIII 族源であるトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）とを基板２１上に導入することにより、ｎ型コン
タクト層２３上に、厚さが３ｎｍのＩｎＧａＮからなる
単一量子井戸構造の発光層２４を成長させる。この場
合、発光層２４のＩｎ組成は約０．２となる。
止した後、基板温度を約７５０℃にまで降温させる。こ
の成長温度で、キャリアガスとして流量が約１４Ｌ／分
の窒素ガスと、流量が約６Ｌ／分のアンモニアガスと、
流量が約４μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流量が約５μｍｏ
ｌ／分の別のIII 族源であるトリメチルインジウム（Ｔ
ＭＩ）とを基板２１上に導入することにより、ｎ型コン
タクト層２３上に、厚さが３ｎｍのＩｎＧａＮからなる
単一量子井戸構造の発光層２４を成長させる。この場
合、発光層２４のＩｎ組成は約０．２となる。
【００５５】次に、ＴＭＩの供給を停止した後、キャリ
アガスの窒素ガス、窒素源のアンモニアガス及びIII 族
源のＴＭＧをそのままの流量で基板２１に導入し、基板
温度が約１０５０℃にまで昇温するまでの間に、発光層
２４上に厚さが１０ｎｍのＧａＮからなる第１のクラッ
ド層２５を成長させる。
アガスの窒素ガス、窒素源のアンモニアガス及びIII 族
源のＴＭＧをそのままの流量で基板２１に導入し、基板
温度が約１０５０℃にまで昇温するまでの間に、発光層
２４上に厚さが１０ｎｍのＧａＮからなる第１のクラッ
ド層２５を成長させる。
【００５６】次に、基板温度が約１０５０℃に達した
後、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／
分の水素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分の
アンモニアガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のＴＭＧ
と、流量が約６μｍｏｌ／分の別のIII 族源であるトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ）と、流量が約０．１μｍ
ｏｌ／分のＣｐ2Ｍｇとを基板２１上に導入することに
より、第１のクラッド層２５上に、厚さが０．２μｍで
Ｍｇがドープされたｐ型ＡｌＧａＮからなる第２のクラ
ッド層２６を成長させる。
後、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガス及び流量が約３Ｌ／
分の水素ガスをキャリアガスとし、流量が約４Ｌ／分の
アンモニアガスと、流量が約４０μｍｏｌ／分のＴＭＧ
と、流量が約６μｍｏｌ／分の別のIII 族源であるトリ
メチルアルミニウム（ＴＭＡ）と、流量が約０．１μｍ
ｏｌ／分のＣｐ2Ｍｇとを基板２１上に導入することに
より、第１のクラッド層２５上に、厚さが０．２μｍで
Ｍｇがドープされたｐ型ＡｌＧａＮからなる第２のクラ
ッド層２６を成長させる。
【００５７】次に、ＴＭＡの供給を停止した後、基板温
度は約１０５０℃のままで、流量が約１３Ｌ／分の窒素
ガス及び流量が約３Ｌ／分の水素ガスをキャリアガスと
し、流量が約４Ｌ／分のアンモニアガスと、流量が約８
０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流量が約０．２μｍｏｌ／
分のＣｐ2Ｍｇとを基板２１上に導入することにより、
第２のクラッド層２６上に、厚さが０．３μｍでＭｇが
ドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２７
を成長させる。
度は約１０５０℃のままで、流量が約１３Ｌ／分の窒素
ガス及び流量が約３Ｌ／分の水素ガスをキャリアガスと
し、流量が約４Ｌ／分のアンモニアガスと、流量が約８
０μｍｏｌ／分のＴＭＧと、流量が約０．２μｍｏｌ／
分のＣｐ2Ｍｇとを基板２１上に導入することにより、
第２のクラッド層２６上に、厚さが０．３μｍでＭｇが
ドープされたｐ型ＧａＮからなるｐ型コンタクト層２７
を成長させる。
【００５８】次に、ｐ型コンタクト層２７を形成した
後、雰囲気ガスとして、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガ
ス、流量が約３Ｌ／分の水素ガス及び流量が約４Ｌ／分
のアンモニアガスとを反応管に導入しながら、基板温度
を成長温度から室温にまで冷却し、これら複数の窒化物
半導体層からなる積層体（エピタキシャル層）が形成さ
れた基板２１を反応管から取り出す。このとき、雰囲気
ガス中の水素ガス濃度は約１５％、アンモニアガス濃度
は約２０％である。ここでは、基板２１を成長温度の約
１０５０℃から６００℃にまで冷却する冷却時間を５分
としている。
後、雰囲気ガスとして、流量が約１３Ｌ／分の窒素ガ
ス、流量が約３Ｌ／分の水素ガス及び流量が約４Ｌ／分
のアンモニアガスとを反応管に導入しながら、基板温度
を成長温度から室温にまで冷却し、これら複数の窒化物
半導体層からなる積層体（エピタキシャル層）が形成さ
れた基板２１を反応管から取り出す。このとき、雰囲気
ガス中の水素ガス濃度は約１５％、アンモニアガス濃度
は約２０％である。ここでは、基板２１を成長温度の約
１０５０℃から６００℃にまで冷却する冷却時間を５分
としている。
【００５９】以上のようにして得られた窒化物半導体
層、特に、ｐ型の第２のクラッド層２６及びｐ型コンタ
クト層２７は、実施の形態１と同様の成長方法及び冷却
方法によって形成されている。従って、第２のクラッド
層２６及びｐ型コンタクト層２７にドープされたマグネ
シウムを活性化させるためのポストアニーリングを行な
わなくても、低抵抗で且つ良質なｐ型半導体層が形成さ
れている。
層、特に、ｐ型の第２のクラッド層２６及びｐ型コンタ
クト層２７は、実施の形態１と同様の成長方法及び冷却
方法によって形成されている。従って、第２のクラッド
層２６及びｐ型コンタクト層２７にドープされたマグネ
シウムを活性化させるためのポストアニーリングを行な
わなくても、低抵抗で且つ良質なｐ型半導体層が形成さ
れている。
【００６０】次に、例えばＣＶＤ法を用いて、ｐ型コン
タクト層２７上にシリコン酸化膜を堆積させ、その後、
フォトリソグラフィ法を用いて、堆積したシリコン酸化
膜に対して所定形状のパターニングを行なって、シリコ
ン酸化膜からなるエッチング用のマスクパターンを形成
する。続いて、このマスクパターンを用いてエピタキシ
ャル層に対して、ｎ型コンタクト層２３が露出するまで
反応性イオンエッチングを行なう。
タクト層２７上にシリコン酸化膜を堆積させ、その後、
フォトリソグラフィ法を用いて、堆積したシリコン酸化
膜に対して所定形状のパターニングを行なって、シリコ
ン酸化膜からなるエッチング用のマスクパターンを形成
する。続いて、このマスクパターンを用いてエピタキシ
ャル層に対して、ｎ型コンタクト層２３が露出するまで
反応性イオンエッチングを行なう。
【００６１】次に、例えば蒸着法を用いて、露出したｎ
型コンタクト層２３上にｎ側電極２９を選択的に形成
し、同様にしてｐ型コンタクト層２７上にｐ側電極２８
を選択的に形成する。
型コンタクト層２３上にｎ側電極２９を選択的に形成
し、同様にしてｐ型コンタクト層２７上にｐ側電極２８
を選択的に形成する。
【００６２】次に、基板２１のエピタキシャル層と反対
側の面（裏面）を基板２１の厚さが１００μｍ程度にな
るまで研磨し、スクライブによってチップ状に分離す
る。分離された個々のチップを素子形成面側を上向きに
して、電極を有するステム上に固着し、続いて、チップ
上のｐ側電極２８とｎ側電極２９とをそれぞれステムの
電極にワイヤにより結線し、その後、チップを樹脂封止
して発光ダイオード素子を得る。
側の面（裏面）を基板２１の厚さが１００μｍ程度にな
るまで研磨し、スクライブによってチップ状に分離す
る。分離された個々のチップを素子形成面側を上向きに
して、電極を有するステム上に固着し、続いて、チップ
上のｐ側電極２８とｎ側電極２９とをそれぞれステムの
電極にワイヤにより結線し、その後、チップを樹脂封止
して発光ダイオード素子を得る。
【００６３】このようにして得られた発光ダイオード素
子に対して、２０ｍＡの順方向電流により駆動すると、
ピーク波長が４７０ｎｍの青色光が出力されることを確
認している。このときの発光出力は２．０ｍＷであり、
順方向動作電圧は４．０Ｖである。
子に対して、２０ｍＡの順方向電流により駆動すると、
ピーク波長が４７０ｎｍの青色光が出力されることを確
認している。このときの発光出力は２．０ｍＷであり、
順方向動作電圧は４．０Ｖである。
【００６４】（実施の形態２の第１変形例）本実施の形
態２に係る冷却工程において、エピタキシャル層が形成
された基板２１を成長温度の約１０５０℃から６００℃
にまで冷却する冷却時間を２５分として、図３に示す構
成の発光ダイオード素子を形成する。このようにして形
成された発光ダイオード素子に対して、２０ｍＡの順方
向電流で駆動すると、ピーク波長が４７０ｎｍの青色光
が出力されることを確認している。この場合の発光出力
は０．５ｍＷで、順方向動作電圧は５．０Ｖである。
態２に係る冷却工程において、エピタキシャル層が形成
された基板２１を成長温度の約１０５０℃から６００℃
にまで冷却する冷却時間を２５分として、図３に示す構
成の発光ダイオード素子を形成する。このようにして形
成された発光ダイオード素子に対して、２０ｍＡの順方
向電流で駆動すると、ピーク波長が４７０ｎｍの青色光
が出力されることを確認している。この場合の発光出力
は０．５ｍＷで、順方向動作電圧は５．０Ｖである。
【００６５】（比較例）本実施の形態に係る冷却工程に
おいて、エピタキシャル層が形成された基板２１を成長
温度の約１０５０℃から６００℃にまで冷却する冷却時
間を４０分として、図３に示す構成の発光ダイオード素
子を形成する。このようにして形成された発光ダイオー
ド素子に対して、２０ｍＡの順方向電流で駆動したとこ
ろ、高抵抗で電流が流れず、発光しないことを確認して
いる。
おいて、エピタキシャル層が形成された基板２１を成長
温度の約１０５０℃から６００℃にまで冷却する冷却時
間を４０分として、図３に示す構成の発光ダイオード素
子を形成する。このようにして形成された発光ダイオー
ド素子に対して、２０ｍＡの順方向電流で駆動したとこ
ろ、高抵抗で電流が流れず、発光しないことを確認して
いる。
【００６６】図４は本発明の実施の形態２、その第１変
形例及び比較例に係る窒化物半導体発光素子における表
面から深さ方向の水素分布を表わすグラフであり，ＳＩ
ＭＳの分布による結果である。前記の３通りの異なる冷
却時間で測定した場合の水素濃度を表わしている。ここ
で、図４において、図３に示す半導体層と対応する領域
には同一の符号を付している。また、成長温度の１０５
０℃付近から６００℃にまで冷却する冷却時間は、曲線
１Ａが本実施形態の５分の場合を、曲線１Ｂがその一変
形例である２５分の場合を、曲線１Ｃが比較例である４
０分の場合を示している。
形例及び比較例に係る窒化物半導体発光素子における表
面から深さ方向の水素分布を表わすグラフであり，ＳＩ
ＭＳの分布による結果である。前記の３通りの異なる冷
却時間で測定した場合の水素濃度を表わしている。ここ
で、図４において、図３に示す半導体層と対応する領域
には同一の符号を付している。また、成長温度の１０５
０℃付近から６００℃にまで冷却する冷却時間は、曲線
１Ａが本実施形態の５分の場合を、曲線１Ｂがその一変
形例である２５分の場合を、曲線１Ｃが比較例である４
０分の場合を示している。
【００６７】図４の曲線１Ａから分かるように、冷却時
間が５分の場合は、表面付近の水素濃度は約３．０×１
０19ｃｍ-3であり、表面から基板方向（ｎ型コンタクト
層２３方向）に向かうにつれて減少し、第２のクラッド
層２６においては水素濃度はほぼ一定の約１．０×１０
19ｃｍ-3を示している。また、第１のクラッド層２５、
発光層２４及びｎ型コンタクト層２は、検出下限の２．
０×１０18ｃｍ-3以下である。
間が５分の場合は、表面付近の水素濃度は約３．０×１
０19ｃｍ-3であり、表面から基板方向（ｎ型コンタクト
層２３方向）に向かうにつれて減少し、第２のクラッド
層２６においては水素濃度はほぼ一定の約１．０×１０
19ｃｍ-3を示している。また、第１のクラッド層２５、
発光層２４及びｎ型コンタクト層２は、検出下限の２．
０×１０18ｃｍ-3以下である。
【００６８】第１変形例に係る曲線１Ｂに示す冷却時間
が２５分の場合は、表面付近の水素濃度は約１．０×１
０20ｃｍ-3であり、表面から基板方向に向かうにつれて
減少し、第２のクラッド層２６において水素濃度はほぼ
一定の約１×１０19ｃｍ-3を示すことが分かる。
が２５分の場合は、表面付近の水素濃度は約１．０×１
０20ｃｍ-3であり、表面から基板方向に向かうにつれて
減少し、第２のクラッド層２６において水素濃度はほぼ
一定の約１×１０19ｃｍ-3を示すことが分かる。
【００６９】比較例に係る曲線１Ｃに示す冷却時間が４
０分の場合は、表面付近の水素濃度は約３．０×１０20
ｃｍ-3であり、表面から基板方向に向かうにつれて減少
し、第２のクラッド層２６において水素濃度はほぼ一定
の約１×１０19ｃｍ-3を示している。
０分の場合は、表面付近の水素濃度は約３．０×１０20
ｃｍ-3であり、表面から基板方向に向かうにつれて減少
し、第２のクラッド層２６において水素濃度はほぼ一定
の約１×１０19ｃｍ-3を示している。
【００７０】また、図４に示すように、冷却時間が２５
分以下の場合は、ｐ型コンタクト層２７の上面の水素濃
度は第２のクラッド層２６の水素濃度の１０倍以内であ
ることが分かる。
分以下の場合は、ｐ型コンタクト層２７の上面の水素濃
度は第２のクラッド層２６の水素濃度の１０倍以内であ
ることが分かる。
【００７１】以上説明したように、本実施の形態及びそ
の第１変形例によると、ｐ型の第２のクラッド層２６及
びｐ型コンタクト層２７の成長時におけるキャリアガス
に、約５容量％〜約７０容量％、好ましくは約１５容量
％の水素ガスを含めて成長させることにより、成長直後
に低抵抗で且つ高品質のｐ型半導体層を得ることができ
る。
の第１変形例によると、ｐ型の第２のクラッド層２６及
びｐ型コンタクト層２７の成長時におけるキャリアガス
に、約５容量％〜約７０容量％、好ましくは約１５容量
％の水素ガスを含めて成長させることにより、成長直後
に低抵抗で且つ高品質のｐ型半導体層を得ることができ
る。
【００７２】さらに、冷却工程において、６００℃以上
の成長温度から６００℃程度にまで冷却する冷却時間を
約３０分以内、好ましくは５分程度とし、雰囲気ガスを
約５０容量％以下の水素ガス及び約０．５容量％以上の
アンモニアガスとから構成することにより、ｐ型半導体
層の正孔キャリア濃度の減少率を０％〜９５％程度に抑
えることができる。その結果、低電圧で高出力の窒化物
半導体発光素子を実現できる。
の成長温度から６００℃程度にまで冷却する冷却時間を
約３０分以内、好ましくは５分程度とし、雰囲気ガスを
約５０容量％以下の水素ガス及び約０．５容量％以上の
アンモニアガスとから構成することにより、ｐ型半導体
層の正孔キャリア濃度の減少率を０％〜９５％程度に抑
えることができる。その結果、低電圧で高出力の窒化物
半導体発光素子を実現できる。
【００７３】
【発明の効果】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方
法によると、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程
度の水素を含む雰囲気で基板上に低抵抗のｐ型窒化物半
導体層を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する冷
却時間又は雰囲気でｐ型窒化物半導体層を冷却するた
め、ポストアニーリングを行なうことなく、結晶品質に
優れるｐ型窒化物半導体を得ることができる。
法によると、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程
度の水素を含む雰囲気で基板上に低抵抗のｐ型窒化物半
導体層を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する冷
却時間又は雰囲気でｐ型窒化物半導体層を冷却するた
め、ポストアニーリングを行なうことなく、結晶品質に
優れるｐ型窒化物半導体を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１に係るｐ型窒化物半導体
を示す構成断面図
を示す構成断面図
【図２】本発明の実施の形態１に係るｐ型窒化物半導体
の製造方法の冷却工程における正孔キャリア濃度に対す
る冷却時間依存性を示すグラフ
の製造方法の冷却工程における正孔キャリア濃度に対す
る冷却時間依存性を示すグラフ
【図３】本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体発光
素子を示す構成断面図
素子を示す構成断面図
【図４】本発明の実施の形態２、その第１変形例及び比
較例に係る窒化物半導体発光素子における表面から深さ
方向の水素濃度分布を表わすグラフ
較例に係る窒化物半導体発光素子における表面から深さ
方向の水素濃度分布を表わすグラフ
１１ 基板 １２ バッファ層 １３ ｐ型窒化物半導体層 ２１ 基板 ２２ バッファ層 ２３ ｎ型コンタクト層 ２４ 発光層 ２５ 第１のクラッド層 ２６ 第２のクラッド層 ２７ ｐ型コンタクト層 ２８ ｐ側電極 ２９ ｎ側電極
【手続補正書】
【提出日】平成１２年６月１２日（２０００．６．１
２）
２）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００９
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００９】具体的に、本発明に係るｐ型窒化物半導体
の製造方法は、温度が６００℃を越える基板温度で保持
された基板の上に、ｐ型ドーパント源と窒素源とIII族
源とを導入することにより、基板上に低抵抗のｐ型窒化
物半導体層を形成する半導体層形成工程と、ｐ型窒化物
半導体層が形成された基板を冷却する冷却工程とを備
え、冷却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度が減少するものである。
の製造方法は、温度が６００℃を越える基板温度で保持
された基板の上に、ｐ型ドーパント源と窒素源とIII族
源とを導入することにより、基板上に低抵抗のｐ型窒化
物半導体層を形成する半導体層形成工程と、ｐ型窒化物
半導体層が形成された基板を冷却する冷却工程とを備
え、冷却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度が減少するものである。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１０
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１０】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
によると、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度
の水素を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半
導体層を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少するた
め、ポストアニーリングを行なうことなく、結晶品質に
優れるｐ型窒化物半導体を得ることができる。
によると、ｐ型ドーパントの不活性化を抑制できる程度
の水素を含む雰囲気で、基板上に低抵抗のｐ型窒化物半
導体層を形成しておき、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少するた
め、ポストアニーリングを行なうことなく、結晶品質に
優れるｐ型窒化物半導体を得ることができる。
【手続補正４】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１１
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１１】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
は、冷却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ま
しい。このようにすると、例えば、成長直後の正孔キャ
リア濃度が２．０×１０17ｃｍ-3程度とすると、正孔キ
ャリア濃度が９５％減少したとしても１．０×１０16ｃ
ｍ-3程度の濃度が確保されるため、十分に実用に耐える
ｐ型窒化物半導体を得ることができる。
は、冷却工程において、ｐ型窒化物半導体層の正孔キャ
リア濃度の減少率が０％〜９５％程度であることが好ま
しい。このようにすると、例えば、成長直後の正孔キャ
リア濃度が２．０×１０17ｃｍ-3程度とすると、正孔キ
ャリア濃度が９５％減少したとしても１．０×１０16ｃ
ｍ-3程度の濃度が確保されるため、十分に実用に耐える
ｐ型窒化物半導体を得ることができる。
【手続補正５】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１２
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１２】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
において、冷却工程が、基板温度が成長温度から約６０
０℃までを３０分以内で降下するように冷却する工程を
含むことが好ましい。このようにすると、ｐ型窒化物半
導体層の正孔キャリア濃度の実用に耐える程度の低抵抗
性を確実に維持できる。
において、冷却工程が、基板温度が成長温度から約６０
０℃までを３０分以内で降下するように冷却する工程を
含むことが好ましい。このようにすると、ｐ型窒化物半
導体層の正孔キャリア濃度の実用に耐える程度の低抵抗
性を確実に維持できる。
【手続補正６】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１３
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１３】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
において、半導体層形成工程における雰囲気が容量比が
５％〜７０％程度の水素を含むことが好ましい。一般
に、III族源又はｐ型ドーパントとして有機金属材料を
用いる場合には、これらの分解効率を高めるために、ま
た、表面マイグレーションを促進するために雰囲気中に
水素を含ませている。しかしながら、添加する水素濃度
が７０％を越えると、水素によるアクセプタの不活性化
（パッシベーション）が顕著となるため、本発明のよう
に５％〜７０％程度の水素濃度とすると、ｐ型ドーパン
トの不活性化を確実に抑制できる。
において、半導体層形成工程における雰囲気が容量比が
５％〜７０％程度の水素を含むことが好ましい。一般
に、III族源又はｐ型ドーパントとして有機金属材料を
用いる場合には、これらの分解効率を高めるために、ま
た、表面マイグレーションを促進するために雰囲気中に
水素を含ませている。しかしながら、添加する水素濃度
が７０％を越えると、水素によるアクセプタの不活性化
（パッシベーション）が顕著となるため、本発明のよう
に５％〜７０％程度の水素濃度とすると、ｐ型ドーパン
トの不活性化を確実に抑制できる。
【手続補正７】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１４
【補正方法】削除
【手続補正８】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】削除
【手続補正９】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１６
【補正方法】削除
【手続補正１０】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１７
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１７】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
は、冷却工程において、基板温度が成長温度から約６０
０℃にまで降下する間の雰囲気に、容量比が０％〜５０
％程度の水素を含むことが好ましい。このようにする
と、ｐ型窒化物半導体層における水素によるパッシベー
ションを抑制できるため、ｐ型窒化物半導体層の正孔キ
ャリア濃度の低抵抗性を確実に維持できる。
は、冷却工程において、基板温度が成長温度から約６０
０℃にまで降下する間の雰囲気に、容量比が０％〜５０
％程度の水素を含むことが好ましい。このようにする
と、ｐ型窒化物半導体層における水素によるパッシベー
ションを抑制できるため、ｐ型窒化物半導体層の正孔キ
ャリア濃度の低抵抗性を確実に維持できる。
【手続補正１１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１８
【補正方法】変更
【補正内容】
【００１８】本発明に係るｐ型窒化物半導体の製造方法
は、冷却工程において、基板温度が成長温度から約６０
０℃にまで降下する間の雰囲気にアンモニアを含むこと
が好ましい。このようにすると、成長したｐ型窒化物半
導体の表面からの窒素の脱離が抑制されるため、該表面
の劣化を防止できる。
は、冷却工程において、基板温度が成長温度から約６０
０℃にまで降下する間の雰囲気にアンモニアを含むこと
が好ましい。このようにすると、成長したｐ型窒化物半
導体の表面からの窒素の脱離が抑制されるため、該表面
の劣化を防止できる。
【手続補正１２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１９
【補正方法】削除
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武石 英見 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA40 CA05 CA34 CA40 CA46 CA49 CA57 CA65 CA73 CA77
Claims (11)
- 【請求項１】温度が約６００℃を越える基板温度で保持
された基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素源及びII
I 族源を導入することにより、前記基板上に低抵抗のｐ
型窒化物半導体層を形成する半導体層形成工程と、 前記ｐ型窒化物半導体層が形成された基板を冷却する冷
却工程とを備え、 前記半導体層形成工程は、雰囲気に前記ｐ型ドーパント
の不活性化を抑制できる程度の水素を含み、 前記冷却工程は、前記ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリ
ア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する冷却
時間で前記ｐ型窒化物半導体層を冷却することを特徴と
するｐ型窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項２】前記冷却工程において、前記ｐ型窒化物半
導体層の正孔キャリア濃度の減少率が０％〜９５％程度
であることを特徴とする請求項１に記載のｐ型窒化物半
導体の製造方法。 - 【請求項３】前記冷却工程は、前記基板温度が前記成長
温度から約６００℃までを３０分以内で降下するように
冷却する工程を含むことを特徴とする請求項１又は２に
記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項４】前記半導体層形成工程における雰囲気は、
容量比が５％〜７０％程度の水素を含むことを特徴とす
る請求項１〜３に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項５】温度が約６００℃を越える基板温度で保持
された基板の上に、ｐ型ドーパントを含む窒素源及びII
I 族源を導入することにより、前記基板上に低抵抗のｐ
型窒化物半導体層を形成する半導体層形成工程と、 前記ｐ型窒化物半導体層が形成された基板を冷却する冷
却工程とを備え、 前記半導体層形成工程は、雰囲気に前記ｐ型ドーパント
の不活性化を抑制できる程度の水素を含み、 前記冷却工程は、前記ｐ型窒化物半導体層の正孔キャリ
ア濃度がその低抵抗性を維持できる程度に減少する雰囲
気で前記ｐ型窒化物半導体層を冷却することを特徴とす
るｐ型窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項６】前記冷却工程において、前記ｐ型窒化物半
導体層の正孔キャリア濃度の減少率が０％〜９５％程度
であることを特徴とする請求項５に記載のｐ型窒化物半
導体の製造方法。 - 【請求項７】前記冷却工程において、前記基板温度が前
記成長温度から約６００℃にまで降下する間の前記雰囲
気に、容量比が０％〜５０％程度の水素を含むことを特
徴とする請求項５又は６に記載のｐ型窒化物半導体の製
造方法。 - 【請求項８】前記冷却工程において、前記基板温度が前
記成長温度から約６００℃にまで降下する間の前記雰囲
気にアンモニアを含むことを特徴とする請求項５〜７の
いずれか１項に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。 - 【請求項９】前記半導体層形成工程における雰囲気は、
容量比が５％〜７０％程度の水素を含むことを特徴とす
る請求項５〜８のいずれか１項に記載のｐ型窒化物半導
体の製造方法。 - 【請求項１０】基板上に温度が６００℃よりも高い成長
温度で形成されたｐ型窒化物半導体であって、冷却直後
の正孔キャリア濃度が、前記成長温度における正孔キャ
リア濃度の５％〜１００％程度であることを特徴とする
ｐ型窒化物半導体。 - 【請求項１１】基板上に温度が６００℃よりも高い成長
温度で形成されたｐ型窒化物半導体であって、 前記ｐ型窒化物半導体はその上面を露出しており、 前記ｐ型窒化物半導体の上面近傍の水素濃度は、該ｐ型
窒化物半導体の内部の水素濃度と等しいか又は約１０倍
以内であることを特徴とするｐ型窒化物半導体。
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|---|---|---|---|
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| US09/680,943 US7056755B1 (en) | 1999-10-15 | 2000-10-10 | P-type nitride semiconductor and method of manufacturing the same |
| US11/395,128 US20060183260A1 (en) | 1999-10-15 | 2006-04-03 | P-type nitride semiconductor and method of manufacturing the same |
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|---|---|---|---|
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| JP2001372296A Division JP2002203798A (ja) | 2001-12-06 | 2001-12-06 | ｐ型窒化物半導体及びその製造方法 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001119065A true JP2001119065A (ja) | 2001-04-27 |
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|---|---|---|---|
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100707798B1 (ko) | 2006-06-30 | 2007-04-18 | 서울옵토디바이스주식회사 | Ｐ형 화합물 반도체층 형성방법 |
| WO2008002104A1 (en) * | 2006-06-30 | 2008-01-03 | Seoul Opto Device Co., Ltd. | Method of forming p-type compound semiconductor layer |
| JP2009177219A (ja) * | 2009-05-15 | 2009-08-06 | Mitsubishi Chemicals Corp | ＧａＮ系半導体素子の製造方法 |
| WO2010041485A1 (ja) * | 2008-10-07 | 2010-04-15 | 住友電気工業株式会社 | ｐ型窒化ガリウム系半導体を作製する方法、窒化物系半導体素子を作製する方法、及びエピタキシャルウエハを作製する方法 |
| WO2011070760A1 (ja) * | 2009-12-09 | 2011-06-16 | パナソニック株式会社 | 半導体素子の製造方法 |
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