JP2001127002A - Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor device - Google Patents
Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor deviceInfo
- Publication number
- JP2001127002A JP2001127002A JP30551999A JP30551999A JP2001127002A JP 2001127002 A JP2001127002 A JP 2001127002A JP 30551999 A JP30551999 A JP 30551999A JP 30551999 A JP30551999 A JP 30551999A JP 2001127002 A JP2001127002 A JP 2001127002A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- semiconductor
- light
- impurity
- layer
- real
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】この発明は、半導体中の不純
物の活性化方法および半導体装置の製造方法に関し、特
に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体
レーザや発光ダイオードあるいは電子走行素子の製造に
適用して好適なものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of activating impurities in a semiconductor and a method of manufacturing a semiconductor device, and more particularly to a semiconductor laser, a light emitting diode or an electron transit element using a nitride III-V compound semiconductor. It is suitable for application in the production of
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化に必要であ
る青色領域から紫外線領域におよぶ発光が可能な半導体
レーザとして、ＡｌＧａＩｎＮなどの窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レーザの研究開発が盛
んに行われている。2. Description of the Related Art In recent years, as a semiconductor laser capable of emitting light from a blue region to an ultraviolet region, which is necessary for increasing the density of an optical disk, a nitride III-based laser such as AlGaInN has been used.
Research and development of semiconductor lasers using group V compound semiconductors have been actively conducted.
【０００３】この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
用いた半導体レーザの製造においては、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の結晶成長中に不純物ドーピングを
行っても、ＧａＡｓなどの結晶成長の場合と違って単純
にドープ量に比例したキャリアの発生が見られないた
め、ドーピング後に不純物の活性化のために何らかのア
ニール工程が必要である。In the manufacture of a semiconductor laser using a nitride III-V compound semiconductor, a nitride III
-Even if impurity doping is performed during crystal growth of a group V compound semiconductor, unlike in the case of crystal growth of GaAs or the like, generation of carriers simply in proportion to the doping amount is not observed, so that activation of the impurity after doping is performed. Therefore, some annealing process is required.
【０００４】従来、この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体のアニール方法としては、単純な熱アニール法と電
子ビームアニール法とが知られており、それぞれ効果の
あることが報告されている。Conventionally, a simple thermal annealing method and an electron beam annealing method have been known as annealing methods for nitride-based III-V compound semiconductors, and it has been reported that each method is effective.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、熱アニ
ール法は、簡便さや均一性が優れており、活性化率もあ
る程度の値が得られるが、部分アニールが困難であると
いう欠点がある。また、電子ビームアニール法は、活性
化率が高いことや部分アニールが可能である点で優れて
いるが、簡便さや均一性の点で劣るという欠点がある。However, the thermal annealing method is excellent in simplicity and uniformity, and has a certain activation rate, but has a drawback that partial annealing is difficult. Further, the electron beam annealing method is excellent in that the activation rate is high and partial annealing is possible, but it is disadvantageous in that it is inferior in simplicity and uniformity.
【０００６】一方、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
中の不純物の活性化方法としては、熱アニール時に紫外
線を同時に照射し、成長時に結晶中にｐ型不純物ととも
に取り込まれた水素の電荷を価電子帯へ励起する方法も
知られているが（特開平７−９７３００号公報）、この
方法では、熱アニールと紫外線照射とを同時に行うため
の装置が必要となり、簡便さに欠け、コストも高くつ
く。On the other hand, as a method for activating impurities in a nitride III-V compound semiconductor, ultraviolet rays are simultaneously irradiated during thermal annealing, and the charge of hydrogen taken into the crystal together with p-type impurities during growth is evaluated. Although a method of exciting the electron band is also known (Japanese Patent Application Laid-Open No. 7-97300), this method requires a device for simultaneously performing thermal annealing and ultraviolet irradiation, which is inconvenient and costly. Get on.
【０００７】したがって、この発明の目的は、半導体の
目的とする部位の不純物を高い活性化率および良好な均
一性でしかも簡便に活性化することができる半導体中の
不純物の活性化方法およびこの活性化方法を用いた半導
体装置の製造方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, an object of the present invention is to provide a method for activating impurities in a semiconductor which can easily and easily activate impurities at a target portion of a semiconductor with a high activation rate and good uniformity. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a semiconductor device using a method for forming a semiconductor device.
【０００８】[0008]
【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るために、鋭意検討を行っ
た。以下にその概要について説明する。Means for Solving the Problems The present inventor has conducted intensive studies in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. The outline is described below.
【０００９】半導体にドープされた不純物からのキャリ
アの発生、すなわち活性化にランプアニールを用いるこ
とは、イオン注入されたシリコンに始まって多くの実施
例がある。しかしながら、化合物半導体においては、特
にｐ型半導体において不純物の水素パッシベーションと
いう特異な性質があって伝導に有効なキャリア数の制御
が困難であった。The use of lamp annealing for carrier generation from semiconductor doped impurities, ie, activation, has many examples, starting with ion-implanted silicon. However, compound semiconductors, in particular, have a peculiar property of impurity hydrogen passivation in p-type semiconductors, making it difficult to control the number of carriers effective for conduction.
【００１０】結晶成長は通常、清浄度が高く、還元性が
ある水素をキャリアガスとして行われるが、その際、上
記の水素パッシベーションにより、単純な熱アニールで
はキャリアの発生が見られない。そこで、これまでは上
述の二つの方法が使用されてきた訳であるが、本発明者
は、新たに三つ目の手法、すなわち光学的な励起方法を
用い、必要に応じて基板加熱と組み合わせることで実現
することを考えた。[0010] Usually, crystal growth is performed using hydrogen having a high degree of cleanliness and having a reducing property as a carrier gas. At this time, no carrier is generated by simple thermal annealing due to the hydrogen passivation described above. Therefore, the above two methods have been used so far, but the present inventor newly uses a third method, namely, an optical excitation method, and combines it with substrate heating as necessary. I thought about realizing it.
【００１１】通常のランプアニールでは、半導体のバン
ドギャップ以上のエネルギーの １）連続スペクトルの光を照射する場合（赤外線ランプ
など）と ２）レーザ光のようにほぼ単一のスペクトルを持つもの
を照射する場合とがあり、一長一短である。In the ordinary lamp annealing, 1) a case of irradiating light of a continuous spectrum (such as an infrared lamp) having an energy equal to or greater than the band gap of a semiconductor; and 2) a case of irradiating a laser beam or the like having a substantially single spectrum. There are times when it does, there are advantages and disadvantages.
【００１２】例えば、シリコンでは、最近エキシマーレ
ーザのような短波長レーザによるレーザ光を大面積で照
射する方向へのアプローチがなされており、この場合
は、熱的なアニールと異なり、ウェハーの表面加熱で短
時間アニールであるというプロセス的な特長が出る。シ
リコンの場合には、単純な熱工程による活性化であり、
熱拡散の効果だけでアニールプロファイルが決まる。For example, silicon has recently been approached in the direction of irradiating a large area with a laser beam by a short wavelength laser such as an excimer laser. In this case, unlike thermal annealing, the surface heating of the wafer is difficult. And has a process characteristic of short-time annealing. In the case of silicon, activation by a simple thermal process,
The annealing profile is determined only by the effect of thermal diffusion.
【００１３】これに対して化合物半導体の場合は、上記
の水素パッシベーションによるキャリア発生の抑制効果
により結晶成長の際に不純物が活性化されないという点
で事情が変わり、 ａ）熱アニールでは、水素を含まない雰囲気下でのアニ
ール技術が提案されている。On the other hand, in the case of a compound semiconductor, the situation is changed in that impurities are not activated during crystal growth due to the above-described effect of suppressing carrier generation due to hydrogen passivation. Annealing techniques under no atmosphere have been proposed.
【００１４】ｂ）それ以前に提案された電子ビームアニ
ールでは、熱による活性化だけでなく、注入された少数
キャリアのエネルギーによる不純物サイトの移動が活性
化のメカニズムとされている。この際、アニール時の雰
囲気には依存せず、実際に真空中でのアニールがなされ
ている。電子ビームの場合には、その加速エネルギーを
変えることで深さ方向にも均一にアニールし、活性化を
行うことができる。例えば、厚さ２μｍのｐ型エピタキ
シャル層の全体をアニールするのに加速エネルギーを３
０〜２００ｋｅＶ程度に変化させた電子ビームをスキャ
ンするか、あるいは、広領域電子ビームを一括照射する
ことで厚さ２μｍのｐ型エピタキシャル層全体をアニー
ルすることが可能である。B) In the electron beam annealing proposed before that, not only activation by heat but also the movement of impurity sites by the energy of the injected minority carriers is regarded as the activation mechanism. At this time, the annealing is actually performed in a vacuum without depending on the atmosphere at the time of annealing. In the case of an electron beam, activation can be performed by uniformly annealing in the depth direction by changing the acceleration energy. For example, to anneal the entire p-type epitaxial layer having a thickness of 2 μm, an acceleration energy of 3 is used.
The entire p-type epitaxial layer having a thickness of 2 μm can be annealed by scanning with an electron beam changed to about 0 to 200 keV or by irradiating a wide area electron beam at a time.
【００１５】半導体のバンドギャップ付近における光吸
収スペクトルの例としてＡｌＧａＮの光吸収スペクトル
を図１に示す（Materials Science and Engineering B5
0(1997)212-218）。図１より、ＡｌＧａＮの場合には、
光子エネルギー３．０〜４．０ｅＶ、波長λ＝４１０〜
３１０ｎｍで、吸収係数αが１×１０2 〜８×１０4ｃ
ｍ-1である。このバンドギャップ付近の吸収の様子は、
結晶性や不純物のドーピング濃度などに依存し、特に高
濃度の場合には緩やかに変化し、いわゆるバンドテイル
を持つため、励起する光の波長により進入深さが変化す
る。FIG. 1 shows an optical absorption spectrum of AlGaN as an example of an optical absorption spectrum near the band gap of a semiconductor (Materials Science and Engineering B5).
0 (1997) 212-218). From FIG. 1, in the case of AlGaN,
Photon energy 3.0-4.0 eV, wavelength λ = 410
310 nm, absorption coefficient α is 1 × 10 2 to 8 × 10 4 c
m- 1 . The state of absorption near this band gap is
It depends on the crystallinity, the doping concentration of impurities, etc., and in particular, changes gradually when the concentration is high, and has a so-called band tail, so that the penetration depth changes depending on the wavelength of the light to be excited.
【００１６】一般に、物体による光吸収により、入射光
の強度Ｉ0 は Ｉ＝Ｉ0 ｅｘｐ（−αｘ）（α：吸収係数） の式にしたがって減衰するため、その表面から深さｄま
での光吸収積分量は Ｑ＝∫0 d Ｉｄｘ となり、１／α程度の深さが吸収層として最も有効であ
る。In general, since the intensity I 0 of incident light is attenuated according to the formula of I = I 0 exp (−αx) (α: absorption coefficient) due to light absorption by an object, light from the surface to a depth d is obtained. absorption integral amount Q = ∫ 0 d Idx, and the depth of about 1 / alpha is the most effective as an absorption layer.
【００１７】例えば、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎでｘ＝０．１を
想定すると、発光波長λ＝３３７ｎｍの窒素レーザを用
いたときにちょうどα＝１０3 ｃｍ-1となり、１μｍ程
度の厚さで光エネルギーの大部分が吸収される。For example, assuming that x = 0.1 in Al x Ga 1 -xN, α = 10 3 cm −1 when a nitrogen laser having an emission wavelength λ = 337 nm is used, and a thickness of about 1 μm is obtained. Absorbs most of the light energy.
【００１８】ところで、半導体のバンドギャップＥg は
もともと純度の高い結晶の吸収端から推定することがで
きるＥg0である。一方、実際の不純な結晶の吸収端側に
はテールがあり、緩やかに変化するので、Ｅg を定める
ことが困難である。The band gap E g of a semiconductor is E g0 which can be estimated from the absorption edge of a crystal having a high purity. On the other hand, there is a tail on the absorption end side of the actual impure crystal, which changes slowly, so that it is difficult to determine E g .
【００１９】そこで、半導体の光学的なバンドギャップ
は、実際の光学吸収から求めた量とすべきであり、以下
のように定義する。Therefore, the optical band gap of the semiconductor should be an amount determined from the actual optical absorption, and is defined as follows.
【００２０】つまり、吸収係数αがα＝１／ｄ（ｄ：吸
収層の厚さ）で規定される量になるときのＥg をＥ
g-realとする。例えば、ｄ＝１μｍでは、α＝１×１０
4 ｃｍ-1となるときのＥg をＥg-realとする。そして、
このＥg-realを中心に±０．５ｅＶ以内の光子エネルギ
ーの光を照射する。このようにすることにより、半導体
の表面から厚さｄの層を高い効率で均一に熱処理するこ
とができる。That is, when the absorption coefficient α becomes an amount defined by α = 1 / d (d: the thickness of the absorption layer), E g is expressed by E
g-real . For example, when d = 1 μm, α = 1 × 10
E g at 4 cm −1 is defined as E g-real . And
Light with a photon energy within ± 0.5 eV is irradiated around the E g-real . In this manner, a layer having a thickness d can be uniformly heat-treated from the surface of the semiconductor with high efficiency.
【００２１】また、上記の特定の波長の光照射に加え
て、基板温度を変化させることにより材料のバンドギャ
ップを変えることで、例えば温度スキャンを行うこと
で、照射光の光子エネルギーが一定であっても、深さを
制御してアニールを行うことができ、最適のドーピング
プロファイルを設計することができる。つまり、半導体
のバンドギャップは温度依存性があるため、基板温度を
変化させるとそれに伴いバンドギャップも変化する。そ
こで、光照射を行いながら基板温度を変化させると、そ
れに応じて半導体の吸収係数も変化することになり、従
って熱処理の程度を厚さ方向で変化させることができ、
不純物の活性化率を厚さ方向に変化させることができ
る。Further, in addition to the above-described irradiation of the light having the specific wavelength, by changing the band gap of the material by changing the substrate temperature, for example, by performing a temperature scan, the photon energy of the irradiation light is constant. Even so, annealing can be performed while controlling the depth, and an optimum doping profile can be designed. That is, since the band gap of a semiconductor has temperature dependence, when the substrate temperature is changed, the band gap also changes. Therefore, when the substrate temperature is changed while performing light irradiation, the absorption coefficient of the semiconductor also changes accordingly, and therefore, the degree of heat treatment can be changed in the thickness direction,
The activation rate of the impurity can be changed in the thickness direction.
【００２２】例えば、ＧａＮ系半導体のバンドギャップ
には次のような温度依存性があることが報告されている
（Mat.Res.Soc.Symp.Proc.Vol.395,553,1996 Materials
Research Society)。For example, it has been reported that the band gap of a GaN-based semiconductor has the following temperature dependence (Mat. Res. Soc. Symp. Proc. Vol. 395, 553, 1996 Materials).
Research Society).
【００２３】Ｅg （Ｔ）＝Ｅg0−βＴ2 ／（Ｔ＋θp ） Ｅg0＝３．６５ｅＶ、β＝６×１０-4、θp ＝７３７Ｋ これらの式から計算すると、温度Ｔを室温（２７℃）か
ら４００℃に変化させることにより、バンドギャップは
３．５９ｅＶから３．４６ｅＶに変化し（光の波長に換
算すると３４５ｎｍから３５８ｎｍに１３ｎｍ長波長化
する）、それに応じて吸収係数も図１にしたがって変化
する。例えば、波長３３７ｎｍのレーザ光を用いれば、
室温ではα＝５×１０4 ｃｍ-1、高温領域ではα＝１０
2 ｃｍ-1の変化がある。E g (T) = E g0 −βT 2 / (T + θ p ) E g0 = 3.65 eV, β = 6 × 10 −4 , θ p = 737K When these equations are calculated, the temperature T is calculated as the room temperature ( By changing the temperature from 27 ° C. to 400 ° C., the band gap changes from 3.59 eV to 3.46 eV (the wavelength becomes 13 nm longer from 345 nm to 358 nm in light wavelength). It changes according to 1. For example, if a laser beam having a wavelength of 337 nm is used,
Α = 5 × 10 4 cm −1 at room temperature, α = 10 at high temperature
There is a change of 2 cm -1 .
【００２４】したがって、ウェハーの表面から深さ１０
μｍ程度まで均質に光アニールが可能であり、この場
合、深くするほど照射時間を増加させなければならない
のは、当然である。詳細な計算は、光照射エネルギー分
布に対してキャリアの拡散による効果（拡散長は通常、
少数キャリア、特に電子では＜１μｍ程度）であり、加
味する必要があるが、全体としてアニール領域の形状が
なまるだけであり、上記の推定が当てはまる。Therefore, a depth of 10 from the surface of the wafer
Photo-annealing can be performed homogeneously down to about μm. In this case, it is natural that the irradiation time must be increased as the depth increases. The detailed calculation is based on the effect of carrier diffusion on the light irradiation energy distribution (the diffusion length is usually
(<1 μm for minority carriers, especially electrons), and it is necessary to take this into consideration. However, the shape of the annealed region is only blunted as a whole, and the above estimation is applicable.
【００２５】この発明は、本発明者による上記の検討に
基づいて案出されたものである。The present invention has been devised based on the above study by the present inventors.
【００２６】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、不純物がドープされた半導体に
光を照射することにより不純物の活性化を行うようにし
た半導体中の不純物の活性化方法であって、光の照射に
より不純物の活性化を行うべき半導体の厚さをｄとした
とき、半導体の吸収係数がα＝１／ｄとなる光子エネル
ギーを半導体の実測のバンドギャップＥg-realとし、上
記光として光子エネルギーがＥg-real±０．５ｅＶの範
囲の光を用いるようにしたことを特徴とするものであ
る。That is, in order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a semiconductor device in which an impurity is activated by irradiating the semiconductor with the impurity with light. Where the thickness of a semiconductor in which impurities are to be activated by light irradiation is d, the photon energy at which the absorption coefficient of the semiconductor becomes α = 1 / d is measured by the measured band gap E g of the semiconductor. -real and light having a photon energy in the range of E g-real ± 0.5 eV is used as the light.
【００２７】この発明の第２の発明は、不純物がドープ
された半導体に光を照射することにより不純物の活性化
を行う工程を有する半導体装置の製造方法であって、光
の照射により不純物の活性化を行うべき半導体の厚さを
ｄとしたとき、半導体の吸収係数がα＝１／ｄとなる光
子エネルギーを半導体の実測のバンドギャップＥg-real
とし、上記光として光子エネルギーがＥg-real±０．５
ｅＶの範囲の光を用いるようにしたことを特徴とするも
のである。A second aspect of the present invention is a method of manufacturing a semiconductor device having a step of activating a semiconductor doped with an impurity by irradiating the semiconductor with light. Assuming that the thickness of the semiconductor to be converted is d, the photon energy at which the absorption coefficient of the semiconductor becomes α = 1 / d is measured band gap E g-real of the semiconductor.
And the photon energy of the light is E g-real ± 0.5
It is characterized in that light in the range of eV is used.
【００２８】この発明において、好適には、半導体に照
射する光として光子エネルギーがＥg-real±０．２５ｅ
Ｖの範囲の光を用いる。また、光としては、好適にはレ
ーザ光が用いられる。このレーザ光は、必要に応じて、
パルス的または連続的に照射される。半導体の所望の部
位のみの不純物の活性化を行う場合、この光は、その部
位に選択的に照射される。この選択的な光照射は、光を
絞り込むことなどにより行うことができる。In the present invention, preferably, the photon energy of the light irradiated to the semiconductor is E g-real ± 0.25e.
Light in the range of V is used. As the light, laser light is preferably used. This laser light can be
Irradiation is pulsed or continuous. When activating impurities only in a desired portion of the semiconductor, the light is selectively irradiated to the portion. This selective light irradiation can be performed by narrowing down the light.
【００２９】この発明において、半導体は不純物、例え
ばｐ型不純物がドープされた半導体である。この半導体
は、注入少数キャリアのエネルギーによる不純物の活性
化が生じるものであれば、基本的にはどのようなもので
あってもよいが、具体的には例えば窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体である。ここで、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢおよびＴｌ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族化合物半導体の具体例を挙げると、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＡｌＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ、ＩｎＮな
どである。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のほ
かに、例えば、ＩｎＧａＡｌＰやＧａＩｎＰなどのＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体であってもよい。In the present invention, the semiconductor is a semiconductor doped with an impurity, for example, a p-type impurity. This semiconductor may be basically any semiconductor as long as the impurity is activated by the energy of the injected minority carrier. Specifically, for example, a nitride III-V
Group semiconductors. Here, the nitride III-V compound semiconductor contains at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In, B and Tl, and at least N, and optionally further contains As or P. And a group V element containing This nitride III-
Specific examples of group V compound semiconductors include GaN, AlG
aN, AlN, GaInN, AlGaInN, InN and the like. In addition to the nitride III-V compound semiconductor, for example, II such as InGaAlP and GaInP
It may be an IV group compound semiconductor.
【００３０】この発明において、不純物のドーピングプ
ロファイルを所望のものに制御するために、半導体に光
を照射しながら基板温度を変化させ、それによって半導
体の温度を変化させてそのバンドギャップを変化させる
方法を用いることができる。例えば、半導体が窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体である場合には、この窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体に光を照射しながら基板温
度を熱効果のない４００℃以下の温度で変化させるよう
にする。この基板温度の変化は、基板温度を上下させて
もよいし、基板温度を一方向にスキャンしてもよく、必
要に応じて選択される。あるいは、基板温度を一定に保
ち、半導体に光を照射しながら光の光子エネルギーをＥ
g-real±０．５ｅＶの範囲内で変化させるようにしても
よい。これらの方法によれば、基板温度を過度に高くす
ることなく、半導体中の不純物を高い活性化率で活性化
することができ、半導体に所望のプロファイルで多数キ
ャリアを発生させることができる。According to the present invention, in order to control the impurity doping profile to a desired one, a method of changing a substrate temperature while irradiating a semiconductor with light, thereby changing a temperature of the semiconductor and changing a band gap thereof. Can be used. For example, when the semiconductor is a nitride III-V compound semiconductor, the substrate temperature is changed at a temperature of 400 ° C. or less without heat effect while irradiating the nitride III-V compound semiconductor with light. To do. This change in the substrate temperature may be performed by raising or lowering the substrate temperature or by scanning the substrate temperature in one direction, and is selected as necessary. Alternatively, while maintaining the substrate temperature constant, the photon energy of light is reduced to E while irradiating the semiconductor with light.
It may be changed within the range of g-real ± 0.5 eV. According to these methods, impurities in the semiconductor can be activated at a high activation rate without excessively increasing the substrate temperature, and majority carriers can be generated in the semiconductor with a desired profile.
【００３１】さらに、半導体のバンドギャップは印加磁
場によっても変化するため、半導体に光を照射しながら
磁場を印加し、さらにこの磁場を変化させるようにして
もよい。すなわち、強さＨの磁場が印加されたときのバ
ンドギャップをＥg （Ｈ）、磁場が印加されていないと
きのバンドギャップをＥg （０）とすると、 Ｅg （Ｈ）＝Ｅg （０）＋（１／２）ｈωc ただし、ｈはプランク定数、ωc はサイクロトロン周波
数なる関係があるから、印加磁場Ｈによってバンドギャ
ップを変化させることができる。Further, since the band gap of the semiconductor changes depending on the applied magnetic field, a magnetic field may be applied while irradiating the semiconductor with light, and the magnetic field may be further changed. That is, assuming that the band gap when the magnetic field of the intensity H is applied is E g (H) and the band gap when the magnetic field is not applied is E g (0), E g (H) = E g ( 0) + (1/2) hω c where h is the Planck constant and ω c is the cyclotron frequency, so that the band gap can be changed by the applied magnetic field H.
【００３２】実際のプロセスとしては、例えば次のよう
なものが考えられる。As an actual process, for example, the following process can be considered.
【００３３】１）エピタキシャル成長が行われた基板
（ウェハー）のバンドギャップ、エピタキシャル層の厚
さ、必要なキャリア分布を推定評価 ２）ウェハーを設定された基板温度に保持 ３）レーザ光を照射し、必要に応じてウェハーをスキャ
ン ４）必要に応じて、基板温度を変えて、２度目のスキャ
ン（ただし、１度で済む場合もある。） 一方、広い領域を均一に照射することができる光源を使
える場合は、レーザ光をパルスまたは断続的に照射し、
基板温度をスキャンする。1) Estimate and evaluate the band gap of the substrate (wafer) on which epitaxial growth has been performed, the thickness of the epitaxial layer, and the required carrier distribution 2) Hold the wafer at the set substrate temperature 3) Irradiate laser light Scan wafer as needed 4) Change substrate temperature as needed, scan for the second time (However, only one time may be enough) On the other hand, use a light source that can uniformly irradiate a wide area If available, apply laser light pulsed or intermittently,
Scan substrate temperature.
【００３４】さらには、水銀ランプのように輝線スペク
トルが複数存在する光源を用いる場合は、基板温度を設
計して一温度条件だけで一括してこの発明を実施するこ
とができる。その他、光源の性質とウェハーのバンドギ
ャップとに依存してフレキシブルな対応が可能である。
特にＧａＮ系半導体に対しては、より広いスペクトルを
持つ光源のような場合にもバンドギャップ制御だけで一
温度条件でのアニールが可能である。Further, when a light source having a plurality of emission line spectra, such as a mercury lamp, is used, the present invention can be implemented collectively only under one temperature condition by designing the substrate temperature. In addition, a flexible response is possible depending on the properties of the light source and the band gap of the wafer.
In particular, GaN-based semiconductors can be annealed under a single temperature condition only by controlling the band gap even in a light source having a wider spectrum.
【００３５】特に、半導体が窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体である場合には、例えば、発光波長が３３７ｎ
ｍ（光子エネルギー３．６８ｅＶ）の窒素レーザによる
パルスのレーザ光をビーム形状をスポット形状に絞って
照射し、ウェハをスキャンする。レーザ光のパワー密度
は例えば１Ｗ／ｃｍ2 程度とする。この際、必要に応じ
てウェハを熱効果のない４００℃以下室温以上の温度範
囲内で変化させてもよい。また、レーザ光としては、例
えば発光波長が３５５ｎｍの３ωＹＡＧレーザによる連
続発振レーザ光を用いてもよい。レーザ光のパワー密度
は例えば１００ｍＷ／ｃｍ2 〜１０ＭＷ／ｃｍ2 程度と
する。In particular, when the semiconductor is a nitride III-V group compound semiconductor, for example, the emission wavelength is 337n.
The wafer is scanned by irradiating a pulsed laser beam from a nitrogen laser having a m (photon energy of 3.68 eV) with the beam shape narrowed to a spot shape. The power density of the laser light is, for example, about 1 W / cm 2 . At this time, if necessary, the wafer may be changed within a temperature range of 400 ° C. or lower and room temperature or higher where there is no thermal effect. Further, as the laser light, for example, continuous wave laser light of a 3ω YAG laser having an emission wavelength of 355 nm may be used. The power density of the laser light is, for example, about 100 mW / cm 2 to 10 MW / cm 2 .
【００３６】レーザ光としては、場合に応じて、上記の
ほかにＨｅＣｄガスレーザによるレーザ光（波長４４２
ｎｍ、３２５ｎｍ）（パワー密度は例えば０．１Ｗ／ｃ
ｍ2程度）、Ａｒイオンレーザによるレーザ光（波長３
５１ｎｍ、３６１ｎｍ）（パワー密度は例えば０．１Ｗ
／ｃｍ2 程度）、サファイア（Ｔｉ−Ａｌ2 Ｏ3 ）を用
いた固体レーザの波長７００〜９００ｎｍのレーザ光の
２倍波（２ω）である波長３５０〜４５０ｎｍでチュー
ナブルなレーザ光などを用いることも可能である。As the laser beam, a laser beam (wavelength 442) generated by a HeCd gas laser may be used in some cases.
nm, 325 nm) (the power density is, for example, 0.1 W / c).
m about 2), the laser light by the Ar ion laser (wavelength 3
51 nm, 361 nm) (power density is, for example, 0.1 W
/ Cm 2 ), and a tunable laser light having a wavelength of 350 to 450 nm, which is a second harmonic (2ω) of a laser light having a wavelength of 700 to 900 nm of a solid-state laser using sapphire (Ti-Al 2 O 3 ). It is also possible.
【００３７】また、上記の光照射は、真空中で行っても
空気中で行ってもよく、さらには、必要に応じてＳｉＮ
膜などのキャッピング膜を半導体表面に形成した状態で
行ってもよい。The above-mentioned light irradiation may be performed in a vacuum or in the air.
This may be performed in a state where a capping film such as a film is formed on the semiconductor surface.
【００３８】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、光の照射により不純物の活性化を行うべき半導体の
厚さをｄとしたとき、半導体の吸収係数がα＝１／ｄと
なる光子エネルギーを半導体の実測のバンドギャップＥ
g-realとし、上記光として光子エネルギーがＥg-real±
０．５ｅＶの範囲の光を用いるようにしていることによ
り、この光による注入少数キャリアの作用で、その光を
照射した部位の半導体の厚さｄの層の不純物を高い効率
で均一に活性化することができ、多数キャリアを発生さ
せることができる。According to the present invention configured as described above, when the thickness of the semiconductor to be activated by the light irradiation is d, the absorption coefficient of the semiconductor is α = 1 / d. Energy is measured band gap E of semiconductor
g-real, and the photon energy is E g-real ±
By using the light in the range of 0.5 eV, the action of the injected minority carriers by this light uniformly activates the impurity in the layer having the thickness d of the semiconductor at the portion irradiated with the light with high efficiency. And a majority carrier can be generated.
【００３９】[0039]
【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。Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
【００４０】図２はこの発明の第１の実施形態を示す。
図２Ａに示すように、この第１の実施形態においては、
まず、あらかじめサーマルクリーニングなどにより表面
を清浄化したｃ面サファイア基板１上に有機金属化学気
相成長（ＭＯＣＶＤ）法により例えば５２０℃程度の温
度でアンドープのＧａＮバッファ層２を成長させた後、
１０００℃の成長温度で、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮ
バッファ層２上に、ＭｇドープＡｌＧａＮ層３を成長さ
せる。これらのＧａＮ系半導体層の成長原料は、例え
ば、ＩＩＩ族元素であるＧａの原料としてはトリメチル
ガリウム（（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ族元
素であるＡｌの原料としてはトリメチルアルミニウム
（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭＡ）を、Ｖ族元素であるＮの
原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用いる。また、キ
ャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ
2 ）との混合ガスを用いる。ｐ型ドーパントとしては、
例えばビス＝メチルシクロペンタジエニルマグネシウム
（（ＣＨ3 Ｃ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペ
ンタジエニルマグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用
いる。FIG. 2 shows a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 2A, in the first embodiment,
First, an undoped GaN buffer layer 2 is grown at a temperature of, for example, about 520 ° C. on a c-plane sapphire substrate 1 whose surface has been previously cleaned by thermal cleaning or the like by a metal organic chemical vapor deposition (MOCVD) method.
At a growth temperature of 1000 ° C., GaN is grown by MOCVD.
An Mg-doped AlGaN layer 3 is grown on the buffer layer 2. As a growth material of these GaN-based semiconductor layers, for example, trimethylgallium ((CH 3 ) 3 Ga, TMG) is used as a raw material of Ga as a group III element, and trimethylaluminum (TMG) is used as a raw material of Al as a group III element. (CH 3 ) 3 Al, TMA) is used, and ammonia (NH 3 ) is used as a raw material of N which is a group V element. As carrier gas, for example, hydrogen (H 2 ) and nitrogen (N
Use a gas mixture with 2 ). As the p-type dopant,
For example, bis = methylcyclopentadienyl magnesium ((CH 3 C 5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used.
【００４１】次に、ＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面
サファイア基板１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そし
て、図２Ｂに示すように、ＭｇドープＡｌＧａＮ層３に
上方からレーザ光を照射し、基板をスキャンする。この
レーザ光の波長は次のようにして決定する。いま、Ｍｇ
ドープＡｌＧａＮ層３のＡｌ組成比が０．１、厚さが１
μｍであるとする。このとき、α＝１／１μｍ＝１×１
０-4ｃｍ-1である。図１より、このαに対応する光子エ
ネルギーは３．５ｅＶであり、これが実測のバンドギャ
ップＥg-realになる。そこで、レーザ光としては、光子
エネルギーが、Ｅg-real±０．５ｅＶ＝３．５ｅＶ±
０．５ｅＶ＝３．０〜４．０ｅＶのものを用いることが
できる。光子エネルギーがこの範囲にあるレーザ光を探
すと、窒素レーザの発光波長はλ＝３３７ｎｍ（光子エ
ネルギーでは３．６８ｅＶ）であるので、これを満た
す。そこで、この窒素レーザによる波長３３７ｎｍのレ
ーザ光を、ＭｇドープＡｌＧａＮ層３に照射する。この
レーザ光の照射によりＭｇが活性化され、図２Ｃに示す
ようにｐ型ＡｌＧａＮ層４が得られる。レーザ光のパワ
ー密度は例えば１Ｗ／ｃｍ2 程度とする。この際、この
レーザ光の照射は、例えば基板温度を４００℃以下室温
以上の温度範囲内でスキャンしながら行うようにしても
よく、このようにすれば、ＭｇドープＡｌＧａＮ層３中
のＭｇの活性化を深さ方向により均一に効率的に行うこ
とができる。また、必要に応じて、レーザ光の照射を繰
り返し行う。Next, the c-plane sapphire substrate 1 on which the GaN-based semiconductor layer has been grown is taken out of the MOCVD apparatus. Then, as shown in FIG. 2B, the Mg-doped AlGaN layer 3 is irradiated with laser light from above to scan the substrate. The wavelength of this laser light is determined as follows. Now, Mg
The Al composition ratio of the doped AlGaN layer 3 is 0.1 and the thickness is 1
μm. At this time, α = 1/1 μm = 1 × 1
0 -4 cm -1 . From FIG. 1, the photon energy corresponding to α is 3.5 eV, which is the actually measured band gap E g-real . Therefore, the photon energy of the laser light is E g-real ± 0.5 eV = 3.5 eV ±
0.5 eV = 3.0 to 4.0 eV can be used. When a laser beam having a photon energy in this range is searched, the emission wavelength of the nitrogen laser is λ = 337 nm (3.68 eV in photon energy), which is satisfied. Therefore, a laser beam having a wavelength of 337 nm from the nitrogen laser is applied to the Mg-doped AlGaN layer 3. Mg is activated by this laser light irradiation, and a p-type AlGaN layer 4 is obtained as shown in FIG. 2C. The power density of the laser light is, for example, about 1 W / cm 2 . At this time, the laser beam irradiation may be performed, for example, while scanning the substrate temperature within a temperature range of 400 ° C. or lower and room temperature or higher. In this case, the activation of Mg in the Mg-doped AlGaN layer 3 is performed. Can be more uniformly and efficiently performed in the depth direction. Further, irradiation of laser light is repeated as necessary.
【００４２】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、例えば厚さが１μｍのＭｇドープＡｌＧａＮ層３を
成長させた後、これに光子エネルギーがＥg-real±０．
５ｅＶ＝３．０〜４．０ｅＶの範囲にある窒素レーザに
よる波長３３７ｎｍのレーザ光を照射し、必要に応じて
基板温度を４００℃以下室温以上の温度範囲内でスキャ
ンしながら活性化を行うようにしていることにより、Ｍ
ｇドープＡｌＧａＮ層３の全体のＭｇを高い活性化率で
しかも均一に活性化することができ、低抵抗のｐ型Ａｌ
ＧａＮ層４を得ることができる。As described above, according to the first embodiment, for example, after growing a Mg-doped AlGaN layer 3 having a thickness of 1 μm, the photon energy is reduced to E g-real ± 0.
The laser beam having a wavelength of 337 nm is irradiated by a nitrogen laser in a range of 5 eV = 3.0 to 4.0 eV, and the activation is performed while scanning the substrate temperature within a temperature range of 400 ° C. or lower and room temperature or higher as necessary. , M
The entire Mg of the g-doped AlGaN layer 3 can be uniformly activated with a high activation rate, and the p-type Al has a low resistance.
The GaN layer 4 can be obtained.
【００４３】次に、この発明の第２の実施形態による埋
め込みリッジ構造のＧａＮ系半導体レーザの製造方法に
ついて説明する。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。Next, a method for fabricating a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention will be described. This GaN semiconductor laser is SCH
(Separate Confinement Heterostructure) structure.
【００４４】この第２の実施形態においては、まず、図
３に示すように、あらかじめサーマルクリーニングなど
により表面を清浄化したｃ面サファイア基板１１上にＭ
ＯＣＶＤ法により例えば５２０℃程度の温度でアンドー
プのＧａＮバッファ層１２を成長させた後、基板温度を
所定の成長温度に上昇させて、ＭＯＣＶＤ法により、Ｇ
ａＮバッファ層１２上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１
３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波
層１５、例えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y
Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１６、ＭｇドープＧ
ａＮ光導波層１７、ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層１
８およびＭｇドープＧａＮコンタクト層１９を順次成長
させる。ここで、Ｉｎを含まない層であるｎ型ＧａＮコ
ンタクト層１３、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型
ＧａＮ光導波層１５、ＭｇドープＧａＮ光導波層１７、
ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層１８およびＭｇドープ
ＧａＮコンタクト層１９の成長温度は例えば１０００℃
程度とし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ
1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１６の成長温度
は例えば７００〜８００℃とする。これらのＧａＮ系半
導体層の成長原料は、例えば、ＩＩＩ族元素であるＧａ
の原料としてはトリメチルガリウム（（ＣＨ3）3 Ｇ
ａ、ＴＭＧ）を、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料として
はトリメチルアルミニウム（（ＣＨ3 ）3 Ａｌ、ＴＭ
Ａ）を、ＩＩＩ族元素であるＩｎの原料としてはトリメ
チルインジウム（（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、ＴＭＩ）を、Ｖ族
元素であるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）を用
いる。また、キャリアガスとしては、例えば、水素（Ｈ
2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用いる。ドーパント
については、ｎ型ドーパントとしては例えばモノシラン
（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばビス＝
メチルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＣＨ3 Ｃ
5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ）あるいはビス＝シクロペンタジエニル
マグネシウム（（Ｃ5 Ｈ5 ）2 Ｍｇ）を用いる。In the second embodiment, first, as shown in FIG. 3, an M layer is placed on a c-plane sapphire substrate 11 whose surface has been previously cleaned by thermal cleaning or the like.
After growing the undoped GaN buffer layer 12 at a temperature of, for example, about 520 ° C. by the OCVD method, the substrate temperature is raised to a predetermined growth temperature, and the G
On the aN buffer layer 12, the n-type GaN contact layer 1
3, n-type AlGaN cladding layer 14, n-type GaN optical waveguide layer 15, for example, undoped Ga 1-x In x N / Ga 1-y
Active layer 16 of In y N multiple quantum well structure, Mg-doped G
aN optical waveguide layer 17, Mg-doped AlGaN cladding layer 1
8 and a Mg-doped GaN contact layer 19 are sequentially grown. Here, the n-type GaN contact layer 13, the n-type AlGaN cladding layer 14, the n-type GaN optical waveguide layer 15, the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17, which are layers containing no In,
The growth temperature of the Mg-doped AlGaN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19 is, for example, 1000 ° C.
Ga 1-x In x N / Ga which is a layer containing In
The growth temperature of the active layer 16 having the 1-y In y N multiple quantum well structure is, eg, 700 to 800 ° C. The growth material for these GaN-based semiconductor layers is, for example, Ga, a group III element.
Of trimethylgallium ((CH 3 ) 3 G
a, TMG) is trimethylaluminum ((CH 3 ) 3 Al, TM
A), trimethylindium ((CH 3 ) 3 In, TMI) is used as a source of In which is a group III element, and ammonia (NH 3 ) is used as a source of N which is a group V element. As the carrier gas, for example, hydrogen (H
2 ) A mixed gas of nitrogen and N 2 is used. As for the dopant, for example, monosilane (SiH 4 ) is used as the n-type dopant, and bis =
Methylcyclopentadienyl magnesium ((CH 3 C
5 H 4 ) 2 Mg) or bis = cyclopentadienyl magnesium ((C 5 H 5 ) 2 Mg) is used.
【００４５】ＧａＮバッファ層１２は厚さが例えば３０
ｎｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１３は厚さが例え
ば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばシリコン（Ｓ
ｉ）がドープされている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１
４は厚さが例えば０．７μｍであり、ｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波層１
５は厚さが例えば０．１μｍであり、ｎ型不純物として
例えばＳｉがドープされている。アンドープＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
６は、例えば、井戸層の厚さが３ｎｍ、障壁層の厚さが
４ｎｍである。The GaN buffer layer 12 has a thickness of, for example, 30
nm. The n-type GaN contact layer 13 has a thickness of, for example, 4 μm, and, for example, silicon (S
i) is doped. n-type AlGaN cladding layer 1
4 has a thickness of, for example, 0.7 μm and is doped with, for example, Si as an n-type impurity. n-type GaN optical waveguide layer 1
5 has a thickness of, for example, 0.1 μm and is doped with, for example, Si as an n-type impurity. Undoped Ga 1-x I
n x N / Ga 1-y In y N active layer 1 of a multiple quantum well structure
In No. 6, for example, the thickness of the well layer is 3 nm, and the thickness of the barrier layer is 4 nm.
【００４６】ＭｇドープＧａＮ光導波層１７は厚さが例
えば０．１μｍであり、ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド
層１８は例えば厚さが０．７μｍであり、ＭｇドープＧ
ａＮコンタクト層１９は厚さが例えば０．３μｍであ
る。The Mg-doped GaN optical waveguide layer 17 has a thickness of, for example, 0.1 μm, and the Mg-doped AlGaN cladding layer 18 has a thickness of, for example, 0.7 μm.
The aN contact layer 19 has a thickness of, for example, 0.3 μm.
【００４７】次に、ＧａＮ系半導体層を成長させたｃ面
サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り出す。そ
して、図４に示すように、ＭｇドープＧａＮ光導波層１
７、ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層１８およびＭｇド
ープＧａＮコンタクト層１９に上方からレーザ光を照射
し、基板をスキャンする。このレーザ光の波長は次のよ
うにして決定する。いま、ＭｇドープＡｌＧａＮ層１３
のＡｌ組成比が０．１であるとする。このとき、近似的
に、ＭｇドープＧａＮ光導波層１７、ＭｇドープＡｌＧ
ａＮクラッド層１８およびＭｇドープＧａＮコンタクト
層１９の全体がＡｌ組成比が０．１で厚さが１μｍのＭ
ｇドープＡｌＧａＮ層に相当するとすると、α＝１／１
μｍ＝１×１０-4ｃｍ-1である。図１より、このαに対
応する光子エネルギーは３．５ｅＶであり、これが実測
のバンドギャップＥg-realになる。そこで、レーザ光と
しては、光子エネルギーが、Ｅg-real±０．５ｅＶ＝
３．５ｅＶ±０．５ｅＶ＝３．０〜４．０ｅＶのものを
用いることができる。光子エネルギーがこの範囲にある
レーザ光を探すと、窒素レーザの発光波長はλ＝３３７
ｎｍ（光子エネルギーでは３．６８ｅＶ）であるので、
これを満たす。そこで、この窒素レーザによる波長３３
７ｎｍのレーザ光を、ＭｇドープＧａＮ光導波層１７、
ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層１８およびＭｇドープ
ＧａＮコンタクト層１９に照射する。このレーザ光の照
射によりこれらのＭｇドープＧａＮ光導波層１７、Ｍｇ
ドープＡｌＧａＮクラッド層１８およびＭｇドープＧａ
Ｎコンタクト層１９中のＭｇが活性化され、図５に示す
ようにｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２が得られ
る。レーザ光のパワー密度は例えば１Ｗ／ｃｍ2 程度と
する。この際、このレーザ光の照射は、例えば基板温度
を４００℃以下室温以上の温度範囲内でスキャンしなが
ら行うようにしてもよく、このようにすれば、Ｍｇドー
プＧａＮ光導波層１７、ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド
層１８およびＭｇドープＧａＮコンタクト層１９中のＭ
ｇの活性化を深さ方向により均一に効率的に行うことが
できる。また、必要に応じて、レーザ光の照射を繰り返
し行う。Next, the c-plane sapphire substrate 11 on which the GaN-based semiconductor layer has been grown is taken out of the MOCVD apparatus. Then, as shown in FIG.
7. The substrate is scanned by irradiating the Mg-doped AlGaN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19 with laser light from above. The wavelength of this laser light is determined as follows. Now, the Mg-doped AlGaN layer 13
Is assumed to have an Al composition ratio of 0.1. At this time, approximately the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17 and the Mg-doped AlG
The entirety of the aN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19 have an Al composition ratio of 0.1 and a thickness of 1 μm.
If it corresponds to a g-doped AlGaN layer, α = 1/1
μm = 1 × 10 −4 cm −1 . From FIG. 1, the photon energy corresponding to α is 3.5 eV, which is the actually measured band gap E g-real . Therefore, the photon energy of the laser light is E g-real ± 0.5 eV =
3.5 eV ± 0.5 eV = 3.0 to 4.0 eV can be used. Looking for a laser beam having a photon energy in this range, the emission wavelength of the nitrogen laser is λ = 337.
nm (3.68 eV in photon energy),
Meet this. Therefore, the wavelength 33 by this nitrogen laser is used.
The 7 nm laser light is applied to the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17,
Irradiation is performed on the Mg-doped AlGaN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19. By the irradiation of the laser light, these Mg-doped GaN optical waveguide layers 17, Mg
Doped AlGaN cladding layer 18 and Mg-doped Ga
Mg in the N contact layer 19 is activated, and a p-type GaN optical waveguide layer 20, a p-type AlGaN cladding layer 21, and a p-type GaN contact layer 22 are obtained as shown in FIG. The power density of the laser light is, for example, about 1 W / cm 2 . At this time, the laser beam irradiation may be performed while scanning the substrate temperature within a temperature range of 400 ° C. or lower and room temperature or higher. In this case, the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17 and the Mg-doped M in the AlGaN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19
g can be more uniformly and efficiently activated in the depth direction. Further, irradiation of laser light is repeated as necessary.
【００４８】次に、図６に示すように、ｐ型ＧａＮコン
タクト層２２の全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、ス
パッタリング法などにより例えば厚さが０．４μｍのＳ
ｉＯ2 膜２３を形成した後、このＳｉＯ2 膜２３上にリ
ソグラフィーにより所定形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、例えばフッ酸系のエッチング液を用いたウエットエ
ッチング、または、ＣＦ4 やＣＨＦ3 などのフッ素を含
むエッチングガスを用いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜２
３をエッチングし、ストライプ形状とする。次に、この
ストライプ形状のＳｉＯ2 膜２３をマスクとして例えば
ＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１の厚さ方
向の所定の深さまでエッチングを行うことによりリッジ
部を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとしては例
えば塩素系ガスを用いる。このリッジ部の延在方向は例
えば〈１１−２０〉方向であり、幅は例えば４μｍであ
る。Next, as shown in FIG. 6, the entire surface of the p-type GaN contact layer 22 is made of, for example, 0.4 μm thick S
After the formation of the iO 2 film 23, a resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed on the SiO 2 film 23 by lithography, and using the resist pattern as a mask, for example, a wet process using a hydrofluoric acid-based etchant is performed. SiO 2 film 2 by etching or RIE using an etching gas containing fluorine such as CF 4 or CHF 3
3 is etched to form a stripe shape. Next, the ridge portion is formed by etching the p-type AlGaN cladding layer 21 to a predetermined depth in the thickness direction by, for example, RIE using the stripe-shaped SiO 2 film 23 as a mask. As the RIE etching gas, for example, a chlorine-based gas is used. The extending direction of the ridge portion is, for example, the <11-20> direction, and the width is, for example, 4 μm.
【００４９】次に、図７に示すように、再度ＭＯＣＶＤ
法により、例えば、成長温度を５２０℃として、Ａｌ組
成が６０％のＡｌＧａＮ埋め込み層２４を全面に成長さ
せて、リッジ部の両側の部分を埋め込む。この５２０℃
という成長温度では、ＡｌＧａＮ埋め込み層２４は少な
くとも一部が多結晶となる。この場合、Ａｌ組成を６０
％と大きくしてもＡｌＧａＮ埋め込み層２４にクラック
が発生せず、かつ、平坦性よくリッジ全体を埋め込むこ
とが可能である。Next, as shown in FIG.
According to the method, for example, the growth temperature is set to 520 ° C., an AlGaN buried layer 24 having an Al composition of 60% is grown on the entire surface, and the portions on both sides of the ridge portion are buried. This 520 ° C
At such a growth temperature, at least a part of the AlGaN buried layer 24 becomes polycrystalline. In this case, the Al composition is 60
%, No cracks are generated in the AlGaN buried layer 24, and the entire ridge can be buried with good flatness.
【００５０】次に、ＡｌＧａＮ埋め込み層２４を成長さ
せたｃ面サファイア基板１１をＭＯＣＶＤ装置から取り
出す。次に、図８に示すように、基板全面に例えばＣＶ
Ｄ法、真空蒸着法、スパッタリング法などにより例えば
厚さが０．４μｍのＳｉＯ2膜２５を形成した後、この
ＳｉＯ2 膜２５上の、ＡｌＧａＮ埋め込み層２４の盛り
上がった部分以外の部分の上方に所定形状のレジストパ
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、例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチング、または、Ｃ
Ｆ4 やＣＨＦ3などのフッ素を含むエッチングガスを用
いたＲＩＥ法によりＳｉＯ2 膜２５をエッチングする。Next, the c-plane sapphire substrate 11 on which the AlGaN buried layer 24 has been grown is taken out of the MOCVD apparatus. Next, as shown in FIG.
After a SiO 2 film 25 having a thickness of, for example, 0.4 μm is formed by a method D, a vacuum deposition method, a sputtering method, or the like, the SiO 2 film 25 is formed on the SiO 2 film 25 above a portion other than the raised portion of the AlGaN buried layer 24. A resist pattern (not shown) having a predetermined shape is formed by lithography, and using this resist pattern as a mask, for example, wet etching using a hydrofluoric acid-based etchant or C
The SiO 2 film 25 is etched by an RIE method using an etching gas containing fluorine such as F 4 or CHF 3 .
【００５１】次に、図９に示すように、ＳｉＯ2 膜２５
をマスクとして例えばＲＩＥ法によりエッチングを行う
ことにより、リッジ部の上方のＡｌＧａＮ埋め込み層２
４の盛り上がった部分を除去する。Next, as shown in FIG. 9, SiO 2 film 25
The AlGaN buried layer 2 above the ridge portion is etched by using the
4. Remove the raised portion.
【００５２】次に、ＳｉＯ2 膜２５をエッチング除去し
た後、図１０に示すように、上記と同様なプロセスで所
定形状のＳｉＯ2 膜２６を基板表面に形成する。Next, after the SiO 2 film 25 is removed by etching, as shown in FIG. 10, an SiO 2 film 26 having a predetermined shape is formed on the substrate surface by the same process as described above.
【００５３】次に、図１１に示すように、このＳｉＯ2
膜２６をマスクとして例えばＲＩＥ法によりｎ型ＧａＮ
コンタクト層１３が露出するまでエッチングを行うこと
により、ｎ型ＧａＮコンタクト層１３の上層部、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１４、ｎ型ＧａＮ光導波層１５、例
えばアンドープＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多
重量子井戸構造の活性層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層２
０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１およびＡｌＧａＮ埋
め込み層２４をメサ形状にパターニングする。Next, as shown in FIG. 11, the SiO 2
Using the film 26 as a mask, for example, n-type GaN by RIE
By etching until the contact layer 13 is exposed, the upper layer of the n-type GaN contact layer 13 and the n-type A
lGaN cladding layer 14, n-type GaN optical waveguide layer 15, for example, an undoped Ga 1-x In x N / Ga 1-y In y N active layer 16 of multiple quantum well structure, p-type GaN optical guide layer 2
0, the p-type AlGaN cladding layer 21 and the AlGaN buried layer 24 are patterned into a mesa shape.
【００５４】次に、ＳｉＯ2 膜２６をエッチング除去す
る。次に、基板表面に所定形状のレジストパターン（図
示せず）形成し、真空蒸着法などにより基板全面にＴｉ
膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レ
ジストパターンをその上のＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜およ
びＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによっ
て、図１２に示すように、メサ部に隣接する部分のｎ型
ＧａＮコンタクト層１３上にｎ側電極２７が形成され
る。ここで、このｎ側電極２７を構成するＴｉ膜、Ａｌ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の厚さは例えばそれぞれ１０ｎ
ｍ、１００ｎｍ、１００ｎｍおよび３００ｎｍである。
次に、ｎ側電極２７をオーミック接触させるためのアロ
イ処理を行う。同様なプロセスで、メサ部におけるｐ型
ＧａＮコンタクト層２２およびその両側の部分のＡｌＧ
ａＮ埋め込み層２４上にｐ側電極２８を形成する。この
ｐ側電極２８を構成するＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜の
厚さは例えばそれぞれ１０ｎｍ、１００ｎｍおよび３０
０ｎｍである。次に、ｐ側電極２８をオーミック接触さ
せるためのアロイ処理を行う。Next, the SiO 2 film 26 is removed by etching. Next, a resist pattern (not shown) of a predetermined shape is formed on the surface of the substrate, and Ti
After a film, an Al film, a Pt film, and an Au film are sequentially formed, the resist pattern is removed together with the Ti film, Al film, Pt film, and Au film thereon (lift-off). Thereby, as shown in FIG. 12, an n-side electrode 27 is formed on the n-type GaN contact layer 13 in a portion adjacent to the mesa portion. Here, the Ti film, Al
The thickness of the film, the Pt film and the Au film is, for example, 10 n each.
m, 100 nm, 100 nm and 300 nm.
Next, an alloy process for bringing the n-side electrode 27 into ohmic contact is performed. In a similar process, the p-type GaN contact layer 22 in the mesa portion and the AlG
A p-side electrode 28 is formed on the aN buried layer 24. The thicknesses of the Ni film, Pt film and Au film constituting the p-side electrode 28 are, for example, 10 nm, 100 nm and 30 nm, respectively.
0 nm. Next, an alloy process for bringing the p-side electrode 28 into ohmic contact is performed.
【００５５】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１１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、目的とする埋
め込みリッジ構造およびＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レ
ーザが製造される。Thereafter, the c-plane sapphire substrate 11 on which the laser structure has been formed as described above is processed into a bar shape by cleavage or the like to form both resonator end faces, and further, these resonator end faces are coated with end faces. After the application, the bar is formed into chips by cleavage or the like. As described above, the intended GaN-based semiconductor laser having the buried ridge structure and the SCH structure is manufactured.
【００５６】以上のように、この第２の実施形態によれ
ば、ＭｇドープＧａＮ光導波層１７、ＭｇドープＡｌＧ
ａＮクラッド層１８およびＭｇドープＧａＮコンタクト
層１９を成長させた後、これらの層に光子エネルギーが
Ｅg-real±０．５ｅＶ＝３．０〜４．０ｅＶの範囲にあ
る窒素レーザによる波長３３７ｎｍのレーザ光を照射
し、必要に応じて基板温度を４００℃以下室温以上の温
度範囲内でスキャンしながら活性化を行うようにしてい
ることにより、ＭｇドープＧａＮ光導波層１７、Ｍｇド
ープＡｌＧａＮクラッド層１８およびＭｇドープＧａＮ
コンタクト層１９の全体のＭｇを高い活性化率でしかも
均一に活性化することができ、低抵抗のｐ型ＧａＮ光導
波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１およびｐ型Ｇ
ａＮコンタクト層２２を得ることができる。As described above, according to the second embodiment, the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17, the Mg-doped AlG
After growing the aN cladding layer 18 and the Mg-doped GaN contact layer 19, these layers have a photon energy of Eg -real ± 0.5 eV = 3.0 to 4.0 eV. By irradiating laser light and activating while scanning the substrate temperature within a temperature range of 400 ° C. or lower and room temperature or higher as necessary, the Mg-doped GaN optical waveguide layer 17 and the Mg-doped AlGaN clad layer are activated. 18 and Mg doped GaN
Mg in the entire contact layer 19 can be uniformly activated with a high activation rate, and the p-type GaN optical waveguide layer 20, the p-type AlGaN cladding layer 21, and the p-type G
The aN contact layer 22 can be obtained.
【００５７】また、この第２の実施形態によれば、成長
温度５２０℃で成長させた、少なくとも一部が多結晶の
ＡｌＧａＮ埋め込み層２４でリッジを埋め込んでいるこ
とにより、リッジ全体を平坦性良く、かつ、Ａｌ組成が
高い場合にもＡｌＧａＮ埋め込み層２４にクラックを発
生させずに埋め込むことが可能である。さらに、ｐ側電
極２７と下地との接触面積を広くすることができること
から、動作時に発生する熱の放散性を高めることが可能
であり、このため通電中の電流上昇を抑制して、半導体
レーザの長寿命化を図ることができる。さらに、ＡｌＧ
ａＮ埋め込み層２４のＡｌ組成を変化させることによ
り、リッジ部とリッジ外部との屈折率差を制御すること
が可能であり、横モードを容易に制御することが可能で
ある。According to the second embodiment, the ridge is grown at a growth temperature of 520 ° C., and at least part of the ridge is buried with the polycrystalline AlGaN buried layer 24, so that the entire ridge has good flatness. In addition, even when the Al composition is high, the AlGaN buried layer 24 can be buried without generating cracks. Further, since the contact area between the p-side electrode 27 and the base can be increased, it is possible to enhance the dissipation of heat generated during the operation. Life can be extended. Furthermore, AlG
By changing the Al composition of the aN buried layer 24, the refractive index difference between the ridge portion and the outside of the ridge can be controlled, and the transverse mode can be easily controlled.
【００５８】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。Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible.
【００５９】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。For example, the numerical values, structures, substrates, raw materials, processes, and the like described in the first and second embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, substrates, and raw materials may be used as necessary. , A process or the like may be used.
【００６０】また、上述の第２の実施形態においては、
リッジストライプの延びる方向をｃ面サファイア基板１
の〈１１−２０〉方向にしているが、このリッジストラ
イプの延びる方向は〈１−１００〉方向にしてもよい。Further, in the above-described second embodiment,
The direction in which the ridge stripe extends is c-plane sapphire substrate 1
<11-20> direction, but the direction in which the ridge stripe extends may be the <1-100> direction.
【００６１】また、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、ＳｉＣ基板、Ｓｉ基板、スピネル基
板などを用いてもよい。In the first and second embodiments described above, a c-plane sapphire substrate is used as a substrate, but a SiC substrate, a Si substrate, a spinel substrate, or the like may be used as necessary.
【００６２】さらに、上述の第２の実施形態において
は、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザの製
造に適用した場合について説明したが、この発明は、例
えば、ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系
半導体レーザの製造に適用してもよいことはもちろん、
ＧａＮ系発光ダイオードの製造に適用してもよく、さら
にはＧａＮ系ＦＥＴなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた電子走行素子に適用してもよい。。Further, in the above-described second embodiment, the case where the present invention is applied to the manufacture of a GaN-based semiconductor laser having an SCH structure has been described. However, the present invention relates to a GaN-based semiconductor laser having a DH (Double Heterostructure) structure. Of course, it may be applied to the production of
The present invention may be applied to the manufacture of a GaN-based light-emitting diode, and further may be applied to an electron transit element using a nitride-based III-V compound semiconductor such as a GaN-based FET. .
【００６３】[0063]
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、光の照射により不純物の活性化を行うべき半導体の
厚さをｄとしたとき、半導体の吸収係数がα＝１／ｄと
なる光子エネルギーを半導体の実測のバンドギャップＥ
g-realとし、上記光として光子エネルギーがＥg-real±
０．５ｅＶの範囲の光を用いるようにしているので、半
導体の目的とする部位の不純物を高い活性化率および良
好な均一性でしかも簡便に活性化することができる。As described above, according to the present invention, when the thickness of a semiconductor to be activated by light irradiation is d, the absorption coefficient of the semiconductor becomes α = 1 / d. Photon energy is measured as band gap E of semiconductor
g-real, and the photon energy is E g-real ±
Since light in the range of 0.5 eV is used, impurities at a target portion of the semiconductor can be easily activated with a high activation rate and good uniformity.
【００６４】より具体的には、この発明によれば、従来
の熱アニールよりも高効率に不純物を活性化してキャリ
アを発生させることができ、半導体装置の特性の向上を
図ることができる。特に、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体を用いた半導体レーザにおいては、ｐ型クラッド
層のキャリア濃度は特性の重要なキーポイントであるた
め、これが向上することで、温度特性、直列抵抗、信頼
性、短波長化などを改善することができる。また、光照
射部を光の波長オーダに限定することができるので、デ
バイス構造に合わせて選択なドーピングが可能となる。
例えば、半導体レーザにおいては、電流ストライプ部分
だけをアニールすることで電流狭窄を行うことができ
る。高周波の電子走行素子などにおいても同様である。
また、光波長、基板温度、材料のバンドギャップのうち
の二つのパラメータ条件を変えることで任意の深さのキ
ャリア分布プロファイルを形成することができる。さら
に、大きく均質なビームを使って基板をスキャンするこ
とで均一性の高いアニールを行うことができる。また、
使い方によっては、省エネルギーになる。しかも、アニ
ール雰囲気に依存せず、環境設定条件が容易である。More specifically, according to the present invention, carriers can be generated by activating impurities more efficiently than conventional thermal annealing, and the characteristics of a semiconductor device can be improved. In particular, in a semiconductor laser using a nitride III-V compound semiconductor, the carrier concentration of the p-type cladding layer is an important key point of the characteristics. Properties and shortening of the wavelength can be improved. Further, since the light irradiation part can be limited to the wavelength order of light, selective doping can be performed according to the device structure.
For example, in a semiconductor laser, current constriction can be performed by annealing only a current stripe portion. The same applies to high-frequency electron transit elements and the like.
Further, a carrier distribution profile of an arbitrary depth can be formed by changing two parameter conditions of the light wavelength, the substrate temperature, and the band gap of the material. Furthermore, by scanning the substrate using a large and uniform beam, highly uniform annealing can be performed. Also,
Depending on how it is used, it will save energy. Moreover, the environment setting conditions are easy without depending on the annealing atmosphere.
【図１】半導体のバンドギャップ付近における光吸収ス
ペクトルの例を示す略線図である。FIG. 1 is a schematic diagram illustrating an example of a light absorption spectrum near a band gap of a semiconductor.
【図２】この発明の第１の実施形態による半導体中の不
純物の活性化方法を説明するための断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view for explaining a method of activating impurities in a semiconductor according to the first embodiment of the present invention.
【図３】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 3 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図４】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図５】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 5 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図６】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図７】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図８】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図９】この発明の第２の実施形態による埋め込みリッ
ジ構造の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。FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図１０】この発明の第２の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造の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。FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図１１】この発明の第２の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造の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。FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【図１２】この発明の第２の実施形態による埋め込みリ
ッジ構造の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。FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser having a buried ridge structure according to a second embodiment of the present invention.
【符号の説明】 １、１１・・・ｃ面サファイア基板、３・・・Ｍｇドー
プＡｌＧａＮ層、４・・・ｐ型ＡｌＧａＮ層、１３・・
・ｎ型ＧａＮコンタクト層、１４・・・ｎ型ＡｌＧａＮ
クラッド層、１５・・・ｎ型ＧａＮ光導波層、１６・・
・活性層、１７・・・ＭｇドープＧａＮ光導波層、１８
・・・ＭｇドープＡｌＧａＮクラッド層、１９・・・Ｍ
ｇドープＧａＮコンタクト層、２０・・・ｐ型ＧａＮ光
導波層、２１・・・ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層、２２・
・・ｐ型ＧａＮコンタクト層、２４・・・ＡｌＧａＮ埋
め込み層、２７・・・ｎ側電極、２８・・・ｐ側電極[Description of Signs] 1, 11 ... c-plane sapphire substrate, 3 ... Mg-doped AlGaN layer, 4 ... p-type AlGaN layer, 13 ...
-N-type GaN contact layer, 14 ... n-type AlGaN
Cladding layer, 15 ... n-type GaN optical waveguide layer, 16 ...
-Active layer, 17 ... Mg-doped GaN optical waveguide layer, 18
... Mg-doped AlGaN cladding layer, 19 ... M
g-doped GaN contact layer, 20 ... p-type GaN optical waveguide layer, 21 ... p-type AlGaN cladding layer, 22.
..P-type GaN contact layer, 24 ... AlGaN buried layer, 27 ... n-side electrode, 28 ... p-side electrode
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 宮嶋 孝夫 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 渡辺 誠一 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 5F073 AA13 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 CB19 DA05 DA17 DA25 DA35 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Takao Miyajima 6-7-35 Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Inside Sony Corporation (72) Inventor Seiichi Watanabe 6-35, Kita-Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F term (reference) 5F073 AA13 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 CB19 DA05 DA17 DA25 DA35
Claims (16)
することにより上記不純物の活性化を行うようにした半
導体中の不純物の活性化方法であって、 上記光の照射により上記不純物の活性化を行うべき上記
半導体の厚さをｄとしたとき、上記半導体の吸収係数が
α＝１／ｄとなる光子エネルギーを上記半導体の実測の
バンドギャップＥg-realとし、上記光として光子エネル
ギーがＥg-real±０．５ｅＶの範囲の光を用いるように
したことを特徴とする半導体中の不純物の活性化方法。1. A method for activating an impurity in a semiconductor, wherein the impurity is activated by irradiating the semiconductor with the impurity with light, wherein the activation of the impurity is performed by the irradiation of the light. When the thickness of the semiconductor to be performed is d, the photon energy at which the absorption coefficient of the semiconductor becomes α = 1 / d is defined as the actually measured band gap E g-real of the semiconductor. A method for activating impurities in a semiconductor, wherein light in a range of g-real ± 0.5 eV is used.
±０．２５ｅＶの範囲の光を用いるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の半導体中の不純物の活性化方
法。2. The photon energy of the light is E g-real
2. The method of activating impurities in a semiconductor according to claim 1, wherein light in a range of ± 0.25 eV is used.
徴とする請求項１記載の半導体中の不純物の活性化方
法。3. The method according to claim 1, wherein said impurity is a p-type impurity.
物半導体であることを特徴とする請求項１記載の半導体
中の不純物の活性化方法。4. The method according to claim 1, wherein said semiconductor is a nitride III-V compound semiconductor.
る請求項１記載の半導体中の不純物の活性化方法。5. The method according to claim 1, wherein the light is laser light.
温度を変化させるようにしたことを特徴とする請求項１
記載の半導体中の不純物の活性化方法。6. The method according to claim 1, wherein the substrate temperature is changed while irradiating the semiconductor with the light.
The method for activating an impurity in a semiconductor according to the above.
に上記光を照射しながら基板温度を４００℃以下の範囲
内で変化させるようにしたことを特徴とする請求項４記
載の半導体中の不純物の活性化方法。7. The semiconductor according to claim 4, wherein the substrate temperature is changed within a range of 400 ° C. or less while irradiating the nitride III-V compound semiconductor with the light. How to activate impurities.
記光を照射しながら上記光の光子エネルギーをＥg-real
±０．５ｅＶの範囲内で変化させるようにしたことを特
徴とする請求項１記載の半導体中の不純物の活性化方
法。8. The semiconductor device is irradiated with the light while the substrate temperature is kept constant, and the photon energy of the light is changed to E g-real.
2. The method according to claim 1, wherein the change is made within a range of ± 0.5 eV.
することにより上記不純物の活性化を行う工程を有する
半導体装置の製造方法であって、上記光の照射により上
記不純物の活性化を行うべき上記半導体の厚さをｄとし
たとき、上記半導体の吸収係数がα＝１／ｄとなる光子
エネルギーを上記半導体の実測のバンドギャップＥ
g-realとし、上記光として光子エネルギーがＥg-real±
０．５ｅＶの範囲の光を用いるようにしたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。9. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising irradiating a semiconductor doped with an impurity with light to activate the impurity, wherein the activation of the impurity is performed by the light irradiation. Assuming that the thickness of the semiconductor is d, the photon energy at which the absorption coefficient of the semiconductor becomes α = 1 / d is measured band gap E of the semiconductor.
g-real, and the photon energy is E g-real ±
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein light in a range of 0.5 eV is used.
g-real±０．２５ｅＶの範囲の光を用いるようにしたこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。10. The light having a photon energy of E
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein light in a range of g-real ± 0.25 eV is used.
特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。11. The method according to claim 9, wherein the impurity is a p-type impurity.
合物半導体であることを特徴とする請求項９記載の半導
体装置の製造方法。12. The method according to claim 9, wherein the semiconductor is a nitride III-V compound semiconductor.
する請求項９記載の半導体装置の製造方法。13. The method according to claim 9, wherein the light is a laser light.
板温度を変化させるようにしたことを特徴とする請求項
９記載の半導体装置の製造方法。14. The method according to claim 9, wherein the substrate temperature is changed while irradiating the semiconductor with the light.
体に上記光を照射しながら基板温度を４００℃以下の範
囲内で変化させるようにしたことを特徴とする請求項１
２記載の半導体装置の製造方法。15. The method according to claim 1, wherein the substrate temperature is changed within a range of 400 ° C. or less while irradiating the nitride III-V compound semiconductor with the light.
3. The method for manufacturing a semiconductor device according to item 2.
上記光を照射しながら上記光の光子エネルギーをＥ
g-real±０．５ｅＶの範囲内で変化させるようにしたこ
とを特徴とする請求項９記載の半導体装置の製造方法。16. The semiconductor device is irradiated with the light while the substrate temperature is kept constant, and the photon energy of the light is changed to E.
10. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 9, wherein the voltage is changed within a range of g-real ± 0.5 eV.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30551999A JP2001127002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30551999A JP2001127002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001127002A true JP2001127002A (en) | 2001-05-11 |
Family
ID=17946137
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30551999A Pending JP2001127002A (en) | 1999-10-27 | 1999-10-27 | Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001127002A (en) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353570A (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Sharp Corp | Iii nitride-based compound semiconductor device and manufacturing method therefor |
| WO2006013846A1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| JP2011066456A (en) * | 2002-07-30 | 2011-03-31 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Group-iii nitride light-emitting device having p-type active layer |
| JP2011243369A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Sharp Corp | Light-emitting device, illumination device, and vehicle headlight |
| US8733996B2 (en) | 2010-05-17 | 2014-05-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, illuminating device, and vehicle headlamp |
| US8833991B2 (en) | 2010-02-10 | 2014-09-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, with light guide member having smaller exit section, and illuminating device, and vehicle headlight including the same |
| US8876344B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vehicle headlamp with excitation light source, light emitting part and light projection section |
| US9816677B2 (en) | 2010-10-29 | 2017-11-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element |
| JP2019121715A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 学校法人立命館 | Method and apparatus for manufacturing p-type gallium nitride compound semiconductor and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| JP2020136305A (en) * | 2019-02-13 | 2020-08-31 | 日機装株式会社 | Hydrogen desorption method for nitride semiconductor |
-
1999
- 1999-10-27 JP JP30551999A patent/JP2001127002A/en active Pending
Cited By (18)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002353570A (en) * | 2001-05-29 | 2002-12-06 | Sharp Corp | Iii nitride-based compound semiconductor device and manufacturing method therefor |
| JP2011066456A (en) * | 2002-07-30 | 2011-03-31 | Philips Lumileds Lightng Co Llc | Group-iii nitride light-emitting device having p-type active layer |
| WO2006013846A1 (en) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| EP1783824A1 (en) * | 2004-08-06 | 2007-05-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| US7501666B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| EP1783824A4 (en) * | 2004-08-06 | 2009-04-01 | Sumitomo Electric Industries | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| JP4992424B2 (en) * | 2004-08-06 | 2012-08-08 | 住友電気工業株式会社 | Method for forming a p-type semiconductor region |
| US8876344B2 (en) | 2009-12-17 | 2014-11-04 | Sharp Kabushiki Kaisha | Vehicle headlamp with excitation light source, light emitting part and light projection section |
| US8833991B2 (en) | 2010-02-10 | 2014-09-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, with light guide member having smaller exit section, and illuminating device, and vehicle headlight including the same |
| US8733996B2 (en) | 2010-05-17 | 2014-05-27 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, illuminating device, and vehicle headlamp |
| JP2011243369A (en) * | 2010-05-17 | 2011-12-01 | Sharp Corp | Light-emitting device, illumination device, and vehicle headlight |
| US9816677B2 (en) | 2010-10-29 | 2017-11-14 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element |
| US10281102B2 (en) | 2010-10-29 | 2019-05-07 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element |
| US10465873B2 (en) | 2010-10-29 | 2019-11-05 | Sharp Kabushiki Kaisha | Light emitting device, vehicle headlamp, illumination device, and laser element |
| JP2019121715A (en) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 学校法人立命館 | Method and apparatus for manufacturing p-type gallium nitride compound semiconductor and apparatus for manufacturing semiconductor device |
| JP7216387B2 (en) | 2018-01-09 | 2023-02-01 | 学校法人立命館 | METHOD AND APPARATUS FOR MANUFACTURING CURRENT CONFIDENTIAL HIGH POWER VERTICAL HETEROJUNCTION FET |
| JP2020136305A (en) * | 2019-02-13 | 2020-08-31 | 日機装株式会社 | Hydrogen desorption method for nitride semiconductor |
| JP7166188B2 (en) | 2019-02-13 | 2022-11-07 | 日機装株式会社 | Hydrogen desorption method for nitride semiconductor |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3688843B2 (en) | Nitride semiconductor device manufacturing method | |
| US7760785B2 (en) | Group-III nitride semiconductor device | |
| JP3864735B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP3517091B2 (en) | Gallium nitride based semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP3754120B2 (en) | Semiconductor light emitting device | |
| JP2003229645A (en) | Quantum well structure, semiconductor element employing it and its fabricating method | |
| JP2005353690A (en) | Nitride semiconductor light-emitting element | |
| JPH11220223A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
| JP2011501398A (en) | Semiconductor layer structure | |
| JP2003332688A (en) | Iii nitride based compound semiconductor laser | |
| JP3710339B2 (en) | GaN compound semiconductor light emitting device manufacturing method | |
| JP2002314203A (en) | Group iii nitride semiconductor laser and its manufacturing method | |
| JP2001127002A (en) | Method for activating impurity in semiconductor and manufacturing method of semiconductor device | |
| JP3283802B2 (en) | Semiconductor layer using selective growth method and method for growing the same, nitride semiconductor layer using selective growth method and method for growing the same, nitride semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| JP4534435B2 (en) | Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
| JP2001068786A (en) | Nitride compound semiconductor light-emitting device and its manufacture | |
| JP4305982B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light emitting device | |
| JP2001148544A (en) | Semiconductor light-emitting element | |
| JP2005136418A (en) | Molecular beam epitaxy growth of semiconductor laser diode | |
| JP4385590B2 (en) | Nitride semiconductor laser device and manufacturing method thereof | |
| JP3546634B2 (en) | Selective etching method for nitride-based compound semiconductor and method for manufacturing semiconductor device | |
| JP3963233B2 (en) | Gallium nitride compound semiconductor light emitting device and method for manufacturing the same | |
| JP5874689B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| JP4415440B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor laser | |
| JP2011114017A (en) | Method of manufacturing nitride semiconductor device |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Effective date: 20041222 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20050111 |