JP2013232524A - 窒化ガリウム系半導体を作製する方法、iii族窒化物半導体デバイスを作製する方法、及びiii族窒化物半導体デバイス - Google Patents
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Abstract
【解決手段】大気圧で行われる熱処理(例えば大気圧の窒素雰囲気中の熱処理)では、シンボル「白抜き三角形」に示されるように、短時間ではp型GaN層の比抵抗が2.5Ω・cm程度である一方で、長時間(30分)ではp型GaN層の比抵抗が2.0Ω・cm程度である。しかしながら、長時間(30分)の熱処理は、所望の接触抵抗を提供できない。逆に、所望の接触抵抗を提供できる短時間の熱処理は、p型GaN層に所望の比抵抗を実現できない。つまり、上記の接触抵抗を達成可能な熱処理時間では、十分な活性化が行われず低比抵抗を得ることができない。
【選択図】図8
Description
図5は、実施例1において作製されたIII族窒化物半導体レーザの構造を概略的に示す図面である。
図7は、熱処理時間と接触抵抗との関係を示す図面である。この熱処理は、摂氏750度における窒素雰囲気(大気圧)で行われる。引き続く説明における接触抵抗及び比抵抗は、TLM(Transfer Length Measurement)法で測定される。図7を参照すると、熱処理時間の増加に伴って、アノード電極とp型コンタクト層との接触抵抗が増加する傾向にある。つまり、半極性のレーザ構造のp型窒化ガリウム系半導体を含むエピタキシャル基板を熱処理する際には、長時間の熱処理は表面の窒素原子抜けを誘起させて、結果として接触抵抗を増大させる。これ故に、活性化のための熱処理は、短時間で行われることが望ましい。特に半極性基板では、極性基板とは異なり表面原子配列にガリウム原子及び窒素原子の両方が含まれるので、大気圧中での熱処理では、高い蒸気圧を示す窒素原子が表面から離脱しやすく、この離脱に起因して、接触抵抗が悪化する。半極性表面を有するエピタキシャル基板の活性化は短時間の熱処理であることが好適である。
真空度(Torr)、熱処理時間の上限。
1×10−5、30分。
1×10−6、10分。
1×10−7、5分。
1×10−8、2分。
1×10−9、1分。
Claims (30)
- p型導電性を示す窒化ガリウム系半導体を作製する方法であって、
p型ドーパントを含む窒化ガリウム系半導体を備え、該窒化ガリウム系半導体のc軸の方向に延在する基準軸に直交する基準面に対して傾斜を成すIII族窒化物半導体表面を有するIII族窒化物半導体領域の熱処理を真空中で行う工程を備える、窒化ガリウム系半導体を作製する方法。 - 六方晶系のIII族窒化物からなる半極性面を有する基板を準備する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体領域は、前記基板の前記半極性面の上に設けられる、請求項1に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。 - 前記熱処理の真空度は、1×10−5Torr以下である、請求項1又は請求項2に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記熱処理の真空度は、7.5×10−8Torr以下である、請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記熱処理は、摂氏650度以上の温度で行われる、請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記熱処理は、摂氏700度以下の温度で行われる、請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記III族窒化物半導体表面は、前記III族窒化物半導体領域のIII族窒化物のc軸から前記III族窒化物のm軸の方向への傾斜を成す半極性面を含み、
前記傾斜の角度は、63度以上であり、80度未満である、請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。 - p型ドーパントのためのドーパント原料、有機金属III族原料及び窒素原料を成膜装置に供給して、前記窒化ガリウム系半導体を成長して、前記III族窒化物半導体表面を形成する工程を更に備える、請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記p型ドーパントはマグネシウムを含む、請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記窒化ガリウム系半導体は、GaN、InGaN、AlGaN、及びInAlGaNの少なくともいずれかを備える、請求項1〜請求項9のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- 前記III族窒化物半導体表面の上に電極を形成する工程を更に備える、請求項1〜請求項10のいずれか一項に記載された窒化ガリウム系半導体を作製する方法。
- p型導電性を示す窒化ガリウム系半導体を含むIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法であって、
p型ドーパントを含む窒化ガリウム系半導体を備え、該窒化ガリウム系半導体のc軸の方向に延在する基準軸に直交する基準面に対して傾斜を成すIII族窒化物半導体表面を有するIII族窒化物半導体領域の熱処理を真空中で行う工程と、
前記III族窒化物半導体表面の上に電極を形成する工程と、
を備える、III族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - 六方晶系のIII族窒化物からなる半極性面を有する基板を準備する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体領域は、前記基板の前記半極性面の上に設けられる、請求項12に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - 前記電極の形成は前記熱処理の後に行われる、請求項12又は請求項13に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記熱処理中の真空度は、1×10−5Torr以下である、請求項12〜請求項14のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記熱処理中の真空度は、7.5×10−8Torr以下である、請求項12〜請求項15のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記熱処理の温度範囲は、摂氏650度以上摂氏700度以下である、請求項12〜請求項16のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記III族窒化物半導体表面は、前記III族窒化物半導体領域のIII族窒化物のc軸から前記III族窒化物のm軸の方向への傾斜を成す半極性面を含み、
前記傾斜の角度範囲は、63度以上であり、80度未満である、請求項12〜請求項17のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - p型ドーパントのためのドーパント原料、有機金属III族原料及び窒素原料を成膜装置に供給して、前記窒化ガリウム系半導体を成長する工程を更に備え、
前記熱処理は、前記成膜装置と異なる装置で行われ、
前記装置は、成膜のために用いられる圧力より低い圧力を達成可能なチャンバを有する、請求項12〜請求項18のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - 前記熱処理に先立って、有機金属III族原料及び窒素原料を成膜装置に供給して、窒化ガリウム系半導体からなる活性層を成長する工程を更に備え、
前記III族窒化物半導体領域は前記活性層を含む、請求項12〜請求項19のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - 前記活性層は、480nm以上540nm以下の範囲内の波長を有する光を発生するように設けられる、請求項20に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記活性層は、510nm以上540nm以下の範囲内の波長を有する光を発生するように設けられる、請求項20又は請求項21に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。
- 前記III族窒化物半導体表面はp型窒化ガリウム系半導体からなり、
前記p型窒化ガリウム系半導体はp型ドーパント及び水素を含み、
前記p型窒化ガリウム系半導体の水素濃度は前記p型窒化ガリウム系半導体のp型ドーパント濃度の10パーセント以下である、請求項12〜請求項22のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - 前記窒化ガリウム系半導体は、GaN、InGaN、AlGaN、及びInAlGaNの少なくともいずれかを備え、
前記p型ドーパントはマグネシウムを含む、請求項12〜請求項23のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイスを作製する方法。 - III族窒化物半導体デバイスであって、
基板と、
前記基板の主面の上に設けられ窒化ガリウム系半導体からなる活性層と、
前記基板の前記主面の上に設けられ窒化ガリウム系半導体表面を有するp型窒化ガリウム系半導体領域と、
を備え、
前記窒化ガリウム系半導体表面は、前記p型窒化ガリウム系半導体領域のc軸の方向に延在する基準軸に直交する基準面に対して傾斜を成し、
前記p型窒化ガリウム系半導体領域は、p型ドーパント及び水素を含み、
前記p型窒化ガリウム系半導体領域の水素濃度は前記p型窒化ガリウム系半導体領域のp型ドーパント濃度の10パーセント以下である、III族窒化物半導体デバイス。 - 前記p型窒化ガリウム系半導体領域の窒化ガリウム系半導体表面に接合を成す電極を更に備え、
前記p型ドーパントはマグネシウムを含み、
前記p型窒化ガリウム系半導体領域の窒化ガリウム系半導体表面と前記電極との接合界面は、前記基準面に対して傾斜する、請求項25に記載されたIII族窒化物半導体デバイス。 - 前記基板上に設けられたn型窒化ガリウム系半導体領域を更に備え、
前記基板はIII族窒化物からなる主面を有し、
前記基板の前記主面は半極性を示し、
前記n型窒化ガリウム系半導体領域、前記活性層、及び前記p型窒化ガリウム系半導体領域は、前記基板の前記主面の法線軸の方向に配列され、
前記法線軸は前記基準軸に対して傾斜し、
前記活性層は、前記n型窒化ガリウム系半導体領域と前記p型窒化ガリウム系半導体領域との間に設けられる、請求項25又は請求項26に記載されたIII族窒化物半導体デバイス。 - 前記傾斜は、前記p型窒化ガリウム系半導体領域のc軸からm軸への方向に成されており、
前記傾斜の角度は63度以上80度未満の範囲にある、請求項25〜請求項27のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイス。 - 前記活性層は、480nm以上540nm以下の範囲内の波長を有する光を発生するように設けられる、請求項25〜請求項28のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイス。
- 前記活性層は、510nm以上540nm以下の範囲内の波長を有する光を発生するように設けられる、請求項25〜請求項29のいずれか一項に記載されたIII族窒化物半導体デバイス。
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