JP3461074B2 - Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法 - Google Patents
Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法Info
- Publication number
- JP3461074B2 JP3461074B2 JP32299295A JP32299295A JP3461074B2 JP 3461074 B2 JP3461074 B2 JP 3461074B2 JP 32299295 A JP32299295 A JP 32299295A JP 32299295 A JP32299295 A JP 32299295A JP 3461074 B2 JP3461074 B2 JP 3461074B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- junction
- crystal layer
- electrode
- voltage
- electric field
- 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.)
- Expired - Lifetime
Links
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 34
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 20
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 18
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 claims description 77
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 55
- 230000005684 electric field Effects 0.000 claims description 45
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 29
- 230000000670 limiting effect Effects 0.000 claims description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 3
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 3
- 150000002902 organometallic compounds Chemical class 0.000 claims 2
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 claims 1
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 82
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 40
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 40
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 27
- 238000011282 treatment Methods 0.000 description 25
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 24
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 21
- KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N Palladium Chemical compound [Pd] KDLHZDBZIXYQEI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 238000009792 diffusion process Methods 0.000 description 13
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 11
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 11
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 11
- 230000002441 reversible effect Effects 0.000 description 11
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 10
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- 235000012431 wafers Nutrition 0.000 description 10
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 9
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 8
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 6
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 6
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 6
- 229910004298 SiO 2 Inorganic materials 0.000 description 5
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000010894 electron beam technology Methods 0.000 description 5
- 230000006870 function Effects 0.000 description 5
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 5
- -1 hydrogen ions Chemical class 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 5
- 230000000903 blocking effect Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 4
- 238000010494 dissociation reaction Methods 0.000 description 4
- 230000005593 dissociations Effects 0.000 description 4
- 125000004435 hydrogen atom Chemical group [H]* 0.000 description 4
- 239000012212 insulator Substances 0.000 description 4
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 4
- 238000002161 passivation Methods 0.000 description 4
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 4
- 239000011241 protective layer Substances 0.000 description 4
- 230000002829 reductive effect Effects 0.000 description 4
- 238000011160 research Methods 0.000 description 4
- 229910019080 Mg-H Inorganic materials 0.000 description 3
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 230000009471 action Effects 0.000 description 3
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 3
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 3
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 3
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 3
- 125000005842 heteroatom Chemical group 0.000 description 3
- 239000012299 nitrogen atmosphere Substances 0.000 description 3
- 230000035515 penetration Effects 0.000 description 3
- 238000001020 plasma etching Methods 0.000 description 3
- 230000001681 protective effect Effects 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 3
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 3
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000013459 approach Methods 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 239000003574 free electron Substances 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 239000012528 membrane Substances 0.000 description 2
- 150000002736 metal compounds Chemical class 0.000 description 2
- 230000005012 migration Effects 0.000 description 2
- 238000013508 migration Methods 0.000 description 2
- 230000007935 neutral effect Effects 0.000 description 2
- 238000000206 photolithography Methods 0.000 description 2
- 229920002120 photoresistant polymer Polymers 0.000 description 2
- 239000000047 product Substances 0.000 description 2
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 2
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N Silicium dioxide Chemical compound O=[Si]=O VYPSYNLAJGMNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 1
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 1
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 1
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 1
- 230000002238 attenuated effect Effects 0.000 description 1
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 1
- 230000008859 change Effects 0.000 description 1
- 238000003486 chemical etching Methods 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 230000008878 coupling Effects 0.000 description 1
- 238000010168 coupling process Methods 0.000 description 1
- 238000005859 coupling reaction Methods 0.000 description 1
- 230000002950 deficient Effects 0.000 description 1
- 230000006866 deterioration Effects 0.000 description 1
- 238000000295 emission spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000005530 etching Methods 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- PIPQOOWEMLRYEJ-UHFFFAOYSA-N indium(1+) Chemical compound [In+] PIPQOOWEMLRYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 1
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 239000007769 metal material Substances 0.000 description 1
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 description 1
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 1
- 229910052763 palladium Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000036961 partial effect Effects 0.000 description 1
- 239000012466 permeate Substances 0.000 description 1
- 238000005424 photoluminescence Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 229910052814 silicon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010408 sweeping Methods 0.000 description 1
- JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N tellanylidenegermanium Chemical compound [Te]=[Ge] JBQYATWDVHIOAR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
- H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/065—Gp III-V generic compounds-processing
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
- Y10S—TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y10S148/00—Metal treatment
- Y10S148/113—Nitrides of boron or aluminum or gallium
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
Description
【０００１】
【本発明の属する技術分野】本発明は、III族窒化物半
導体素子（以下、単に素子ともいう）に関し、特に、そ
の素子の作製方法に関する。
導体素子（以下、単に素子ともいう）に関し、特に、そ
の素子の作製方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光素子発光ダイオード及び半導体レー
ザダイオードなどの発光素子の分野において、III族窒
化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の単
結晶にマグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）等のII族元
素が添加された結晶層からなる半導体発光素子が、青色
発光可能なワイドギャップ半導体として注目されてい
る。
ザダイオードなどの発光素子の分野において、III族窒
化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の単
結晶にマグネシウム（Ｍｇ）や亜鉛（Ｚｎ）等のII族元
素が添加された結晶層からなる半導体発光素子が、青色
発光可能なワイドギャップ半導体として注目されてい
る。
【０００３】MgやZnなどのII族元素が添加されたアルミ
ニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）及び窒素（Ｎ）の(AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y
≦1)の結晶は、成長したまま（as grown：アズグロン）
では極めて高抵抗であり、また青色や紫外線の発光特性
も悪いため、青色発光ダイオード等の短波長素子を作製
してもその発光特性は芳しくないことが知られている。
ニウム（Ａｌ）、ガリウム（Ｇａ）、インジウム（Ｉ
ｎ）及び窒素（Ｎ）の(AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y
≦1)の結晶は、成長したまま（as grown：アズグロン）
では極めて高抵抗であり、また青色や紫外線の発光特性
も悪いため、青色発光ダイオード等の短波長素子を作製
してもその発光特性は芳しくないことが知られている。
【０００４】近年、ＭｇやＺｎを添加し高抵抗化した
（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶に特殊な処
理を施すことにより、低抵抗ｐ型化する方法が報告され
ている。Ｈ．Amano等は結晶に低加速電子線照射処理を
施すことにより、低抵抗ｐ型化することを見いだしてい
る（ H.Amano, M.Kito, K.Hiramatsu and I.Akasaki, J
pn. J.Appl. Phys.Vol.28,1989,pp.L2112-L2114）。ま
た、S.Nakamura等は、窒素雰囲気大気圧下または加圧下
で加熱処理を結晶に施すことにより、やはり低抵抗ｐ型
化することを見いだしている（S.Nakamura, T.Mukai,
M.Senou and N.Iwasa, Jpn.J.Appl.Phys. Vol.31,1992,
pp-L139-L142）。
（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶に特殊な処
理を施すことにより、低抵抗ｐ型化する方法が報告され
ている。Ｈ．Amano等は結晶に低加速電子線照射処理を
施すことにより、低抵抗ｐ型化することを見いだしてい
る（ H.Amano, M.Kito, K.Hiramatsu and I.Akasaki, J
pn. J.Appl. Phys.Vol.28,1989,pp.L2112-L2114）。ま
た、S.Nakamura等は、窒素雰囲気大気圧下または加圧下
で加熱処理を結晶に施すことにより、やはり低抵抗ｐ型
化することを見いだしている（S.Nakamura, T.Mukai,
M.Senou and N.Iwasa, Jpn.J.Appl.Phys. Vol.31,1992,
pp-L139-L142）。
【０００５】これらのｐ型化処理の機構は、成膜時にお
いてＭｇ等のII族アクセプタ不純物と膜中で結合してこ
れを不動態化している水素原子が、上記処理によって解
離脱離するものとして解釈されている。前記低加速電子
照射処理による方法は、青色発光強度を増大させしかも
低抵抗化できる点で処理方法として優れているが、処理
深さが電子線の進入深さによって制約されており、この
処理に用いられる加速電圧である６〜３０ｋＶの場合、
処理深さは表面から約0.5μｍ程度であった。電子の加
速電圧を増大させれば進入深さを増大させることはでき
るが、結晶に損傷を与え始めてしまうため、発光素子へ
の応用上難点があった。また、電子線を掃引することで
処理を行うので、１枚のウエハを処理するのに時間を要
するのも量産適用上の難点であった。
いてＭｇ等のII族アクセプタ不純物と膜中で結合してこ
れを不動態化している水素原子が、上記処理によって解
離脱離するものとして解釈されている。前記低加速電子
照射処理による方法は、青色発光強度を増大させしかも
低抵抗化できる点で処理方法として優れているが、処理
深さが電子線の進入深さによって制約されており、この
処理に用いられる加速電圧である６〜３０ｋＶの場合、
処理深さは表面から約0.5μｍ程度であった。電子の加
速電圧を増大させれば進入深さを増大させることはでき
るが、結晶に損傷を与え始めてしまうため、発光素子へ
の応用上難点があった。また、電子線を掃引することで
処理を行うので、１枚のウエハを処理するのに時間を要
するのも量産適用上の難点であった。
【０００６】一方、前記加熱処理による方法は、ｐ型の
発現の程度に関しては低加速電子線照射処理と同等であ
る一方、処理深さについては電子線の進入深さといった
制約要因がない。また、多数のウエハを加熱炉に入れて
処理することが可能である点で、量産適用上極めて有利
である。しかし、この方法にも欠点がある。ｐ型発現、
つまり電気的特性のみに着目すれば、Nakamura（S.Naka
mura, T.Mukai, M.Senou and N.Iwasa, Jpn. J.Appl.Ph
ys.Vol.31,1992,pp-L139-L142）らが述べているよう
に、処理温度が高い方が望ましいが、温度を高くする
と、今度は結晶膜の発光特性が低下してくるのである。
これは、加熱によって結晶膜中に窒素の空孔が発生して
くるためであると考えられる。（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦
x≦1,0≦y≦1)系材料を用いて短波長発光素子を作製す
る場合の主たる構成２元化合物であるGaNの平衡窒素解
離圧は 1100℃で 100気圧と極めて高く、ｐ型発現のた
めの加熱処理を行う際に、膜中の窒素が解離し、膜の外
へ脱離して行きやすいのである。
発現の程度に関しては低加速電子線照射処理と同等であ
る一方、処理深さについては電子線の進入深さといった
制約要因がない。また、多数のウエハを加熱炉に入れて
処理することが可能である点で、量産適用上極めて有利
である。しかし、この方法にも欠点がある。ｐ型発現、
つまり電気的特性のみに着目すれば、Nakamura（S.Naka
mura, T.Mukai, M.Senou and N.Iwasa, Jpn. J.Appl.Ph
ys.Vol.31,1992,pp-L139-L142）らが述べているよう
に、処理温度が高い方が望ましいが、温度を高くする
と、今度は結晶膜の発光特性が低下してくるのである。
これは、加熱によって結晶膜中に窒素の空孔が発生して
くるためであると考えられる。（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦
x≦1,0≦y≦1)系材料を用いて短波長発光素子を作製す
る場合の主たる構成２元化合物であるGaNの平衡窒素解
離圧は 1100℃で 100気圧と極めて高く、ｐ型発現のた
めの加熱処理を行う際に、膜中の窒素が解離し、膜の外
へ脱離して行きやすいのである。
【０００７】これを避けるには、次のａ〜ｃの方法が考
えられている。 ａ．雰囲気である窒素の圧力を前記解離圧以上に設定す
る方法、 ｂ．結晶膜の表面に水素透過性を有する一方で窒素を透
過しない、保護膜を形成した後に加熱処理を行う方法
（特願平3-321353）、 ｃ．これらとは別に、温度を例えば 1150℃の様に極め
て高温に設定する代わりに処理時間を極めて短くする
（３０秒）という方法（M.Asif Kahn, Q.Chen, R.A.Sko
gman, and J.N.Kuznia, Appl.Phys. Lett. Vol.66,199
5,pp2046-pp2047）。
えられている。 ａ．雰囲気である窒素の圧力を前記解離圧以上に設定す
る方法、 ｂ．結晶膜の表面に水素透過性を有する一方で窒素を透
過しない、保護膜を形成した後に加熱処理を行う方法
（特願平3-321353）、 ｃ．これらとは別に、温度を例えば 1150℃の様に極め
て高温に設定する代わりに処理時間を極めて短くする
（３０秒）という方法（M.Asif Kahn, Q.Chen, R.A.Sko
gman, and J.N.Kuznia, Appl.Phys. Lett. Vol.66,199
5,pp2046-pp2047）。
【０００８】しかしながら、ａ方法の場合は前述したよ
うに数１０気圧以上の窒素圧を必要とするため量産適用
性が悪く、ｂ方法の場合は特願平 3-321353の請求範囲
４項にあるような GaAlN、AlN、Si3N4、SiO2のいずれか
をキャップ層として用いた場合、後３者はすべて絶縁性
であるため、ｐ側電極形成前にこれを除去する必要性が
あり、量産的でなく、仮に GaAlNを用いた場合も、内部
の層を十分なｐ型にせんとして加熱処理を行えば、この
AlGaN層中に高濃度の窒素空孔を生ずることとなるた
め、ｐ+コンタクト層とはなり得ない。従って、この場
合も GaAlN層は電極形成前に除去せざるを得ない。しか
るに、GaNを含む窒化物は化学的に極めて安定であるた
めに化学エッチングが殆ど不可能であるとの特徴を持っ
ている。従って、キャップ層を用いていることはいかな
る場合でも量産的でない。ｃ方法の場合は、Ｍｇを不動
態化している水素の膜からの脱離速度と、母体窒化物結
晶からの窒素の脱離速度の差を利用しようとするもので
あり、基本的に、両者の妥協点に設定せざるを得ない
上、急峻な昇温降温と、これを再現性良く行うことの難
しさがある。
うに数１０気圧以上の窒素圧を必要とするため量産適用
性が悪く、ｂ方法の場合は特願平 3-321353の請求範囲
４項にあるような GaAlN、AlN、Si3N4、SiO2のいずれか
をキャップ層として用いた場合、後３者はすべて絶縁性
であるため、ｐ側電極形成前にこれを除去する必要性が
あり、量産的でなく、仮に GaAlNを用いた場合も、内部
の層を十分なｐ型にせんとして加熱処理を行えば、この
AlGaN層中に高濃度の窒素空孔を生ずることとなるた
め、ｐ+コンタクト層とはなり得ない。従って、この場
合も GaAlN層は電極形成前に除去せざるを得ない。しか
るに、GaNを含む窒化物は化学的に極めて安定であるた
めに化学エッチングが殆ど不可能であるとの特徴を持っ
ている。従って、キャップ層を用いていることはいかな
る場合でも量産的でない。ｃ方法の場合は、Ｍｇを不動
態化している水素の膜からの脱離速度と、母体窒化物結
晶からの窒素の脱離速度の差を利用しようとするもので
あり、基本的に、両者の妥協点に設定せざるを得ない
上、急峻な昇温降温と、これを再現性良く行うことの難
しさがある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】これら加熱による処理
方法のすべてに共通して、十分なｐ型特性を得ようとし
て加熱温度を高く設定すると、素子内部の母体元素やア
クセプタ不純物の成長層間の相互拡散が生じやすくな
り、特に急峻な界面を必要とする青緑色、青色、紫外等
の短波長発光ダイオードのレーザの作製には問題とな
る。
方法のすべてに共通して、十分なｐ型特性を得ようとし
て加熱温度を高く設定すると、素子内部の母体元素やア
クセプタ不純物の成長層間の相互拡散が生じやすくな
り、特に急峻な界面を必要とする青緑色、青色、紫外等
の短波長発光ダイオードのレーザの作製には問題とな
る。
【００１０】本発明の目的は、アクセプタ不純物の成長
層内部の相互拡散を抑制しつつ、発光ダイオード或いは
半導体レーザとして必要なｐ型キャリア濃度を達成する
製造方法と、これを用いた発光素子を提供することにあ
る。
層内部の相互拡散を抑制しつつ、発光ダイオード或いは
半導体レーザとして必要なｐ型キャリア濃度を達成する
製造方法と、これを用いた発光素子を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明のIII族窒化物半
導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層を
含む半導体発光素子の製造方法は、II族元素を添加して
III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦
1)の結晶層を含む少なくとも１つのｐｎ接合又はｐｉｎ
接合を形成する接合形成工程と、前記結晶層上に電極を
形成する工程と、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合を所定温
度範囲に加熱し、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合が所定温
度範囲にある期間の少なくとも一部の期間において、前
記電極を介して前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合をよぎる電
界を形成する電界形成加熱工程とを含む。
導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層を
含む半導体発光素子の製造方法は、II族元素を添加して
III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦
1)の結晶層を含む少なくとも１つのｐｎ接合又はｐｉｎ
接合を形成する接合形成工程と、前記結晶層上に電極を
形成する工程と、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合を所定温
度範囲に加熱し、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合が所定温
度範囲にある期間の少なくとも一部の期間において、前
記電極を介して前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合をよぎる電
界を形成する電界形成加熱工程とを含む。
【００１２】III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0
≦x≦1,0≦y≦1)のｎ型結晶層とこれにII族元素が添加
されたｐ型結晶層からなる少なくとも１つのｐｎ接合又
はｐｉｎ接合を形成した両結晶層上に電極を形成し、こ
れを加熱し、少なくとも加熱状態にある期間の一部の期
間において、電極間の結晶層に電圧を印加することによ
り、前記電界形成加熱工程の加熱温度を低温化せんとす
るものである。
≦x≦1,0≦y≦1)のｎ型結晶層とこれにII族元素が添加
されたｐ型結晶層からなる少なくとも１つのｐｎ接合又
はｐｉｎ接合を形成した両結晶層上に電極を形成し、こ
れを加熱し、少なくとも加熱状態にある期間の一部の期
間において、電極間の結晶層に電圧を印加することによ
り、前記電界形成加熱工程の加熱温度を低温化せんとす
るものである。
【００１３】前記、III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-yl
nyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層及びｐｎ接合又はｐｉｎ
接合を形成する手段は、いわゆる有機金属気相成長法で
ある。具体的な加熱温度としては、十分な加熱処理がな
される温度として前記の論文(S.Nakamura, T.Mukai, M.
Senou and N.Iwasa, Jpn, J.Appl.Phys.d Vol.31,1992,
pp-L139-L142）に示されている 700℃以下の温度であ
り、更には、特願平 3-321353に熱処理効果の生じない
温度として開示された 400℃以下で十分な処理効果を発
現させうることを特徴としている。
nyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層及びｐｎ接合又はｐｉｎ
接合を形成する手段は、いわゆる有機金属気相成長法で
ある。具体的な加熱温度としては、十分な加熱処理がな
される温度として前記の論文(S.Nakamura, T.Mukai, M.
Senou and N.Iwasa, Jpn, J.Appl.Phys.d Vol.31,1992,
pp-L139-L142）に示されている 700℃以下の温度であ
り、更には、特願平 3-321353に熱処理効果の生じない
温度として開示された 400℃以下で十分な処理効果を発
現させうることを特徴としている。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明者は、有機金属化合物気相
成長装置(MOCVD)により、原料ガスとして混晶組成に見
合うだけの有機金属化合物ガス、例えばトリメチルガリ
ウム（Trimethyl gallium:TMG）、トリメチルアルミニ
ウム（Trimethyl Aluminum:TMA）及びトリメチルインジ
ウム（Trimethyl Indium:TMI)並びにＮＨ3などをｘ及び
ｙが所望の値となるよう流量を制御しつつ供給して、各
層の成長を行い、MgやZnなどのII族アクセプタ不純物を
ドープした発光特性が良好でかつ低抵抗な（AlxGal-x)l
-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)単結晶を得るべく処理方法を
種々検討した結果、本発明を完成した。
成長装置(MOCVD)により、原料ガスとして混晶組成に見
合うだけの有機金属化合物ガス、例えばトリメチルガリ
ウム（Trimethyl gallium:TMG）、トリメチルアルミニ
ウム（Trimethyl Aluminum:TMA）及びトリメチルインジ
ウム（Trimethyl Indium:TMI)並びにＮＨ3などをｘ及び
ｙが所望の値となるよう流量を制御しつつ供給して、各
層の成長を行い、MgやZnなどのII族アクセプタ不純物を
ドープした発光特性が良好でかつ低抵抗な（AlxGal-x)l
-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)単結晶を得るべく処理方法を
種々検討した結果、本発明を完成した。
【００１５】以下に、本発明によるサファイア基板上へ
のGaN単結晶及びMgドープGaN単結晶のホモ構造の発光ダ
イオードを作製する方法の実施例を説明する。以下に説
明する実施例は、本発明を例示するに過ぎず、本発明を
限定するものではない。即ち、本発明あは、ｐｎ接合型
の発光ダイオードだけでなく、ｐ型及びｎ型半導体層間
に真性層を接合させたｐｉｎ接合型の発光素子にも応用
できる。
のGaN単結晶及びMgドープGaN単結晶のホモ構造の発光ダ
イオードを作製する方法の実施例を説明する。以下に説
明する実施例は、本発明を例示するに過ぎず、本発明を
限定するものではない。即ち、本発明あは、ｐｎ接合型
の発光ダイオードだけでなく、ｐ型及びｎ型半導体層間
に真性層を接合させたｐｉｎ接合型の発光素子にも応用
できる。
【００１６】実施例１（加熱処理中の逆バイアス印加の
場合） 本実施例により作成された発光ダイオードは、図１に示
すように、サファイア基板１、窒化アルミニウム（Al
N）のバッファ層２、Siがドープされたｎ型GaN層３、Mg
がドープされたGaN層４及び電極５Ａ，５Ｂ，５Ｃから
なり、酸化シリコン（SiO2）の保護層６で表面が保護さ
れている。（ｐｎ接合形成工程） 基板１となるサファイアウエハを
装置成長炉内に装着し、この上に、各原料ガスで各層を
順に作成する。サファイアと（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x
≦1,0≦y≦1)との間には格子定数差が１０％以上あるの
で、AlNのバッファ層２をサファイア基板上に600℃以下
の低温度で膜厚５０nm程度で堆積して、このバッファ層
２上にSiドープｎ型GaN層３をエピキタシャル成長させ
て、低抵抗のエピタキシャル基板を作成する。GaN結晶
は故意に不純物を添加しなくてもｎ型伝導性を示すた
め、そのままｎ型層に利用できるが、Siなどドナーとし
て働く不純物を添加してもよい。
場合） 本実施例により作成された発光ダイオードは、図１に示
すように、サファイア基板１、窒化アルミニウム（Al
N）のバッファ層２、Siがドープされたｎ型GaN層３、Mg
がドープされたGaN層４及び電極５Ａ，５Ｂ，５Ｃから
なり、酸化シリコン（SiO2）の保護層６で表面が保護さ
れている。（ｐｎ接合形成工程） 基板１となるサファイアウエハを
装置成長炉内に装着し、この上に、各原料ガスで各層を
順に作成する。サファイアと（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x
≦1,0≦y≦1)との間には格子定数差が１０％以上あるの
で、AlNのバッファ層２をサファイア基板上に600℃以下
の低温度で膜厚５０nm程度で堆積して、このバッファ層
２上にSiドープｎ型GaN層３をエピキタシャル成長させ
て、低抵抗のエピタキシャル基板を作成する。GaN結晶
は故意に不純物を添加しなくてもｎ型伝導性を示すた
め、そのままｎ型層に利用できるが、Siなどドナーとし
て働く不純物を添加してもよい。
【００１７】次に、成長炉内で続いて上記原料ガスと共
に有機Mgガスを供給して、伝導性の異なるMgドープGaN
層４を成膜し、ｐｎ接合を形成する。冷却後、Mgドープ
GaN層４付のウエハ基板を成長炉より取り出す。（電極形成工程） 次に、フォトリソグラフィを用いて、
ウエハ上にエッチングマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）を用いて不必要なMgドープGaN層の
部分的除去を行い、部分的にSiドープｎ型GaN層３を露
出させる。
に有機Mgガスを供給して、伝導性の異なるMgドープGaN
層４を成膜し、ｐｎ接合を形成する。冷却後、Mgドープ
GaN層４付のウエハ基板を成長炉より取り出す。（電極形成工程） 次に、フォトリソグラフィを用いて、
ウエハ上にエッチングマスクを形成し、ＲＩＥ（反応性
イオンエッチング）を用いて不必要なMgドープGaN層の
部分的除去を行い、部分的にSiドープｎ型GaN層３を露
出させる。
【００１８】次に、フォトレジストを塗布し、これをフ
ォトリソグラフィ技術にて電極形成部分を残して除去
し、この上にSiO2保護層６をスパッタにより堆積させ
る。この後リフトオフ法により、フォトレジストごと不
要なSiO2保護層６を部分的除去して電極ホールを形成す
る。Siドープｎ型GaN層３が露出した電極ホール部分
に、チタン（Ｔｉ）を５０ｎｍ、続いてAlを２００ｎｍ
蒸着し、電極５Ａを形成する。
ォトリソグラフィ技術にて電極形成部分を残して除去
し、この上にSiO2保護層６をスパッタにより堆積させ
る。この後リフトオフ法により、フォトレジストごと不
要なSiO2保護層６を部分的除去して電極ホールを形成す
る。Siドープｎ型GaN層３が露出した電極ホール部分
に、チタン（Ｔｉ）を５０ｎｍ、続いてAlを２００ｎｍ
蒸着し、電極５Ａを形成する。
【００１９】MgドープGaN層４が露出している電極ホー
ル部分にパラジウム（Ｐｄ）を５０ｎｍ蒸着し、電極５
Ｂを形成する。（電界印加加熱工程） この様にして作製したウエハに対
し、１気圧の窒素雰囲気下の熱処理炉にて加熱処理を行
う。この時、電極５Ｂに対して逆バイアス即ち、電極５
Ａが正の電圧となるように１．５Ｖの直流電圧を加え
た。後述するように、この電圧として１〜２Ｖ程度の電
圧が有れば良い。加熱条件の３００℃〜６００℃の温度
で２０分間保持の後、室温に戻し、取り出したウエハの
Ｐｄ電極５Ｂ上に、再度マスク蒸着により、Ａｌを２０
０ｎｍ堆積させて電極５Ｃを形成後、個々の素子に切り
分け、電気特性の測定を行った。
ル部分にパラジウム（Ｐｄ）を５０ｎｍ蒸着し、電極５
Ｂを形成する。（電界印加加熱工程） この様にして作製したウエハに対
し、１気圧の窒素雰囲気下の熱処理炉にて加熱処理を行
う。この時、電極５Ｂに対して逆バイアス即ち、電極５
Ａが正の電圧となるように１．５Ｖの直流電圧を加え
た。後述するように、この電圧として１〜２Ｖ程度の電
圧が有れば良い。加熱条件の３００℃〜６００℃の温度
で２０分間保持の後、室温に戻し、取り出したウエハの
Ｐｄ電極５Ｂ上に、再度マスク蒸着により、Ａｌを２０
０ｎｍ堆積させて電極５Ｃを形成後、個々の素子に切り
分け、電気特性の測定を行った。
【００２０】図２はこの方法で 600℃にて処理した素子
のＩ−Ｖ（電圧−電流）特性と、直流電圧を印加せずに
加熱処理した比較例の素子の特性とを比較したものであ
る。また、図３は 300℃にて同様の処理を行った素子の
Ｉ−Ｖ特性である。更にまた図４は、上述のＲＩＥ加工
後のウエハに対し、800℃２０分の加熱処理のみを加
え、しかる後に、上述の電極５Ａ及びｐ型GaN層上にＮ
ｉを３０ｎｍ、Alを２００ｎｍ蒸着して作製した比較例
の素子のＩ−Ｖ特性である。尚、 800℃２０分の条件
は、加熱条件のみで十分なｐ型化が行えることが確認さ
れている条件である。
のＩ−Ｖ（電圧−電流）特性と、直流電圧を印加せずに
加熱処理した比較例の素子の特性とを比較したものであ
る。また、図３は 300℃にて同様の処理を行った素子の
Ｉ−Ｖ特性である。更にまた図４は、上述のＲＩＥ加工
後のウエハに対し、800℃２０分の加熱処理のみを加
え、しかる後に、上述の電極５Ａ及びｐ型GaN層上にＮ
ｉを３０ｎｍ、Alを２００ｎｍ蒸着して作製した比較例
の素子のＩ−Ｖ特性である。尚、 800℃２０分の条件
は、加熱条件のみで十分なｐ型化が行えることが確認さ
れている条件である。
【００２１】これらの特性を比較すると、直流電圧を印
加した場合には、 300℃という、従来では十分なｐ型発
現が不可能であった温度でも、通常処理の８００℃と同
等の低抵抗化特性が得られていることが分かる。尚、３
００℃以下の温度、例えば室温であっても処理効果は得
られるが、処理の均一性が不十分となり易くなるので、
処理の均一性のために実用上の処理温度としては１００
℃以上が好ましい。（逆バイアス電界印加による低温加熱ｐ型発現の機構）
この現象は以下の様にして説明される。有機金属気相成
長法を用いて成長したMgドープのGaN膜中では、Ｖ族原
料として成長に用いているＮＨ3起源の水素がMgと会合
して、Mg−Ｈとも言うべきで、ある種の複合体（コンプ
レックス）形成することでアクセプタ不純物としてのMg
を不動態化している。
加した場合には、 300℃という、従来では十分なｐ型発
現が不可能であった温度でも、通常処理の８００℃と同
等の低抵抗化特性が得られていることが分かる。尚、３
００℃以下の温度、例えば室温であっても処理効果は得
られるが、処理の均一性が不十分となり易くなるので、
処理の均一性のために実用上の処理温度としては１００
℃以上が好ましい。（逆バイアス電界印加による低温加熱ｐ型発現の機構）
この現象は以下の様にして説明される。有機金属気相成
長法を用いて成長したMgドープのGaN膜中では、Ｖ族原
料として成長に用いているＮＨ3起源の水素がMgと会合
して、Mg−Ｈとも言うべきで、ある種の複合体（コンプ
レックス）形成することでアクセプタ不純物としてのMg
を不動態化している。
【００２２】
【化１】
【００２３】（Ａ）式はGaN結晶格子中でアクセプタと
して機能しているMg原子の様子を表しており、II族元素
で、最外殻に２個の電子しか有していないMgはIII族で
あるGaの格子点に入ることでアクセプタとして働く。
して機能しているMg原子の様子を表しており、II族元素
で、最外殻に２個の電子しか有していないMgはIII族で
あるGaの格子点に入ることでアクセプタとして働く。
【００２４】
【化２】
【００２５】一方、（Ｂ）式は、水素によって不動態化
されている状態のMg原子の様子を表している。両式中の
中央付近のMg−Ｎペア近傍の結合に関わる最外殻電子数
を比較してみる。（Ａ）式の場合は、
されている状態のMg原子の様子を表している。両式中の
中央付近のMg−Ｎペア近傍の結合に関わる最外殻電子数
を比較してみる。（Ａ）式の場合は、
【００２６】
【化３】
【００２７】上記MgがGa、つまり不純物が入っていなけ
れば、電子総数は１４個であるので、上記の結合部分は
電子が１個欠乏した状態となっている。この事実によ
り、Mgはアクセプタとして機能している。一方、（Ｂ）
式の場合で同様な計算を行うと、
れば、電子総数は１４個であるので、上記の結合部分は
電子が１個欠乏した状態となっている。この事実によ
り、Mgはアクセプタとして機能している。一方、（Ｂ）
式の場合で同様な計算を行うと、
【００２８】
【化４】
【００２９】となり、不純物が入っていない場合の１４
個と一致する。このことにより、水素がMgを不導態化
し、アクセプタとしての機能を阻害している。こうした
水素はＶ族である窒素との間で結合を結んでいることが
分っており、その結合エネルギは母体半導体の構成元素
間の結合エネルギよりはるかに小さいことも分ってい
る。従って、母体半導体の融点以下の温度で加熱処理を
行うことにより、水素をMgアクセプタから解離させるこ
とができる。こうしたコンプレックスが熱により解離す
る様子は、簡略化すると下式のように表される。
個と一致する。このことにより、水素がMgを不導態化
し、アクセプタとしての機能を阻害している。こうした
水素はＶ族である窒素との間で結合を結んでいることが
分っており、その結合エネルギは母体半導体の構成元素
間の結合エネルギよりはるかに小さいことも分ってい
る。従って、母体半導体の融点以下の温度で加熱処理を
行うことにより、水素をMgアクセプタから解離させるこ
とができる。こうしたコンプレックスが熱により解離す
る様子は、簡略化すると下式のように表される。
【００３０】
【化５】
【００３１】この様にして膜中で解離した水素は、膜外
雰囲気が窒素で水素分圧が無いため、膜表面から徐々に
脱離していくこととなり、水素は膜中の濃度勾配により
膜外へと拡散し、徐々にその濃度を減じていくこととな
る。（１）式の反応は可逆反応であるので、ある特定の
条件下で（１）式は平衡状態をとる。（１）の反応を右
へ進行させる原動力は、（１）式左辺から右辺の反応の
生成物である水素原子が膜外へ拡散脱離していく機構に
他ならない。加熱処理のみによりｐ型を発現させようと
する場合に高い温度が必要になる理由の一つは、この処
理過程において律速過程となっている水素の拡散を、温
度の上昇によって加速する必要があるからである。
雰囲気が窒素で水素分圧が無いため、膜表面から徐々に
脱離していくこととなり、水素は膜中の濃度勾配により
膜外へと拡散し、徐々にその濃度を減じていくこととな
る。（１）式の反応は可逆反応であるので、ある特定の
条件下で（１）式は平衡状態をとる。（１）の反応を右
へ進行させる原動力は、（１）式左辺から右辺の反応の
生成物である水素原子が膜外へ拡散脱離していく機構に
他ならない。加熱処理のみによりｐ型を発現させようと
する場合に高い温度が必要になる理由の一つは、この処
理過程において律速過程となっている水素の拡散を、温
度の上昇によって加速する必要があるからである。
【００３２】本発明は、以上の知見を基に、コンプレッ
クスの解離の結果生ずる水素が電荷を有していることに
着目して、濃度勾配のみによる拡散でなく、膜中に発生
させた電界により水素を泳動させることで、処理温度の
低減と、速やかな処理を得るものである。図５は実施例
１において、逆バイアス下の加熱処理中の膜内の様子を
表している。
クスの解離の結果生ずる水素が電荷を有していることに
着目して、濃度勾配のみによる拡散でなく、膜中に発生
させた電界により水素を泳動させることで、処理温度の
低減と、速やかな処理を得るものである。図５は実施例
１において、逆バイアス下の加熱処理中の膜内の様子を
表している。
【００３３】加熱処理によって、発生した水素は正の電
荷を有しているため、Mgドープ層内に存在する電界によ
り力を受け、電極５Ｂ側へと泳動する。Mgドープ層がほ
とんど絶縁状態であるため、逆バイアスとして印加して
いる電圧はほとんどすべてMgドープ層に加わることとな
る。Mgドープ層に印加されている電圧は、この実施例で
はわずか１．５Ｖであるが、MgドープGaN層の膜厚がわ
ずか１μｍであるため、電界としては、１．５×１０4
Ｖ／ｃｍと極めて大きな値となっている。この大きな電
界下で、遊離した水素イオンは速やかに電極５Ｂへと移
動する。このままであると、泳動した水素イオンは電極
５Ｂ近傍に集まり、この部分の水素濃度が極めて増大
し、この部分で（１）式が右辺へ進行するのを妨げてし
まう。つまり、電極５Ｂ直下の部分のｐ型発現がかえっ
て阻害される結果を生んでしまう。本実施例の場合、電
極５Ｂ用金属材料としてＰｄを用いており、Ｐｄは高温
状態で水素透過性を有していることが知られている。高
温でのＰｄ膜の水素透過性は極めて高く、高純度水素用
精製器に応用されている。電極５Ｂ近傍に泳動した水素
イオンは電極中で電子を獲得し、更にＨ2となって電極
表面から脱離していく。この時、水素は濃度勾配のみで
拡散するが、電界の働きにより大きな濃度勾配が得られ
ているので、速やかな拡散が行われる。これらの働きに
より、本実施例によれば、無電界加熱処理の場合に式
（１）が右辺へと進行することにより増大するはずの水
素濃度が増大せず、更に泳動した水素が電極５Ｂを通し
て膜外に出ていくため、反応は急速に右辺へと進行する
こととなる。
荷を有しているため、Mgドープ層内に存在する電界によ
り力を受け、電極５Ｂ側へと泳動する。Mgドープ層がほ
とんど絶縁状態であるため、逆バイアスとして印加して
いる電圧はほとんどすべてMgドープ層に加わることとな
る。Mgドープ層に印加されている電圧は、この実施例で
はわずか１．５Ｖであるが、MgドープGaN層の膜厚がわ
ずか１μｍであるため、電界としては、１．５×１０4
Ｖ／ｃｍと極めて大きな値となっている。この大きな電
界下で、遊離した水素イオンは速やかに電極５Ｂへと移
動する。このままであると、泳動した水素イオンは電極
５Ｂ近傍に集まり、この部分の水素濃度が極めて増大
し、この部分で（１）式が右辺へ進行するのを妨げてし
まう。つまり、電極５Ｂ直下の部分のｐ型発現がかえっ
て阻害される結果を生んでしまう。本実施例の場合、電
極５Ｂ用金属材料としてＰｄを用いており、Ｐｄは高温
状態で水素透過性を有していることが知られている。高
温でのＰｄ膜の水素透過性は極めて高く、高純度水素用
精製器に応用されている。電極５Ｂ近傍に泳動した水素
イオンは電極中で電子を獲得し、更にＨ2となって電極
表面から脱離していく。この時、水素は濃度勾配のみで
拡散するが、電界の働きにより大きな濃度勾配が得られ
ているので、速やかな拡散が行われる。これらの働きに
より、本実施例によれば、無電界加熱処理の場合に式
（１）が右辺へと進行することにより増大するはずの水
素濃度が増大せず、更に泳動した水素が電極５Ｂを通し
て膜外に出ていくため、反応は急速に右辺へと進行する
こととなる。
【００３４】図６は、電極５Ｂに代えて、水素透過性を
持たせなかった電極の場合の、Ｉ−Ｖ特性の例を示して
いる。この場合、ダイオード特性は現れず、電流はほと
んど流れていない。その理由は、上述から明らかなよう
に、水素の膜外への脱離が電極の存在によって阻害され
てしまい、電極直下の部分がｐ型化しないからである。
持たせなかった電極の場合の、Ｉ−Ｖ特性の例を示して
いる。この場合、ダイオード特性は現れず、電流はほと
んど流れていない。その理由は、上述から明らかなよう
に、水素の膜外への脱離が電極の存在によって阻害され
てしまい、電極直下の部分がｐ型化しないからである。
【００３５】本実施例により素子を作製した場合、Ｐｄ
電極５Ｂの下の部分のみがｐ型になっているため、注入
された電流は横方向に拡がることがない。Ｐｄは高濃度
にｐ型ドーピングされたGaNに対してほぼオーミックコ
ンタクトを示すが、一方、Ｐｄ電極５Ｂの下以外の部分
は極めてキャリア（ここでは正孔）濃度が低いままとな
っており、処理温度が 300℃の場合、この部分は殆ど絶
縁状態であるため、直接Al電極５Ｃと接していても、こ
の部分からの電流注入は行われず、電流注入領域はＰｄ
電極５Ｂ直下に限定される。また、処理温度が 400℃程
度の場合は、電極５Ｂの下以外の部分も若干ｐ型になる
が、Ａ１はｐ型GaNに対してショットキー障壁を形成す
るので、やはりこの場合も、電極５Ｂ直下の部分以外へ
は電流は注入されない。
電極５Ｂの下の部分のみがｐ型になっているため、注入
された電流は横方向に拡がることがない。Ｐｄは高濃度
にｐ型ドーピングされたGaNに対してほぼオーミックコ
ンタクトを示すが、一方、Ｐｄ電極５Ｂの下以外の部分
は極めてキャリア（ここでは正孔）濃度が低いままとな
っており、処理温度が 300℃の場合、この部分は殆ど絶
縁状態であるため、直接Al電極５Ｃと接していても、こ
の部分からの電流注入は行われず、電流注入領域はＰｄ
電極５Ｂ直下に限定される。また、処理温度が 400℃程
度の場合は、電極５Ｂの下以外の部分も若干ｐ型になる
が、Ａ１はｐ型GaNに対してショットキー障壁を形成す
るので、やはりこの場合も、電極５Ｂ直下の部分以外へ
は電流は注入されない。
【００３６】この事実は、発光素子作製時に、Ｐｄ電極
５Ｂをストライブ状とし、その幅を例えば１０μｍ程度
に設定しておけば、たとえその上に形成したAl電極５Ｃ
の面積が大きくとも、注入電流はＰｄ電極５Ｂの幅で決
定されてしまうことを意味している。従って、本実施例
によれば、半導体レーザ電流注入領域を限定するために
通常用いられている絶縁膜、或いは逆接続ｐｎ埋め込み
構造などをなんら用いることなく、電流狭窄が可能であ
ることを示しており、こうした素子の作製上極めて有利
である。
５Ｂをストライブ状とし、その幅を例えば１０μｍ程度
に設定しておけば、たとえその上に形成したAl電極５Ｃ
の面積が大きくとも、注入電流はＰｄ電極５Ｂの幅で決
定されてしまうことを意味している。従って、本実施例
によれば、半導体レーザ電流注入領域を限定するために
通常用いられている絶縁膜、或いは逆接続ｐｎ埋め込み
構造などをなんら用いることなく、電流狭窄が可能であ
ることを示しており、こうした素子の作製上極めて有利
である。
【００３７】実施例２（加熱処理中の順バイアス印加の
場合） 本実施例による発光ダイオードも、図７に示すように、
サファイア基板１、AlNのバッファ層２、Siドープｎ型
層３、MgドープGaN層４及び電極５Ａ、５Ｄからなり、S
iO2保護層６で表面が保護されている。本実施例は、上
記実施例１のｐｎ接合形成工程まで同様であり、電極形
成工程では、電極５ＡがＴｉを５０ｎｍ、続いてAlを２
００ｎｍの厚さでｎ型GaN層に蒸着して形成され、電極
５ＤがMgドープGaN層が露出している部分にニッケル
（Ｎｉ）を３０ｎｍ、続いてAlを 200ｎｍ蒸着して形成
される。
場合） 本実施例による発光ダイオードも、図７に示すように、
サファイア基板１、AlNのバッファ層２、Siドープｎ型
層３、MgドープGaN層４及び電極５Ａ、５Ｄからなり、S
iO2保護層６で表面が保護されている。本実施例は、上
記実施例１のｐｎ接合形成工程まで同様であり、電極形
成工程では、電極５ＡがＴｉを５０ｎｍ、続いてAlを２
００ｎｍの厚さでｎ型GaN層に蒸着して形成され、電極
５ＤがMgドープGaN層が露出している部分にニッケル
（Ｎｉ）を３０ｎｍ、続いてAlを 200ｎｍ蒸着して形成
される。
【００３８】電界印加加熱工程においては、この様にし
て作製したウエハに対し、１気圧の窒素雰囲気下の熱処
理炉にて加熱処理を行う。この時、電極５Ａに対して電
極５Ｄが正の電圧となるように５Ｖの順バイアスの直流
電圧を加えた。 300℃〜 600℃の温度で２０分間保持の
後、室温に戻し、個々の素子に切り分け、電気特性の測
定を行った。
て作製したウエハに対し、１気圧の窒素雰囲気下の熱処
理炉にて加熱処理を行う。この時、電極５Ａに対して電
極５Ｄが正の電圧となるように５Ｖの順バイアスの直流
電圧を加えた。 300℃〜 600℃の温度で２０分間保持の
後、室温に戻し、個々の素子に切り分け、電気特性の測
定を行った。
【００３９】図８はこの方法で 600℃にて処理した素子
のＩ−Ｖ（電圧−電流）特性と、直流電圧を印加せずに
加熱処理した素子の特性を比較したものである。また、
図９は 300℃にて同様の処理を行った素子のＩ−Ｖ特性
である。これらの特性及び図４の通常の 800℃の加熱処
理によるものを比較すると、直流電圧を印加した場合に
は、 300℃という、従来では十分なｐ型発現が不可能で
あった温度でも、通常処理の 800℃と同等の特性が得ら
れていることが分かる。
のＩ−Ｖ（電圧−電流）特性と、直流電圧を印加せずに
加熱処理した素子の特性を比較したものである。また、
図９は 300℃にて同様の処理を行った素子のＩ−Ｖ特性
である。これらの特性及び図４の通常の 800℃の加熱処
理によるものを比較すると、直流電圧を印加した場合に
は、 300℃という、従来では十分なｐ型発現が不可能で
あった温度でも、通常処理の 800℃と同等の特性が得ら
れていることが分かる。
【００４０】加熱処理中に印加する電圧を変化させた場
合のＩ−Ｖ特性の比較を図１０に示す。この図から明ら
かなように、印加する電圧が１．５Ｖ以下であると十分
な効果を得られない。２Ｖ程度で効果が現れ始め、拡散
電位以上で十分なアニール効果が得られる。本実施例に
よるホモ接続ダイオードに、室温にて順方向に電流を注
入したところ、明るい青紫色の発光が得られた。この発
光のスペクトルを図１１に示す。 410ｎｍに強いピーク
があり、その半値幅は約４０ｎｍである。また、GaN系
半導体において多くの場合観察される 550ｎｍ近傍のい
わゆる欠陥準位発光は、本実施例の場合極めて弱く、発
光ダイオードとして優れた特性を示した。また、ダブル
ヘテロ構造等の発光層近傍へのキャリア閉じこめ機能を
全く有していないホモ接続ダイオードとしては極めて高
輝度である。（順バイアス電界印加による低温加熱ｐ型発現の機構）
以下に、本実施例における効果発生の機構について説明
を行う。アクセプタ不純物であるMgが結晶中で不動態化
される機構、及びMg−Ｈコンプレックスが解離する反応
式（１）は、実施例１と同様であるので省略する。図１
２は実施例２において、順バイアス下の加熱処理中の膜
内の様子を表している。
合のＩ−Ｖ特性の比較を図１０に示す。この図から明ら
かなように、印加する電圧が１．５Ｖ以下であると十分
な効果を得られない。２Ｖ程度で効果が現れ始め、拡散
電位以上で十分なアニール効果が得られる。本実施例に
よるホモ接続ダイオードに、室温にて順方向に電流を注
入したところ、明るい青紫色の発光が得られた。この発
光のスペクトルを図１１に示す。 410ｎｍに強いピーク
があり、その半値幅は約４０ｎｍである。また、GaN系
半導体において多くの場合観察される 550ｎｍ近傍のい
わゆる欠陥準位発光は、本実施例の場合極めて弱く、発
光ダイオードとして優れた特性を示した。また、ダブル
ヘテロ構造等の発光層近傍へのキャリア閉じこめ機能を
全く有していないホモ接続ダイオードとしては極めて高
輝度である。（順バイアス電界印加による低温加熱ｐ型発現の機構）
以下に、本実施例における効果発生の機構について説明
を行う。アクセプタ不純物であるMgが結晶中で不動態化
される機構、及びMg−Ｈコンプレックスが解離する反応
式（１）は、実施例１と同様であるので省略する。図１
２は実施例２において、順バイアス下の加熱処理中の膜
内の様子を表している。
【００４１】 加熱処理によって、発生した水素は正の
電荷を有しているため、Mgドープ層内に存在する電界に
より力を受け、ｎ型GaN層側へと泳動する。Mgドープ層
がほとんど絶縁状態であるため、順バイアスとして印加
している電圧はほとんどすべてMgドープ層に加わること
となる。Mgドープ層に印加されている電圧は、この実施
例ではわずか５Ｖであるが、MgドープGaN膜の膜厚がわ
ずか１μｍであるため、電界としては、５×１０4Ｖ／
ｃｍと極めて大きな値となっている。この大きな電界下
で、遊離した水素イオンは速やかにｎ型GaN層へと移動
する。ｎ型GaN層との界面近傍に到達した水素イオンは
ｎ型GaN層からの電子と結合し、電気的に中性の水素と
なり、電界の影響を受けなくなる。これにより、ｐｎ界
面近傍の水素濃度が上昇するが、この場合の水素は中性
の水素Ｈ0であるので、（１）の右辺のＨ+とは異なり、
（１）式を左辺へ進める働きを持たない。
電荷を有しているため、Mgドープ層内に存在する電界に
より力を受け、ｎ型GaN層側へと泳動する。Mgドープ層
がほとんど絶縁状態であるため、順バイアスとして印加
している電圧はほとんどすべてMgドープ層に加わること
となる。Mgドープ層に印加されている電圧は、この実施
例ではわずか５Ｖであるが、MgドープGaN膜の膜厚がわ
ずか１μｍであるため、電界としては、５×１０4Ｖ／
ｃｍと極めて大きな値となっている。この大きな電界下
で、遊離した水素イオンは速やかにｎ型GaN層へと移動
する。ｎ型GaN層との界面近傍に到達した水素イオンは
ｎ型GaN層からの電子と結合し、電気的に中性の水素と
なり、電界の影響を受けなくなる。これにより、ｐｎ界
面近傍の水素濃度が上昇するが、この場合の水素は中性
の水素Ｈ0であるので、（１）の右辺のＨ+とは異なり、
（１）式を左辺へ進める働きを持たない。
【００４２】従って、Mgとのコンプレックスから解離す
るＨ+は効率よく除去され、速やかなｐ型の発現を促進
する一方、解離しｐｎ界面付近に集まった水素はＨ0の
形なのでこの部分のｐ型発現を阻害しない。以上のよう
な働きにより、本実施例によれば、無電界加熱処理の場
合に式（１）が右辺へと進行することにより増大するは
ずの水素濃度が増大せず、更に泳動した水素が、アクセ
プタであるMgを不動態化しない形態に変換されるため、
（１）式の反応は急速に右辺へと進行することとなる。（電界印加加熱工程の電圧値） 次に、本実施例１及び２
における電圧値の影響について説明する。
るＨ+は効率よく除去され、速やかなｐ型の発現を促進
する一方、解離しｐｎ界面付近に集まった水素はＨ0の
形なのでこの部分のｐ型発現を阻害しない。以上のよう
な働きにより、本実施例によれば、無電界加熱処理の場
合に式（１）が右辺へと進行することにより増大するは
ずの水素濃度が増大せず、更に泳動した水素が、アクセ
プタであるMgを不動態化しない形態に変換されるため、
（１）式の反応は急速に右辺へと進行することとなる。（電界印加加熱工程の電圧値） 次に、本実施例１及び２
における電圧値の影響について説明する。
【００４３】図１３は電界印加加熱工程において十分な
処理効果が得られる拡散電位以上の印加電圧が電極間に
加わっている場合のホモ接続素子構造中のバンドライン
アップを示したものである。図１３ａは加熱前、図１３
ｂは加熱処理中、図１３ｃは処理終了後を表している。
図中は横軸は膜厚方向の座標、縦軸は電子に関するエネ
ルギである。
処理効果が得られる拡散電位以上の印加電圧が電極間に
加わっている場合のホモ接続素子構造中のバンドライン
アップを示したものである。図１３ａは加熱前、図１３
ｂは加熱処理中、図１３ｃは処理終了後を表している。
図中は横軸は膜厚方向の座標、縦軸は電子に関するエネ
ルギである。
【００４４】図１３ａの加熱前においては、MgドープGa
N層はほとんど絶縁体であるので、印加した電圧（ここ
では５Ｖ）はすべてMgドープ層にかかっている。図中破
線で示したのがフェルミ準位であり、ｎ型GaN膜のフェ
ルミ準位は自由電子濃度が高いことと対応してほとんど
伝導帯と接している。一方、Mgドープ層でのそれはほと
んど絶縁体でホール濃度が極めて低いことと対応して、
価電子帯から離れておりバンドギャップの内側に入った
所にある。
N層はほとんど絶縁体であるので、印加した電圧（ここ
では５Ｖ）はすべてMgドープ層にかかっている。図中破
線で示したのがフェルミ準位であり、ｎ型GaN膜のフェ
ルミ準位は自由電子濃度が高いことと対応してほとんど
伝導帯と接している。一方、Mgドープ層でのそれはほと
んど絶縁体でホール濃度が極めて低いことと対応して、
価電子帯から離れておりバンドギャップの内側に入った
所にある。
【００４５】電界を詳細に見ると、Mgドープの電界は電
極近傍が最も強くなっている。前述の説明からも明らか
なように、この部分が最も早くｐ型化されることとな
る。図１３ｂの加熱処理中においては、上記のように、
電極近傍がｐ型化されると、この部分でのフェルミレベ
ルが価電子帯に接近してくる。それと共に、電界が作用
している領域が接合界面に近い側のみとなっていく。
極近傍が最も強くなっている。前述の説明からも明らか
なように、この部分が最も早くｐ型化されることとな
る。図１３ｂの加熱処理中においては、上記のように、
電極近傍がｐ型化されると、この部分でのフェルミレベ
ルが価電子帯に接近してくる。それと共に、電界が作用
している領域が接合界面に近い側のみとなっていく。
【００４６】図１３ｃは処理終了後においては、ｐ型が
発現した領域が接合界面に到達した場合のバンドの様子
である。ｎ型層と比較し、ｐ型層の抵抗が比較的大きい
ので、ｐ層には電界が残っている。図１４は電界印加加
熱工程において十分な処理効果が得られない１．５Ｖ未
満の印加電圧が電極間に加わっている場合のホモ接続素
子の構造中のバンドラインアップを示したものである。
図１４ａは加熱前、図１４ｂは加熱処理中、図１４ｃは
処理終了後を表している。図中は横軸は膜厚方向の座
標、縦軸は電子に関するエネルギである。
発現した領域が接合界面に到達した場合のバンドの様子
である。ｎ型層と比較し、ｐ型層の抵抗が比較的大きい
ので、ｐ層には電界が残っている。図１４は電界印加加
熱工程において十分な処理効果が得られない１．５Ｖ未
満の印加電圧が電極間に加わっている場合のホモ接続素
子の構造中のバンドラインアップを示したものである。
図１４ａは加熱前、図１４ｂは加熱処理中、図１４ｃは
処理終了後を表している。図中は横軸は膜厚方向の座
標、縦軸は電子に関するエネルギである。
【００４７】図１４ａの加熱前においては、MgドープGa
N層はほとんど絶縁体で、印加した電圧（ここでは１．
５Ｖ）はすべてMgドープ層にかかっている点では前述の
図１３と同様である。破線で示すｎ型GaN膜のフェルミ
準位は自由電子濃度が高いことと対応してほとんど伝導
帯と接している。一方、Mgドープでのそれはほとんど絶
縁体でホール濃度が極めて低いことと対応して、価電子
帯から離れておりバンドギャップの内側に入った所にあ
る。電界を詳細に見ると、図１３ａと同様Mgドープ層中
の電界は電極近傍が最も強くなっている。前述の説明か
らも明らかなように、この部分が最も早くｐ型化される
こととなる。
N層はほとんど絶縁体で、印加した電圧（ここでは１．
５Ｖ）はすべてMgドープ層にかかっている点では前述の
図１３と同様である。破線で示すｎ型GaN膜のフェルミ
準位は自由電子濃度が高いことと対応してほとんど伝導
帯と接している。一方、Mgドープでのそれはほとんど絶
縁体でホール濃度が極めて低いことと対応して、価電子
帯から離れておりバンドギャップの内側に入った所にあ
る。電界を詳細に見ると、図１３ａと同様Mgドープ層中
の電界は電極近傍が最も強くなっている。前述の説明か
らも明らかなように、この部分が最も早くｐ型化される
こととなる。
【００４８】図１４ｂの加熱処理中では、電極近傍がｐ
型化されると、この部分でのフェルミレベルが価電子帯
に接近してくる。それと共に、電界が作用している領域
が接合界面に近い側のみへと移っていく点では図１３ｂ
と同様である。しかし、上述したように、ｐ型の発現と
共にMgドープ層のフェルミレベルが価電子帯の方向に移
動していくために、この場合のように印加電圧が十分で
ない場合は、図１４ｃ（処理終了後）に示したように処
理の中途で膜中の電界が減衰し、電界による効果が消失
してしまうこととなる。
型化されると、この部分でのフェルミレベルが価電子帯
に接近してくる。それと共に、電界が作用している領域
が接合界面に近い側のみへと移っていく点では図１３ｂ
と同様である。しかし、上述したように、ｐ型の発現と
共にMgドープ層のフェルミレベルが価電子帯の方向に移
動していくために、この場合のように印加電圧が十分で
ない場合は、図１４ｃ（処理終了後）に示したように処
理の中途で膜中の電界が減衰し、電界による効果が消失
してしまうこととなる。
【００４９】上記説明から明らかなように、電圧印加の
効果を有無を決定する電圧上の閾値は、ｐ型が発現した
後のｐｎ接合が良好に形成された場合に現れる電位、い
わゆる拡散電位の値とほぼ等しくなる。本実施例では、
母体結晶はすべてGaNであるので、この場合室温での拡
散電位は約３．４Ｖである。種々の発光素子、たとえば
半導体レーザを作製する場合は、ヘテロ構造をとること
になり、（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)とした
場合、室温での拡散電位の最小値は、この結晶系で最小
のバンドギャップ値を持つＩｎＮで接合を構成した場合
の１．９ｅＶとなる。実際には、加熱処理温度条件下で
はバンドギャップの値が若干小さくなること等を勘案す
ると、印加電圧としては１．５Ｖ以上が適当である。
効果を有無を決定する電圧上の閾値は、ｐ型が発現した
後のｐｎ接合が良好に形成された場合に現れる電位、い
わゆる拡散電位の値とほぼ等しくなる。本実施例では、
母体結晶はすべてGaNであるので、この場合室温での拡
散電位は約３．４Ｖである。種々の発光素子、たとえば
半導体レーザを作製する場合は、ヘテロ構造をとること
になり、（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)とした
場合、室温での拡散電位の最小値は、この結晶系で最小
のバンドギャップ値を持つＩｎＮで接合を構成した場合
の１．９ｅＶとなる。実際には、加熱処理温度条件下で
はバンドギャップの値が若干小さくなること等を勘案す
ると、印加電圧としては１．５Ｖ以上が適当である。
【００５０】GaNを主たる構成要件とする（AlxGal-x)
l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶は、格子定数がこれと一
致する適当な基板結晶が存在しないため、基板とエピタ
キシャル膜の格子定数が大きく異なった、いわゆるヘテ
ロエピタキシャルが不可避となっている。一般的に基板
として用いられている単結晶サファイアは、前述したよ
うに（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶とは１
０％と越える格子定数差を持っている。両者の中間にAl
N或いはGaNなどからなる低温バッファ層を介することで
上記結晶膜の膜質は飛躍的に改善されたが、この用にし
て作製した比較的良質な（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0
≦y≦1)膜中においても、１０8/cm2程度の転位が残存す
ることが避けられない。この１０8/cm2という転位密度
はこれまで一般的に用いられてきたGaAs等の光半導体材
料の転位密度の値と比較し、４桁以上大きい。こうした
転位は、半導体結晶中で非発光性の再結合中心として働
き、発光特性を著しく損ねることが知られている。
l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶は、格子定数がこれと一
致する適当な基板結晶が存在しないため、基板とエピタ
キシャル膜の格子定数が大きく異なった、いわゆるヘテ
ロエピタキシャルが不可避となっている。一般的に基板
として用いられている単結晶サファイアは、前述したよ
うに（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶とは１
０％と越える格子定数差を持っている。両者の中間にAl
N或いはGaNなどからなる低温バッファ層を介することで
上記結晶膜の膜質は飛躍的に改善されたが、この用にし
て作製した比較的良質な（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0
≦y≦1)膜中においても、１０8/cm2程度の転位が残存す
ることが避けられない。この１０8/cm2という転位密度
はこれまで一般的に用いられてきたGaAs等の光半導体材
料の転位密度の値と比較し、４桁以上大きい。こうした
転位は、半導体結晶中で非発光性の再結合中心として働
き、発光特性を著しく損ねることが知られている。
【００５１】実施例２において、Mg−Ｈコンプレックス
から解離した水素はMgドープ層中の電界の作用によって
ｐｎ接合界面付近で最も高濃度となる。この時、ｐｎ接
合近傍の転位、或いは結晶中の点欠陥に関与した深い準
位を不動態化する。こうした、水素原子による欠陥の不
動態化の一例は、アモルファスシリコン膜中におけるダ
ングリングボンドの終端として良く知られており、ま
た、GaAsの場合は膜中の深い準位のパッシベーション
（不動態化）とそれに基づくＰＬ（フォトルミネセン
ス）特性の改善としての報告例もある。さらには、本発
明のGaNの例では、エピタキシャル膜を水素プラズマに
さらすことにより、深い準位からの発光（前述の550ｎ
ｍ近傍の発光）が消失したとの報告例がある。上記のよ
うな、水素プラズマ暴露による方法は、発光特性改善に
は効果があるものの、ｐ型アクセプタであるMgをも不動
態化してしまうため、電流注入発光素子を作製する手法
としては適用できない。
から解離した水素はMgドープ層中の電界の作用によって
ｐｎ接合界面付近で最も高濃度となる。この時、ｐｎ接
合近傍の転位、或いは結晶中の点欠陥に関与した深い準
位を不動態化する。こうした、水素原子による欠陥の不
動態化の一例は、アモルファスシリコン膜中におけるダ
ングリングボンドの終端として良く知られており、ま
た、GaAsの場合は膜中の深い準位のパッシベーション
（不動態化）とそれに基づくＰＬ（フォトルミネセン
ス）特性の改善としての報告例もある。さらには、本発
明のGaNの例では、エピタキシャル膜を水素プラズマに
さらすことにより、深い準位からの発光（前述の550ｎ
ｍ近傍の発光）が消失したとの報告例がある。上記のよ
うな、水素プラズマ暴露による方法は、発光特性改善に
は効果があるものの、ｐ型アクセプタであるMgをも不動
態化してしまうため、電流注入発光素子を作製する手法
としては適用できない。
【００５２】本発明によれば、高効率な電流注入のため
に必要なｐ型伝導をより低温の加熱処理で発現させるこ
とができるが、更に実施例２の処理方法によれば、発光
領域の欠陥準位の不動態化も同時に達成できるため、高
輝度の短波長発光素子の作製上極めて有効である。ま
た、本実施例の場合も実施例１と同様、Mgドープ層側電
極の下の部分のみがｐ型化するので、半導体レーザ素子
の様に注入電流の狭窄化を必要とする素子の作製に好適
である。（電圧印加加熱中の電圧制御） 上記実施例では、GaNホ
モ接続ｐｎダイオード素子の電極に、加熱処理過程の
間、一定の電圧を印加するものとしてきた。図１及び図
７に示したような素子構造の場合、ｎ型GaN層部分の電
気抵抗が無視できない。実際に実施例２の様な素子の場
合、図９のＩ−Ｖ特性の立ち上り後の傾斜は、ｎ型GaN
層の電気抵抗で決定づけられている。言い換えれば、ｐ
型が完全に発現してから以降に素子に流れる電流は、こ
のｎ型GaN層の抵抗で決定されている。つまり、ｎ型GaN
層の電気抵抗は、いわゆる保護抵抗の役割を果たしてい
るということができる。実施例１及び２の素子では、ｎ
型GaN層の膜厚が比較的小さく、このため素子としての
内部直列抵抗が比較的大きい。実用発光素子を考えると
素子の内部抵抗値は小さい方が望ましい。しかしなが
ら、実施例１及び２の素子に、一定の電圧をかけるべく
定電圧源を接続すると、ｐ型が発現した時点で素子に大
きな電流が流れてしまい、加熱温度と相まって素子特性
をかえって劣化させてしまう恐れがある。
に必要なｐ型伝導をより低温の加熱処理で発現させるこ
とができるが、更に実施例２の処理方法によれば、発光
領域の欠陥準位の不動態化も同時に達成できるため、高
輝度の短波長発光素子の作製上極めて有効である。ま
た、本実施例の場合も実施例１と同様、Mgドープ層側電
極の下の部分のみがｐ型化するので、半導体レーザ素子
の様に注入電流の狭窄化を必要とする素子の作製に好適
である。（電圧印加加熱中の電圧制御） 上記実施例では、GaNホ
モ接続ｐｎダイオード素子の電極に、加熱処理過程の
間、一定の電圧を印加するものとしてきた。図１及び図
７に示したような素子構造の場合、ｎ型GaN層部分の電
気抵抗が無視できない。実際に実施例２の様な素子の場
合、図９のＩ−Ｖ特性の立ち上り後の傾斜は、ｎ型GaN
層の電気抵抗で決定づけられている。言い換えれば、ｐ
型が完全に発現してから以降に素子に流れる電流は、こ
のｎ型GaN層の抵抗で決定されている。つまり、ｎ型GaN
層の電気抵抗は、いわゆる保護抵抗の役割を果たしてい
るということができる。実施例１及び２の素子では、ｎ
型GaN層の膜厚が比較的小さく、このため素子としての
内部直列抵抗が比較的大きい。実用発光素子を考えると
素子の内部抵抗値は小さい方が望ましい。しかしなが
ら、実施例１及び２の素子に、一定の電圧をかけるべく
定電圧源を接続すると、ｐ型が発現した時点で素子に大
きな電流が流れてしまい、加熱温度と相まって素子特性
をかえって劣化させてしまう恐れがある。
【００５３】そこで、発明者は、電界印加加熱工程にお
いて印加電圧制御装置により印加電圧を制御することに
より、素子特性劣化を防止する。図１５に印加電圧制御
装置の実施例を示し、電界印加加熱工程においてｎ型結
晶層及び電極間の印加電圧を定電流源から供給し、ｎ型
結晶層及び電極間の印加電圧の上限を制限する電圧制限
手段に並列に接続する。この印加電圧制御装置は、定電
流源８などの被加熱素子７内に水素泳動を起させるに十
分な電流量を流せる電源と、定電圧源９及び逆流阻止用
ダイオード１０などの被加熱素子のｎ型結晶層及び電極
間の印加電圧の上限を制限する電圧制限手段と、からな
る。
いて印加電圧制御装置により印加電圧を制御することに
より、素子特性劣化を防止する。図１５に印加電圧制御
装置の実施例を示し、電界印加加熱工程においてｎ型結
晶層及び電極間の印加電圧を定電流源から供給し、ｎ型
結晶層及び電極間の印加電圧の上限を制限する電圧制限
手段に並列に接続する。この印加電圧制御装置は、定電
流源８などの被加熱素子７内に水素泳動を起させるに十
分な電流量を流せる電源と、定電圧源９及び逆流阻止用
ダイオード１０などの被加熱素子のｎ型結晶層及び電極
間の印加電圧の上限を制限する電圧制限手段と、からな
る。
【００５４】加熱処理を開始する以前は、素子７は殆ど
絶縁状態であるので、定電流源８そのものの内部供給電
源の上限が許す限りまで素子両端の電圧は上がろうとす
る。しかし、素子７と並列に接続された出力設定電圧を
Ｖｔとした定電圧源９及び逆流阻止用ダイオード１０が
接続されているので、素子７にかかる電圧値は、ダイオ
ード１０にSiダイオードを用いた場合、約0.6＋Ｖｔ(Vo
lt）を上限値として、制限されることとなる。
絶縁状態であるので、定電流源８そのものの内部供給電
源の上限が許す限りまで素子両端の電圧は上がろうとす
る。しかし、素子７と並列に接続された出力設定電圧を
Ｖｔとした定電圧源９及び逆流阻止用ダイオード１０が
接続されているので、素子７にかかる電圧値は、ダイオ
ード１０にSiダイオードを用いた場合、約0.6＋Ｖｔ(Vo
lt）を上限値として、制限されることとなる。
【００５５】ｐ型発現及び処理の進行と共に、素子の内
部抵抗が下がっていき、素子７を流れる電流が増大して
いくが、今度は定電流で設定された電流で制限される。
図１６に電界印加加熱工程における印加電圧制御装置の
他の実施例を示す。この印加電圧制御装置は、上記定電
流源８に代え、高電圧源８ａなどの被加熱素子７内に水
素泳動を起させるに十分な電流量を流せる電源と、定電
圧源９及び逆流阻止用ダイオード１０に代え、高抵抗器
Ｒｓ及びツェナーダイオード１０ａなどの被加熱素子の
ｎ型結晶層及び電極間の印加電圧の上限を制限する電圧
制限手段と、からなる。ツェナーダイオード１０ａは素
子７に並列に接続されこれにかかる最大電圧を決定し、
高抵抗器Ｒｓは素子７に直列接続され素子７の直列抵抗
値より十分大きい抵抗値を有する。高電圧源８ａは素子
７と高抵抗器Ｒｓとを通して十分な電流を流せる電圧を
有している。
部抵抗が下がっていき、素子７を流れる電流が増大して
いくが、今度は定電流で設定された電流で制限される。
図１６に電界印加加熱工程における印加電圧制御装置の
他の実施例を示す。この印加電圧制御装置は、上記定電
流源８に代え、高電圧源８ａなどの被加熱素子７内に水
素泳動を起させるに十分な電流量を流せる電源と、定電
圧源９及び逆流阻止用ダイオード１０に代え、高抵抗器
Ｒｓ及びツェナーダイオード１０ａなどの被加熱素子の
ｎ型結晶層及び電極間の印加電圧の上限を制限する電圧
制限手段と、からなる。ツェナーダイオード１０ａは素
子７に並列に接続されこれにかかる最大電圧を決定し、
高抵抗器Ｒｓは素子７に直列接続され素子７の直列抵抗
値より十分大きい抵抗値を有する。高電圧源８ａは素子
７と高抵抗器Ｒｓとを通して十分な電流を流せる電圧を
有している。
【００５６】本実施例の場合は、定電流特性が完全でな
い、或いは電圧制限特性が完全でないが、実用上の問題
はない。さらに、印加電圧制御装置の更なる他の実施例
を示す。即ち、図１５に示す電界印加加熱工程における
印加電圧制御装置の定電流源８から供給される電流に、
交流電流を重畳する重畳回路を付加する。
い、或いは電圧制限特性が完全でないが、実用上の問題
はない。さらに、印加電圧制御装置の更なる他の実施例
を示す。即ち、図１５に示す電界印加加熱工程における
印加電圧制御装置の定電流源８から供給される電流に、
交流電流を重畳する重畳回路を付加する。
【００５７】図１７に交流電流を重畳する重畳回路を付
加した電圧印加用電源１２の構成を示す。本実施例の場
合は、素子１１に電圧を印加するための定電流源８の直
流信号に交流成分を重畳させるものである。加熱処理を
開始する以前は素子１１は殆ど絶縁状態であるので、電
圧印加用電源１２の定電流源からの電流は定電圧源１３
（電圧設定値Ｖｔ）及び逆流阻止用ダイオード１４に流
入し、素子１１両端に加わる電圧は、ダイオード１４に
Siダイオードを用いた場合、約0.6＋Ｖｔ(Volt）とな
る。ｐ型発現及び処理の進行と共に、素子の内部抵抗が
下がっていく、この時、素子１１の両端に現れる交流電
圧の値は、交流電流振幅値と素子の直列抵抗値との積で
あるため、素子１１両端の交流電圧を測定することによ
って、素子１１の処理状態を推定することができる。
加した電圧印加用電源１２の構成を示す。本実施例の場
合は、素子１１に電圧を印加するための定電流源８の直
流信号に交流成分を重畳させるものである。加熱処理を
開始する以前は素子１１は殆ど絶縁状態であるので、電
圧印加用電源１２の定電流源からの電流は定電圧源１３
（電圧設定値Ｖｔ）及び逆流阻止用ダイオード１４に流
入し、素子１１両端に加わる電圧は、ダイオード１４に
Siダイオードを用いた場合、約0.6＋Ｖｔ(Volt）とな
る。ｐ型発現及び処理の進行と共に、素子の内部抵抗が
下がっていく、この時、素子１１の両端に現れる交流電
圧の値は、交流電流振幅値と素子の直列抵抗値との積で
あるため、素子１１両端の交流電圧を測定することによ
って、素子１１の処理状態を推定することができる。
【００５８】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、III族
窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の
結晶層を含む半導体発光素子の製造方法は、II族元素を
添加してIII族窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦
1,0≦y≦1)の結晶層を含む少なくとも１つのｐｎ接合を
形成するｐｎ接合形成工程と、結晶層上に電極を形成す
る工程と、ｐｎ接合を所定温度範囲に加熱し、ｐｎ接合
が所定温度範囲にある期間の少なくとも一部の期間にお
いて、電極を介してｐｎ接合をよぎる電界を形成する電
界形成加熱工程とを含むので、アクセプタ不純物の成長
層内部の相互拡散を抑制しかつ発光ダイオード或いは半
導体レーザとして必要なｐ型キャリア濃度を達成でき、
純度の高い青緑色、青色又は紫外線を発光する発光ダイ
オードや半導体レーザダイオードなどのIII族窒化物半
導体発光素子を得ることができる。
窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の
結晶層を含む半導体発光素子の製造方法は、II族元素を
添加してIII族窒化物半導体（AlxGal-x)l-ylnyN(0≦x≦
1,0≦y≦1)の結晶層を含む少なくとも１つのｐｎ接合を
形成するｐｎ接合形成工程と、結晶層上に電極を形成す
る工程と、ｐｎ接合を所定温度範囲に加熱し、ｐｎ接合
が所定温度範囲にある期間の少なくとも一部の期間にお
いて、電極を介してｐｎ接合をよぎる電界を形成する電
界形成加熱工程とを含むので、アクセプタ不純物の成長
層内部の相互拡散を抑制しかつ発光ダイオード或いは半
導体レーザとして必要なｐ型キャリア濃度を達成でき、
純度の高い青緑色、青色又は紫外線を発光する発光ダイ
オードや半導体レーザダイオードなどのIII族窒化物半
導体発光素子を得ることができる。
【図１】 本発明による実施例のII族元素が添加された
III族窒化物半導体からなるｐｎ接合型GaN青色発光ダイ
オードの概略構成断面図。
III族窒化物半導体からなるｐｎ接合型GaN青色発光ダイ
オードの概略構成断面図。
【図２】 本発明による実施例により得られた発光ダイ
オードの電圧電流特性を示すグラフ（加熱条件600
℃）。
オードの電圧電流特性を示すグラフ（加熱条件600
℃）。
【図３】 本発明による実施例により得られた発光ダイ
オードの電圧電流特性を示すグラフ（加熱条件300
℃）。
オードの電圧電流特性を示すグラフ（加熱条件300
℃）。
【図４】 比較例の発光ダイオードの電圧電流特性を示
すグラフ（非電圧印加加熱条件 800℃）。
すグラフ（非電圧印加加熱条件 800℃）。
【図５】 図１の本発明による実施例により得られた発
光ダイオードの動作を示す概略断面図。
光ダイオードの動作を示す概略断面図。
【図６】 比較例の発光ダイオードの電圧電流特性を示
すグラフ。
すグラフ。
【図７】 本発明による第２の実施例のII族元素が添加
されたIII族窒化物半導体からなるｐｎ接合型GaN青色発
光ダイオードの概略構成断面図。
されたIII族窒化物半導体からなるｐｎ接合型GaN青色発
光ダイオードの概略構成断面図。
【図８】 本発明による第２の実施例により得られた発
光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（ 600℃）。
光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（ 600℃）。
【図９】 本発明による第２の実施例により得られた発
光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（ 300℃）。
光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（ 300℃）。
【図１０】 本発明による第２の実施例により得られた
発光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（電圧変化
０〜４Ｖ）。
発光ダイオードの電圧電流特性を示すグラフ（電圧変化
０〜４Ｖ）。
【図１１】 図７の発光ダイオードの発光スペクトルの
グラフ。
グラフ。
【図１２】 本発明による実施例により得られた発光ダ
イオードの動作を示す概略断面図。
イオードの動作を示す概略断面図。
【図１３】 電界印加加熱工程において拡散電位以上の
電圧印加の場合のホモ接続素子のエネルギ帯図。
電圧印加の場合のホモ接続素子のエネルギ帯図。
【図１４】 電界印加加熱工程において拡散電位未満の
電圧印加の場合のホモ接続素子のエネルギ帯図。
電圧印加の場合のホモ接続素子のエネルギ帯図。
【図１５】 実施例の電界印加加熱工程における印加電
圧制御装置の回路図。
圧制御装置の回路図。
【図１６】 他の実施例の電界印加加熱工程における印
加電圧制御装置の回路図。
加電圧制御装置の回路図。
【図１７】 他の実施例の電界印加加熱工程における印
加電圧制御装置の回路図。
加電圧制御装置の回路図。
１ サファイア基板
２ AlNバッファ層
３ Siドープｎ型GaN単結晶層
４ Mgドープｐ型GaN単結晶層
５Ａ，５Ｂ，５Ｃ，５Ｄ 電極
６ SiO2保護膜
７，１１ ｐｎ接合型GaN青色発光ダイオード
８ 定電流源
８ａ 高電圧源
９，１３ 定電圧源
１２ 電圧印加用電源１２
１０，１４ 逆流阻止用Siダイオード
Ｒｓ 高抵抗器
１０ａ ツェナーダイオード
フロントページの続き
(72)発明者 高橋 宏和
埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パ
イオニア株式会社 総合研究所内
(72)発明者 佐藤 均
埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パ
イオニア株式会社 総合研究所内
(72)発明者 渡辺 温
埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パ
イオニア株式会社 総合研究所内
(72)発明者 太田 啓之
埼玉県鶴ヶ島市富士見６丁目１番１号パ
イオニア株式会社 総合研究所内
(72)発明者 赤▲崎▼ 勇
愛知県名古屋市西区浄心１丁目１番38−
805
(72)発明者 天野 浩
愛知県名古屋市名東区山の手２丁目104
宝マンション山の手508号室
(56)参考文献 特開 昭51−19985（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−58043（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−37357（ＪＰ，Ａ)
特開 平７−254733（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−183489（ＪＰ，Ａ)
特開 平６−232450（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−315647（ＪＰ，Ａ)
特開 平８−32115（ＪＰ，Ａ)
Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．,
1999年，Ｖｏｌ．38 Ｐａｒｔ２， Ｎ
ｏ．11Ａ，Ｌ1237−Ｌ1239
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01L 33/00
H01S 5/00 - 5/50
Claims (6)
- 【請求項１】 III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-yInyN
(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層を含む半導体発光素子の製
造方法であって、II族元素を添加してIII族窒化物半導
体（AlxGal-x)l-yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)の結晶層を含
む少なくとも１つのｐｎ接合又はｐｉｎ接合を形成する
接合形成工程と、前記結晶層上に電極を形成する工程
と、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合を所定温度範囲に加熱
し、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合が前記所定温度範囲に
ある期間の少なくとも一部の期間において、前記電極を
介して前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合をよぎる電界を形成
する電界形成加熱工程とを含み、前記電界形成加熱工程
において、前記ｎ型結晶層及び前記電極間の印加電圧を
ｐｎ接合又はｐｉｎ接合に対し順バイアスとして電圧を
印加して、前記ｐｎ接合又はｐｉｎ接合の界面近傍の水
素濃度を周囲より高めたことを特徴とする製造方法。 - 【請求項２】 前記接合形成工程は有機金属気相成長法
で行われ、III族窒化物半導体（AlxGal-x)l-yInyN(0≦x
≦1,0≦y≦1)のｎ型結晶層の混晶組成に見合う有機金属
化合物ガスを用いて気相成長を行いIII族窒化物半導体
（AlxGal-x)l-yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)のｎ型結晶層を
形成する工程と、前記結晶層の混晶組成に見合う有機金
属化合物ガスを用いて前記ｎ型結晶層上に気相成長を行
い前記結晶層を形成する工程と、を含むことを特徴とす
る請求項１記載の製造方法。 - 【請求項３】 前記電界形成加熱工程において、前記所
定温度範囲を１００℃以上６００℃以下とすることを特
徴とする請求項１又は２記載の製造方法。 - 【請求項４】 前記印加電圧を１．５Ｖ以上とすること
を特徴とする請求項３記載の製造方法。 - 【請求項５】 前記電界形成加熱工程において、前記ｎ
型結晶層及び前記電極間の印加電圧は定電流源から供給
されかつ、前記ｎ型結晶層及び前記電極は前記印加電圧
の上限を制限する電圧制限手段に並列に接続されること
を特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の製造方
法。 - 【請求項６】 前記定電流源から供給される電流に、交
流電流を重畳することを特徴とする請求項５記載の製造
方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32299295A JP3461074B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法 |
| US08/763,779 US5834326A (en) | 1995-12-12 | 1996-12-11 | Process for producing a luminous element of group III nitride semi-conductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32299295A JP3461074B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09162442A JPH09162442A (ja) | 1997-06-20 |
| JP3461074B2 true JP3461074B2 (ja) | 2003-10-27 |
Family
ID=18149943
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32299295A Expired - Lifetime JP3461074B2 (ja) | 1995-12-12 | 1995-12-12 | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5834326A (ja) |
| JP (1) | JP3461074B2 (ja) |
Families Citing this family (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10233529A (ja) * | 1997-02-14 | 1998-09-02 | Hewlett Packard Co <Hp> | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| US6379981B2 (en) | 1998-03-27 | 2002-04-30 | Micron Technology, Inc. | Methods incorporating detectable atoms into etching processes |
| JP3439994B2 (ja) * | 1998-07-07 | 2003-08-25 | 科学技術振興事業団 | 低抵抗ｎ型および低抵抗ｐ型単結晶ＡｌＮ薄膜の合成法 |
| US6713789B1 (en) * | 1999-03-31 | 2004-03-30 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor device and method of producing the same |
| JP2001044209A (ja) * | 1999-07-27 | 2001-02-16 | Furukawa Electric Co Ltd:The | ＧａＮ系半導体装置の製造方法 |
| US6498111B1 (en) * | 2000-08-23 | 2002-12-24 | Cree Lighting Company | Fabrication of semiconductor materials and devices with controlled electrical conductivity |
| JP4618465B2 (ja) * | 2000-04-04 | 2011-01-26 | ソニー株式会社 | ｐ型窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| US6943128B2 (en) * | 2000-08-24 | 2005-09-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for reducing semiconductor resistance, device for reducing semiconductor resistance and semiconductor element |
| US6686132B2 (en) * | 2001-04-20 | 2004-02-03 | The Regents Of The University Of California | Method and apparatus for enhancing resist sensitivity and resolution by application of an alternating electric field during post-exposure bake |
| US6881983B2 (en) * | 2002-02-25 | 2005-04-19 | Kopin Corporation | Efficient light emitting diodes and lasers |
| US6911079B2 (en) * | 2002-04-19 | 2005-06-28 | Kopin Corporation | Method for reducing the resistivity of p-type II-VI and III-V semiconductors |
| US20030222263A1 (en) * | 2002-06-04 | 2003-12-04 | Kopin Corporation | High-efficiency light-emitting diodes |
| TW200401462A (en) | 2002-06-17 | 2004-01-16 | Kopin Corp | Light-emitting diode device geometry |
| US20040000672A1 (en) * | 2002-06-28 | 2004-01-01 | Kopin Corporation | High-power light-emitting diode structures |
| US7002180B2 (en) * | 2002-06-28 | 2006-02-21 | Kopin Corporation | Bonding pad for gallium nitride-based light-emitting device |
| US6955985B2 (en) | 2002-06-28 | 2005-10-18 | Kopin Corporation | Domain epitaxy for thin film growth |
| US7122841B2 (en) | 2003-06-04 | 2006-10-17 | Kopin Corporation | Bonding pad for gallium nitride-based light-emitting devices |
| US7052942B1 (en) | 2003-09-19 | 2006-05-30 | Rf Micro Devices, Inc. | Surface passivation of GaN devices in epitaxial growth chamber |
| US20050179042A1 (en) * | 2004-02-13 | 2005-08-18 | Kopin Corporation | Monolithic integration and enhanced light extraction in gallium nitride-based light-emitting devices |
| JP4980594B2 (ja) * | 2005-08-03 | 2012-07-18 | 京セラ株式会社 | Ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
| JP4742791B2 (ja) * | 2005-09-30 | 2011-08-10 | 豊田合成株式会社 | ＩＩＩ族窒化物系化合物半導体のｐ型活性化方法 |
| US7773646B2 (en) | 2006-05-31 | 2010-08-10 | Panasonic Corporation | Semiconductor light source and light-emitting device drive circuit |
| DE102007019079A1 (de) * | 2007-01-26 | 2008-07-31 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zum Herstellen eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip |
| JP2010021439A (ja) * | 2008-07-11 | 2010-01-28 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 |
| JP2011040667A (ja) * | 2009-08-18 | 2011-02-24 | Sanyo Electric Co Ltd | ｎ側電極、窒化物半導体発光素子および窒化物半導体発光素子の製造方法 |
| CN102064249B (zh) * | 2010-12-09 | 2012-11-07 | 江西联创光电科技股份有限公司 | 一种新型氮化镓led芯片电极结构的制作方法 |
| US9136341B2 (en) | 2012-04-18 | 2015-09-15 | Rf Micro Devices, Inc. | High voltage field effect transistor finger terminations |
| EP2662884B1 (en) * | 2012-05-09 | 2015-04-01 | Nxp B.V. | Group 13 nitride semiconductor device and method of its manufacture |
| US9124221B2 (en) | 2012-07-16 | 2015-09-01 | Rf Micro Devices, Inc. | Wide bandwidth radio frequency amplier having dual gate transistors |
| US8988097B2 (en) | 2012-08-24 | 2015-03-24 | Rf Micro Devices, Inc. | Method for on-wafer high voltage testing of semiconductor devices |
| US9142620B2 (en) | 2012-08-24 | 2015-09-22 | Rf Micro Devices, Inc. | Power device packaging having backmetals couple the plurality of bond pads to the die backside |
| US9147632B2 (en) | 2012-08-24 | 2015-09-29 | Rf Micro Devices, Inc. | Semiconductor device having improved heat dissipation |
| US9202874B2 (en) | 2012-08-24 | 2015-12-01 | Rf Micro Devices, Inc. | Gallium nitride (GaN) device with leakage current-based over-voltage protection |
| US9917080B2 (en) | 2012-08-24 | 2018-03-13 | Qorvo US. Inc. | Semiconductor device with electrical overstress (EOS) protection |
| WO2014035794A1 (en) | 2012-08-27 | 2014-03-06 | Rf Micro Devices, Inc | Lateral semiconductor device with vertical breakdown region |
| US9070761B2 (en) | 2012-08-27 | 2015-06-30 | Rf Micro Devices, Inc. | Field effect transistor (FET) having fingers with rippled edges |
| US9325281B2 (en) | 2012-10-30 | 2016-04-26 | Rf Micro Devices, Inc. | Power amplifier controller |
| US9455327B2 (en) | 2014-06-06 | 2016-09-27 | Qorvo Us, Inc. | Schottky gated transistor with interfacial layer |
| US9536803B2 (en) | 2014-09-05 | 2017-01-03 | Qorvo Us, Inc. | Integrated power module with improved isolation and thermal conductivity |
| US10615158B2 (en) | 2015-02-04 | 2020-04-07 | Qorvo Us, Inc. | Transition frequency multiplier semiconductor device |
| US10062684B2 (en) | 2015-02-04 | 2018-08-28 | Qorvo Us, Inc. | Transition frequency multiplier semiconductor device |
| JP7064269B2 (ja) * | 2017-08-30 | 2022-05-10 | パナソニックホールディングス株式会社 | 半導体発光素子 |
| JP2021106219A (ja) * | 2019-12-26 | 2021-07-26 | 株式会社デンソー | 窒化物半導体装置の製造方法 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4868614A (en) * | 1981-02-09 | 1989-09-19 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Light emitting semiconductor device matrix with non-single-crystalline semiconductor |
| JP2540791B2 (ja) * | 1991-11-08 | 1996-10-09 | 日亜化学工業株式会社 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 |
| JP3352712B2 (ja) * | 1991-12-18 | 2002-12-03 | 浩 天野 | 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法 |
| JPH07273366A (ja) * | 1994-03-28 | 1995-10-20 | Pioneer Electron Corp | Ｉｉｉ族窒化物発光素子の製造方法 |
-
1995
- 1995-12-12 JP JP32299295A patent/JP3461074B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-12-11 US US08/763,779 patent/US5834326A/en not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．，１９９９年，Ｖｏｌ．３８ Ｐａｒｔ２， Ｎｏ．１１Ａ，Ｌ１２３７−Ｌ１２３９ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5834326A (en) | 1998-11-10 |
| JPH09162442A (ja) | 1997-06-20 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP3461074B2 (ja) | Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子製造方法 | |
| US6020602A (en) | GaN based optoelectronic device and method for manufacturing the same | |
| JP3688843B2 (ja) | 窒化物系半導体素子の製造方法 | |
| US6720570B2 (en) | Gallium nitride-based semiconductor light emitting device | |
| JP2785254B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3408413B2 (ja) | 半導体の製造方法及び半導体装置 | |
| JPH05183189A (ja) | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 | |
| JPH04242985A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザダイオード | |
| KR20030006990A (ko) | 질화물반도체소자 및 그 제조방법 | |
| JP3506874B2 (ja) | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子 | |
| US7041519B2 (en) | Method for producing p-type group III nitride compound semiconductor | |
| JP3658892B2 (ja) | ｐ型窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子 | |
| JP2000315818A (ja) | 半導体装置の製造方法 | |
| JP3361964B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP3497790B2 (ja) | Ｐ型窒化ガリウム系半導体の製造方法及びｐ型窒化ガリウム系半導体を用いた発光素子 | |
| JPH09167857A (ja) | 半導体素子及びその製造方法 | |
| JP3209233B2 (ja) | 青色発光ダイオードおよびその製造方法 | |
| EP1246264A2 (en) | Nitride semiconductor device | |
| JP2790235B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 | |
| JP3403665B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3216596B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3564811B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 | |
| JPH05198841A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体のｐ型化方法 | |
| JPH06260681A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子 | |
| JP3481305B2 (ja) | ３族窒化物半導体発光素子 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080815 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090815 Year of fee payment: 6 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120815 Year of fee payment: 9 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130815 Year of fee payment: 10 |
|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |