JPH09107124A - Method for manufacturing iii-v compound semiconductor - Google Patents
Method for manufacturing iii-v compound semiconductorInfo
- Publication number
- JPH09107124A JPH09107124A JP26147795A JP26147795A JPH09107124A JP H09107124 A JPH09107124 A JP H09107124A JP 26147795 A JP26147795 A JP 26147795A JP 26147795 A JP26147795 A JP 26147795A JP H09107124 A JPH09107124 A JP H09107124A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- emitting layer
- compound semiconductor
- layer
- growth
- 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
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は発光素子用３−５族
化合物半導体の製造方法に関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method for manufacturing a 3-5 group compound semiconductor for a light emitting device.
【０００２】[0002]
【従来の技術】従来、紫外、青、緑色領域の発光ダイオ
ード（以下、ＬＥＤと記すことがある。）又は紫外、
青、緑色領域のレーザダイオード等の発光素子の材料と
して、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋
ｚ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）で表さ
れる３−５族化合物半導体が知られている。とくに、発
光層が該化合物半導体からなり、該発光層がこれよりバ
ンドギャップの大きい２つの同一又は異なる一般式Ｉｎ
u Ｇａv Ａｌw Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、０≦ｕ≦
１、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１）で表される３−５族化合
物半導体からなる層により接して挟まれている構造のも
のは、いわゆるダブルヘテロ構造と呼ばれるもので、高
効率の発光素子として重要である。2. Description of the Related Art Conventionally, light emitting diodes in the ultraviolet, blue and green regions (hereinafter sometimes referred to as LEDs) or ultraviolet,
As a material for a light emitting element such as a laser diode in a blue or green region, In x Ga y Al z N (where x + y +
A 3-5 group compound semiconductor represented by z = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1) is known. In particular, the light emitting layer is made of the compound semiconductor, and the light emitting layer is composed of two identical or different general formulas In having a larger band gap.
u Ga v Al w N (where u + v + w = 1, 0 ≦ u ≦
1, 0 ≤ v ≤ 1, 0 ≤ w ≤ 1) having a structure sandwiched in contact with layers made of a Group 3-5 compound semiconductor is a so-called double hetero structure and has high efficiency. Is important as a light emitting device.
【０００３】該３−５族化合物半導体の製造方法として
は、分子線エピタキシー（以下、ＭＢＥと記すことがあ
る。）法、有機金属気相成長（以下、ＭＯＶＰＥと記す
ことがある。）法、ハイドライド気相成長（以下、ＨＶ
ＰＥと記すことがある。）法などが挙げられる。中でも
ＭＯＶＰＥ法は一般にＭＢＥ法やＨＶＰＥ法に比べて大
面積で均一な層形成を行なうことができるため重要であ
る。As a method for producing the 3-5 group compound semiconductor, a molecular beam epitaxy (hereinafter sometimes referred to as MBE) method, a metal organic chemical vapor deposition (hereinafter sometimes referred to as MOVPE) method, Hydride vapor phase growth (hereinafter, HV
Sometimes referred to as PE. ) Method. Above all, the MOVPE method is important because it can generally form a uniform layer over a large area as compared with the MBE method and the HVPE method.
【０００４】また、ＧａＡｓ、ＩｎＰ等の化合物半導体
のＭＯＶＰＥ法では、成長圧力を下げることで成長した
エピタキシャル膜のウエファ面内での均一性を向上で
き、さらに多数枚を一度に成長する場合にはウエファ間
での均一性も向上できることが知られている。Further, in the MOVPE method for compound semiconductors such as GaAs and InP, the uniformity of the grown epitaxial film on the wafer surface can be improved by lowering the growth pressure, and when a large number of wafers are grown at once. It is known that the uniformity between wafers can also be improved.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、発光
素子用の均一性に優れた３−５族化合物半導体を生産性
高く製造する方法を提供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a method for producing a highly uniform Group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device with high productivity.
【０００６】[0006]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、該３−５
族化合物半導体の成長条件について種々検討の結果、該
化合物半導体の成長時の圧力及び層厚を特定の範囲内に
することで、該化合物半導体の結晶性を損なうことなく
高品質で均一な薄膜が得られることを見いだし、本発明
に至った。Means for Solving the Problems The present inventors
As a result of various studies on the growth conditions of group compound semiconductors, by setting the pressure and layer thickness during the growth of the compound semiconductor within a specific range, a high-quality and uniform thin film can be obtained without impairing the crystallinity of the compound semiconductor. The inventors have found that they can be obtained and have completed the present invention.
【０００７】即ち、本発明は（１）有機金属気相成長法
による積層構造を有する３−５族化合物半導体の製造方
法において、該積層構造として、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａ
ｌzＮ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ
＜１、０≦ｚ＜１）で表される発光層が、該発光層より
バンドギャップの大きな２つの層により挟まれて配置さ
れてなるものであり、該２つの層がそれぞれ同一又は異
なる一般式Ｉｎu Ｇａ v Ａｌw Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＋ｗ
＝１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１）で表され
るものであり、該発光層の層厚が５Å以上５００Å以下
であり、かつ少なくとも該発光層を０．００１気圧以上
０．５気圧以下の圧力下で製造することを特徴とする発
光素子用３−５族化合物半導体の製造方法に係るもので
ある。また、本発明は（２）発光層が、５００℃以上８
５０℃以下の温度で成長され、かつ発光層の成長速度Ｒ
（Å／分）が、That is, the present invention provides (1) a metal organic chemical vapor deposition method.
For manufacturing group 3-5 compound semiconductor having laminated structure by
In the method, as the laminated structure, the general formula InxGayA
lzN (however, x + y + z = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y
The light emitting layer represented by <1, 0 ≦ z <1) is better than the light emitting layer.
Placed between two layers with a large band gap
And the two layers are the same or different.
General formula InuGa vAlwN (however, u + v + w
= 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1)
The light emitting layer has a thickness of 5 Å or more and 500 Å or less
And at least 0.001 atm of the light emitting layer
Produced under a pressure of 0.5 atm or less
The present invention relates to a method for manufacturing a 3-5 group compound semiconductor for optical devices.
is there. Further, in the present invention, (2) the light emitting layer has a temperature of 500 ° C. or higher 8
The growth rate R of the light emitting layer grown at a temperature of 50 ° C. or lower
(Å / min)
【数２】５／（ｙ＋ｚ）≦Ｒ≦２５０／（ｙ＋ｚ） を満たす範囲内で成長される（１）記載の発光素子用３
−５族化合物半導体の製造方法に係るものである。(2) 3 for light emitting device according to (1), which is grown within a range satisfying 5 / (y + z) ≦ R ≦ 250 / (y + z)
The present invention relates to a method for manufacturing a Group-5 compound semiconductor.
【０００８】また、本発明は（３）発光層に含まれるＳ
ｉ、Ｇｅ、Ｃｄ、Ｚｎ及びＭｇの各元素の濃度が、いず
れも１０19ｃｍ-3以下である（１）又は（２）記載の発
光素子用３−５族化合物半導体の製造方法に係るもので
ある。更に、本発明は（４）２つの層が、それぞれ同一
又は異なる一般式Ｇａa Ａｌ b Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝
１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）で表されることを特徴と
する請求項１、２又は３記載の発光素子用３−５族化合
物半導体の製造方法に係るものである。次に、本発明を
詳細に説明する。The present invention also provides (3) S contained in the light emitting layer.
The concentration of each element of i, Ge, Cd, Zn and Mg is
This is also 1019cm-3Issuing from the following (1) or (2)
The present invention relates to a method for manufacturing a 3-5 group compound semiconductor for optical devices.
is there. Further, in the present invention, (4) the two layers are the same
Or different general formula GaaAl bN (however, a + b =
1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1)
The 3-5 group compound for a light-emitting device according to claim 1, 2 or 3.
The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor. Next, the present invention
This will be described in detail.
【０００９】[0009]
【発明の実施の形態】一般に該３−５族化合物半導体の
結晶成長用基板としては、サファイア、ＺｎＯ、ＧａＡ
ｓ、Ｓｉ、ＳｉＣ、ＮｄＧａＯ3 （ＮＧＯ）、ＭｇＡｌ
2 Ｏ4 （マグネシアスピネル）等が用いられる。とくに
サファイアは透明であり、また大面積の高品質の結晶が
得られるため重要である。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Generally, substrates for crystal growth of the Group 3-5 compound semiconductor include sapphire, ZnO, and GaA.
s, Si, SiC, NdGaO 3 (NGO), MgAl
2 O 4 (magnesia spinel) or the like is used. Sapphire is especially important because it is transparent and high-quality crystals with a large area can be obtained.
【００１０】ＭＯＶＰＥ法の場合、以下のような原料を
用いることができる。即ち、３族原料としては、トリメ
チルガリウム［（ＣＨ3 ）3 Ｇａ、以下ＴＭＧと記すこ
とがある。］、トリエチルガリウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ｇ
ａ、以下ＴＥＧと記すことがある。］等の一般式Ｒ1 Ｒ
2 Ｒ3 Ｇａ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3は低級アルキル基
を示す。）で表されるトリアルキルガリウム；トリメチ
ルアルミニウム［（ＣＨ3 ）3 Ａｌ］、トリエチルアル
ミニウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3 Ａｌ、以下ＴＥＡと記すこと
がある。］、トリイソブチルアルミニウム［（ｉ−Ｃ4
Ｈ9 ）3 Ａｌ］等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ａｌ（ここでＲ
1 、Ｒ2 、Ｒ3 は前記の定義と同じである。）で表され
るトリアルキルアルミニウム；トリメチルアミンアラン
［（ＣＨ3 ）3 Ｎ：ＡｌＨ3 ］；トリメチルインジウム
［（ＣＨ3 ）3 Ｉｎ、以下ＴＭＩと記すことがあ
る。］、トリエチルインジウム［（Ｃ2 Ｈ5 ）3Ｉｎ］
等の一般式Ｒ1 Ｒ2 Ｒ3 Ｉｎ（ここでＲ1 、Ｒ2 、Ｒ3
は前記の定義と同じである。）で表されるトリアルキル
インジウム等が挙げられる。これらは単独で又は混合し
て用いられる。In the case of MOVPE method, the following raw materials can be used. That is, trimethylgallium [(CH 3 ) 3 Ga, hereinafter referred to as TMG, is sometimes used as the Group 3 raw material. ], Triethylgallium [(C 2 H 5 ) 3 G
a, hereinafter may be referred to as TEG. ] And other general formulas R 1 R
2 R 3 Ga (wherein R 1 , R 2 and R 3 represent a lower alkyl group); trialkylgallium; trimethylaluminum [(CH 3 ) 3 Al], triethylaluminum [(C 2 H 5 ) 3 Al, hereinafter sometimes referred to as TEA. ], Triisobutylaluminum [(i-C 4
H 9 ) 3 Al] and other general formulas R 1 R 2 R 3 Al (where R
1 , R 2 and R 3 are the same as defined above. ) Trialkylaluminum represented by); trimethylamine alane [(CH 3 ) 3 N: AlH 3 ]; trimethylindium [(CH 3 ) 3 In, sometimes referred to as TMI hereinafter. ], Triethylindium [(C 2 H 5 ) 3 In]
R 1 R 2 R 3 In (where R 1 , R 2 , R 3
Is the same as defined above. And the like. These may be used alone or as a mixture.
【００１１】次に、５族原料としては、アンモニア、ヒ
ドラジン、メチルヒドラジン、１、１−ジメチルヒドラ
ジン、１、２−ジメチルヒドラジン、ｔ−ブチルアミ
ン、エチレンジアミンなどが挙げられる。これらは単独
で又は混合して用いられる。これらの原料のうち、アン
モニアとヒドラジンは分子中に炭素原子を含まないた
め、半導体中への炭素の汚染が少なく好適である。Next, examples of the Group 5 raw materials include ammonia, hydrazine, methylhydrazine, 1,1-dimethylhydrazine, 1,2-dimethylhydrazine, t-butylamine, ethylenediamine and the like. These may be used alone or as a mixture. Among these raw materials, ammonia and hydrazine do not contain a carbon atom in the molecule, so that the contamination of the semiconductor with carbon is small and suitable.
【００１２】該３−５族化合物半導体のｐ型ドーパント
としては、２族元素が好ましい。具体的にはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｂｅが挙げられるが、このなかでは低
抵抗のｐ型のものがつくりやすいＭｇが好ましい。Ｍｇ
ドーパントの原料としては、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウム、ビスメチルシクロペンタジエニルマグネ
シウム、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム、ビスｎ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシウ
ム、ビス−ｉ−プロピルシクロペンタジエニルマグネシ
ウム等の一般式（ＲＣ5 Ｈ4 ）2 Ｍｇ（ただし、Ｒは水
素又は炭素数１以上４以下のアルキル基を示す。）で表
される有機金属化合物が適当な蒸気圧を有するために好
適である。The p-type dopant of the 3-5 group compound semiconductor is preferably a 2 group element. Specifically, Mg, Z
Examples thereof include n, Cd, Hg, and Be. Of these, Mg is preferable because it is easy to form a p-type having low resistance. Mg
Raw materials for the dopant include biscyclopentadienyl magnesium, bismethylcyclopentadienyl magnesium, bisethylcyclopentadienyl magnesium, bis-n-propylcyclopentadienyl magnesium, and bis-i-propylcyclopentadienyl magnesium. The organometallic compound represented by the general formula (RC 5 H 4 ) 2 Mg (wherein R represents hydrogen or an alkyl group having 1 to 4 carbon atoms) is suitable because it has an appropriate vapor pressure. .
【００１３】該３−５族化合物半導体のｎ型ドーパント
としては、４族元素と６族元素が好ましい。具体的には
Ｓｉ、Ｇｅ、Ｏが挙げられるが、この中では低抵抗のｎ
型がつくりやすく、原料純度の高いものが得られるＳｉ
が好ましい。Ｓｉドーパントの原料としては、シラン
（ＳｉＨ4 ）、ジシラン（Ｓｉ2 Ｈ6 ）などが好適であ
る。The n-type dopant of the group 3-5 compound semiconductor is preferably a group 4 element or a group 6 element. Specific examples include Si, Ge, and O. Among them, n having a low resistance is used.
Si that can be easily molded and has high raw material purity
Is preferred. Silane (SiH 4 ), disilane (Si 2 H 6 ), and the like are suitable as the raw material of the Si dopant.
【００１４】次に、本発明の３−５族化合物半導体の製
造方法について更に詳細に説明する。本発明の３−５族
化合物半導体の製造方法において、該３−５族化合物半
導体は積層構造を有し、該積層構造として、一般式Ｉｎ
x Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ≦
１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）で表される発光層が、該
発光層よりバンドギャップの大きな２つの層により挟ま
れて配置されてなるものである。更に、該２つの層が、
それぞれ同一又は異なる一般式Ｉｎu Ｇａv Ａｌw Ｎ
（ただし、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、０≦ｕ≦１、０≦ｖ≦１、
０≦ｗ≦１）で表されるものである。Next, the method for producing a Group 3-5 compound semiconductor of the present invention will be described in more detail. In the method for producing a Group 3-5 compound semiconductor of the present invention, the Group 3-5 compound semiconductor has a laminated structure, and the laminated structure has the general formula In
x Ga y Al z N (provided that, x + y + z = 1,0 <x ≦
The light emitting layer represented by 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1) is sandwiched between two layers having a band gap larger than that of the light emitting layer. Furthermore, the two layers are
The same or different formula In u Ga v Al w N
(However, u + v + w = 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0 ≦ v ≦ 1,
It is represented by 0 ≦ w ≦ 1).
【００１５】更に、該発光層の層厚は５Å以上５００Å
以下である。更に好ましい層厚の範囲は５Å以上１００
Å以下であり、特に好ましくは５Å以上９０Å以下であ
る。層厚が５Åより小さいと発光層として充分に機能し
ないので好ましくなく、層厚が５００Åを超えると低い
温度で成長した場合、結晶性が低下するので好ましくな
い。また、発光層の層厚を小さくすることで、電荷を高
密度に発光層に閉じ込めることができるため、発光効率
を向上させることができる。なお、５Å以上５００Å以
下程度の層厚に関しては、次のようにして求める。ま
ず、発光層を成長させようとする条件と成長時間以外は
同一の条件で更に長い時間成長させて得られた厚い発光
層の層厚（例えば２０００Å）を２次イオン質量分析法
により測定し、該層厚を該成長時間で除して該条件にお
ける成長速度を求める。次に、５Å以上５００Å以下の
所定の層厚の発光層を成長させるには、該所定の層厚を
該成長速度で除して成長時間を求め、前記の発光層を成
長させようとする条件で該成長時間だけ成長させること
により、所定の層厚の発光層を得る。Further, the layer thickness of the light emitting layer is 5Å or more and 500Å
It is as follows. More preferable layer thickness range is 5Å or more 100
It is Å or less, particularly preferably 5 Å or more and 90 Å or less. A layer thickness of less than 5Å is not preferable because it does not sufficiently function as a light emitting layer, and a layer thickness of more than 500Å is not preferable because the crystallinity decreases when grown at a low temperature. Further, by reducing the layer thickness of the light emitting layer, charges can be confined in the light emitting layer with high density, and thus the light emission efficiency can be improved. The layer thickness of 5 Å or more and 500 Å or less is determined as follows. First, the layer thickness (for example, 2000 Å) of a thick light emitting layer obtained by growing the light emitting layer for a longer time under the same conditions except the conditions for growing the light emitting layer and the growth time is measured by secondary ion mass spectrometry, The layer thickness is divided by the growth time to obtain the growth rate under the conditions. Next, in order to grow a light-emitting layer having a predetermined layer thickness of 5 Å or more and 500 Å or less, the growth time is obtained by dividing the predetermined layer thickness by the growth rate, and the conditions for growing the light-emitting layer are set. Then, the light emitting layer having a predetermined layer thickness is obtained by growing for the growth time.
【００１６】とくに本発明でいう該２つの層として、Ｉ
ｎを含まないそれぞれ同一又は異なる一般式Ｇａa Ａｌ
b Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、０≦ｂ≦１）
で表されるものが結晶性が高いので好ましい。発光層即
ち活性層に接する層に電気伝導性を持たせるためには該
２つの層に不純物のドーピングを行ない、ｎ型半導体層
とｐ型半導体層とをそれぞれ形成する。該ドーピングに
より、該２つの層の結晶性が低下し、その結果発光効率
の低下を起こすことがある。このような場合には、活性
層とドーピングを行なう層の間に本発明でいう該２つの
層として不純物濃度の低い層を設けることで、発光効率
を向上できることがある。また、発光層でのＩｎＮの混
晶比が高い場合、熱的な安定性が充分でなく、結晶成長
中、又は半導体プロセスで劣化を起こす場合がある。こ
のような発光層の劣化を防止する目的のために発光層の
次に成長する層、即ち本発明でいう該２つの層の１つに
保護機能を持たせることができる。該層（以下、保護層
ということがある。）に充分な保護機能をもたせるため
には、該保護層のＩｎＮの混晶比は１０％以下、ＡｌＮ
の混晶比は５％以上が好ましい。更に好ましくはＩｎＮ
混晶比が５％以下、ＡｌＮ混晶比が１０％以上である。
また、該保護層に充分な保護機能を持たせるためには、
該保護層の層厚は１０Å以上１μｍ以下が好ましく、更
に好ましくは、５０Å以上５０００Å以下である。該保
護層の層厚が１０Åより小さいと充分な効果が得られな
い場合があるので好ましくない。また、１μｍより大き
い場合には発光効率が減少する場合があるので好ましく
ない。Particularly, as the two layers referred to in the present invention, I
The same or different general formulas Ga a Al each containing no n
b N (however, a + b = 1, 0 ≦ a ≦ 1, 0 ≦ b ≦ 1)
What is represented by is preferable because it has high crystallinity. In order to make the light emitting layer, that is, the layer in contact with the active layer, have electrical conductivity, the two layers are doped with impurities to form an n-type semiconductor layer and a p-type semiconductor layer, respectively. The doping may reduce the crystallinity of the two layers, resulting in a decrease in luminous efficiency. In such a case, luminous efficiency may be improved by providing a layer having a low impurity concentration as the two layers in the present invention between the active layer and the layer to be doped. Further, when the InN mixed crystal ratio in the light emitting layer is high, thermal stability is not sufficient, and deterioration may occur during crystal growth or in a semiconductor process. For the purpose of preventing such deterioration of the light emitting layer, a layer grown next to the light emitting layer, that is, one of the two layers in the present invention can be provided with a protective function. In order to give the layer (hereinafter sometimes referred to as a protective layer) a sufficient protective function, the InN mixed crystal ratio of the protective layer is 10% or less, AlN
The mixed crystal ratio of is preferably 5% or more. More preferably InN
The mixed crystal ratio is 5% or less, and the AlN mixed crystal ratio is 10% or more.
Further, in order to give the protective layer a sufficient protective function,
The thickness of the protective layer is preferably 10 Å or more and 1 μm or less, and more preferably 50 Å or more and 5000 Å or less. If the layer thickness of the protective layer is less than 10Å, sufficient effects may not be obtained, which is not preferable. Further, if it is larger than 1 μm, the luminous efficiency may decrease, which is not preferable.
【００１７】本発明においては、少なくとも該発光層の
成長時の圧力としては０．００１気圧以上０．５気圧以
下であり、更に好ましい成長時の圧力の範囲は０．０１
気圧以上０．４気圧以下である。該成長圧力が０．５気
圧より大きい場合には、３−５族化合物半導体として充
分な均一性を得ることができないので好ましくない。ま
た、該成長圧力を０．００１気圧より小さくすると、本
発明の効果が顕著でなくなり、更に該化合物半導体の結
晶性が充分でなくなる場合があるので好ましくない。In the present invention, at least the pressure during growth of the light emitting layer is 0.001 atm or more and 0.5 atm or less, and the more preferred range of the pressure during growth is 0.01.
The pressure is not less than 0.4 atm. When the growth pressure is higher than 0.5 atm, it is not preferable because sufficient uniformity cannot be obtained as a Group 3-5 compound semiconductor. Further, if the growth pressure is less than 0.001 atm, the effect of the present invention becomes unnoticeable and the crystallinity of the compound semiconductor may become insufficient, which is not preferable.
【００１８】本発明において、キャリアガスとしては、
水素、窒素、アルゴン、ヘリウム等のガスを単独で又は
混合して用いることができる。ただし、水素をキャリア
ガス中に含む場合、高いＩｎＮ混晶比の該化合物半導体
を成長すると充分な結晶性が得られない場合がある。こ
のような場合には、キャリアガス中の水素分圧を低くす
ることが好ましく、具体的には、キャリアガス中の水素
の分圧を、０．１気圧以下にすることが好ましい。ここ
で、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋ｙ＋ｚ
＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）で表され
る３−５族化合物半導体において、ｘの値を指して、Ｉ
ｎＮ混晶比がｘであると記すことがある。ｙ、ｚの値に
ついても、同様にしてそれぞれＧａＮ混晶比、ＡｌＮ混
晶比の表現で記すことがある。これらのキャリアガス
は、適宜使い分けることができる。動粘係数が大きく対
流を起こしにくいという点では、水素とヘリウムが挙げ
られる。ただし、ヘリウムは他のガスに比べて高価であ
り、また水素を用いた場合には、前述のように該化合物
半導体の結晶性が充分でない場合がある。窒素及びアル
ゴンは比較的安価であるため、大量にキャリアガスを使
用する場合には好適に用いることができる。In the present invention, the carrier gas is
Gases such as hydrogen, nitrogen, argon and helium may be used alone or in combination. However, when hydrogen is contained in the carrier gas, sufficient crystallinity may not be obtained when the compound semiconductor having a high InN mixed crystal ratio is grown. In such a case, it is preferable to lower the hydrogen partial pressure in the carrier gas, and specifically, the hydrogen partial pressure in the carrier gas is preferably 0.1 atm or less. Here, the general formula In x Ga y Al z N (provided that, x + y + z
= 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1), and in the 3-5 group compound semiconductor, the value of x is represented by I
It may be noted that the nN mixed crystal ratio is x. Similarly, the values of y and z may be expressed in terms of GaN mixed crystal ratio and AlN mixed crystal ratio, respectively. These carrier gases can be used properly. Hydrogen and helium are mentioned in that they have a large dynamic viscosity and are less likely to cause convection. However, helium is more expensive than other gases, and when hydrogen is used, the crystallinity of the compound semiconductor may not be sufficient as described above. Since nitrogen and argon are relatively inexpensive, they can be preferably used when a large amount of carrier gas is used.
【００１９】該化合物半導体を成長する際、Ｉｎの取り
込み効率はＧａ又はＡｌに比べてかなり小さいため、目
標とするＩｎＮ混晶比に比べてＩｎ原料は一般に過剰に
加える必要がある。成長圧力を下げるに従い、Ｉｎの取
り込み効率は更に下がる傾向がある。一方、成長温度を
下げるに従い、Ｉｎの取り込み効率が上がる傾向があ
る。したがって、該化合物半導体中のＩｎＮ混晶比を制
御するためには、原料供給比、成長圧力及び成長温度
を、原料供給能力、結晶性等の点を考慮しながら決定す
ることができる。When growing the compound semiconductor, since the In incorporation efficiency is considerably smaller than that of Ga or Al, it is generally necessary to add the In raw material in excess compared to the target InN mixed crystal ratio. As the growth pressure is lowered, the In incorporation efficiency tends to be further lowered. On the other hand, as the growth temperature is lowered, the In incorporation efficiency tends to increase. Therefore, in order to control the InN mixed crystal ratio in the compound semiconductor, the raw material supply ratio, the growth pressure and the growth temperature can be determined in consideration of the raw material supply capacity, crystallinity and the like.
【００２０】本発明において、化合物半導体の成長温度
の好ましい範囲は、５００℃以上８５０℃以下である。
該成長温度が５００℃より低い場合には、成長した層の
結晶性が充分でない場合があるので好ましくない。８５
０℃より高い場合には、Ｉｎ混晶比の制御が困難な場合
があるので好ましくない。本発明において、発光層の成
長速度の好ましい範囲は、成長速度Ｒ（Å／分）が、In the present invention, the preferable range of the growth temperature of the compound semiconductor is 500 ° C. or more and 850 ° C. or less.
If the growth temperature is lower than 500 ° C., the crystallinity of the grown layer may not be sufficient, which is not preferable. 85
When the temperature is higher than 0 ° C., it may be difficult to control the In mixed crystal ratio, which is not preferable. In the present invention, a preferable range of the growth rate of the light emitting layer is that the growth rate R (Å / min) is
【数３】５／（ｙ＋ｚ）≦Ｒ≦２５０／（ｙ＋ｚ） で表される範囲である。成長速度がこの範囲より大きい
場合、得られる発光層の結晶性が充分でない場合があ
る、即ち、発光素子を形成した場合、充分な発光特性を
示さない場合があるので好ましくない。また、成長速度
がこの範囲より小さい場合、成長に時間がかかりすぎ実
用的でないのであまり好ましくない。ここで、該成長速
度に関しては、次のようにして求める。まず、発光層を
成長させようとする条件と成長時間以外は同一の条件で
更に長い時間成長させて得られた厚い発光層の層厚（例
えば２０００Å）を２次イオン質量分析法により測定
し、該層厚を該成長時間で除して該条件における成長速
度を求める。これをもって、前記の成長時間以外は同一
の条件で５Å以上５００Å以下の発光層を成長させたと
きの成長速度とする。## EQU3 ## A range represented by 5 / (y + z) ≤R≤250 / (y + z). When the growth rate is higher than this range, the crystallinity of the obtained light emitting layer may not be sufficient, that is, when a light emitting device is formed, it may not show sufficient light emitting characteristics, which is not preferable. On the other hand, if the growth rate is lower than this range, the growth takes too much time and is not practical, which is not preferable. Here, the growth rate is obtained as follows. First, the layer thickness (for example, 2000 Å) of a thick light emitting layer obtained by growing the light emitting layer for a longer time under the same conditions except the conditions for growing the light emitting layer and the growth time is measured by secondary ion mass spectrometry, The layer thickness is divided by the growth time to obtain the growth rate under the conditions. This is taken as the growth rate when a light emitting layer of 5 Å or more and 500 Å or less is grown under the same conditions except the above growth time.
【００２１】本発明において用いる化合物半導体の成長
装置としては、通常の公知の成長装置を用いることがで
きる。具体例を図１、図２及び図３に示す。図１は基板
をサセプタ上に水平に配置し、上方から原料ガスを供給
するものである。図２は、基板をサセプタ上に水平に配
置し、側方から原料ガスを供給し、上方から原料ガスを
基板に押しつけるガスを供給するものである。図３は、
サセプタ上に基板を斜に配置し、側方から原料ガスを供
給するものである。図１、図２及び図３の例において、
原料ガスが供給される方向は厳密に上又は水平方向から
である必要はなく、基板上に充分な量の原料ガスが到達
するものであればよい。同様に、図１、図２においても
基板の配置の方向は厳密に水平である必要はない。As a compound semiconductor growth apparatus used in the present invention, a general known growth apparatus can be used. Specific examples are shown in FIGS. 1, 2 and 3. In FIG. 1, the substrate is arranged horizontally on the susceptor, and the source gas is supplied from above. In FIG. 2, the substrate is arranged horizontally on the susceptor, the source gas is supplied from the side, and the gas for pressing the source gas against the substrate is supplied from above. FIG.
The substrate is arranged obliquely on the susceptor, and the source gas is supplied from the side. In the example of FIGS. 1, 2 and 3,
The direction in which the source gas is supplied does not have to be strictly from the top or the horizontal direction, as long as a sufficient amount of the source gas reaches the substrate. Similarly, in FIG. 1 and FIG. 2 as well, the direction in which the substrates are arranged need not be strictly horizontal.
【００２２】図１、図２及び図３の例では、基板又はサ
セプタは周囲よりも温度が高いため、原料及びキャリア
ガスが加熱されて対流を起こす場合がある。反応炉内に
対流がある場合、原料ガスの反応炉内の滞留時間が長く
なり、急峻な層構造が作製されにくくなる傾向がある。
このような場合、基板を下向きに配置することで対流を
抑制することができる場合がある。具体的には、図１、
図２及び図３の構造の上下を逆転させた構造が挙げられ
る。In the examples of FIGS. 1, 2 and 3, the temperature of the substrate or susceptor is higher than that of the surroundings, so that the raw material and carrier gas may be heated to cause convection. When there is convection in the reaction furnace, the residence time of the raw material gas in the reaction furnace becomes long, and it tends to be difficult to form a steep layered structure.
In such a case, it may be possible to suppress convection by disposing the substrate downward. Specifically, FIG.
A structure in which the upper and lower sides of the structures of FIGS. 2 and 3 are reversed is given.
【００２３】図１、図２及び図３の例は、基板を１枚処
理する装置の例であるが、このほか、多数枚を一度に処
理できる反応炉として、基板を平面上に多数枚配置する
構造のもの、又はバレル型とよばれる多角錐状サセプタ
の側面に基板を配置する構造のものなどを用いることが
できる。とくに、多数枚を一度に成長する装置において
は、該化合物半導体の成長により生じたサセプタ上への
堆積物が、次の成長において良好な成長を阻害する場合
がある。このような場合には、成長前に塩化水素ガス等
を用いて反応炉をクリーニングすることで良好な成長を
行なうことができる。図１、図２及び図３の例では、原
料ガスは１本の供給管から供給されているが、原料同士
が反応炉に到達する前に反応し、良質な結晶成長を妨げ
る場合がある。このような場合には、該反応を起こす原
料を別々の配管で反応炉まで導き、反応炉直前、又は反
応炉内で混合することが好ましい。The examples of FIGS. 1, 2 and 3 are examples of an apparatus for processing one substrate. In addition to this, as a reaction furnace capable of processing a large number of substrates at once, a large number of substrates are arranged on a plane. Or a structure in which a substrate is arranged on the side surface of a polygonal pyramid susceptor called a barrel type can be used. In particular, in an apparatus for growing a large number of wafers at one time, the deposit on the susceptor generated by the growth of the compound semiconductor may hinder good growth in the next growth. In such a case, good growth can be performed by cleaning the reaction furnace with hydrogen chloride gas or the like before the growth. In the examples of FIGS. 1, 2 and 3, the raw material gas is supplied from one supply pipe, but the raw materials may react with each other before they reach the reaction furnace, which may hinder good quality crystal growth. In such a case, it is preferable that the raw materials that cause the reaction are introduced into the reaction furnace through separate pipes and mixed immediately before the reaction furnace or in the reaction furnace.
【００２４】次に、本発明により得られた化合物半導体
を用いた発光素子について説明する。図４に該化合物半
導体を用いた発光素子の例を示す。発光層５に接する、
層４と層６に互いに異なる伝導性を持たせることで、ダ
ブルヘテロ構造の発光素子となる。成長の容易さから、
発光層を成長する直前又は更にそれより前に成長された
層、即ち発光層の下側に位置する層をｎ型とするのが一
般的である。また、発光層の成長後、成長中断を行なう
ことで、均一性に優れた発光効率の高い発光素子の半導
体基板を製造できる。Next, a light emitting device using the compound semiconductor obtained by the present invention will be described. FIG. 4 shows an example of a light emitting element using the compound semiconductor. Contact the light emitting layer 5,
By providing the layers 4 and 6 with different conductivity from each other, a light emitting device having a double hetero structure is obtained. Because of the ease of growth,
It is general that a layer grown immediately before or even before the growth of the light emitting layer, that is, a layer located below the light emitting layer is an n-type. Further, by suspending the growth after the growth of the light emitting layer, it is possible to manufacture a semiconductor substrate of a light emitting element having excellent uniformity and high light emission efficiency.
【００２５】図４は単一の層を発光層とした例である
が、発光層として機能する層は複数の層からなる層であ
ってもよい。具体的に複数の層からなる層が発光層とし
て機能する例としては、２つ以上の発光層がこれよりバ
ンドギャップの大きい層と積層されている構造が挙げら
れる。Although FIG. 4 shows an example in which a single layer is used as the light emitting layer, the layer functioning as the light emitting layer may be a layer composed of a plurality of layers. A specific example in which a layer composed of a plurality of layers functions as a light emitting layer is a structure in which two or more light emitting layers are stacked with a layer having a larger band gap.
【００２６】発光層がＡｌを含む場合、酸素等の不純物
を取り込みやすいので、発光層として用いると、発光効
率が下がることがある。このような場合には、発光層と
してはＡｌを含まない一般式Ｉｎx Ｇａy Ｎ（ただし、
ｘ＋ｙ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１）で表されるもの
を利用することができる。When the light emitting layer contains Al, it is easy to take in impurities such as oxygen. Therefore, when it is used as the light emitting layer, the light emitting efficiency may be lowered. In such a case, the general formula In x Ga y N (provided that
Those expressed by x + y = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1) can be used.
【００２７】発光層に不純物をドープすることで、発光
層のバンドギャップとは異なる波長で発光させることが
できる。これは不純物からの発光であるため、不純物発
光とよばれる。不純物発光の場合、発光波長は発光層の
３族元素の組成と不純物元素により決まる。この場合、
発光層のＩｎＮ混晶比は５％以上が好ましい。ＩｎＮ混
晶比が５％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外
線であり、充分な明るさを感じることができないのであ
まり好ましくない。Ｉｎ混晶比を増やすにつれて発光波
長が長くなり、発光波長を紫から青、緑へと調整でき
る。By doping the light emitting layer with impurities, it is possible to emit light at a wavelength different from the band gap of the light emitting layer. Since this is light emission from impurities, it is called impurity light emission. In the case of impurity emission, the emission wavelength is determined by the composition of the Group 3 element of the light emitting layer and the impurity element. in this case,
The InN mixed crystal ratio of the light emitting layer is preferably 5% or more. When the InN mixed crystal ratio is less than 5%, most of the emitted light is ultraviolet light, and it is not preferable because sufficient brightness cannot be sensed. The emission wavelength becomes longer as the In mixed crystal ratio is increased, and the emission wavelength can be adjusted from purple to blue and green.
【００２８】不純物発光に適した不純物としては、２族
元素が好ましい。２族元素のなかでは、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃ
ｄをドープした場合、発光効率が高いので好適である。
とくにＺｎが好ましい。これらの元素の濃度は、１０18
〜１０22ｃｍ-3が好ましい。発光層はこれらの２族元素
とともにＳｉ又はＧｅを同時にドープしてもよい。Ｓ
ｉ、Ｇｅの好ましい濃度範囲は１０18〜１０22ｃｍ-3で
ある。Impurities Group 2 elements are preferable as impurities suitable for light emission. Among the group II elements, Mg, Zn, C
Doping with d is preferable because of high luminous efficiency.
Zn is particularly preferable. The concentration of these elements is 10 18
-10 22 cm -3 is preferable. The light emitting layer may be simultaneously doped with Si or Ge together with these Group 2 elements. S
A preferable concentration range of i and Ge is 10 18 to 10 22 cm −3 .
【００２９】不純物発光の場合、一般に発光スペクトル
がブロードになり、また注入電荷量が増すにつれて発光
スペクトルがシフトする場合がある。このため、高い色
純度が要求される場合や狭い波長範囲に発光パワーを集
中させることが必要な場合、バンド端発光を利用する方
が有利である。バンド端発光による発光素子を実現する
ためには、発光層に含まれる不純物の量を低く抑えなけ
ればならない。具体的には、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｍｇ、Ｃｄ及
びＺｎの各元素について、いずれもその濃度が１０19ｃ
ｍ-3以下が好ましく、更に好ましくは１０18ｃｍ-3以下
である。In the case of impurity emission, the emission spectrum generally becomes broad, and the emission spectrum may shift as the amount of injected charges increases. Therefore, when high color purity is required or when it is necessary to concentrate light emission power in a narrow wavelength range, it is more advantageous to use band edge emission. In order to realize a light-emitting element using band-edge light emission, the amount of impurities contained in the light-emitting layer must be kept low. Specifically, the concentration of each element of Si, Ge, Mg, Cd, and Zn is 10 19 c.
It is preferably m −3 or less, more preferably 10 18 cm −3 or less.
【００３０】バンド端発光の場合、発光色は発光層の３
族元素の組成で決まる。可視部で発光させる場合、Ｉｎ
Ｎ混晶比は１０％以上が好ましい。ＩｎＮ混晶比が１０
％より小さい場合、発光する光はほとんど紫外線であ
り、充分な明るさを感じることができないので好ましく
ない。ＩｎＮ混晶比が増えるにつれて発光波長が長くな
るので、発光波長を紫から青、緑へと調整できる。In the case of band edge emission, the emission color is 3 of the emission layer.
Determined by the composition of group elements. When emitting light in the visible region, In
The N mixed crystal ratio is preferably 10% or more. InN mixed crystal ratio is 10
If it is less than%, the emitted light is mostly ultraviolet rays, and it is not preferable because sufficient brightness cannot be felt. Since the emission wavelength becomes longer as the InN mixed crystal ratio increases, the emission wavelength can be adjusted from purple to blue and green.
【００３１】[0031]
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではな
い。 実施例１ ＭＯＶＰＥ法により図５に示す構造の３−５族化合物半
導体を作製し、フォトルミネッセンス（以下、ＰＬと記
すことがある。）により発光状態の面内分布を測定し
た。用いた成長装置は、図１に示した構造のものであ
る。サファイア基板７として２５ｍｍ×２５ｍｍのサフ
ァイアＣ面を鏡面研磨したものを有機洗浄して用いた。
成長は低温成長バッファ層としてＧａＮを用いる２段階
成長法を用いた。１／８気圧で厚みが約３００Åのバッ
ファ層８、約２．５μｍのＧａＮ層９を水素をキャリア
ガスとして成長した。EXAMPLES Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited thereto. Example 1 A 3-5 group compound semiconductor having a structure shown in FIG. 5 was manufactured by the MOVPE method, and the in-plane distribution of the light emitting state was measured by photoluminescence (hereinafter, sometimes referred to as PL). The growth apparatus used has the structure shown in FIG. As the sapphire substrate 7, a 25 mm × 25 mm sapphire C surface mirror-polished was used after organic cleaning.
For the growth, a two-step growth method using GaN as a low temperature growth buffer layer was used. A buffer layer 8 having a thickness of about 300 Å and a GaN layer 9 having a thickness of about 2.5 μm were grown using hydrogen as a carrier gas at 1/8 atmospheric pressure.
【００３２】次に基板温度を７５０℃、キャリアガスを
窒素とし、キャリアガス、ＴＥＧ、ＴＭＩ及びアンモニ
アをそれぞれ４ｓｌｍ、０．０４ｓｃｃｍ、０．６ｓｃ
ｃｍ、４ｓｌｍ供給して、発光層であるＩｎ0.3 Ｇａ
0.7 Ｎ層５を７０秒間成長した。成長中断工程として窒
素とアンモニアだけを供給する状態を５分間保持した
後、さらに同じ温度にてＴＥＧ、ＴＥＡ及びアンモニア
をそれぞれ０．０３２ｓｃｃｍ、０．００８ｓｃｃｍ、
４ｓｌｍ供給して、Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎ層１０を１０分
間成長した。ただしｓｌｍ及びｓｃｃｍとは気体の流量
の単位で１ｓｌｍは１分当たり、標準状態で１リットル
の体積を占める重量の気体が流れていることを示し、１
０００ｓｃｃｍは１ｓｌｍに相当する。Next, the substrate temperature is 750 ° C., the carrier gas is nitrogen, and the carrier gas, TEG, TMI, and ammonia are 4 slm, 0.04 sccm, and 0.6 sc, respectively.
cm, 4 slm, and the light emitting layer is In 0.3 Ga
A 0.7 N layer 5 was grown for 70 seconds. After maintaining the state of supplying only nitrogen and ammonia for 5 minutes as a growth interruption step, TEG, TEA and ammonia were further added at 0.032 sccm and 0.008 sccm at the same temperature, respectively.
The Ga 0.8 Al 0.2 N layer 10 was grown for 10 minutes by supplying 4 slm. Here, slm and sccm are units of gas flow rate, and 1 slm means that a weight of gas occupies a volume of 1 liter per minute per 1 minute.
000 sccm corresponds to 1 slm.
【００３３】なおこの層５と層１０の層厚に関しては、
同一の条件でより長い時間成長した層の厚さから求めた
成長速度がそれぞれ４３Å／分、３０Å／分であるの
で、上記成長時間から求められる層厚はそれぞれ５０
Å、３００Åと計算できる。以上により作製した３−５
族化合物半導体試料を、Ｈｅ−Ｃｄレーザの３２５ｎｍ
の発光を励起光源として、室温でのＰＬ測定を行ったと
ころ、周辺５ｍｍを除く基板面内の全面で、ピーク波長
が５０００Å付近の強い発光が認められた。図６に典型
的なＰＬスペクトルを示す。Regarding the layer thicknesses of the layers 5 and 10,
Since the growth rates obtained from the thickness of the layer grown for a longer time under the same conditions are 43 Å / min and 30 Å / min, the layer thickness obtained from the above growth time is 50 respectively.
Can be calculated as Å, 300Å. 3-5 produced by the above
He-Cd laser at 325 nm
When PL measurement was performed at room temperature using the above-mentioned light emission as the excitation light source, strong light emission with a peak wavelength of around 5000 Å was observed on the entire surface of the substrate except for the periphery 5 mm. FIG. 6 shows a typical PL spectrum.
【００３４】実施例２ １気圧、水素キャリア中で厚みが約３００Åのバッファ
層８、約２．５μｍのＧａＮ層９を成長した。次に反応
炉圧力を０．５気圧、基板温度を７８５℃、キャリアガ
スを窒素とし、Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ層５を５０Å成長し
た。成長中断として窒素とアンモニアだけを供給する状
態を５分間保持した後、さらに同じ温度にてＧａ0.8 Ａ
ｌ0.2 Ｎ層１０を３００Å成長した。以上により作製し
た３−５族化合物半導体試料を、実施例１と同様にし
て、室温でのＰＬ測定を行ったところ、周辺５ｍｍを除
く基板面内の全面で、実施例１と同様の強い発光が認め
られた。Example 2 A buffer layer 8 having a thickness of about 300 Å and a GaN layer 9 having a thickness of about 2.5 μm were grown in a hydrogen carrier at 1 atm. Next, the reactor pressure was 0.5 atm, the substrate temperature was 785 ° C., the carrier gas was nitrogen, and the In 0.3 Ga 0.7 N layer 5 was grown to 50 Å. After maintaining the state of supplying only nitrogen and ammonia for 5 minutes as a growth interruption, Ga 0.8 A was further applied at the same temperature.
A 0.2 N layer 10 was grown by 300Å. When the PL measurement at room temperature was performed on the 3-5 group compound semiconductor sample manufactured as described above in the same manner as in Example 1, a strong light emission similar to that in Example 1 was obtained on the entire surface of the substrate except for the periphery 5 mm. Was recognized.
【００３５】実施例３ 実施例２と同様にして、図５に示す構造の化合物半導体
を、層５と層１０を１／８気圧、成長温度を７８５℃、
７５０℃、７２５℃、７００℃の各温度で成長した４つ
の試料を作製した。ただし、各試料について、層５と層
１０の原料供給量は実施例１と同じにした。いずれの試
料も実施例２と同様に、強いＰＬを示した。表１に各温
度で成長した試料のＰＬスペクトルのピーク波長を示
す。Example 3 In the same manner as in Example 2, the compound semiconductor having the structure shown in FIG. 5 was prepared by forming layers 5 and 10 at ⅛ atm at a growth temperature of 785 ° C.
Four samples grown at 750 ° C., 725 ° C. and 700 ° C. were prepared. However, for each sample, the raw material supply amounts of the layers 5 and 10 were the same as in Example 1. All samples showed strong PL as in Example 2. Table 1 shows the peak wavelength of the PL spectrum of the sample grown at each temperature.
【００３６】[0036]
【表１】 表１から分かるように、成長温度を下げるにしたがい、
ＰＬピーク波長が長くなっており、成長温度の低下に伴
い、層５におけるＩｎの濃度が増加していることが分か
る。また、層５と層１０を７００℃で成長した試料につ
いて、窒素及びアンモニアを等量含む雰囲気中１／８気
圧で、１１００℃１０分間熱処理したが、ＰＬスペクト
ルは、熱処理の前後で変化しなかった。[Table 1] As can be seen from Table 1, as the growth temperature is lowered,
It can be seen that the PL peak wavelength is long, and the In concentration in the layer 5 is increased as the growth temperature is lowered. Further, the samples obtained by growing the layers 5 and 10 at 700 ° C. were heat-treated at 1100 ° C. for 10 minutes in an atmosphere containing equal amounts of nitrogen and ammonia at 1100 ° C., but the PL spectrum did not change before and after the heat treatment. It was
【００３７】比較例１ １気圧、７８５℃で層５と１０を成長したことを除いて
は実施例２と同様にして図５の構造の化合物半導体を作
製した。実施例１と同様にしてＰＬスペクトルを測定し
たところ、中心部では実施例２と同様に強い発光が認め
られたが、発光の強い部分は中心部から半径５ｍｍの範
囲に限られ、これより外側では、発光波長が次第に短く
なり、基板の周辺から５ｍｍの部分ではＰＬスペクトル
のピーク波長は４４００Åであった。Comparative Example 1 A compound semiconductor having the structure shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 2 except that the layers 5 and 10 were grown at 1 atmosphere and 785 ° C. When the PL spectrum was measured in the same manner as in Example 1, strong light emission was recognized in the central portion as in Example 2, but the strong light emitting portion was limited to a range of a radius of 5 mm from the central portion, and outside this range. The emission wavelength was gradually shortened, and the peak wavelength of the PL spectrum was 4400Å in the portion 5 mm from the periphery of the substrate.
【００３８】実施例４ 成長速度を２２５Å／分としてＩｎ0.2 Ｇａ0.8 Ｎを５
０Å成長したことを除いては実施例１と同様にして、図
５に示す構造の試料を作製した。実施例１と同様にして
ＰＬスペクトルを評価したところ、強い青色発光が観察
された。得られたＰＬスペクトルを図７に示す。Example 4 In 0.2 Ga 0.8 N was added to 5 at a growth rate of 225 Å / min.
A sample having the structure shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that 0Å was grown. When the PL spectrum was evaluated in the same manner as in Example 1, strong blue light emission was observed. The obtained PL spectrum is shown in FIG.
【００３９】比較例２ 成長速度が３２５Å／分のＩｎ0.15Ｇａ0.85Ｎを５０Å
成長したことを除いては実施例１と同様にして、図５に
示す構造の試料を作製した。実施例１と同様にしてスペ
クトルを評価したところ、青い発光は得られたものの、
発光強度は実施例１のものに比べて１／１０以下であっ
た。Comparative Example 2 In 0.15 Ga 0.85 N with a growth rate of 325 Å / min was 50 Å
A sample having the structure shown in FIG. 5 was prepared in the same manner as in Example 1 except that the sample was grown. When the spectrum was evaluated in the same manner as in Example 1, although blue light emission was obtained,
The emission intensity was 1/10 or less as compared with that in Example 1.
【００４０】実施例５ 実施例１と同様にして図５に示す該化合物半導体を作製
した後、アンモニアと窒素を供給しながら１１００℃以
上に基板を昇温し、ＭｇをドープしたＧａＮを成長す
る。こうして作製した該化合物半導体を１気圧の窒素中
８００℃でアニールし、Ｍｇをドープした層を低抵抗の
ｐ型層とする。こうして、発光波長、発光強度の均一性
に優れた発光素子用３−５族化合物半導体エピタキシャ
ル基板が得られる。Example 5 After manufacturing the compound semiconductor shown in FIG. 5 in the same manner as in Example 1, the temperature of the substrate is raised to 1100 ° C. or higher while supplying ammonia and nitrogen to grow Mg-doped GaN. . The compound semiconductor thus produced is annealed at 800 ° C. in nitrogen at 1 atm, and the Mg-doped layer is made a low-resistance p-type layer. In this way, a 3-5 group compound semiconductor epitaxial substrate for a light emitting device, which is excellent in uniformity of emission wavelength and emission intensity, is obtained.
【００４１】[0041]
【発明の効果】本発明により、均一性に極めて優れた３
−５族化合物半導体を生産性よく作製することができ、
得られた３−５族化合物半導体を用いることにより発光
状態の均一な発光素子を作製できるため、本発明はきわ
めて有用であり工業的価値が大きい。EFFECTS OF THE INVENTION According to the present invention, 3 which is extremely excellent in uniformity.
-5 group compound semiconductors can be produced with high productivity,
By using the obtained Group 3-5 compound semiconductor, a light-emitting device having a uniform light-emitting state can be manufactured, so that the present invention is extremely useful and has great industrial value.
【図１】本発明に用いられる反応炉の１例の概略の構造
を示す図。FIG. 1 is a diagram showing a schematic structure of an example of a reaction furnace used in the present invention.
【図２】本発明に用いられる反応炉の１例の概略の構造
を示す図。FIG. 2 is a diagram showing a schematic structure of an example of a reaction furnace used in the present invention.
【図３】本発明に用いられる反応炉の１例の概略の構造
を示す図。FIG. 3 is a diagram showing a schematic structure of an example of a reaction furnace used in the present invention.
【図４】本発明により作製できる３−５族化合物半導体
を用いた発光素子の構造の１例を示す図。FIG. 4 is a diagram showing an example of a structure of a light emitting element using a Group 3-5 compound semiconductor which can be manufactured by the present invention.
【図５】実施例１において作製した３−５族化合物半導
体の構造を示す図。5 is a diagram showing a structure of a Group 3-5 compound semiconductor produced in Example 1. FIG.
【図６】実施例１において作製した３−５化合物半導体
のＰＬスペクトルを示す図。FIG. 6 is a diagram showing a PL spectrum of a 3-5 compound semiconductor manufactured in Example 1.
【図７】実施例４において作製した３−５化合物半導体
のＰＬスペクトルを示す図。FIG. 7 shows a PL spectrum of a 3-5 compound semiconductor manufactured in Example 4.
１．．．反応炉 ２．．．基板 ３．．．サセプタ ４．．．ｎ型層 ５．．．Ｉｎ0.3 Ｇａ0.7 Ｎ層 ６．．．ｐ型層 ７．．．サファイア基板 ８．．．バッファ層 ９．．．ＧａＮ層 １０．．．Ｇａ0.8 Ａｌ0.2 Ｎ層1. . . Reactor 2. . . Substrate 3. . . Susceptor 4. . . n-type layer 5. . . In 0.3 Ga 0.7 N layer 6. . . p-type layer 7. . . Sapphire substrate 8. . . Buffer layer 9. . . GaN layer 10. . . Ga 0.8 Al 0.2 N layer
Claims (4)
る３−５族化合物半導体の製造方法において、該積層構
造として、一般式Ｉｎx Ｇａy Ａｌz Ｎ（ただし、ｘ＋
ｙ＋ｚ＝１、０＜ｘ≦１、０≦ｙ＜１、０≦ｚ＜１）で
表される発光層が、該発光層よりバンドギャップの大き
な２つの層により挟まれて配置されてなるものであり、
該２つの層がそれぞれ同一又は異なる一般式Ｉｎu Ｇａ
v Ａｌ w Ｎ（ただし、ｕ＋ｖ＋ｗ＝１、０≦ｕ≦１、０
≦ｖ≦１、０≦ｗ≦１）で表されるものであり、該発光
層の層厚が５Å以上５００Å以下であり、かつ少なくと
も該発光層を０．００１気圧以上０．５気圧以下の圧力
下で製造することを特徴とする発光素子用３−５族化合
物半導体の製造方法。1. Having a laminated structure formed by metalorganic vapor phase epitaxy
In the method for manufacturing a Group 3-5 compound semiconductor,
As a structure, the general formula InxGayAlzN (however, x +
y + z = 1, 0 <x ≦ 1, 0 ≦ y <1, 0 ≦ z <1)
The light emitting layer represented has a band gap larger than that of the light emitting layer.
It is sandwiched between two layers such as
The two layers have the same or different general formula In.uGa
vAl wN (however, u + v + w = 1, 0 ≦ u ≦ 1, 0
≦ v ≦ 1, 0 ≦ w ≦ 1), and
The layer thickness is 5 Å or more and 500 Å or less, and at least
The pressure of the light emitting layer is 0.001 atm or more and 0.5 atm or less.
3-5 group compound for light-emitting device characterized by being manufactured below
Manufacturing method of semiconductor.
度で成長され、かつ発光層の成長速度Ｒ（Å／分）が、 【数１】５／（ｙ＋ｚ）≦Ｒ≦２５０／（ｙ＋ｚ） を満たす範囲内で成長されることを特徴とする請求項１
記載の発光素子用３−５族化合物半導体の製造方法。2. The light emitting layer is grown at a temperature of 500 ° C. or more and 850 ° C. or less, and the growth rate R (Å / min) of the light emitting layer is as follows: 5 / (y + z) ≦ R ≦ 250 / ( 2. The growth is performed within a range satisfying y + z).
A method for producing a Group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device as described above.
及びＭｇの各元素の濃度が、いずれも１０19ｃｍ-3以下
であることを特徴とする請求項１又は２記載の発光素子
用３−５族化合物半導体の製造方法。3. Si, Ge, Cd, Zn contained in the light emitting layer
The concentration of each element of Mg and Mg is 10 19 cm −3 or less, and the method for producing a Group 3-5 compound semiconductor for a light emitting device according to claim 1 or 2, wherein.
式Ｇａa Ａｌb Ｎ（ただし、ａ＋ｂ＝１、０≦ａ≦１、
０≦ｂ≦１）で表されることを特徴とする請求項１、２
又は３記載の発光素子用３−５族化合物半導体の製造方
法。4. The two layers have the same or different general formula Ga a Al b N (where a + b = 1, 0 ≦ a ≦ 1,
0 ≦ b ≦ 1).
Alternatively, the method for producing a 3-5 group compound semiconductor for a light emitting device according to 3 above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147795A JPH09107124A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Method for manufacturing iii-v compound semiconductor |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147795A JPH09107124A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Method for manufacturing iii-v compound semiconductor |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002078347A Division JP2002314128A (en) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | Iii-v compound semiconductor |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107124A true JPH09107124A (en) | 1997-04-22 |
Family
ID=17362453
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26147795A Pending JPH09107124A (en) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | Method for manufacturing iii-v compound semiconductor |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09107124A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of semiconductor and semiconductor laser |
| JP2001196632A (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | Gallium nitride compound semiconductor light emission and its manufacturing method |
| JP2005277357A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Semiconductor multilayer structure, method of manufacturing the same and transistor element |
| JP2006229253A (en) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | Nitride-based compound semiconductor light-emitting device and its manufacturing method |
| WO2006106928A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Process for producing gallium nitride-based compound semiconductor laser element and gallium nitride-based compound semiconductor laser element |
| US7670435B2 (en) | 2001-03-30 | 2010-03-02 | Technologies And Devices International, Inc. | Apparatus for epitaxially growing semiconductor device structures with sharp layer interfaces utilizing HVPE |
| JP2011138895A (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of manufacturing crystal, and method of manufacturing light-emitting element |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP26147795A patent/JPH09107124A/en active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (en) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of semiconductor and semiconductor laser |
| JP2001196632A (en) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | Gallium nitride compound semiconductor light emission and its manufacturing method |
| US7064357B2 (en) | 2000-01-14 | 2006-06-20 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US7352012B2 (en) | 2000-01-14 | 2008-04-01 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US7663158B2 (en) | 2000-01-14 | 2010-02-16 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride compound semiconductor light emitting device and method for producing the same |
| US7670435B2 (en) | 2001-03-30 | 2010-03-02 | Technologies And Devices International, Inc. | Apparatus for epitaxially growing semiconductor device structures with sharp layer interfaces utilizing HVPE |
| JP2005277357A (en) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | Semiconductor multilayer structure, method of manufacturing the same and transistor element |
| WO2006106928A1 (en) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Process for producing gallium nitride-based compound semiconductor laser element and gallium nitride-based compound semiconductor laser element |
| JP2006229253A (en) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | Nitride-based compound semiconductor light-emitting device and its manufacturing method |
| JP2011138895A (en) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | Method of manufacturing crystal, and method of manufacturing light-emitting element |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR20070054722A (en) | A group iii-v compound semiconductor and a method for producing the same | |
| JP3198912B2 (en) | Method for producing group 3-5 compound semiconductor | |
| JP3598591B2 (en) | Method for manufacturing group 3-5 compound semiconductor | |
| US7659190B2 (en) | Method for producing a Group III-V compound semiconductor | |
| JPH09251957A (en) | Manufacturing method for 3-5 group compound semiconductor | |
| JPH09107124A (en) | Method for manufacturing iii-v compound semiconductor | |
| JP3064891B2 (en) | Group 3-5 compound semiconductor, method of manufacturing the same, and light emitting device | |
| KR100604617B1 (en) | Manufacturing Method of Group III-V Compound Semiconductor | |
| JPH0936429A (en) | Fabrication of iii-v compound semiconductor | |
| KR101026952B1 (en) | 3-5 Group compound semiconductor, process for producing the same, and compound semiconductor element using the same | |
| JPH0997921A (en) | Manufacture of iii-v compd. semiconductor | |
| JPH0964419A (en) | Iii-v compound semiconductor and light emitting element | |
| JP4867064B2 (en) | Group 3-5 compound semiconductor for light emitting device and method for producing the same | |
| JP3752739B2 (en) | Light emitting element | |
| JPH10163523A (en) | Manufacturing iii-v compd. semiconductor and light-emitting element | |
| JPH09148626A (en) | Manufacture of iii-v group compound semiconductor | |
| JP4010318B2 (en) | Light emitting element | |
| JPH07283436A (en) | Iii-v compound semiconductor and light-emitting element | |
| JP2002314128A (en) | Iii-v compound semiconductor | |
| JPH04212478A (en) | Growth method for organic metal and semiconductor light-emitting element | |
| JP3788344B2 (en) | Method for improving productivity of group 3-5 compound semiconductor | |
| JP2007067397A (en) | Method of manufacturing 3-5 group compound semiconductor | |
| JP3883303B2 (en) | Method for producing p-type group III nitride semiconductor | |
| JP4193379B2 (en) | Method for producing group 3-5 compound semiconductor | |
| JPH0936425A (en) | Iii-v compound semiconductor and light emitting element |