JP2000277801A - 半導体発光素子の製法 - Google Patents
半導体発光素子の製法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 チッ化ガリウム系化合物半導体を積層する半
導体発光素子のｐ形層の活性化を低い温度で、しかも確
実に行うことができる半導体発光素子の製法を提供す
る。 【解決手段】 基板１上に少なくともｎ形層３とｐ形層
５を含み、発光層を形成するチッ化ガリウム系化合物半
導体層を積層し、該積層した半導体層のｐ形層５の活性
化処理を行う場合に、ｐ形層５の成長後、ｐ形層５に酸
化性ガスを照射することにより、または前記ｐ形層の成
長後のいずれかの工程で、ｐ形層５を成長した基板を酸
素プラズマの雰囲気に晒すことにより、ｐ形層内のＨ原
子を引き出してｐ形層５を活性化させる。
導体発光素子のｐ形層の活性化を低い温度で、しかも確
実に行うことができる半導体発光素子の製法を提供す
る。 【解決手段】 基板１上に少なくともｎ形層３とｐ形層
５を含み、発光層を形成するチッ化ガリウム系化合物半
導体層を積層し、該積層した半導体層のｐ形層５の活性
化処理を行う場合に、ｐ形層５の成長後、ｐ形層５に酸
化性ガスを照射することにより、または前記ｐ形層の成
長後のいずれかの工程で、ｐ形層５を成長した基板を酸
素プラズマの雰囲気に晒すことにより、ｐ形層内のＨ原
子を引き出してｐ形層５を活性化させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は青色系の光を発光す
るチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた発光ダイオー
ドや半導体レーザなどの半導体発光素子の製法に関す
る。さらに詳しくは、低温でｐ形層の活性化処理を行
い、低抵抗のｐ形層を得ることができる半導体発光素子
の製法に関する。
るチッ化ガリウム系化合物半導体を用いた発光ダイオー
ドや半導体レーザなどの半導体発光素子の製法に関す
る。さらに詳しくは、低温でｐ形層の活性化処理を行
い、低抵抗のｐ形層を得ることができる半導体発光素子
の製法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色系の光を発光する半導体発光
素子のチップ（以下、ＬＥＤチップという）の製法は、
つぎのように行われる。すなわち、図２に示されるよう
に、サファイア基板２１上にたとえばｎ形のＧａＮから
なるｎ形層（クラッド層）２３と、バンドギャップエネ
ルギーがクラッド層のそれよりも小さく発光波長を定め
る材料、たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種
々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体
からなる活性層（発光層）２４と、ｐ形のＧａＮからな
るｐ形層（クラッド層）２５とを順次エピタキシャル成
長する。そして、ｐ形層の活性化を行うため、たとえば
特開平５−１８３１８９号公報に開示されているよう
に、真空中またはチッ素などの不活性ガス雰囲気で少な
くとも４００℃以上、好ましくは７００℃以上の温度で
１〜２時間程度の熱処理を行う。その後、その表面に電
流拡散層２７を介してｐ側電極２８を設け、積層された
半導体層の一部をエッチングして露出するｎ形層２３の
表面にｎ側電極２９を設ける。その後、ウェハから各チ
ップに分割することにより図２に示されるようなＬＥＤ
チップが形成される。
素子のチップ（以下、ＬＥＤチップという）の製法は、
つぎのように行われる。すなわち、図２に示されるよう
に、サファイア基板２１上にたとえばｎ形のＧａＮから
なるｎ形層（クラッド層）２３と、バンドギャップエネ
ルギーがクラッド層のそれよりも小さく発光波長を定め
る材料、たとえばＩｎＧａＮ系（ＩｎとＧａの比率が種
々変わり得ることを意味する、以下同じ）化合物半導体
からなる活性層（発光層）２４と、ｐ形のＧａＮからな
るｐ形層（クラッド層）２５とを順次エピタキシャル成
長する。そして、ｐ形層の活性化を行うため、たとえば
特開平５−１８３１８９号公報に開示されているよう
に、真空中またはチッ素などの不活性ガス雰囲気で少な
くとも４００℃以上、好ましくは７００℃以上の温度で
１〜２時間程度の熱処理を行う。その後、その表面に電
流拡散層２７を介してｐ側電極２８を設け、積層された
半導体層の一部をエッチングして露出するｎ形層２３の
表面にｎ側電極２９を設ける。その後、ウェハから各チ
ップに分割することにより図２に示されるようなＬＥＤ
チップが形成される。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】前述のように、従来の
チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子
では、その半導体層を積層した後にｐ形層の活性化のた
めにアニール処理が行われる。このアニール処理は、前
述のように、真空中または不活性ガス雰囲気で７００℃
以上の高温で行われている。しかし、高温で熱処理をす
ると、半導体ウェハにクラックが入りやすく、歩留りが
低下したり、ｎ形層の不純物がアニール処理をしている
間に活性層に拡散し、発光特性を低下させるという問題
がある。しかも、そのような熱処理を行っても、完全な
活性化を達成できず、充分に低抵抗なｐ形層にすること
ができないという問題がある。
チッ化ガリウム系化合物半導体を用いた半導体発光素子
では、その半導体層を積層した後にｐ形層の活性化のた
めにアニール処理が行われる。このアニール処理は、前
述のように、真空中または不活性ガス雰囲気で７００℃
以上の高温で行われている。しかし、高温で熱処理をす
ると、半導体ウェハにクラックが入りやすく、歩留りが
低下したり、ｎ形層の不純物がアニール処理をしている
間に活性層に拡散し、発光特性を低下させるという問題
がある。しかも、そのような熱処理を行っても、完全な
活性化を達成できず、充分に低抵抗なｐ形層にすること
ができないという問題がある。
【０００４】本発明はこのような問題を解決するために
なされたもので、チッ化ガリウム系化合物半導体を積層
する半導体発光素子のｐ形層の活性化を低い温度で、し
かも確実に行うことができる半導体発光素子の製法を提
供することを目的とする。
なされたもので、チッ化ガリウム系化合物半導体を積層
する半導体発光素子のｐ形層の活性化を低い温度で、し
かも確実に行うことができる半導体発光素子の製法を提
供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ｐ形層を活
性化して低抵抗化するため、鋭意検討を重ねた結果、ｐ
形層が充分に活性化されて電気抵抗が下がらない原因が
半導体層を積層する際のキャリアガスのＨ2 または反応
ガスのＮＨ3 のＨがｐ形層とするドーパントのＭｇなど
と結合し、Ｍｇなどがドーパントの働きをせず高抵抗に
なるという知見に基づき、Ｈ（水素原子）を抜きとるこ
とにより低抵抗化できることを見出した。そして、ｐ形
層を成長した半導体ウェハにプラズマ酸素などの活性な
酸化性ガスを照射したり、活性な酸素雰囲気に半導体ウ
ェハを晒すことにより、非常に低温で活性化処理を行う
ことができ、非常に低抵抗なｐ形層を得ることができる
ことを見出した。
性化して低抵抗化するため、鋭意検討を重ねた結果、ｐ
形層が充分に活性化されて電気抵抗が下がらない原因が
半導体層を積層する際のキャリアガスのＨ2 または反応
ガスのＮＨ3 のＨがｐ形層とするドーパントのＭｇなど
と結合し、Ｍｇなどがドーパントの働きをせず高抵抗に
なるという知見に基づき、Ｈ（水素原子）を抜きとるこ
とにより低抵抗化できることを見出した。そして、ｐ形
層を成長した半導体ウェハにプラズマ酸素などの活性な
酸化性ガスを照射したり、活性な酸素雰囲気に半導体ウ
ェハを晒すことにより、非常に低温で活性化処理を行う
ことができ、非常に低抵抗なｐ形層を得ることができる
ことを見出した。
【０００６】本発明による半導体発光素子の製法は、基
板上に少なくともｎ形層とｐ形層を含み、発光層を形成
するチッ化ガリウム系化合物半導体層を積層し、該積層
した半導体層のｐ形層の活性化処理を行う場合に、前記
ｐ形層の成長後該ｐ形層に酸化性ガスを照射することに
より、または前記ｐ形層の成長後のいずれかの工程で、
該ｐ形層を成長した基板を酸素プラズマの雰囲気に晒す
ことにより、該ｐ形層内のＨ原子を引き出してｐ形層を
活性化させることを特徴とする。
板上に少なくともｎ形層とｐ形層を含み、発光層を形成
するチッ化ガリウム系化合物半導体層を積層し、該積層
した半導体層のｐ形層の活性化処理を行う場合に、前記
ｐ形層の成長後該ｐ形層に酸化性ガスを照射することに
より、または前記ｐ形層の成長後のいずれかの工程で、
該ｐ形層を成長した基板を酸素プラズマの雰囲気に晒す
ことにより、該ｐ形層内のＨ原子を引き出してｐ形層を
活性化させることを特徴とする。
【０００７】ここに酸化性ガスとは、酸素をプラズマ化
した酸素プラズマや、オゾン、Ｎ2Ｏなどの非常に対象
物を酸化させやすく、Ｈ（水素）と化合しやすい気体を
意味する。また、チッ化ガリウム系化合物半導体とは、
III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII
族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他の
III 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮ
の一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物
からなる半導体をいう。
した酸素プラズマや、オゾン、Ｎ2Ｏなどの非常に対象
物を酸化させやすく、Ｈ（水素）と化合しやすい気体を
意味する。また、チッ化ガリウム系化合物半導体とは、
III 族元素のＧａとＶ族元素のＮとの化合物またはIII
族元素のＧａの一部または全部がＡｌ、Ｉｎなどの他の
III 族元素と置換したものおよび／またはＶ族元素のＮ
の一部がＰ、Ａｓなどの他のＶ族元素と置換した化合物
からなる半導体をいう。
【０００８】この方法で行うことにより、ｐ形層の表面
にプラズマ酸素やオゾンなどの非常に活性な酸化性ガス
が存在するため、ｐ形層内のＨ（水素）が引き寄せられ
て活性な酸素と化合し、ｐ形層からＨ（水素）が抜け
る。そのため、ｐ形層内にドーパントとしてドーピング
されたＭｇなどがＨとの化合を解かれて、Ｇａサイト内
にＭｇが入り、ｐ形ドーパントとして充分に機能する。
その結果、高い温度でのアニール処理を行わなくても、
ｐ形層の活性化が充分に行われて低抵抗化を達成するこ
とができる。
にプラズマ酸素やオゾンなどの非常に活性な酸化性ガス
が存在するため、ｐ形層内のＨ（水素）が引き寄せられ
て活性な酸素と化合し、ｐ形層からＨ（水素）が抜け
る。そのため、ｐ形層内にドーパントとしてドーピング
されたＭｇなどがＨとの化合を解かれて、Ｇａサイト内
にＭｇが入り、ｐ形ドーパントとして充分に機能する。
その結果、高い温度でのアニール処理を行わなくても、
ｐ形層の活性化が充分に行われて低抵抗化を達成するこ
とができる。
【０００９】前記ｐ形層の活性化処理を４００℃未満の
低温で行うことが、常温で行うよりはＨが抜けやすいと
共に、半導体ウェハに熱ショックなどによるダメージを
与えることがなく、また、アニール処理中に不純物が活
性層などの他の層に拡散することがなく、非常に安定し
た特性の半導体発光素子が得られる。
低温で行うことが、常温で行うよりはＨが抜けやすいと
共に、半導体ウェハに熱ショックなどによるダメージを
与えることがなく、また、アニール処理中に不純物が活
性層などの他の層に拡散することがなく、非常に安定し
た特性の半導体発光素子が得られる。
【００１０】
【発明の実施の形態】つぎに、図面を参照しながら本発
明の半導体発光素子の製法について説明をする。図１に
は、青色系の発光に適したチッ化ガリウム系化合物半導
体層をウェハ状のサファイア基板上に積層し、ＬＥＤチ
ップを製造する本発明の製法の一実施形態における工程
説明図が示されている。
明の半導体発光素子の製法について説明をする。図１に
は、青色系の発光に適したチッ化ガリウム系化合物半導
体層をウェハ状のサファイア基板上に積層し、ＬＥＤチ
ップを製造する本発明の製法の一実施形態における工程
説明図が示されている。
【００１１】まず、図１（ａ）に示されるように、基板
１上に第１導電形半導体層（ｐ形層５）および第２導電
形半導体層（ｎ形層３）を含み発光層を形成する半導体
層を積層する。具体的には、半導体層を積層するため、
たとえば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によ
り反応ガスおよび必要なドーパントガスを導入して、サ
ファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなるウェハ状の
基板１の表面にＧａＮからなる低温バッファ層２と、ク
ラッド層となるｎ形のＧａＮおよび／またはＡｌＧａＮ
系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを意味す
る、以下同じ）の積層構造からなるｎ形層３を１〜５μ
ｍ程度堆積し、さらに、バンドギャップエネルギーがク
ラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩｎＧ
ａＮ系化合物半導体層からなる活性層４を０.０５〜０.
３μｍ程度、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層および
／またはＧａＮ層からなるｐ形層（クラッド層）５を
０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層する。
１上に第１導電形半導体層（ｐ形層５）および第２導電
形半導体層（ｎ形層３）を含み発光層を形成する半導体
層を積層する。具体的には、半導体層を積層するため、
たとえば有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ法）によ
り反応ガスおよび必要なドーパントガスを導入して、サ
ファイア（Ａｌ2 Ｏ3 単結晶）などからなるウェハ状の
基板１の表面にＧａＮからなる低温バッファ層２と、ク
ラッド層となるｎ形のＧａＮおよび／またはＡｌＧａＮ
系（ＡｌとＧａの比率が種々変わり得ることを意味す
る、以下同じ）の積層構造からなるｎ形層３を１〜５μ
ｍ程度堆積し、さらに、バンドギャップエネルギーがク
ラッド層のそれよりも小さくなる材料、たとえばＩｎＧ
ａＮ系化合物半導体層からなる活性層４を０.０５〜０.
３μｍ程度、ｐ形のＡｌＧａＮ系化合物半導体層および
／またはＧａＮ層からなるｐ形層（クラッド層）５を
０.２〜１μｍ程度、それぞれ順次積層する。
【００１２】つぎに、図１（ｂ）に示されるように、ｐ
形層５が積層されたウェハ１１をボート１５に載せ、酸
素プラズマの照射装置１７内に入れ、たとえば酸素プラ
ズマをｐ形層５の表面に照射するように吹き込むか、酸
素プラズマが吹き込まれることにより酸素プラズマが照
射装置内１７で還流する雰囲気に晒す。酸素プラズマ
は、たとえば図１（ｂ）に示されるように、一端部が金
網２１により閉塞されてマイクロ波を遮断しながら気体
を透過させ、他端部をマイクロ波を透過しながら気体を
遮断する透過窓２２により仕切られた導波管２３などか
らなるマイクロ波共振器の透過窓２２を貫通して、酸素
供給管２４により酸素をマイクロ波共振器内に導入する
ことにより、酸素供給管２４から供給される酸素がマイ
クロ波によりプラズマ化され、生成される。そして、そ
のプラズマ化された酸素は酸素供給管２４から排出され
る一定圧力により、ウェハ１１の表面のｐ形層５に吹き
付けられる。この酸素の照射方向とウェハ１１表面の向
きが完全に対向して直接吹き付けられなくても、吹き出
される酸素の圧力によりプラズマ照射装置１７内を酸素
プラズマが還流するため、装置内部に載置されたウェハ
１１の表面は常に酸素プラズマにより晒される。常温で
この処理を１０〜６０分程度行うことにより、非常に低
抵抗のｐ形層５を形成することができた。
形層５が積層されたウェハ１１をボート１５に載せ、酸
素プラズマの照射装置１７内に入れ、たとえば酸素プラ
ズマをｐ形層５の表面に照射するように吹き込むか、酸
素プラズマが吹き込まれることにより酸素プラズマが照
射装置内１７で還流する雰囲気に晒す。酸素プラズマ
は、たとえば図１（ｂ）に示されるように、一端部が金
網２１により閉塞されてマイクロ波を遮断しながら気体
を透過させ、他端部をマイクロ波を透過しながら気体を
遮断する透過窓２２により仕切られた導波管２３などか
らなるマイクロ波共振器の透過窓２２を貫通して、酸素
供給管２４により酸素をマイクロ波共振器内に導入する
ことにより、酸素供給管２４から供給される酸素がマイ
クロ波によりプラズマ化され、生成される。そして、そ
のプラズマ化された酸素は酸素供給管２４から排出され
る一定圧力により、ウェハ１１の表面のｐ形層５に吹き
付けられる。この酸素の照射方向とウェハ１１表面の向
きが完全に対向して直接吹き付けられなくても、吹き出
される酸素の圧力によりプラズマ照射装置１７内を酸素
プラズマが還流するため、装置内部に載置されたウェハ
１１の表面は常に酸素プラズマにより晒される。常温で
この処理を１０〜６０分程度行うことにより、非常に低
抵抗のｐ形層５を形成することができた。
【００１３】照射装置１７は、余り温度を上昇させない
ため、石英管でなくてもよく、アルミニウムなどの金属
により断面が円形または矩形形状の容器に形成されても
よい。この容器には、内部の空気を除去することができ
るように、図示しない排気ポンプに接続される排気管１
７ａが設けられると共に、一端部にはボート１５の出し
入れをすることができる開閉扉１７ｂが設けられてい
る。この照射装置１７内は、高温にする必要はないが、
たとえば３００℃程度に温度を上昇した方がｐ形層５内
のＨをその表面側に移動させやすく、表面のＨは活性な
酸素と化合しやすいため、温度を上昇させることが、ｐ
形層５の活性化を早めるのに都合がよい。そのため、周
囲に加熱用のヒータが設けられることもある。たとえば
３００℃程度で前述と同じ活性化処理を行うことによ
り、前述の例より１／２程度の短い処理で同程度の低抵
抗のｐ形層５にすることができた。また、前述の図１
（ｂ）では、酸素プラズマの供給するマイクロ波共振器
が１個しか書かれていないが、周囲に複数個設けて周囲
から酸素プラズマを供給することもできる。
ため、石英管でなくてもよく、アルミニウムなどの金属
により断面が円形または矩形形状の容器に形成されても
よい。この容器には、内部の空気を除去することができ
るように、図示しない排気ポンプに接続される排気管１
７ａが設けられると共に、一端部にはボート１５の出し
入れをすることができる開閉扉１７ｂが設けられてい
る。この照射装置１７内は、高温にする必要はないが、
たとえば３００℃程度に温度を上昇した方がｐ形層５内
のＨをその表面側に移動させやすく、表面のＨは活性な
酸素と化合しやすいため、温度を上昇させることが、ｐ
形層５の活性化を早めるのに都合がよい。そのため、周
囲に加熱用のヒータが設けられることもある。たとえば
３００℃程度で前述と同じ活性化処理を行うことによ
り、前述の例より１／２程度の短い処理で同程度の低抵
抗のｐ形層５にすることができた。また、前述の図１
（ｂ）では、酸素プラズマの供給するマイクロ波共振器
が１個しか書かれていないが、周囲に複数個設けて周囲
から酸素プラズマを供給することもできる。
【００１４】その後、ウェハ１１を酸素プラズマ照射装
置１７から取り出して、場合によっては塩酸またはフッ
酸などにより半導体層の表面に形成された酸化膜を除去
する洗浄処理を行う。そして、表面を清浄化させた後
に、真空蒸着などによりＮｉおよびＡｕを蒸着して４０
０〜７００℃程度、５〜２０分程度シンターすることに
より、導電性で光を透過する電流拡散層７を２〜１００
ｎｍ程度の厚さに形成する。ついで、図１（ｃ）に示さ
れるように、ｎ側電極９を形成するため、電流拡散層７
の表面にレジスト膜などを設けてパターニングをし、電
流拡散層７および積層された半導体層３〜５の一部をエ
ッチングしてｎ形層３を露出させる。このエッチング
は、塩素ガスなどによる反応性イオンエッチングにより
行うことができ、厚い半導体層をエッチングするために
はＴｉなどをマスクとして用いることにより、エッチン
グをすることができる。
置１７から取り出して、場合によっては塩酸またはフッ
酸などにより半導体層の表面に形成された酸化膜を除去
する洗浄処理を行う。そして、表面を清浄化させた後
に、真空蒸着などによりＮｉおよびＡｕを蒸着して４０
０〜７００℃程度、５〜２０分程度シンターすることに
より、導電性で光を透過する電流拡散層７を２〜１００
ｎｍ程度の厚さに形成する。ついで、図１（ｃ）に示さ
れるように、ｎ側電極９を形成するため、電流拡散層７
の表面にレジスト膜などを設けてパターニングをし、電
流拡散層７および積層された半導体層３〜５の一部をエ
ッチングしてｎ形層３を露出させる。このエッチング
は、塩素ガスなどによる反応性イオンエッチングにより
行うことができ、厚い半導体層をエッチングするために
はＴｉなどをマスクとして用いることにより、エッチン
グをすることができる。
【００１５】さらに、積層される半導体層の表面のｐ形
層５（電流拡散層７）および前記半導体層の一部を除去
して露出するｎ形層３にそれぞれ電気的に接続してｐ側
電極８およびｎ側電極９を形成する。ｎ側電極９は、Ｔ
ｉおよびＡｌをそれぞれ０.１μｍ程度と０.３μｍ程度
づつ真空蒸着などにより成膜してシンターすることによ
り、また、ｐ側電極８は、ＴｉとＡｕをそれぞれ真空蒸
着して積層することにより、それぞれ形成される。この
例のように、電流拡散層７が設けられる場合は、ｐ側電
極８は電流拡散層７を介してｐ形層５と電気的に接続さ
れ、電流拡散層７が設けられない場合は、直接ｐ形層５
にまたは他のｐ形半導体層を介して電気的に接続され
る。
層５（電流拡散層７）および前記半導体層の一部を除去
して露出するｎ形層３にそれぞれ電気的に接続してｐ側
電極８およびｎ側電極９を形成する。ｎ側電極９は、Ｔ
ｉおよびＡｌをそれぞれ０.１μｍ程度と０.３μｍ程度
づつ真空蒸着などにより成膜してシンターすることによ
り、また、ｐ側電極８は、ＴｉとＡｕをそれぞれ真空蒸
着して積層することにより、それぞれ形成される。この
例のように、電流拡散層７が設けられる場合は、ｐ側電
極８は電流拡散層７を介してｐ形層５と電気的に接続さ
れ、電流拡散層７が設けられない場合は、直接ｐ形層５
にまたは他のｐ形半導体層を介して電気的に接続され
る。
【００１６】その後、ウェハから各チップに分割するこ
とにより図１（ｃ）に示されるようなＬＥＤチップが得
られる。
とにより図１（ｃ）に示されるようなＬＥＤチップが得
られる。
【００１７】本発明によれば、酸素プラズマなどの非常
に活性化した酸素などをｐ形層の表面に吹き付けたり、
その雰囲気内にｐ形層を有するウェハが晒されるため、
まず、ｐ形層の表面に存在するドーパントのＭｇなどと
化合したＨが活性化した酸素に引きつけられてＭｇから
分離して、その活性な酸素と化合する。Ｈと分離したＭ
ｇはＧａサイトに入りやすくなり、ｐ形ドーパントとし
て充分に機能する。そして順次、内部のＭｇと化合した
Ｈが表面側に押し出される。表面側には活性な酸素が接
触しているため、Ｍｇと化合しているＨは順次活性な酸
素に引きつけられてｐ形層から抜け出、活性な酸素と化
合する。その結果、Ｈと分離したＭｇはＧａサイトに入
りドーパントとして作用する。その結果、高い温度のア
ニール処理をしなくても、低温でｐ形層の活性化処理を
充分に行うことができる。
に活性化した酸素などをｐ形層の表面に吹き付けたり、
その雰囲気内にｐ形層を有するウェハが晒されるため、
まず、ｐ形層の表面に存在するドーパントのＭｇなどと
化合したＨが活性化した酸素に引きつけられてＭｇから
分離して、その活性な酸素と化合する。Ｈと分離したＭ
ｇはＧａサイトに入りやすくなり、ｐ形ドーパントとし
て充分に機能する。そして順次、内部のＭｇと化合した
Ｈが表面側に押し出される。表面側には活性な酸素が接
触しているため、Ｍｇと化合しているＨは順次活性な酸
素に引きつけられてｐ形層から抜け出、活性な酸素と化
合する。その結果、Ｈと分離したＭｇはＧａサイトに入
りドーパントとして作用する。その結果、高い温度のア
ニール処理をしなくても、低温でｐ形層の活性化処理を
充分に行うことができる。
【００１８】このように低温でもｐ形層の活性化処理を
充分に行うことができるが、内部のＭｇと化合したＨを
表面側に追い出すのに、ある程度温度が高い方がＨ原子
の動きが早くなる。そのため、温度を上昇させた方が好
ましい。しかし、この昇温は熱だけによりＭｇと化合し
たＨを分離させて追い出すためのものではないため、従
来のように高温にする必要はなく、精々４００℃未満の
温度でよい。たとえば前述のように、３００℃程度にし
て行うことにより、一層早くｐ形層の活性化処理を行う
ことができ、５〜２０分程度の活性化処理で従来以上の
低抵抗のｐ形層を得ることができた。
充分に行うことができるが、内部のＭｇと化合したＨを
表面側に追い出すのに、ある程度温度が高い方がＨ原子
の動きが早くなる。そのため、温度を上昇させた方が好
ましい。しかし、この昇温は熱だけによりＭｇと化合し
たＨを分離させて追い出すためのものではないため、従
来のように高温にする必要はなく、精々４００℃未満の
温度でよい。たとえば前述のように、３００℃程度にし
て行うことにより、一層早くｐ形層の活性化処理を行う
ことができ、５〜２０分程度の活性化処理で従来以上の
低抵抗のｐ形層を得ることができた。
【００１９】前述の例では、酸素プラズマを照射または
その雰囲気にウェハのｐ形層を晒すことにより活性化処
理を行ったが、酸素プラズマでなくても、オゾンや、Ｎ
2 Ｏなどの非常に活性な酸化性ガスであれば、同様に低
温でもｐ形層内のＨを引き出して化合し、ｐ形層を活性
化する。
その雰囲気にウェハのｐ形層を晒すことにより活性化処
理を行ったが、酸素プラズマでなくても、オゾンや、Ｎ
2 Ｏなどの非常に活性な酸化性ガスであれば、同様に低
温でもｐ形層内のＨを引き出して化合し、ｐ形層を活性
化する。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、ウェハの温度を高温に
するアニール処理を行わないで、ｐ形層内に取り込まれ
ている水素（Ｈ）を短時間で効率よく取り出すことがで
きるため、ウェハの熱ショックなどに起因する割れや結
晶欠陥の発生などが生じにくく、さらに半導体層間のド
ーパントの拡散による不純物濃度の変化なども生じな
い。そのため、非常に高性能で高信頼性の発光素子を高
歩留りで得ることができる。
するアニール処理を行わないで、ｐ形層内に取り込まれ
ている水素（Ｈ）を短時間で効率よく取り出すことがで
きるため、ウェハの熱ショックなどに起因する割れや結
晶欠陥の発生などが生じにくく、さらに半導体層間のド
ーパントの拡散による不純物濃度の変化なども生じな
い。そのため、非常に高性能で高信頼性の発光素子を高
歩留りで得ることができる。
【００２１】さらに、ｐ形層の活性化処理を非常に短時
間で行うことができると共に、ｐ形層の活性化処理を完
全に行うことができるため、直列抵抗が低下して低電圧
で動作すると共に、発光効率が向上し高特性の青色系の
半導体発光素子が得られる。
間で行うことができると共に、ｐ形層の活性化処理を完
全に行うことができるため、直列抵抗が低下して低電圧
で動作すると共に、発光効率が向上し高特性の青色系の
半導体発光素子が得られる。
【図１】本発明の製法の一実施形態の工程説明図であ
る。
る。
【図２】従来の青色系の半導体発光素子の一例の断面説
明図である。
明図である。
１ 基板 ３ ｎ形層 ５ ｐ形層 ８ ｐ側電極 ９ ｎ側電極
Claims (3)
- 【請求項１】基板上に少なくともｎ形層とｐ形層を含
み、発光層を形成するチッ化ガリウム系化合物半導体層
を積層し、該積層した半導体層のｐ形層の活性化処理を
行う半導体発光素子の製法であって、前記ｐ形層の成長
後該ｐ形層に酸化性ガスを照射することにより、該ｐ形
層内のＨ原子を引き出してｐ形層を活性化させることを
特徴とする半導体発光素子の製法。 - 【請求項２】 基板上に少なくともｎ形層とｐ形層を含
み、発光層を形成するチッ化ガリウム系化合物半導体層
を積層し、該積層した半導体層のｐ形層の活性化処理を
行う半導体発光素子の製法であって、前記ｐ形層の成長
後のいずれかの工程で、該ｐ形層を成長した基板を酸素
プラズマの雰囲気に晒すことにより、該ｐ形層内のＨ原
子を引き出してｐ形層を活性化させることを特徴とする
半導体発光素子の製法。 - 【請求項３】 前記ｐ形層の活性化処理を４００℃未満
の低温で行う請求項１または２記載の半導体発光素子の
製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7679399A JP3723374B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 半導体発光素子の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7679399A JP3723374B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 半導体発光素子の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000277801A true JP2000277801A (ja) | 2000-10-06 |
| JP3723374B2 JP3723374B2 (ja) | 2005-12-07 |
Family
ID=13615520
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7679399A Expired - Lifetime JP3723374B2 (ja) | 1999-03-19 | 1999-03-19 | 半導体発光素子の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3723374B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351925A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-12-21 | Sony Corp | 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 |
| JP2003017810A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-17 | Sony Corp | 窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| JP2004274061A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Lg Electron Inc | 化合物半導体発光素子の製造方法 |
| JP2004281885A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-10-07 | Shurai Kagi Kofun Yugenkoshi | ｐ型半導体層活性化方法 |
| JP2006222225A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | ｐ型窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
-
1999
- 1999-03-19 JP JP7679399A patent/JP3723374B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001351925A (ja) * | 2000-04-04 | 2001-12-21 | Sony Corp | 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 |
| JP2003017810A (ja) * | 2001-07-02 | 2003-01-17 | Sony Corp | 窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
| JP2004281885A (ja) * | 2003-03-04 | 2004-10-07 | Shurai Kagi Kofun Yugenkoshi | ｐ型半導体層活性化方法 |
| JP2004274061A (ja) * | 2003-03-07 | 2004-09-30 | Lg Electron Inc | 化合物半導体発光素子の製造方法 |
| JP2006222225A (ja) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | ｐ型窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3723374B2 (ja) | 2005-12-07 |
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