JPH09107124A - ３−５族化合物半導体の製造方法 - Google Patents
３−５族化合物半導体の製造方法Info
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- 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
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Abstract
(57)【要約】
【課題】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。 【解決手段】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 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 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。
導体を生産性高く製造する方法を提供する。 【解決手段】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 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 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。
Description
【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。
化合物半導体の製造方法に関する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【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。
−５族化合物半導体の製造方法に係るものである。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
−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。
【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。
を示す図。
【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。
を示す図。
【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。
を示す図。
【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。
を用いた発光素子の構造の１例を示す図。
【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。
体の構造を示す図。
【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。
のＰＬスペクトルを示す図。
【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。
のＰＬスペクトルを示す図。
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
Claims (4)
- 【請求項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 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。 - 【請求項２】発光層が、５００℃以上８５０℃以下の温
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。 - 【請求項３】発光層に含まれるＳｉ、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。 - 【請求項４】２つの層が、それぞれ同一又は異なる一般
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。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147795A JPH09107124A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26147795A JPH09107124A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002078347A Division JP2002314128A (ja) | 2002-03-20 | 2002-03-20 | ３−５族化合物半導体 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09107124A true JPH09107124A (ja) | 1997-04-22 |
Family
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|---|---|---|---|
| JP26147795A Pending JPH09107124A (ja) | 1995-10-09 | 1995-10-09 | ３−５族化合物半導体の製造方法 |
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|---|---|
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Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法及び半導体レーザ装置 |
| JP2001196632A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| JP2005277357A (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | 半導体積層構造、トランジスタ素子、および半導体積層構造の作製方法 |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| WO2006106928A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 |
| 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 (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 結晶の製造方法および発光素子の製造方法 |
| EP3008750A4 (en) * | 2013-06-11 | 2016-12-07 | Bae Sys Inf & Elect Sys Integ | GALLIUM ARSENIDE WITH ULTRALANGER LIFE |
-
1995
- 1995-10-09 JP JP26147795A patent/JPH09107124A/ja active Pending
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH11135885A (ja) * | 1997-10-30 | 1999-05-21 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体の製造方法及び半導体レーザ装置 |
| JP2001196632A (ja) * | 2000-01-14 | 2001-07-19 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| 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 (ja) * | 2004-03-26 | 2005-10-06 | Ngk Insulators Ltd | 半導体積層構造、トランジスタ素子、および半導体積層構造の作製方法 |
| WO2006106928A1 (ja) * | 2005-03-31 | 2006-10-12 | Sanyo Electric Co., Ltd. | 窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子の製造方法及び窒化ガリウム系化合物半導体レーザ素子 |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| JP2011138895A (ja) * | 2009-12-28 | 2011-07-14 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 結晶の製造方法および発光素子の製造方法 |
| EP3008750A4 (en) * | 2013-06-11 | 2016-12-07 | Bae Sys Inf & Elect Sys Integ | GALLIUM ARSENIDE WITH ULTRALANGER LIFE |
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