JPH09266218A - ｐ型化合物半導体の低抵抗化方法 - Google Patents
ｐ型化合物半導体の低抵抗化方法Info
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- JPH09266218A JPH09266218A JP7464596A JP7464596A JPH09266218A JP H09266218 A JPH09266218 A JP H09266218A JP 7464596 A JP7464596 A JP 7464596A JP 7464596 A JP7464596 A JP 7464596A JP H09266218 A JPH09266218 A JP H09266218A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶成長後アニーリングを行なうことなく低
抵抗なｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウ
ム系化合物半導体を低抵抗化する方法を提供する。 【解決手段】 ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長
させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウ
ム系化合物半導体に、それらｐ型化合物半導体の禁制帯
幅のエネルギー以上のエネルギーをもつパルスレーザを
照射して、このパルスレーザによって生成した電子−正
孔対から生成したキャリアの電気的効果によりｐ型不純
物と水素との結合を切り、ｐ型化合物半導体内から水素
を除去する低抵抗化方法。
抵抗なｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウ
ム系化合物半導体を低抵抗化する方法を提供する。 【解決手段】 ＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長
させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウ
ム系化合物半導体に、それらｐ型化合物半導体の禁制帯
幅のエネルギー以上のエネルギーをもつパルスレーザを
照射して、このパルスレーザによって生成した電子−正
孔対から生成したキャリアの電気的効果によりｐ型不純
物と水素との結合を切り、ｐ型化合物半導体内から水素
を除去する低抵抗化方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ｐ型化合物半導体
の低抵抗化方法に関し、特に有機金属気相成長方法によ
り基板上に成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ま
たはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化する方
法に関する。
の低抵抗化方法に関し、特に有機金属気相成長方法によ
り基板上に成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体ま
たはｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化する方
法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体や窒化ガリウ
ム系化合物半導体（以下、これらを総称して、単に、化
合物半導体と称する）は、紫外領域や青色領域の発光素
子を作製するための有力な候補となっており、その実用
化に向けて様々な研究がなされている。
ム系化合物半導体（以下、これらを総称して、単に、化
合物半導体と称する）は、紫外領域や青色領域の発光素
子を作製するための有力な候補となっており、その実用
化に向けて様々な研究がなされている。
【０００３】これらの化合物半導体を用いた発光素子を
有機金属気相成長法を用いて作製する上での問題の一つ
に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体や窒化ガリウム系
化合物半導体の抵抗が高いという点がある。例えばｐ型
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一つであるＺｎＳｅの抵抗
率は約１００Ωｃｍ以上であり、また窒化ガリウム系化
合物半導体のＧａＮでは１０8 Ωｃｍと非常に高く、発
光素子、特にシングルヘテロやダブルへテロ構造をもつ
半導体レーザの場合、このｐ型層を低抵抗化しなければ
実用化が難しいとさえ言われている。
有機金属気相成長法を用いて作製する上での問題の一つ
に、ｐ型のＩＩ−ＶＩ族化合物半導体や窒化ガリウム系
化合物半導体の抵抗が高いという点がある。例えばｐ型
ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の一つであるＺｎＳｅの抵抗
率は約１００Ωｃｍ以上であり、また窒化ガリウム系化
合物半導体のＧａＮでは１０8 Ωｃｍと非常に高く、発
光素子、特にシングルヘテロやダブルへテロ構造をもつ
半導体レーザの場合、このｐ型層を低抵抗化しなければ
実用化が難しいとさえ言われている。
【０００４】このｐ型化合物半導体の抵抗が高い原因
は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、
ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる場合にはｐ
型不純物となる窒素（Ｎ）の供給源としてアンモニア
（ＮＨ3 ）が使用されており、アンモニア中の水素
（Ｈ）がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長中にＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体結晶内に取り込まれ、この水素がアクセ
プターとなる窒素と結合してこれを補償しているためと
考えられている。これは窒化ガリウム系化合物半導体で
も同様であり、窒化ガリウム系化合物半導体の窒素供給
源となるアンモニア中の水素がｐ型不純物と結合して補
償されてしまい高抵抗になり、ｐ型というよりはｉ型の
化合物半導体となるのみである。
は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により、
ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を成長させる場合にはｐ
型不純物となる窒素（Ｎ）の供給源としてアンモニア
（ＮＨ3 ）が使用されており、アンモニア中の水素
（Ｈ）がＩＩ−ＶＩ族化合物半導体成長中にＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体結晶内に取り込まれ、この水素がアクセ
プターとなる窒素と結合してこれを補償しているためと
考えられている。これは窒化ガリウム系化合物半導体で
も同様であり、窒化ガリウム系化合物半導体の窒素供給
源となるアンモニア中の水素がｐ型不純物と結合して補
償されてしまい高抵抗になり、ｐ型というよりはｉ型の
化合物半導体となるのみである。
【０００５】従来、このｐ型化合物半導体の低抵抗化を
行なうための方法として、例えば特開平５−２０６５２
０号公報には、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低抵抗
化する方法が、また、特開平５−１８３１８９号公報に
はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化する方法
がそれぞれ開示されている。これら各公報の方法は、い
ずれも気相成長法によりｐ型不純物をドープしたｐ型化
合物半導体を形成した後、３００℃または４００℃以上
のアニーリングを行なうことで、熱的に窒素と水素の結
合を切ってｐ型化合物半導体内から水素を除去し、低抵
抗化しているものである。
行なうための方法として、例えば特開平５−２０６５２
０号公報には、ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低抵抗
化する方法が、また、特開平５−１８３１８９号公報に
はｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化する方法
がそれぞれ開示されている。これら各公報の方法は、い
ずれも気相成長法によりｐ型不純物をドープしたｐ型化
合物半導体を形成した後、３００℃または４００℃以上
のアニーリングを行なうことで、熱的に窒素と水素の結
合を切ってｐ型化合物半導体内から水素を除去し、低抵
抗化しているものである。
【０００６】また、Ｄｅｐｕｙｄら（Appl.Phys.Lett.
57, 2127(1991)）によれば、分子線エピタキシャル成長
（ＭＢＥ）法により、水素のない状態で活性窒素ビーム
を照射しつつＺｎＳｅを成長させることで、ＺｎＳｅ中
に始めから水素が取り込まれないようにしてｐ型ＺｎＳ
ｅを成長させる方法が開示されているが、再現性や生産
性が悪いという欠点があった。
57, 2127(1991)）によれば、分子線エピタキシャル成長
（ＭＢＥ）法により、水素のない状態で活性窒素ビーム
を照射しつつＺｎＳｅを成長させることで、ＺｎＳｅ中
に始めから水素が取り込まれないようにしてｐ型ＺｎＳ
ｅを成長させる方法が開示されているが、再現性や生産
性が悪いという欠点があった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ｐ型化
合物半導体の結晶成長後、上記各公報のように高温のア
ニーリングを行なった場合、ＺｎＳｅではＳｅ空孔欠陥
が発生したり、また、複数の化合物半導体を多数積層し
た構造、例えば超格子構造などの場合に、各層中の原子
が相互に拡散して所望の特性が得られなくなるといった
問題がある。また、窒化ガリウムの場合には基板として
ｐ型化合物半導体層との熱膨張係数の差によってクラッ
クが発生する恐れもある。
合物半導体の結晶成長後、上記各公報のように高温のア
ニーリングを行なった場合、ＺｎＳｅではＳｅ空孔欠陥
が発生したり、また、複数の化合物半導体を多数積層し
た構造、例えば超格子構造などの場合に、各層中の原子
が相互に拡散して所望の特性が得られなくなるといった
問題がある。また、窒化ガリウムの場合には基板として
ｐ型化合物半導体層との熱膨張係数の差によってクラッ
クが発生する恐れもある。
【０００８】また、ＭＢＥ法を用いた場合には、ＭＢＥ
法自体が蒸気圧の高い２種類以上の元素を含む系の成長
が非常に難しいという欠点があり、化合物半導体の成長
ではその結晶の組成制御が難しく、再現性が悪いといっ
た問題がある。
法自体が蒸気圧の高い２種類以上の元素を含む系の成長
が非常に難しいという欠点があり、化合物半導体の成長
ではその結晶の組成制御が難しく、再現性が悪いといっ
た問題がある。
【０００９】そこで、本発明の目的は、ＭＯＣＶＤ法に
より成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体またはｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体において、アニールを行
なうことなく低抵抗化するための方法を提供することで
ある。
より成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体またはｐ
型窒化ガリウム系化合物半導体において、アニールを行
なうことなく低抵抗化するための方法を提供することで
ある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の請求項１記載の本発明は、有機金属気相成長方法によ
り基板上に成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
低抵抗化するための方法であって、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の禁制帯幅以上のエネルギーをもつ波長
より短い波長のパルスレーザ光を前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に照射することにより、前記ｐ型Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体内に電子−正孔対を発生させ
て、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体内のｐ型不純物
と水素との結合を該電子−正孔対から生成したキャリア
の電気的効果により切断し、該水素を前記ｐ型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体内から除去することを特徴とするｐ型
化合物半導体の低抵抗化方法である。
の請求項１記載の本発明は、有機金属気相成長方法によ
り基板上に成長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を
低抵抗化するための方法であって、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ
族化合物半導体の禁制帯幅以上のエネルギーをもつ波長
より短い波長のパルスレーザ光を前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族
化合物半導体の表面に照射することにより、前記ｐ型Ｉ
Ｉ−ＶＩ族化合物半導体内に電子−正孔対を発生させ
て、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体内のｐ型不純物
と水素との結合を該電子−正孔対から生成したキャリア
の電気的効果により切断し、該水素を前記ｐ型ＩＩ−Ｖ
Ｉ族化合物半導体内から除去することを特徴とするｐ型
化合物半導体の低抵抗化方法である。
【００１１】また、上記目的を達成するための請求項２
記載の本発明は、有機金属気相成長方法により基板上に
成長させたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化
するための方法であって、前記ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体の禁制帯幅以上のエネルギーをもつ波長より短
い波長のパルスレーザ光を前記ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体の表面に照射することにより、前記ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体内に電子−正孔対を発生させて、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体内のｐ型不純物と
水素との結合を該電子−正孔対から生成したキャリアの
電気的効果により切断し、該水素を前記ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体内から除去することを特徴とするｐ型
化合物半導体の低抵抗化方法である。
記載の本発明は、有機金属気相成長方法により基板上に
成長させたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化
するための方法であって、前記ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体の禁制帯幅以上のエネルギーをもつ波長より短
い波長のパルスレーザ光を前記ｐ型窒化ガリウム系化合
物半導体の表面に照射することにより、前記ｐ型窒化ガ
リウム系化合物半導体内に電子−正孔対を発生させて、
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体内のｐ型不純物と
水素との結合を該電子−正孔対から生成したキャリアの
電気的効果により切断し、該水素を前記ｐ型窒化ガリウ
ム系化合物半導体内から除去することを特徴とするｐ型
化合物半導体の低抵抗化方法である。
【００１２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施の形態を説
明する。
明する。
【００１３】本発明を適用したｐ型化合物半導体の低抵
抗化方法は、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型不純物がドープ
されたｐ型化合物半導体の抵抗を下げるものであり、基
板上に成長させたｐ型化合物半導体に対して、禁制帯幅
のエネルギーの波長より短い波長のパルスレーザ光を照
射する。これにより、化合物半導体結晶中に大量の電子
が注入されて、電子−正孔対が形成される。そして、こ
の電子−正孔対から生成したキャリアによる電気的効果
がｐ型化合物半導体中でｐ型不純物と水素との結合を切
断して、ｐ型化合物半導体から水素を抜き去り、ｐ型化
合物半導体の内部全体にわたりｐ型不純物をアクセプタ
ーとして活性化させ、低抵抗のｐ型化合物半導体を得
る。
抗化方法は、ＭＯＣＶＤ法により、ｐ型不純物がドープ
されたｐ型化合物半導体の抵抗を下げるものであり、基
板上に成長させたｐ型化合物半導体に対して、禁制帯幅
のエネルギーの波長より短い波長のパルスレーザ光を照
射する。これにより、化合物半導体結晶中に大量の電子
が注入されて、電子−正孔対が形成される。そして、こ
の電子−正孔対から生成したキャリアによる電気的効果
がｐ型化合物半導体中でｐ型不純物と水素との結合を切
断して、ｐ型化合物半導体から水素を抜き去り、ｐ型化
合物半導体の内部全体にわたりｐ型不純物をアクセプタ
ーとして活性化させ、低抵抗のｐ型化合物半導体を得
る。
【００１４】本発明を適用して低抵抗化するＰ型化合物
半導体としては、例えば下記表１に示すようなｐ型化合
物半導体であり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であればｐ
型不純物としてドープされる窒素をアンモニア（Ｎ
Ｈ3 ）またはターシャリーブチルアミンをその供給源と
してＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させたも
の、また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体であればｐ
型不純物としてＭｇ，Ｚｎなどをドープしたものであ
る。
半導体としては、例えば下記表１に示すようなｐ型化合
物半導体であり、ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体であればｐ
型不純物としてドープされる窒素をアンモニア（Ｎ
Ｈ3 ）またはターシャリーブチルアミンをその供給源と
してＭＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させたも
の、また、ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体であればｐ
型不純物としてＭｇ，Ｚｎなどをドープしたものであ
る。
【００１５】
【表１】
【００１６】用いるパルスレーザとしては、低抵抗化す
るｐ型化合物半導体の禁制帯幅エネルギーを有する波長
より短い波長、すなわち、禁制帯幅エネルギーより高い
エネルギーの波長であることが必要である。これは、禁
制帯幅のエネルギー波長よりレーザの波長が長いと、そ
のエネルギーによりｐ型化合物半導体内に電子を注入す
ることができないためである。
るｐ型化合物半導体の禁制帯幅エネルギーを有する波長
より短い波長、すなわち、禁制帯幅エネルギーより高い
エネルギーの波長であることが必要である。これは、禁
制帯幅のエネルギー波長よりレーザの波長が長いと、そ
のエネルギーによりｐ型化合物半導体内に電子を注入す
ることができないためである。
【００１７】用いることのできる具体的なレーザとして
は、前記表１に示したｐ型化合物半導体を低抵抗化する
場合には、例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシ
マレーザ（波長３５１ｎｍ）、窒素レーザ（波長３３７
ｎｍ）およびＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３
３５ｎｍ）などを用いることができる。
は、前記表１に示したｐ型化合物半導体を低抵抗化する
場合には、例えばＡｒＦエキシマレーザ（波長１９３ｎ
ｍ）、ＫｒＦエキシマレーザ（波長２４８ｎｍ）、Ｘｅ
Ｃｌエキシマレーザ（波長３０８ｎｍ）、ＸｅＦエキシ
マレーザ（波長３５１ｎｍ）、窒素レーザ（波長３３７
ｎｍ）およびＮｄ：ＹＡＧレーザの第３高調波（波長３
３５ｎｍ）などを用いることができる。
【００１８】これらのレーザ光はいずれもその波長が短
く、化合物半導体内部へはほとんど入り込まない。これ
は通常結晶内へレーザが入り込む深さはレーザ光の波長
に依存するためであり、上記各レーザのうち、最も波長
の長いＸｅＦエキシマレーザ（波長３５１ｎｍ）でも、
化合物半導体表面から０．３５μｍ程度である。
く、化合物半導体内部へはほとんど入り込まない。これ
は通常結晶内へレーザが入り込む深さはレーザ光の波長
に依存するためであり、上記各レーザのうち、最も波長
の長いＸｅＦエキシマレーザ（波長３５１ｎｍ）でも、
化合物半導体表面から０．３５μｍ程度である。
【００１９】したがって、レーザ光によって発熱する部
分は化合物半導体表面の極浅い部分だけであり、もし、
レーザ光の加熱により熱的に水素を解離させるとする
と、化合物半導体の十分深くレーザ光を入り込ませて加
熱する必要があるが、化合物半導体を加熱するために
は、その化合物半導体の禁制帯幅エネルギーより短い波
長でなければ化合物半導体は発熱しないため、化合物半
導体の禁制帯幅エネルギーより短い波長では、その内部
まで熱的解離により低抵抗化されることはできない。こ
の点、本発明では、このようなレーザによる発熱を利用
したものではなく、既に説明したようにレーザ照射によ
って生じる電子−正孔対から生成したキャリアの電気的
効果によってｐ型不純物と水素との結合を切断している
ものであるから、電子−正孔対から生成したキャリアが
ｐ型化合物半導体内部にまで行き渡りの素子形成に十分
な深さまで低抵抗化できるのである。
分は化合物半導体表面の極浅い部分だけであり、もし、
レーザ光の加熱により熱的に水素を解離させるとする
と、化合物半導体の十分深くレーザ光を入り込ませて加
熱する必要があるが、化合物半導体を加熱するために
は、その化合物半導体の禁制帯幅エネルギーより短い波
長でなければ化合物半導体は発熱しないため、化合物半
導体の禁制帯幅エネルギーより短い波長では、その内部
まで熱的解離により低抵抗化されることはできない。こ
の点、本発明では、このようなレーザによる発熱を利用
したものではなく、既に説明したようにレーザ照射によ
って生じる電子−正孔対から生成したキャリアの電気的
効果によってｐ型不純物と水素との結合を切断している
ものであるから、電子−正孔対から生成したキャリアが
ｐ型化合物半導体内部にまで行き渡りの素子形成に十分
な深さまで低抵抗化できるのである。
【００２０】パルスレーザの照射密度は、５００Ｗ／ｃ
ｍ2 〜１０ＭＷ／ｃｍ2 が好ましい。これは５００Ｗ／
ｃｍ2 未満の場合には、ｐ型化合物半導体表面（レーザ
照射面）での多光吸収が効率よく起こらないため電子や
正孔のエネルギーが小さく電子−正孔対から生成したキ
ャリアによるｐ型不純物と水素との結合を切ることがで
きないためであり、一方、１０ＭＷ／ｃｍ2 を越える場
合には、ｐ型化合物半導体表面にダメージを与える可能
性があるので好ましくない。
ｍ2 〜１０ＭＷ／ｃｍ2 が好ましい。これは５００Ｗ／
ｃｍ2 未満の場合には、ｐ型化合物半導体表面（レーザ
照射面）での多光吸収が効率よく起こらないため電子や
正孔のエネルギーが小さく電子−正孔対から生成したキ
ャリアによるｐ型不純物と水素との結合を切ることがで
きないためであり、一方、１０ＭＷ／ｃｍ2 を越える場
合には、ｐ型化合物半導体表面にダメージを与える可能
性があるので好ましくない。
【００２１】パルス幅（パルスレーザ照射時間）は、照
射する回数にもよるが１パルス当たり１μｓｅｃ以下が
好ましく、これは、パルスレーザの照射によるｐ型化合
物半導体への熱的影響をさけるためであり、また、本発
明においては、レーザ照射による熱的エネルギーよって
ｐ型不純物と水素との結合を切るものではないので、こ
のような極僅かな照射時間でよいものである。
射する回数にもよるが１パルス当たり１μｓｅｃ以下が
好ましく、これは、パルスレーザの照射によるｐ型化合
物半導体への熱的影響をさけるためであり、また、本発
明においては、レーザ照射による熱的エネルギーよって
ｐ型不純物と水素との結合を切るものではないので、こ
のような極僅かな照射時間でよいものである。
【００２２】
【実施例】以下、添付した図面を参照して、本発明の一
実施例を説明する。
実施例を説明する。
【００２３】実施例１ 本実施例１は、本発明を適用し、ｐ型ＺｎＳｅを低抵抗
化したものである。
化したものである。
【００２４】本実施例１で低抵抗化する試料は、光ＭＯ
ＣＶＤ装置を用いて、ＧａＡｓ基板上に下記の成長条件
によってｐ型ＺｎＳｅをエピタキシャル成長させたもの
である。 以上の条件により、ＧａＡｓ基板上に成長させたｐ型Ｚ
ｎＳｅ（パルスレーザ照射前）の抵抗率は高く、約１０
０Ωｃｍ程度であり、このｐ型ＺｎＳｅの窒素濃度と水
素濃度をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）により分析し
たところ、窒素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 、水
素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 であった。
ＣＶＤ装置を用いて、ＧａＡｓ基板上に下記の成長条件
によってｐ型ＺｎＳｅをエピタキシャル成長させたもの
である。 以上の条件により、ＧａＡｓ基板上に成長させたｐ型Ｚ
ｎＳｅ（パルスレーザ照射前）の抵抗率は高く、約１０
０Ωｃｍ程度であり、このｐ型ＺｎＳｅの窒素濃度と水
素濃度をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）により分析し
たところ、窒素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 、水
素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 であった。
【００２５】そして、この試料のｐ型ＺｎＳｅ表面に下
記条件によりパルスレーザの照射を行なった。 パルスレーザ光源 ＡｒＦエキシマレーザ 波長 １９３ｎｍ（ＺｎＳｅの禁制帯幅２．６７ｅＶ
（＝４６４ｎｍ）） 光照射密度 １ＭＷ／ｃｍ2 パルス幅 １０ｎｓｅｃ 照射パルス数 １０パルス（１０Ｈｚ、１秒間に１０回
照射） このパルスレーザを照射した結果（ＳＩＭＳによる分析
の結果）、窒素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 、水
素濃度は、４．９×１０17個／ｃｍ3 となった。また、
その電気的特性は、キャリア濃度が３．０×１０17個／
ｃｍ3 、抵抗率０．３８Ωｃｍ（ホール測定の結果）と
なり抵抗率がパルスレーザ照射前と比較して明らかに低
下していることが分かる。
記条件によりパルスレーザの照射を行なった。 パルスレーザ光源 ＡｒＦエキシマレーザ 波長 １９３ｎｍ（ＺｎＳｅの禁制帯幅２．６７ｅＶ
（＝４６４ｎｍ）） 光照射密度 １ＭＷ／ｃｍ2 パルス幅 １０ｎｓｅｃ 照射パルス数 １０パルス（１０Ｈｚ、１秒間に１０回
照射） このパルスレーザを照射した結果（ＳＩＭＳによる分析
の結果）、窒素濃度は、１．３×１０18個／ｃｍ3 、水
素濃度は、４．９×１０17個／ｃｍ3 となった。また、
その電気的特性は、キャリア濃度が３．０×１０17個／
ｃｍ3 、抵抗率０．３８Ωｃｍ（ホール測定の結果）と
なり抵抗率がパルスレーザ照射前と比較して明らかに低
下していることが分かる。
【００２６】以上のパルスレーザ照射前後における窒素
濃度と水素濃度のＳＩＭＳ分析結果を図１に示す。
濃度と水素濃度のＳＩＭＳ分析結果を図１に示す。
【００２７】この図から、レーザ照射後は、厚さ２μｍ
のｐ型ＺｎＳｅの内部略全てにわたり水素濃度が低くな
って、ｐ型の抵抗率に影響を与える水素が除去されてい
ることが分かる。したがって、パルスレーザの照射によ
って、ｐ型ＺｎＳｅがその内部まで低抵抗化される。
のｐ型ＺｎＳｅの内部略全てにわたり水素濃度が低くな
って、ｐ型の抵抗率に影響を与える水素が除去されてい
ることが分かる。したがって、パルスレーザの照射によ
って、ｐ型ＺｎＳｅがその内部まで低抵抗化される。
【００２８】また、照射したパルスレーザは、ｐ型Ｚｎ
Ｓｅ内部へその波長と略同じ深さしか侵入しないため、
ｐ型ＺｎＳｅ内部の熱的影響、例えばクラックの発生や
原子の熱的拡散やＳｅの抜け出しなどは見られなかっ
た。したがって、本発明を適用することで、アニールに
よる熱的影響を防止するための対策、例えば主に窒素の
散逸を防止するためのｐ型ＺｎＳｅ上のキャップ層の形
成は不要となる。
Ｓｅ内部へその波長と略同じ深さしか侵入しないため、
ｐ型ＺｎＳｅ内部の熱的影響、例えばクラックの発生や
原子の熱的拡散やＳｅの抜け出しなどは見られなかっ
た。したがって、本発明を適用することで、アニールに
よる熱的影響を防止するための対策、例えば主に窒素の
散逸を防止するためのｐ型ＺｎＳｅ上のキャップ層の形
成は不要となる。
【００２９】実施例２ 本実施例２は、本発明を適用し、ｐ型ＧａＮを低抵抗化
したものである。
したものである。
【００３０】本実施例２で低抵抗化する試料は、ＭＯＣ
ＶＤ装置を用いて、ＳｉＣ基板上に下記の成長条件によ
りｐ型ＧａＮをエピタキシャル成長させたものである。 原料ガス トリメチルガリウム アンモニア ｐ型不純物源 マグネシウム（Ｍｇ） マグネシウム供給源 ビスシクロペンタジエニルマグネシウム 成長温度（基板温度） ９００℃ 成長時の装置内圧力 ７６０Ｔｏｒｒ 膜厚 ２μｍ 以上の条件により、ＳｉＣ基板上に成長させたｐ型Ｇａ
Ｎ（パルスレーザ照射前）の抵抗率は高く、約１０8 Ω
ｃｍ程度であり、このｐ型ＧａＮの窒素濃度と水素濃度
をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）により分析したとこ
ろ、マグネシウム濃度は、３．０×１０18個／ｃｍ3 、
水素濃度は、５．５×１０18個／ｃｍ3であった。
ＶＤ装置を用いて、ＳｉＣ基板上に下記の成長条件によ
りｐ型ＧａＮをエピタキシャル成長させたものである。 原料ガス トリメチルガリウム アンモニア ｐ型不純物源 マグネシウム（Ｍｇ） マグネシウム供給源 ビスシクロペンタジエニルマグネシウム 成長温度（基板温度） ９００℃ 成長時の装置内圧力 ７６０Ｔｏｒｒ 膜厚 ２μｍ 以上の条件により、ＳｉＣ基板上に成長させたｐ型Ｇａ
Ｎ（パルスレーザ照射前）の抵抗率は高く、約１０8 Ω
ｃｍ程度であり、このｐ型ＧａＮの窒素濃度と水素濃度
をＳＩＭＳ（２次イオン質量分析）により分析したとこ
ろ、マグネシウム濃度は、３．０×１０18個／ｃｍ3 、
水素濃度は、５．５×１０18個／ｃｍ3であった。
【００３１】そして、この試料を低抵抗化するためにｐ
型ＧａＮ表面に下記条件によりパルスレーザの照射を行
なった。 パルスレーザ光源 ＡｒＦエキシマレーザ 波長 １９３ｎｍ（ＧａＮの禁制帯幅３．０〜３．５ｅ
Ｖ（＝４１３〜３５４ｎｍ）） 光照射密度 １ＭＷ／ｃｍ2 パルス幅 １０ｎｓｅｃ 照射パルス数 １０パルス（１０Ｈｚ、１秒間に１０回
照射） このパルスレーザを照射した結果（ＳＩＭＳによる分析
の結果）、ｐ型ＧａＮの内部略全部にわたり、マグネシ
ウム濃度は、３．０×１０18個／ｃｍ3 、水素濃度は、
１．８×１０18個／ｃｍ3 となった。また、その電気的
特性は、キャリア濃度が２．０×１０17個／ｃｍ3 、抵
抗率２．０Ωｃｍ（ホール測定の結果）となり抵抗率が
パルスレーザ照射前と比較して明らかに低下しているこ
とが分かる。このようにｐ型ＧａＮの内部略全てにわた
り水素濃度が低くなって、ｐ型の抵抗率に影響を与えて
いる水素が除去され、ｐ型ＧａＮがその内部まで低抵抗
化されたものである。
型ＧａＮ表面に下記条件によりパルスレーザの照射を行
なった。 パルスレーザ光源 ＡｒＦエキシマレーザ 波長 １９３ｎｍ（ＧａＮの禁制帯幅３．０〜３．５ｅ
Ｖ（＝４１３〜３５４ｎｍ）） 光照射密度 １ＭＷ／ｃｍ2 パルス幅 １０ｎｓｅｃ 照射パルス数 １０パルス（１０Ｈｚ、１秒間に１０回
照射） このパルスレーザを照射した結果（ＳＩＭＳによる分析
の結果）、ｐ型ＧａＮの内部略全部にわたり、マグネシ
ウム濃度は、３．０×１０18個／ｃｍ3 、水素濃度は、
１．８×１０18個／ｃｍ3 となった。また、その電気的
特性は、キャリア濃度が２．０×１０17個／ｃｍ3 、抵
抗率２．０Ωｃｍ（ホール測定の結果）となり抵抗率が
パルスレーザ照射前と比較して明らかに低下しているこ
とが分かる。このようにｐ型ＧａＮの内部略全てにわた
り水素濃度が低くなって、ｐ型の抵抗率に影響を与えて
いる水素が除去され、ｐ型ＧａＮがその内部まで低抵抗
化されたものである。
【００３２】また、照射したパルスレーザは、ｐ型Ｇａ
Ｎ内部へその波長と略同じ深さしか侵入しないため、ｐ
型ＧａＮ内部の熱的影響、例えばクラックの発生や原子
の熱的拡散などは見られなかった。したがって、本発明
を適用することで、アニールによる熱的影響を防止する
ための対策、例えばｐ型ＺｎＳｅ上のキャップ層の形成
や窒素雰囲気での加圧アニールなどは不要となる。
Ｎ内部へその波長と略同じ深さしか侵入しないため、ｐ
型ＧａＮ内部の熱的影響、例えばクラックの発生や原子
の熱的拡散などは見られなかった。したがって、本発明
を適用することで、アニールによる熱的影響を防止する
ための対策、例えばｐ型ＺｎＳｅ上のキャップ層の形成
や窒素雰囲気での加圧アニールなどは不要となる。
【００３３】ここで、以上説明した実施例１および実施
例２においてパルスレーザ照射に用いた装置について説
明する。
例２においてパルスレーザ照射に用いた装置について説
明する。
【００３４】図２はパルスレーザ照射装置の概略図であ
る。この装置は、レーザ発生装置１によってパルスレー
ザを発生し、このレーザ光が、ミラー２および集光レン
ズ３を介してガスパージボックス４内に載置されている
試料１０に照射される。ガスパージボックス４には、そ
の内部に試料１０を平面移動するためのＸ−Ｙステージ
５が設けられており、また、不活性ガスをガスパージボ
ックス４内に供給するための不活性ガス供給源（不図
示）や真空ポンプ（不図示）が設けられている。
る。この装置は、レーザ発生装置１によってパルスレー
ザを発生し、このレーザ光が、ミラー２および集光レン
ズ３を介してガスパージボックス４内に載置されている
試料１０に照射される。ガスパージボックス４には、そ
の内部に試料１０を平面移動するためのＸ−Ｙステージ
５が設けられており、また、不活性ガスをガスパージボ
ックス４内に供給するための不活性ガス供給源（不図
示）や真空ポンプ（不図示）が設けられている。
【００３５】この装置による上記各実施例１および２に
おけるパルスレーザの照射は、常温、常圧（または減
圧）で、ガスパージボックス４内を窒素充填（常圧また
は減圧）し、Ｘ−Ｙステージ５を動作させることで、試
料（基板）１０全面に均一にレーザ光が照射されるよう
にしたものである。なお、いうまでもないが、本発明は
このような構成のレーザ照射装置を用いることに限定さ
れるものではなく、パルスレーザ照射を行ない得るもの
であればよい。
おけるパルスレーザの照射は、常温、常圧（または減
圧）で、ガスパージボックス４内を窒素充填（常圧また
は減圧）し、Ｘ−Ｙステージ５を動作させることで、試
料（基板）１０全面に均一にレーザ光が照射されるよう
にしたものである。なお、いうまでもないが、本発明は
このような構成のレーザ照射装置を用いることに限定さ
れるものではなく、パルスレーザ照射を行ない得るもの
であればよい。
【００３６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明よれば、Ｍ
ＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させたｐ型ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウム系化合物半導体
に、それらｐ型化合物半導体の禁制帯幅のエネルギー以
上のエネルギーをもつパルスレーザを照射して、このパ
ルスレーザによって生成した電子−正孔対から生成した
キャリアの電気的効果によりｐ型不純物と水素との結合
を切り、ｐ型化合物半導体内から水素を除去することと
したので、高温熱処理を行うことなくｐ型化合物半導体
を低抵抗化することができる。したがって、熱処理を行
う場合のように、その熱的影響を防止するための対策が
不要となり、熱による原子の不必要な拡散の生じていな
い高品質な低抵抗化ｐ型化合物半導体を短時間で得ると
が可能となる。
ＯＣＶＤ法によりエピタキシャル成長させたｐ型ＩＩ−
ＶＩ族化合物半導体または窒化ガリウム系化合物半導体
に、それらｐ型化合物半導体の禁制帯幅のエネルギー以
上のエネルギーをもつパルスレーザを照射して、このパ
ルスレーザによって生成した電子−正孔対から生成した
キャリアの電気的効果によりｐ型不純物と水素との結合
を切り、ｐ型化合物半導体内から水素を除去することと
したので、高温熱処理を行うことなくｐ型化合物半導体
を低抵抗化することができる。したがって、熱処理を行
う場合のように、その熱的影響を防止するための対策が
不要となり、熱による原子の不必要な拡散の生じていな
い高品質な低抵抗化ｐ型化合物半導体を短時間で得ると
が可能となる。
【図１】 本発明を適用した実施例１のＳＩＭＳ分析結
果を示す図面である。
果を示す図面である。
【図２】 パルスレーザ照射装置の概略図である。
１…レーザ発生装置、 ２…ミラー、 ３…集光レンズ、 ４…ガスパージボックス、 ５…Ｘ−Ｙステージ、 １０…試料。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18
Claims (2)
- 【請求項１】 有機金属気相成長方法により基板上に成
長させたｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体を低抵抗化する
ための方法であって、 前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の禁制帯幅以上のエ
ネルギーをもつ波長より短い波長のパルスレーザ光を前
記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体の表面に照射すること
により、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体内に電子−
正孔対を発生させて、前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導
体内のｐ型不純物と水素との結合を該電子−正孔対から
生成したキャリアの電気的効果により切断し、該水素を
前記ｐ型ＩＩ−ＶＩ族化合物半導体内から除去すること
を特徴とするｐ型化合物半導体の低抵抗化方法。 - 【請求項２】 有機金属気相成長方法により基板上に成
長させたｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を低抵抗化す
るための方法であって、 前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の禁制帯幅以上の
エネルギーをもつ波長より短い波長のパルスレーザ光を
前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体の表面に照射する
ことにより、前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体内に
電子−正孔対を発生させて、前記ｐ型窒化ガリウム系化
合物半導体内のｐ型不純物と水素との結合を該電子−正
孔対から生成したキャリアの電気的効果により切断し、
該水素を前記ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体内から除
去することを特徴とするｐ型化合物半導体の低抵抗化方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7464596A JPH09266218A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | ｐ型化合物半導体の低抵抗化方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7464596A JPH09266218A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | ｐ型化合物半導体の低抵抗化方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09266218A true JPH09266218A (ja) | 1997-10-07 |
Family
ID=13553174
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7464596A Withdrawn JPH09266218A (ja) | 1996-03-28 | 1996-03-28 | ｐ型化合物半導体の低抵抗化方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09266218A (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH10144959A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-05-29 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
| JPH11238692A (ja) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体の低抵抗化方法 |
| JP2000031084A (ja) * | 1998-05-08 | 2000-01-28 | Samsung Electron Co Ltd | 化合物半導体薄膜のｐ型への活性化方法 |
| WO2005086241A1 (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based semiconductor device |
| WO2005086242A1 (en) * | 2004-03-04 | 2005-09-15 | Showa Denko K.K. | Gallium nitride-based semiconductor device |
| WO2006013846A1 (ja) * | 2004-08-06 | 2006-02-09 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | ｐ型半導体領域を形成する方法および半導体素子 |
| JP2008109090A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 縦型発光ダイオード素子及びその製造方法 |
| JP2008255444A (ja) * | 2007-04-06 | 2008-10-23 | Hoya Corp | ＺｎＣｕＳｅ薄膜付き基板およびその製造方法 |
| JP2012104722A (ja) * | 2010-11-11 | 2012-05-31 | Advanced Power Device Research Association | 窒化物系化合物半導体素子の製造方法および窒化物系化合物半導体素子 |
| JP2019121715A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 学校法人立命館 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法および装置、並びに、半導体素子を製造する装置 |
-
1996
- 1996-03-28 JP JP7464596A patent/JPH09266218A/ja not_active Withdrawn
Cited By (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| JPH10144959A (ja) * | 1996-11-08 | 1998-05-29 | Toshiba Corp | 半導体発光素子の製造方法 |
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| US7501666B2 (en) | 2004-08-06 | 2009-03-10 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method for forming p-type semiconductor region, and semiconductor element |
| JP2008109090A (ja) * | 2006-10-23 | 2008-05-08 | Samsung Electro Mech Co Ltd | 縦型発光ダイオード素子及びその製造方法 |
| US8115220B2 (en) | 2006-10-23 | 2012-02-14 | Samsung Led Co., Ltd. | Vertical light emitting diode and method of manufacturing the same |
| US8168454B2 (en) | 2006-10-23 | 2012-05-01 | Samsung Led Co., Ltd. | Vertical light emitting diode and method of manufacturing the same |
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| JP2019121715A (ja) * | 2018-01-09 | 2019-07-22 | 学校法人立命館 | ｐ型窒化ガリウム系化合物半導体を製造する方法および装置、並びに、半導体素子を製造する装置 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20030603 |