JP2018022814A - Nitride semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents
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Description
本発明は窒化物半導体素子及びその製造方法に関するものである。 The present invention relates to a nitride semiconductor device and a method for manufacturing the same.
半導体素子のほとんどはp型半導体層とn型半導体層とを積層して形成される。高い効率で動作する素子を実現するためには、電気抵抗が小さいp型半導体層及びn型半導体層が必要である。ところが、紫外可視光波長域発光・受光素子として有用な窒化物半導体は、p型半導体層の電気抵抗率が〜1Ωcm程度である。これは、n型窒化物半導体や赤外半導体であるn型GaAs(ガリウムヒ素)やp型GaAsの電気抵抗率が0.01Ωcm以下であることに比べて100倍以上大きい。さらに、深紫外領域で必要な、大きなバンドギャップを有したAlN(窒化アルミニウム)モル分率が大きいAlGaNでは、p型AlGaNが得られないという課題がある。 Most semiconductor elements are formed by stacking a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer. In order to realize an element that operates with high efficiency, a p-type semiconductor layer and an n-type semiconductor layer with low electrical resistance are required. However, a nitride semiconductor useful as a light emitting / receiving element in the ultraviolet / visible wavelength region has a p-type semiconductor layer with an electric resistivity of about 1 Ωcm. This is more than 100 times larger than that of an n-type nitride semiconductor or an infrared semiconductor such as n-type GaAs (gallium arsenide) or p-type GaAs of 0.01 Ωcm or less. Furthermore, there is a problem that p-type AlGaN cannot be obtained with AlGaN having a large band gap and a large AlN (aluminum nitride) molar fraction required in the deep ultraviolet region.
トンネル接合は通常のpn接合に比べてp型半導体層及びn型半導体層のそれぞれに半導体不純物であるp型半導体不純物及びn型半導体不純物が高濃度に添加されたpn接合である。これにより、トンネル接合は通常のpn接合に比べてp型半導体層とn型半導体層との界面に形成される空乏層の厚みが薄くなる。これにより、トンネル接合のp型半導体層とn型半導体層とに逆バイアス電圧を印加すると電子が空乏層を通り抜けp型半導体層の価電子帯からn型半導体層の伝導帯へ移動する(トンネルする)ことができる。つまり、トンネル接合はn型半導体層からp型半導体層に向けて電流を流すことができる。 The tunnel junction is a pn junction in which p-type semiconductor impurities and n-type semiconductor impurities, which are semiconductor impurities, are added to the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer, respectively, at a higher concentration than the normal pn junction. As a result, the thickness of the depletion layer formed at the interface between the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer in the tunnel junction is smaller than that in a normal pn junction. Thus, when a reverse bias voltage is applied to the p-type semiconductor layer and the n-type semiconductor layer of the tunnel junction, electrons pass through the depletion layer and move from the valence band of the p-type semiconductor layer to the conduction band of the n-type semiconductor layer (tunnel). can do. That is, the tunnel junction can pass a current from the n-type semiconductor layer to the p-type semiconductor layer.
ゆえに、窒化物半導体素子において、電子に比べ移動度が低く有効質量が大きい正孔の供給源であるp型半導体層の大部分を、トンネル接合を用いることによって、正孔に比べ移動度が高く有効質量が小さい電子の供給源であるn型半導体層に置き換えることができる。つまり、窒化物半導体素子にトンネル接合を用いることによって、電気抵抗が大きいp型半導体層の大部分を電気抵抗の小さいn型半導体層に置き換えることができる。そして、さらにトンネル接合自体の電気抵抗を小さくすることができれば、従来の素子の電気抵抗をより小さくすることができ、さらに、現在実用化が遅れている深紫外発光素子の実用化が可能になる。しかし、窒化物半導体はバンドギャップが大きく、アクセプタの濃度を大きくすることが難しい。このため、窒化物半導体を用いたトンネル接合は、電気抵抗を小さくすることが難しいと考えられてきた。 Therefore, in a nitride semiconductor device, most of the p-type semiconductor layer, which is a source of holes having a low mobility and a large effective mass compared to electrons, has a higher mobility than holes by using a tunnel junction. It can be replaced with an n-type semiconductor layer which is an electron source with a small effective mass. That is, by using a tunnel junction in the nitride semiconductor element, most of the p-type semiconductor layer having a large electric resistance can be replaced with an n-type semiconductor layer having a low electric resistance. If the electrical resistance of the tunnel junction itself can be further reduced, the electrical resistance of the conventional device can be further reduced, and further, the deep ultraviolet light-emitting device that has been delayed in practical use can be put into practical use. . However, nitride semiconductors have a large band gap and it is difficult to increase the acceptor concentration. For this reason, it has been considered that tunnel junctions using nitride semiconductors have difficulty in reducing the electrical resistance.
非特許文献1、2の窒化物半導体発光素子はトンネル接合層にGaInN層を用いている。これにより、この窒化物半導体発光素子ではトンネル接合層のバンドギャップが小さくなり、InN(窒化インジウム)が添加されて発生するピエゾ分極によって大きな分極電荷が生じるため、トンネル接合を介して、窒化物半導体発光素子であるLEDを駆動する際に必要な低電流密度領域(100A/cm2以下)において、極めて低い電圧降下を示すことが開示されている。 The nitride semiconductor light emitting devices of Non-Patent Documents 1 and 2 use a GaInN layer as a tunnel junction layer. As a result, in this nitride semiconductor light emitting device, the band gap of the tunnel junction layer is reduced, and a large polarization charge is generated by piezo polarization generated when InN (indium nitride) is added. It is disclosed that an extremely low voltage drop is exhibited in a low current density region (100 A / cm 2 or less) necessary for driving an LED which is a light emitting element.
これに対して、非特許文献3のトンネル接合を有する窒化物半導体発光素子は、レーザ駆動に必要な高電流密度領域(〜10kA/cm2)において、素子の表面側にp型半導体層であるp型コンタクト層を有する従来の素子に比べ、駆動電圧がおよそ2V(ボルト)高いことが開示されている。 On the other hand, the nitride semiconductor light-emitting device having a tunnel junction of Non-Patent Document 3 is a p-type semiconductor layer on the surface side of the device in a high current density region (-10 kA / cm 2 ) necessary for laser driving. It is disclosed that the driving voltage is about 2 V (volt) higher than that of a conventional element having a p-type contact layer.
窒化物半導体素子を駆動するための駆動電圧をさらに小さくするには、トンネル接合層に添加する半導体不純物の濃度をより高くすることによって、トンネル接合層の空乏層の厚みを薄くして、トンネル接合層を電子がトンネルする確率を高くすれば良い。しかし、トンネル接合層に添加する半導体不純物の濃度がより高濃度である1×1019cm-3を超えると、トンネル接合層の結晶性が低下し、トンネル接合層の結晶の表面平坦性が良好でなくなることがわかっている。つまり、トンネル接合層に添加する半導体不純物の濃度をより高くすることによってトンネル接合層の電気抵抗を小さくすることはできるが、トンネル接合層の結晶の表面平坦性が良好でなくなる。このため、より高濃度の半導体不純物をトンネル接合層に添加する方法は、光を結晶の表面で反射させ、共振させるレーザのような発光素子に利用することが難しいと考えられる。 In order to further reduce the driving voltage for driving the nitride semiconductor device, the depletion layer thickness of the tunnel junction layer is reduced by increasing the concentration of the semiconductor impurity added to the tunnel junction layer. The probability of electrons tunneling through the layer may be increased. However, when the concentration of the semiconductor impurity added to the tunnel junction layer exceeds 1 × 10 19 cm −3 , which is a higher concentration, the crystallinity of the tunnel junction layer is lowered and the crystal surface flatness of the tunnel junction layer is good. I know it will disappear. That is, the electrical resistance of the tunnel junction layer can be reduced by increasing the concentration of the semiconductor impurity added to the tunnel junction layer, but the surface flatness of the tunnel junction layer crystal is not good. For this reason, it is considered that the method of adding a higher concentration of semiconductor impurities to the tunnel junction layer is difficult to use for a light emitting element such as a laser that reflects and resonates light on the surface of the crystal.
本発明は、上記従来の実情に鑑みてなされたものであって、素子の電気抵抗が十分に小さく、これにより高効率で電流を流すことができる窒化物半導体素子及びその製造方法を提供することを解決すべき課題としている。 The present invention has been made in view of the above-described conventional circumstances, and provides a nitride semiconductor device capable of flowing a current with high efficiency and a method of manufacturing the nitride semiconductor device by sufficiently reducing the electrical resistance of the device. Is a problem to be solved.
具体的には、上記結果を踏まえて、発明者らが鋭意検討した結果、窒化物半導体トンネル接合層における半導体不純物であるn型半導体不純物の添加量を1×1020cm-3以上の高濃度にして、電気抵抗の小さいトンネル接合層を形成する。そして、n型半導体不純物を高濃度で添加したことにより良好でなくなったトンネル接合層の結晶の表面平坦性を、トンネル接合層の表面側に結晶成長させる表面層であるn-GaN層の半導体不純物の濃度や成長条件等の制御を行うことによって回復させる。こうして、電気抵抗が小さく、且つ結晶の表面平坦性が良好な窒化物半導体素子を得る方法を見出した。 Specifically, as a result of intensive studies by the inventors based on the above results, the addition amount of the n-type semiconductor impurity which is a semiconductor impurity in the nitride semiconductor tunnel junction layer is a high concentration of 1 × 10 20 cm −3 or more. Thus, a tunnel junction layer having a low electric resistance is formed. Then, the semiconductor impurity of the n-GaN layer, which is a surface layer for crystal growth on the surface side of the tunnel junction layer, the surface flatness of the tunnel junction layer crystal that has become unfavorable due to the addition of the n-type semiconductor impurity at a high concentration It is recovered by controlling the concentration, growth conditions, and the like. Thus, the inventors have found a method for obtaining a nitride semiconductor device having low electrical resistance and good crystal surface flatness.
従来の半導体素子の製造方法は、各層を積層して結晶成長する際に、各層の表面、又は積層される層の界面の平坦性を常に良好に保ちながら順次積層する。これにより、従来の半導体素子の製造方法は隣り合い積層されて接合する層の機能を良好に発現させ、より高性能な素子を得ることができる。これに対して、本発明は素子の電気抵抗をより小さくすることを優先するために、より高濃度に半導体不純物をトンネル接合層に添加する。これにより、トンネル接合層の結晶の表面平坦性が良好でなくなる。そして、トンネル接合層の表面側に結晶成長させる層構造の半導体不純物の濃度や成長条件等の制御を行うことによって良好でなくなったトンネル接合層の結晶の表面平坦性を回復させる。こうして、結晶の表面平坦性の良好な窒化物半導体素子を得る。つまり、本発明はこれまでの技術的常識と異なるものである。 In the conventional method of manufacturing a semiconductor device, when layers are stacked and crystal growth is performed, the layers are sequentially stacked while maintaining the flatness of the surface of each layer or the interface of the layers to be stacked. As a result, the conventional method for manufacturing a semiconductor element can exhibit the functions of the layers stacked and bonded adjacent to each other, thereby obtaining a higher performance element. On the other hand, in the present invention, in order to give priority to lowering the electric resistance of the element, semiconductor impurities are added to the tunnel junction layer at a higher concentration. Thereby, the surface flatness of the crystal of the tunnel junction layer is not good. Then, the crystal surface flatness of the tunnel junction layer which has become unsatisfactory is recovered by controlling the concentration of semiconductor impurities, the growth conditions, and the like of the layer structure in which the crystal is grown on the surface side of the tunnel junction layer. In this way, a nitride semiconductor device having a good crystal surface flatness is obtained. That is, the present invention is different from the conventional technical common sense.
本発明の窒化物半導体素子は、
半導体不純物が添加されたトンネル接合層と、
前記トンネル接合層の上側に形成された表面層と、
を備えており、
前記表面層側の前記トンネル接合層の界面が三次元成長していることを特徴とする。
The nitride semiconductor device of the present invention is
A tunnel junction layer doped with semiconductor impurities;
A surface layer formed above the tunnel junction layer;
With
The interface of the tunnel junction layer on the surface layer side is three-dimensionally grown.
この窒化物半導体素子は半導体不純物が添加されたトンネル接合層の表面層側の界面が、周囲から独立した島状の結晶が形成され、島状の結晶が層の表面に沿う方向、及び層の表面から離れる方向に成長する三次元成長で形成されている。つまり、この窒化物半導体素子はトンネル接合層に半導体不純物を高濃度に添加している。これにより、この窒化物半導体素子はトンネル接合層に形成される空乏層の厚みを抑えることができるため、電子及び正孔が空乏層を良好に通過することができる。このため、この窒化物半導体素子はトンネル接合層の電気抵抗をより小さくすることができる。つまり、この窒化物半導体素子は電流を良好に流すことができる。 In this nitride semiconductor device, an island-like crystal is formed on the surface layer side of the tunnel junction layer to which a semiconductor impurity is added, and the island-like crystal is formed along the surface of the layer. It is formed by three-dimensional growth that grows away from the surface. That is, in this nitride semiconductor device, a semiconductor impurity is added to the tunnel junction layer at a high concentration. Thereby, since this nitride semiconductor element can suppress the thickness of the depletion layer formed in the tunnel junction layer, electrons and holes can pass through the depletion layer satisfactorily. Therefore, this nitride semiconductor device can further reduce the electrical resistance of the tunnel junction layer. That is, this nitride semiconductor element can flow a current satisfactorily.
また、本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、
三次元成長する量の半導体不純物を添加してトンネル接合層を形成するトンネル接合層形成工程を備えていることを特徴とする。
In addition, the method for manufacturing the nitride semiconductor device of the present invention includes:
A tunnel junction layer forming step of forming a tunnel junction layer by adding a three-dimensionally grown amount of semiconductor impurities is provided.
この窒化物半導体素子の製造方法は、三次元成長する量の半導体不純物を添加してトンネル接合層を形成するトンネル接合層形成工程を備えている。つまり、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層に高濃度の半導体不純物を添加している。このため、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層に形成される空乏層の厚みを抑えることができるため、電子及び正孔が空乏層を良好に通過することができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層の電気抵抗をより小さくすることができる。つまり、この窒化物半導体素子の製造方法は電流を良好に流すことができるトンネル接合層を有した窒化物半導体素子を製造することができる。 This method for manufacturing a nitride semiconductor device includes a tunnel junction layer forming step of forming a tunnel junction layer by adding a three-dimensionally grown amount of semiconductor impurities. That is, in this nitride semiconductor device manufacturing method, a high concentration of semiconductor impurities is added to the tunnel junction layer. For this reason, since this nitride semiconductor device manufacturing method can suppress the thickness of the depletion layer formed in the tunnel junction layer, electrons and holes can pass through the depletion layer satisfactorily. Therefore, this nitride semiconductor device manufacturing method can further reduce the electrical resistance of the tunnel junction layer. In other words, this nitride semiconductor device manufacturing method can manufacture a nitride semiconductor device having a tunnel junction layer that allows a current to flow satisfactorily.
したがって、本発明の窒化物半導体素子は電気抵抗が十分に小さく、これにより高効率で電流を流すことができる。また、本発明の窒化物半導体素子の製造方法は素子の電気抵抗が十分に小さく、これにより高効率で電流を流すことができる窒化物半導体素子を製造することができる。 Therefore, the nitride semiconductor device of the present invention has a sufficiently small electric resistance, and thereby allows a current to flow with high efficiency. In addition, the method for manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention can manufacture a nitride semiconductor device that has a sufficiently low electrical resistance and can flow current with high efficiency.
本発明における好ましい実施の形態を説明する。 A preferred embodiment of the present invention will be described.
本発明の窒化物半導体素子は、表面層の表面が二次元成長し得る。この場合、この窒化物半導体素子は表面層側の界面が三次元成長したトンネル接合層を二次元成長した表面層で覆うことができる。つまり、この窒化物半導体素子は半導体不純物が高濃度に添加されて三次元成長したトンネル接合層が二次元成長した表面層で覆われているため、より小さい電気抵抗を有したトンネル接合層を素子に用いることができる。 In the nitride semiconductor device of the present invention, the surface of the surface layer can grow two-dimensionally. In this case, the nitride semiconductor device can cover the tunnel junction layer in which the interface on the surface layer side is three-dimensionally grown with the two-dimensionally grown surface layer. That is, in this nitride semiconductor device, a tunnel junction layer that is three-dimensionally grown by adding a semiconductor impurity at a high concentration is covered with a surface layer that is two-dimensionally grown. Can be used.
本発明の窒化物半導体素子において、半導体不純物はn型半導体不純物であり得る。この場合、この窒化物半導体素子はトンネル接合層の表面層側の界面が三次元成長する量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層を形成する。これにより、この窒化物半導体素子は表面層をp型半導体層でなくn型半導体層で形成することができる。これにより、この窒化物半導体素子は電気抵抗をより小さくすることができる。 In the nitride semiconductor device of the present invention, the semiconductor impurity may be an n-type semiconductor impurity. In this case, the nitride semiconductor element is formed by adding an n-type semiconductor impurity in such an amount that the interface on the surface layer side of the tunnel junction layer grows three-dimensionally. As a result, the surface layer of this nitride semiconductor element can be formed not with a p-type semiconductor layer but with an n-type semiconductor layer. Thereby, this nitride semiconductor element can make electric resistance smaller.
本発明の窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層形成工程を実行して形成されたトンネル接合層の上側に、表面層を二次元成長させる表面層形成工程を備え得る。この場合、この窒化物半導体素子の製造方法は、表面層形成工程を実行することによって、表面層を二次元成長して形成することができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法は三次元成長したトンネル接合層の表面側に表面層を二次元成長させて積層することよって、三次元成長したトンネル接合層を覆うことができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法は半導体不純物を添加して三次元成長したトンネル接合層を素子に用いることができるため、より小さい電気抵抗を有するトンネル接合層を備えた窒化物半導体素子を製造することができる。 The method for manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention may include a surface layer forming step of growing a surface layer two-dimensionally above the tunnel junction layer formed by executing the tunnel junction layer forming step. In this case, the nitride semiconductor device manufacturing method can be formed by two-dimensionally growing the surface layer by executing the surface layer forming step. For this reason, this method for manufacturing a nitride semiconductor device can cover the tunnel junction layer grown in three dimensions by stacking the surface layer on the surface side of the tunnel junction layer grown in three dimensions by two-dimensional growth. For this reason, since this method for manufacturing a nitride semiconductor device can use a tunnel junction layer that is three-dimensionally grown by adding semiconductor impurities, the nitride semiconductor device having a tunnel junction layer having a smaller electrical resistance. Can be manufactured.
本発明の窒化物半導体素子の製造方法において、半導体不純物はn型半導体不純物であり得る。この場合、この窒化物半導体素子の製造方法は、三次元成長する量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層を形成する。これにより、この窒化物半導体素子の製造方法は、表面層をp型半導体層でなくn型半導体層で形成することができる。これにより、この窒化物半導体素子の製造方法はより小さい電気抵抗を有する窒化物半導体素子を製造することができる。 In the method for manufacturing a nitride semiconductor device of the present invention, the semiconductor impurity may be an n-type semiconductor impurity. In this case, in this method for manufacturing a nitride semiconductor device, a tunnel junction layer is formed by adding an n-type semiconductor impurity in a three-dimensional growth amount. Thereby, in this method for manufacturing a nitride semiconductor device, the surface layer can be formed of an n-type semiconductor layer instead of a p-type semiconductor layer. Thus, the nitride semiconductor device manufacturing method can manufacture a nitride semiconductor device having a smaller electric resistance.
次に、本発明の窒化物半導体素子を具体化した実施例1〜4、及び比較例1〜3について、図面を参照しつつ説明する。 Next, Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 to 3 embodying the nitride semiconductor device of the present invention will be described with reference to the drawings.
<実施例1>
実施例1は、後述する実施例2〜4のサンプル、及び比較例1〜3のサンプルに共通する窒化物半導体素子の構造、及びその製造方法を示すものである。実施例1の窒化物半導体素子は、図1に示すように、第1n−GaN層11、GaInN/GaN5重量子井戸活性層12、p−AlGaN層13、p−GaN層14、トンネル接合層15、及び表面層である第2n−GaN層16を備えている。
<Example 1>
Example 1 shows the structure of a nitride semiconductor device common to the samples of Examples 2 to 4 described later and the samples of Comparative Examples 1 to 3, and a manufacturing method thereof. As shown in FIG. 1, the nitride semiconductor device of Example 1 includes a first n-GaN layer 11, a GaInN / GaN five-quantum well active layer 12, a p-AlGaN layer 13, a p-GaN layer 14, a tunnel junction layer 15. And a second n-GaN layer 16 which is a surface layer.
実施例1の窒化物半導体素子は、サファイア基板S(以下、基板という)の表面側(表は図1における上側である、以下同じ。)に低温堆積緩衝層Bを介して形成したGaNテンプレート10の表面側に、MOCVD法(有機金属気相成長法)を用いて積層して結晶成長する。なお、サファイア基板SはC面((0001)面)が表面である。 The nitride semiconductor device of Example 1 includes a GaN template 10 formed on the surface side of a sapphire substrate S (hereinafter referred to as a substrate) (the table is the upper side in FIG. 1, the same applies hereinafter) via a low-temperature deposition buffer layer B. A crystal is grown on the surface of the substrate by laminating using MOCVD (metal organic chemical vapor deposition). The sapphire substrate S has a C-plane ((0001) plane) as the surface.
先ず、基板の表面側に形成されたGaNテンプレート10の表面に第1n−GaN層11を積層して結晶成長する。詳しくは、先ず、反応炉内に基板をセットする。そして、反応炉内にN(窒素)の原料であるNH3(アンモニア)、及びキャリアガスであるH2(水素)を供給して、反応炉内の温度を調節して基板の温度を1050℃にする。そして、反応炉内にGa(ガリウム)の原料であるTMGa(トリメチルガリウム)と、半導体不純物であるn型半導体不純物であるSi(ケイ素)の原料であるSiH4(シラン)とを供給して、2μmの厚みの第1n−GaN層11を積層して結晶成長させる。反応炉内へのSiH4の供給量は第1n−GaN層11に添加されるn型半導体不純物であるSiの添加濃度が8×1018cm-3になるように調節する。 First, the first n-GaN layer 11 is stacked on the surface of the GaN template 10 formed on the surface side of the substrate to grow a crystal. Specifically, first, a substrate is set in the reaction furnace. Then, NH 3 (ammonia), which is a raw material of N (nitrogen), and H 2 (hydrogen), which is a carrier gas, are supplied into the reaction furnace, and the temperature in the reaction furnace is adjusted to set the substrate temperature to 1050 ° C. To. Then, TMGa (trimethylgallium) which is a raw material of Ga (gallium) and SiH 4 (silane) which is a raw material of Si (silicon) which is an n-type semiconductor impurity which is a semiconductor impurity are supplied into the reaction furnace, A first n-GaN layer 11 having a thickness of 2 μm is stacked and crystal is grown. The supply amount of SiH 4 into the reaction furnace is adjusted so that the addition concentration of Si as an n-type semiconductor impurity added to the first n-GaN layer 11 is 8 × 10 18 cm −3 .
次に、第1n−GaN層11の表面にGaInN/GaN5重量子井戸活性層12を積層して結晶成長する。GaInN/GaN5重量子井戸活性層12は、GaInN井戸層(図示せず)、及びGaNバリア層(図示せず)を有している。 Next, a GaInN / GaN quintoxide well active layer 12 is stacked on the surface of the first n-GaN layer 11 to grow a crystal. The GaInN / GaN five quantum well active layer 12 has a GaInN well layer (not shown) and a GaN barrier layer (not shown).
先ず、GaInN井戸層を積層して結晶成長する。詳しくは、反応炉内へのH2、TMGa、及びSiH4の供給を停止する。そして、反応炉内にキャリアガスとしてN2(窒素)を供給する。そして、反応炉内の温度を調節して基板の温度を780℃にする。そして、反応炉内にGaの原料であるTEGa(トリエチルガリウム)と、In(インジウム)の原料であるTMIn(トリメチルインジウム)とを供給して、2nmの厚みのGaInN井戸層を積層して結晶成長させる。 First, a GaInN well layer is stacked and crystal is grown. Specifically, the supply of H 2 , TMGa, and SiH 4 into the reaction furnace is stopped. Then, N 2 (nitrogen) is supplied as a carrier gas into the reaction furnace. And the temperature in a reaction furnace is adjusted, and the temperature of a board | substrate shall be 780 degreeC. Then, TEGa (triethylgallium), which is a raw material of Ga, and TMIn (trimethylindium), which is a raw material of In (indium), are supplied into the reaction furnace, and a GaInN well layer having a thickness of 2 nm is stacked to grow crystals. Let
次に、GaInN井戸層の表面にGaNバリア層を積層して結晶成長する。詳しくは、反応炉内へのTMInの供給を停止して、10nmの厚みのGaNバリア層を積層して結晶成長させる。こうして成長させたGaInN量子井戸層、及びGaNバリア層を1ペアとして、この1ペアを5ペア積層して結晶成長する。こうしてGaInN/GaN5重量子井戸活性層12を形成する。そして、反応炉内へのTEGa及びTMInの供給を停止する。 Next, a GaN barrier layer is stacked on the surface of the GaInN well layer to grow a crystal. Specifically, the supply of TMIn into the reaction furnace is stopped, and a GaN barrier layer having a thickness of 10 nm is stacked to grow a crystal. A pair of GaInN quantum well layers and GaN barrier layers grown in this way is used as a pair, and five pairs of these pairs are stacked to grow a crystal. Thus, the GaInN / GaN quintet well active layer 12 is formed. Then, the supply of TEGa and TMIn into the reaction furnace is stopped.
次に、GaInN/GaN5重量子井戸活性層12の表面にp−AlGaN層13を積層して結晶成長する。詳しくは、反応炉内へ供給するキャリアガスをN2からH2に切り替える。そして、反応炉内の温度を調節して基板の温度を1000℃にする。そして、反応炉内にTMGa、Al(アルミニウム)の原料であるTMAl(トリメチルアルミニウム)、及び半導体不純物であるp型半導体不純物であるMg(マグネシウム)の原料であるCp2Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を供給して、20nmの厚みのp−AlGaN層13を積層して結晶成長させる。反応炉内へのCp2Mgの供給量はp−AlGaN層13に添加されるp型半導体不純物であるMgの濃度が2×1019cm-3になるように調節する。 Next, a p-AlGaN layer 13 is stacked on the surface of the GaInN / GaN quintet well active layer 12 to grow a crystal. Specifically, the carrier gas supplied into the reactor is switched from N 2 to H 2 . And the temperature in a reaction furnace is adjusted and the temperature of a board | substrate shall be 1000 degreeC. In the reactor, TMGa, TMAl (trimethylaluminum) which is a raw material of Al (aluminum), and Cp 2 Mg (cyclopentadienylmagnesium) which is a raw material of Mg (magnesium) which is a p-type semiconductor impurity which is a semiconductor impurity. ), A p-AlGaN layer 13 having a thickness of 20 nm is stacked, and a crystal is grown. The supply amount of Cp 2 Mg into the reaction furnace is adjusted so that the concentration of Mg as a p-type semiconductor impurity added to the p-AlGaN layer 13 is 2 × 10 19 cm −3 .
次に、p−AlGaN層13の表面にp−GaN層14を積層して結晶成長する。詳しくは、反応炉内へTMAlの供給を停止して、160nmの厚みのp−GaN層14を積層して結晶成長させる。p−GaN層14に添加されるp型半導体不純物であるMgの濃度は4×1019cm-3である。そして、反応炉内へのTMGa及びCp2Mgの供給を停止して、キャリアガスをH2からN2に切り替える。そして、反応炉内の温度を調節して基板の温度を720℃にする。 Next, the p-GaN layer 14 is stacked on the surface of the p-AlGaN layer 13 and crystal is grown. Specifically, the supply of TMAl into the reaction furnace is stopped, and a 160-nm-thick p-GaN layer 14 is stacked to grow crystals. The concentration of Mg which is a p-type semiconductor impurity added to the p-GaN layer 14 is 4 × 10 19 cm −3 . Then, the supply of TMGa and Cp 2 Mg into the reaction furnace is stopped, and the carrier gas is switched from H 2 to N 2 . And the temperature in a reaction furnace is adjusted, and the temperature of a board | substrate shall be 720 degreeC.
次に、p−GaN層14の表面にトンネル接合層15を形成する。トンネル接合層15はp++−GaInN層(図示せず)、及びn++−GaN層(図示せず)を有している。ここで、p++とはp型半導体不純物であるMgが高濃度に添加された状態を意味し、n++とはn型半導体不純物であるSiが高濃度に添加された状態を意味する。 Next, the tunnel junction layer 15 is formed on the surface of the p-GaN layer 14. The tunnel junction layer 15 has a p ++- GaInN layer (not shown) and an n ++- GaN layer (not shown). Here, p ++ means a state where Mg which is a p-type semiconductor impurity is added at a high concentration, and n ++ means a state where Si which is an n-type semiconductor impurity is added at a high concentration.
反応炉内にTEGa、Cp2Mg、及び所定の量のTMInを供給する。こうして、2nmの厚みのp++−GaInN層を成長させる。p++−GaInN層に添加されるp型半導体不純物であるMgの濃度は1〜2×1020cm-3になるようにCp2Mgの流量を調節する。また、p++−GaInN層のInNのモル分率は0.35である。こうして、p++−GaInN層の結晶成長を終了する。 TEGa, Cp 2 Mg, and a predetermined amount of TMIn are supplied into the reaction furnace. In this way, a p ++- GaInN layer having a thickness of 2 nm is grown. The flow rate of Cp 2 Mg is adjusted so that the concentration of Mg, which is a p-type semiconductor impurity added to the p ++- GaInN layer, is 1 to 2 × 10 20 cm −3 . The molar fraction of InN in the p ++- GaInN layer is 0.35. Thus, the crystal growth of the p ++- GaInN layer is completed.
次に、p++−GaInN層の表面にn++−GaN層を積層して結晶成長する。詳しくは、p++−GaInN層を積層して結晶成長させた後、反応炉内へのCp2Mg及びTMInの供給を停止する。そして、反応炉内にSiH4を供給して、15nmの厚みのn++−GaN層を積層して結晶成長させる。n++−GaN層に添加されるn型半導体不純物であるSiの濃度は1×1020cm-3以上になるようにSiH4の流量を調節する。つまり、トンネル接合層15は半導体不純物であるn型半導体不純物を添加する。 Next, an n ++- GaN layer is stacked on the surface of the p ++- GaInN layer to grow a crystal. Specifically, after a p ++- GaInN layer is stacked and crystal is grown, the supply of Cp 2 Mg and TMIn to the reactor is stopped. Then, SiH 4 is supplied into the reactor, and an n ++- GaN layer having a thickness of 15 nm is stacked to grow crystals. The flow rate of SiH 4 is adjusted so that the concentration of Si, which is an n-type semiconductor impurity added to the n ++ -GaN layer, is 1 × 10 20 cm −3 or more. That is, the n-type semiconductor impurity which is a semiconductor impurity is added to the tunnel junction layer 15.
次に、トンネル接合層15の表面に第2n−GaN層16を積層して結晶成長する。詳しくは、反応炉内へ供給するキャリアガスをN2からH2に切り替える。そして、反応炉内の温度を調節して基板の温度を980℃にする。そして、第2n−GaN層16を400nmの厚みで積層して結晶成長させる。第2n−GaN層16に添加されるn型半導体不純物であるSiの濃度は1×1019cm-3である。なお、第2n−GaN層16を積層して結晶成長する反応炉内の気圧である成長圧力は所望の値に調節することができる。そして、反応炉内へのTMGa及びSiH4の供給を停止して結晶成長を終了する。そして、反応炉内へ供給するキャリアガスをH2からN2に切り替える。そして、反応炉内の温度を調節して基板の温度が400℃以下になった時点で、反応炉内へのNH3の供給を停止する。そして、基板の温度が室温になった後、反応炉内のパージを行い、基板を反応炉から取り出す。 Next, the second n-GaN layer 16 is stacked on the surface of the tunnel junction layer 15 to grow a crystal. Specifically, the carrier gas supplied into the reactor is switched from N 2 to H 2 . Then, the temperature of the substrate is adjusted to 980 ° C. by adjusting the temperature in the reaction furnace. Then, the second n-GaN layer 16 is stacked with a thickness of 400 nm and crystal is grown. The concentration of Si that is an n-type semiconductor impurity added to the second n-GaN layer 16 is 1 × 10 19 cm −3 . It should be noted that the growth pressure, which is the atmospheric pressure in the reaction furnace in which the second n-GaN layer 16 is stacked to grow crystals, can be adjusted to a desired value. Then, the supply of TMGa and SiH 4 into the reaction furnace is stopped to finish the crystal growth. Then, the carrier gas supplied into the reactor is switched from H 2 to N 2 . Then, when the temperature in the reaction furnace is adjusted and the temperature of the substrate becomes 400 ° C. or lower, the supply of NH 3 into the reaction furnace is stopped. Then, after the temperature of the substrate reaches room temperature, the inside of the reaction furnace is purged and the substrate is taken out from the reaction furnace.
次に、こうして結晶成長して層構造を形成した基板を用いて電流注入可能な素子形成を行う。 Next, an element capable of current injection is formed by using the substrate thus grown by crystal growth and having a layer structure.
先ず、表面からの平面視において、基板上に直径35μmの円形形状であるメサ構造20を形成する。詳しくは、フォトリソグラフィ及びドライエッチングを用いて基板上にメサ構造20を形成する。より詳しくは、基板上の最も表面に積層して結晶成長した第2n−GaN層16の表面に直径35μmの円形形状のフォトレジスト又は金属マスクを形成する(図示せず。)。フォトレジスト又は金属マスクが形成された直下はエッチングで除去されない。また、フォトレジスト又は金属マスクが形成されていない領域は、表面に第1n−GaN層11が露出するまでエッチングされる。こうして、基板上に直径35μmの円形形状であるメサ構造20を形成する。 First, in a plan view from the surface, a mesa structure 20 having a circular shape with a diameter of 35 μm is formed on a substrate. Specifically, the mesa structure 20 is formed on the substrate using photolithography and dry etching. More specifically, a circular photoresist or metal mask having a diameter of 35 μm is formed on the surface of the second n-GaN layer 16 which is stacked and grown on the top surface of the substrate (not shown). The portion directly under the photoresist or metal mask is not removed by etching. The region where the photoresist or the metal mask is not formed is etched until the first n-GaN layer 11 is exposed on the surface. Thus, the mesa structure 20 having a circular shape with a diameter of 35 μm is formed on the substrate.
次に、メサ構造20を形成した基板をO2(酸素)雰囲気中にて、725℃で30分間アニール処理を行い、埋め込まれたp−AlGaN層13、p−GaN層14、及びトンネル接合層15のp++−GaInN層のMgを活性化させる。ここで、活性化とはp型半導体不純物であるMgに結合しているH(水素)を離脱させてMgを活性化させ、Mgが添加されたp−AlGaN層13、p−GaN層14、及びトンネル接合層15のp++−GaInN層の電気伝導性を向上させることである。こうして活性化することで、エッチングによって、側面が露出したp−AlGaN層13、p−GaN層14及びトンネル接合層15のp++−GaInN層のそれぞれの側面からMgを不活性化させていたHを離脱させる。 Next, the substrate on which the mesa structure 20 is formed is annealed in an O 2 (oxygen) atmosphere at 725 ° C. for 30 minutes, and the embedded p-AlGaN layer 13, p-GaN layer 14, and tunnel junction layer 15 Mg of the p ++- GaInN layer is activated. Here, the activation refers to p-AlGaN layer 13, p-GaN layer 14 to which Mg is added by removing H (hydrogen) bonded to Mg, which is a p-type semiconductor impurity, to activate Mg, And improving the electrical conductivity of the p ++ -GaInN layer of the tunnel junction layer 15. By activating in this way, the etching has deactivated Mg from the side surfaces of the p-AlGaN layer 13, the p-GaN layer 14, and the p ++- GaInN layer of the tunnel junction layer 15 whose side surfaces are exposed by etching. To leave.
次に、第1電極21、及び第2電極22を形成する。詳しくは、円形形状をなした第1電極21をメサ構造20の表面に形成する。また、円環状をなした第2電極22をメサ構造20の周囲を囲むように、第1n−GaN層11の露出した表面に形成する。第1電極21、及び第2電極22は、Ti/Al/Ti/Auである。また、第1電極21、及び第2電極22はそれぞれを一括して形成する。こうして、電流が第1電極21からトンネル接合層15、及びGaInN/GaN5重量子井戸活性層12を通過して第2電極22に流れる実施例1の窒化物半導体素子を形成する。 Next, the first electrode 21 and the second electrode 22 are formed. Specifically, the first electrode 21 having a circular shape is formed on the surface of the mesa structure 20. In addition, an annular second electrode 22 is formed on the exposed surface of the first n-GaN layer 11 so as to surround the periphery of the mesa structure 20. The first electrode 21 and the second electrode 22 are Ti / Al / Ti / Au. The first electrode 21 and the second electrode 22 are formed in a lump. Thus, the nitride semiconductor device of Example 1 is formed in which current flows from the first electrode 21 through the tunnel junction layer 15 and the GaInN / GaN quintet well active layer 12 to the second electrode 22.
<比較例1〜3>
実施例1の窒化物半導体素子の製造方法を用いて、比較例1〜3のサンプルを作製した。具体的には、比較例1〜3のサンプルは、実施例1の窒化物半導体素子の製造方法において、トンネル接合層15のn++−GaN層に添加されるSiの添加濃度を変化させている。また、比較例1〜3のサンプルは、第2n−GaN層16を積層して結晶成長する際の反応炉内の気圧である成長圧力を90kPaにした。表1に、比較例1〜3のサンプルのトンネル接合層15のn++−GaN層のそれぞれに添加されるSiの添加濃度を示す。
<Comparative Examples 1-3>
Using the method for manufacturing a nitride semiconductor device of Example 1, samples of Comparative Examples 1 to 3 were produced. Specifically, the samples of Comparative Examples 1 to 3 change the additive concentration of Si added to the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer 15 in the nitride semiconductor device manufacturing method of Example 1. . In the samples of Comparative Examples 1 to 3, the growth pressure, which is the atmospheric pressure in the reaction furnace when the second n-GaN layer 16 is stacked and crystal is grown, is set to 90 kPa. Table 1 shows the additive concentration of Si added to each of the n ++- GaN layers of the tunnel junction layer 15 of the samples of Comparative Examples 1 to 3.
比較例1のサンプルは常に表面平坦性を良好に保ちつつ結晶成長させたものである。比較例1のサンプルは、図3(A)に示すように、第2n−GaN層16の表面に原子層ステップが形成されており、表面平坦性が良好であることが分かる。比較例1のサンプルは表面段差のRMS(二乗平均平方根)の値が0.3nmである。つまり、比較例1のサンプルは、図2(C)に示すように、第2n−GaN層16の表面16Cの表面平坦性が良好である。また、比較例1のサンプルは常に表面平坦性を良好に保ちつつ結晶成長させたものであるため、トンネル接合層15のn++−GaN層の表面15Cも表面平坦性が良好であると考えられる。 The sample of Comparative Example 1 is a crystal grown while always maintaining good surface flatness. As shown in FIG. 3A, the sample of Comparative Example 1 has an atomic layer step formed on the surface of the second n-GaN layer 16, and it can be seen that the surface flatness is good. The sample of Comparative Example 1 has an RMS (root mean square) value of the surface level difference of 0.3 nm. That is, the sample of Comparative Example 1 has good surface flatness of the surface 16C of the second n-GaN layer 16 as shown in FIG. In addition, since the sample of Comparative Example 1 was crystal-grown while always maintaining good surface flatness, the surface 15C of the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer 15 is also considered to have good surface flatness. .
また、図3(B)に示すように、比較例2のサンプルは第2n−GaN層16の表面に結晶欠陥であるピットP1が複数形成されている。比較例2のサンプルは表面段差のRMSの値が1.48nmである。さらに、図3(C)に示すように、比較例3のサンプルは比較例2のサンプルに比べて、面積の大きなピットP2が第2n−GaN層16の表面に複数形成されている。比較例3のサンプルは表面段差のRMSの値が19.0nmである。このことから、トンネル接合層15に添加されるSiの濃度がより高濃度になると、素子の表面平坦性により大きな影響を与えるため、素子の光学的特性、及び電気的特性により大きな影響を与えることがわかった。 As shown in FIG. 3B, the sample of Comparative Example 2 has a plurality of pits P <b> 1 that are crystal defects formed on the surface of the second n-GaN layer 16. The sample of Comparative Example 2 has a surface level difference RMS value of 1.48 nm. Further, as shown in FIG. 3C, the sample of Comparative Example 3 has a plurality of pits P <b> 2 having a larger area on the surface of the second n-GaN layer 16 than the sample of Comparative Example 2. The sample of Comparative Example 3 has a surface level difference RMS value of 19.0 nm. For this reason, when the concentration of Si added to the tunnel junction layer 15 is higher, the surface flatness of the device is greatly affected, and therefore the optical and electrical properties of the device are significantly affected. I understood.
また、比較例3のサンプルをトンネル接合層15の結晶成長が終了したところで結晶成長を一旦中断し、トンネル接合層15の表面をAFMで観察した結果を図4に示す。比較例3のサンプルは、高濃度(2×1020cm-3)にSiを添加したトンネル接合層15のn++−GaN層の厚みが15nmと薄いにも関わらず、n++−GaN層の表面が三次元成長しており、表面平坦性が良好でなくなり始めていることがわかった。このときの比較例3のサンプルは表面段差のRMSの値が0.67nmである。ここで、三次元成長とは、結晶成長している層の表面において、周囲から独立した島状の結晶が形成され、島状の結晶が層の表面に沿う方向、及び層の表面から離れる方向に成長することである。三次元成長した結晶の表面は表面平坦性が良好でない。 Further, FIG. 4 shows the result of suspending the crystal growth of the sample of Comparative Example 3 once the crystal growth of the tunnel junction layer 15 is completed, and observing the surface of the tunnel junction layer 15 by AFM. Samples of Comparative Example 3, a high concentration (2 × 10 20 cm -3) in the thickness of the n ++ -GaN layer of the tunnel junction layer 15 with the addition of Si despite 15nm and thin, the n ++ -GaN layer It was found that the surface was growing three-dimensionally and the surface flatness began to become poor. The sample of Comparative Example 3 at this time has an RMS value of the surface level difference of 0.67 nm. Here, three-dimensional growth refers to the direction in which island-like crystals independent from the surroundings are formed on the surface of the layer where the crystal is growing, and the island-like crystals are along the surface of the layer and away from the surface of the layer. To grow into. The surface of the three-dimensionally grown crystal has poor surface flatness.
つまり、比較例3のサンプルは、図2(B)に示すように、トンネル接合層15のn++−GaN層の表面15B、及び第2n−GaN層16の表面16Bの表面平坦性が良好でない。また、比較例2のサンプルは、第2n−GaN層16の表面に結晶欠陥であるピットP1が複数形成されていることから、比較例3のサンプルと同様にトンネル接合層15のn++−GaN層の表面15Bの表面平坦性が良好でないと考えられる。 That is, in the sample of Comparative Example 3, the surface flatness of the surface 15B of the n ++ -GaN layer of the tunnel junction layer 15 and the surface 16B of the second n-GaN layer 16 is not good as shown in FIG. . In addition, since the sample of Comparative Example 2 has a plurality of pits P1 that are crystal defects formed on the surface of the second n-GaN layer 16, the n ++- GaN of the tunnel junction layer 15 is the same as the sample of Comparative Example 3. It is considered that the surface flatness of the surface 15B of the layer is not good.
これに対して、比較例1のサンプルは第2n−GaN層16の表面16Cの表面平坦性が比較例2、3のサンプルに比べて良好であるが、トンネル接合層15へのSiの添加濃度が比較例2、3のサンプルより低いため、トンネル接合層15の電気抵抗が比較例2、3のサンプルより高い。 On the other hand, the surface flatness of the surface 16C of the second n-GaN layer 16 is better than that of the samples of Comparative Examples 2 and 3 in the sample of Comparative Example 1, but the concentration of Si added to the tunnel junction layer 15 Therefore, the electrical resistance of the tunnel junction layer 15 is higher than that of the samples of Comparative Examples 2 and 3.
<実施例2〜4>
量子井戸層等は厚みが極めて薄い層(数nm)を積層することで構成されている。このため、従来技術では、表面平坦性が良好な層を得るために、積層して結晶成長する成長速度を遅くする等して結晶成長することが一般的である。また、従来技術では、層を積層して素子構造を形成する場合、一旦、積層して結晶成長した層の表面平坦性が良好でなくなると、その時点で良好な素子構造が得られないと判断して、結晶成長を取り止めることが一般的に行われてきた。
<Examples 2 to 4>
A quantum well layer or the like is formed by stacking extremely thin layers (several nm). For this reason, in the prior art, in order to obtain a layer with good surface flatness, it is common to perform crystal growth by slowing the growth rate of stacking and crystal growth. In addition, in the prior art, when forming an element structure by laminating layers, if the surface flatness of the layer once laminated and crystal growth is not good, it is determined that a good element structure cannot be obtained at that time. Thus, it has been generally performed to stop crystal growth.
しかし、発明者らは一旦、意図的に積層して結晶成長したトンネル接合層15の表面平坦性を良好でなくし、さらに、トンネル接合層15に積層して結晶成長する表面層である第2n−GaN層16の半導体不純物の濃度や成長条件を制御して、表面平坦性が良好でなくなったトンネル接合層15の結晶の表面を埋め込み、結晶の表面平坦性を良好なものに回復させたサンプルを作製した。具体的には、実施例1の窒化物半導体素子の製造方法を用いて実施例2〜4のサンプルを作製した。 However, the inventors have made the surface junction of the tunnel junction layer 15 intentionally stacked and crystal-grown once unsatisfactory, and further, the second n−, which is a surface layer that is stacked on the tunnel junction layer 15 and crystal-grown. By controlling the concentration of semiconductor impurities and the growth conditions of the GaN layer 16 to fill the crystal surface of the tunnel junction layer 15 whose surface flatness is no longer good, a sample in which the surface flatness of the crystal is restored to a good one Produced. Specifically, the samples of Examples 2 to 4 were produced using the nitride semiconductor device manufacturing method of Example 1.
さらに具体的には、実施例2〜4のサンプルは、実施例1の窒化物半導体素子の製造方法において、トンネル接合層15のn++−GaN層を積層して結晶成長する際に、トンネル接合層15に三次元成長するように成長速度を調整しつつある程度の量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層15を形成する(トンネル接合層形成工程)。そして、トンネル接合層形成工程を実行して形成されたトンネル接合層15の上側に、第2n−GaN層16を二次元成長させる(表面層形成工程)。つまり、実施例2〜4のサンプルはn型半導体不純物が添加されたトンネル接合層15と、トンネル接合層15の上側に形成された第2n−GaN層16とを備えており、第2n−GaN層16側のトンネル接合層15の界面が三次元成長している。 More specifically, the samples of Examples 2 to 4 are tunnel junctions when the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer 15 is stacked and grown in the nitride semiconductor device manufacturing method of Example 1. The tunnel junction layer 15 is formed by adding a certain amount of n-type semiconductor impurities while adjusting the growth rate so that the layer 15 grows three-dimensionally (tunnel junction layer forming step). Then, the second n-GaN layer 16 is two-dimensionally grown on the upper side of the tunnel junction layer 15 formed by executing the tunnel junction layer formation step (surface layer formation step). That is, the samples of Examples 2 to 4 include the tunnel junction layer 15 to which the n-type semiconductor impurity is added and the second n-GaN layer 16 formed on the upper side of the tunnel junction layer 15. The interface of the tunnel junction layer 15 on the layer 16 side is three-dimensionally grown.
表面層形成工程では、比較例1〜3のサンプルを作製した際の条件に比べて、反応炉内の気圧である成長圧力を20kPaにしたり、V族元素であるNの原料であるNH3と、III族元素であるGaの原料であるTEGaとの反応炉内への供給比率であるV族原料/III族原料供給比をより大きくしたり、積層して結晶成長する際の基板の温度をより高くしたりしている。これにより、実施例2〜4のサンプルは第2n−GaN層16が積層して結晶成長する際に結晶が容易に二次元成長することができる。つまり、実施例2〜4のサンプルは第2n−GaN層16の表面が二次元成長している。ここで、二次元成長とは、結晶成長している層の表面において、層の表面に沿う方向に結晶成長することである。二次元成長した結晶の表面は原子層ステップが形成され、表面平坦性が良好である。 In the surface layer forming step, the growth pressure, which is the atmospheric pressure in the reaction furnace, is set to 20 kPa as compared to the conditions when the samples of Comparative Examples 1 to 3 are manufactured, and NH 3 which is a raw material of N which is a group V element and The temperature of the substrate at the time of increasing the Group V source / Group III source supply ratio, which is the supply ratio into the reactor with TEGa, which is the Group III element Ga source, or when growing the crystal by stacking Or higher. Thereby, in the samples of Examples 2 to 4, when the second n-GaN layer 16 is stacked and the crystal grows, the crystal can easily grow two-dimensionally. That is, in the samples of Examples 2 to 4, the surface of the second n-GaN layer 16 is two-dimensionally grown. Here, the two-dimensional growth is crystal growth in a direction along the surface of the layer on the surface of the layer where the crystal is growing. An atomic layer step is formed on the surface of the two-dimensionally grown crystal, and the surface flatness is good.
実施例2〜4のサンプルは、トンネル接合層形成工程において、比較例1〜3のサンプルよりトンネル接合層15の電気抵抗を小さくするため、トンネル接合層15のn++−GaN層に添加するSiの濃度を比較例1〜3のサンプルより高濃度に変化させている。表2に、実施例2〜4のサンプルのn++−GaN層のそれぞれに添加されるSiの添加濃度を示す。 In the tunnel junction layer forming step, the samples of Examples 2 to 4 are Si added to the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer 15 in order to make the electrical resistance of the tunnel junction layer 15 smaller than that of the samples of Comparative Examples 1 to 3. Is changed to a higher concentration than the samples of Comparative Examples 1 to 3. Table 2 shows the addition concentration of Si added to each of the n ++- GaN layers of the samples of Examples 2 to 4.
こうして作製した実施例2のサンプルの層の厚みに対する表面平坦性の変化を調べた。具体的には、実施例2のサンプルの表面層形成工程において、第2n−GaN層16の層の厚みが、20nm、50nm、及び400nmのときの第2n−GaN層16の結晶の表面の様子をAFMを用いて観察した結果を図5(A)〜(C)に示す。 The change in surface flatness with respect to the layer thickness of the sample of Example 2 produced in this way was examined. Specifically, in the surface layer forming step of the sample of Example 2, the state of the crystal surface of the second n-GaN layer 16 when the thickness of the second n-GaN layer 16 is 20 nm, 50 nm, and 400 nm. 5A to 5C show the results of observation using AFM.
図5(A)に示すように、実施例2のサンプルは第2n−GaN層16の厚みが20nm(以下、層厚20nmという)のときには、結晶が三次元成長している。このときの表面段差のRMSの値は1.24nmである。また、図5(B)に示すように、実施例2のサンプルは第2n−GaN層16の厚みが50nm(以下、層厚50nmという)のとき、結晶が二次元成長し始めている。このときの表面段差のRMSの値は3.89nmである。そして、図5(C)に示すように、実施例2のサンプルは第2n−GaN層16の厚みが400nmのとき、原子層ステップが観測される極めて平坦な表面が形成されていることがわかった。このときの表面段差のRMSの値は0.28nmである。なお、層厚50nmのときのRMSの値が層厚20nmのときのRMSの値より大きくなっている。これは、第2n−GaN層16が結晶成長する工程において、少なくとも第2n−GaN層16の層厚が50nmに到達するまで、結晶の三次元成長が継続していたためと考えられる。また、実施例3、及び実施例4のサンプルは第2n−GaN層16の厚みが400nmのときの表面段差のRMSの値がそれぞれ0.22nm、0.26nmであった。 As shown in FIG. 5A, in the sample of Example 2, when the thickness of the second n-GaN layer 16 is 20 nm (hereinafter referred to as a layer thickness of 20 nm), the crystal is three-dimensionally grown. The RMS value of the surface step at this time is 1.24 nm. As shown in FIG. 5B, in the sample of Example 2, when the thickness of the second n-GaN layer 16 is 50 nm (hereinafter referred to as a layer thickness of 50 nm), the crystal starts to grow two-dimensionally. The RMS value of the surface step at this time is 3.89 nm. As shown in FIG. 5C, the sample of Example 2 shows that when the thickness of the second n-GaN layer 16 is 400 nm, an extremely flat surface on which atomic layer steps are observed is formed. It was. The RMS value of the surface step at this time is 0.28 nm. Note that the RMS value when the layer thickness is 50 nm is larger than the RMS value when the layer thickness is 20 nm. This is presumably because in the process of crystal growth of the second n-GaN layer 16, the three-dimensional crystal growth continued until at least the thickness of the second n-GaN layer 16 reached 50 nm. Further, in the samples of Example 3 and Example 4, the RMS values of the surface steps when the thickness of the second n-GaN layer 16 was 400 nm were 0.22 nm and 0.26 nm, respectively.
つまり、実施例2〜4のサンプルは、図2(A)に示すように、トンネル接合層15のn++−GaN層に比較例1〜3のサンプルより高濃度にSiが添加されているため、トンネル接合層15のn++−GaN層の表面15Aの表面平坦性が良好でないと考えられる。また、実施例2〜4のサンプルは原子層ステップが形成され、表面平坦性が良好な比較例1のサンプルの第2n−GaN層16の表面よりもRMSの値が小さい。つまり、実施例2〜4のサンプルは第2n−GaN層16の表面16Aの表面平坦性が良好である。 That is, in the samples of Examples 2 to 4, Si is added to the n ++ -GaN layer of the tunnel junction layer 15 at a higher concentration than the samples of Comparative Examples 1 to 3 as shown in FIG. It is considered that the surface flatness of the surface 15A of the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer 15 is not good. In addition, the samples of Examples 2 to 4 have atomic layer steps formed, and the RMS value is smaller than the surface of the second n-GaN layer 16 of the sample of Comparative Example 1 having good surface flatness. That is, the samples of Examples 2 to 4 have good surface flatness of the surface 16A of the second n-GaN layer 16.
実施例2のサンプル、及び比較例1のサンプルのそれぞれのMgとSiの深さ方向の元素分析を行った結果を図6(A)、(B)に示す。図6(B)に示すように、常に表面平坦性を良好に保ちつつ積層して結晶成長した比較例1のサンプルは、トンネル接合層15内において、Mgの添加濃度が1×1020cm-3、Siの添加濃度が7×1019cm-3である。また、比較例1のサンプルは実施例2のサンプルに比べて、第2n−GaN層16に含まれるMgの濃度が高いことがわかった。これは、Mgのメモリー効果によって第2n−GaN層16の結晶成長の際にMgが取り込まれていることが原因であると考えられる。これにより、第2n−GaN層16にSiを添加することによって添加された電子が、第2n−GaN層16にMgが取り込まれることによって添加された正孔で電気的に打ち消され、第2n−GaN層16の電気抵抗を上昇させていることもわかった。 FIGS. 6A and 6B show the results of elemental analysis in the depth direction of Mg and Si for the sample of Example 2 and the sample of Comparative Example 1, respectively. As shown in FIG. 6 (B), the sample of Comparative Example 1 which was laminated and crystal-grown while always maintaining good surface flatness had a Mg addition concentration of 1 × 10 20 cm − in the tunnel junction layer 15. 3 and the addition concentration of Si is 7 × 10 19 cm −3 . Further, it was found that the sample of Comparative Example 1 had a higher Mg concentration in the second n-GaN layer 16 than the sample of Example 2. This is considered to be due to Mg being taken in during the crystal growth of the second n-GaN layer 16 due to the memory effect of Mg. As a result, the electrons added by adding Si to the second n-GaN layer 16 are electrically canceled by the holes added by taking Mg into the second n-GaN layer 16, and the second n− It was also found that the electrical resistance of the GaN layer 16 was increased.
また、図6(A)に示すように、実施例2のサンプルは、トンネル接合層15内において、Mgの添加濃度が2×1020cm-3、Siの添加濃度が5×1020cm-3である。実施例2のサンプルは比較例1のサンプルに比べて、第2n−GaN層16に含まれるMgの濃度が低い。 Further, as shown in FIG. 6A, the sample of Example 2 has a Mg addition concentration of 2 × 10 20 cm −3 and a Si addition concentration of 5 × 10 20 cm − in the tunnel junction layer 15. 3 . The sample of Example 2 has a lower Mg concentration in the second n-GaN layer 16 than the sample of Comparative Example 1.
この原因として、以下のことが考えられる。トンネル接合層15に添加されたMgは、C面((0001)面)から拡散し易く、C面でない面から拡散し難いと考えられる。トンネル接合層15が三次元成長すると、トンネル接合層15の表面に形成されるC面の面積の割合が減り、C面でない面の面積の割合が増える。これにより、トンネル接合層15に添加されたMgがトンネル接合層15から拡散することが抑えられたためであると考えられる。 The following can be considered as this cause. It is considered that Mg added to the tunnel junction layer 15 is easily diffused from the C plane ((0001) plane) and is difficult to diffuse from a plane that is not the C plane. When the tunnel junction layer 15 grows three-dimensionally, the proportion of the area of the C plane formed on the surface of the tunnel junction layer 15 decreases, and the proportion of the area of the surface that is not the C plane increases. This is considered to be because Mg added to the tunnel junction layer 15 is prevented from diffusing from the tunnel junction layer 15.
すなわち、トンネル接合層15の結晶成長の際に、トンネル接合層15の表面平坦性を一旦良好でなくすことによって、トンネル接合層15に添加されたMgがトンネル接合層15から拡散し難くして、トンネル接合層15に添加されたMgの濃度が低くなることを抑え、トンネル接合層15の電気抵抗をより小さくできることがわかった。さらに、第2n−GaN層16にSiを添加することによって添加された電子が、第2n−GaN層16にMgが取り込まれることによって添加された正孔で電気的に打ち消されることも抑えることができるため、第2n−GaN層16の電気抵抗もより小さくできることがわかった。つまり、トンネル接合層15を三次元成長させることによって、トンネル接合層15、及びトンネル接合層15の上側に積層して結晶成長して形成される第2n−GaN層16のそれぞれに含まれるMgの濃度を調節することができる。 That is, at the time of crystal growth of the tunnel junction layer 15, once the surface flatness of the tunnel junction layer 15 is made poor, Mg added to the tunnel junction layer 15 is difficult to diffuse from the tunnel junction layer 15. It has been found that the electric resistance of the tunnel junction layer 15 can be further reduced by suppressing the concentration of Mg added to the tunnel junction layer 15 from being lowered. Furthermore, it is also possible to suppress the electrons added by adding Si to the second n-GaN layer 16 from being electrically canceled by the holes added by taking Mg into the second n-GaN layer 16. Therefore, it was found that the electrical resistance of the second n-GaN layer 16 can be further reduced. That is, by growing the tunnel junction layer 15 three-dimensionally, Mg contained in each of the tunnel junction layer 15 and the second n-GaN layer 16 formed by crystal growth by stacking on the tunnel junction layer 15 is formed. The concentration can be adjusted.
図7に実施例2〜4、及び比較例1のサンプルのそれぞれに電圧を印加して、電流密度に対する電圧の大きさを測定した結果を示す。実施例2〜4のサンプルは、比較例1のサンプルに比べて、駆動電圧が大きく低減している。特に、電流密度が3kA/cm2において、実施例2、3のサンプルは比較例1のサンプルに比べて、駆動電圧がおよそ10V(ボルト)低くなっている。すなわち、敢えてトンネル接合層15を三次元成長させて、表面平坦性の良好でないトンネル接合層15を形成した後、さらに、トンネル接合層15に第2n−GaN層16を積層して結晶を二次元成長させて表面平坦性を良好なものに回復させる。これにより、より電気抵抗が小さく、且つ表面平坦性が良好な、発光素子として優れた特性を有する窒化物半導体素子が得られることがわかった。 FIG. 7 shows the results of measuring the magnitude of the voltage with respect to the current density by applying a voltage to each of the samples of Examples 2 to 4 and Comparative Example 1. In the samples of Examples 2 to 4, the drive voltage is greatly reduced as compared with the sample of Comparative Example 1. In particular, at a current density of 3 kA / cm 2 , the samples of Examples 2 and 3 have a drive voltage lower by about 10 V (volts) than the sample of Comparative Example 1. That is, the tunnel junction layer 15 is intentionally grown three-dimensionally to form a tunnel junction layer 15 with poor surface flatness, and then the second n-GaN layer 16 is stacked on the tunnel junction layer 15 to form a two-dimensional crystal. Grow to restore good surface flatness. Thus, it was found that a nitride semiconductor device having a smaller electric resistance and better surface flatness and excellent characteristics as a light emitting device can be obtained.
このように、この窒化物半導体素子はn型半導体不純物が添加されたトンネル接合層15の第2n−GaN層16側の界面が、周囲から独立した島状の結晶が形成され、島状の結晶が層の表面に沿う方向、及び層の表面から離れる方向に成長する三次元成長で形成されている。つまり、この窒化物半導体素子はトンネル接合層15にn型半導体不純物を高濃度に添加している。これにより、この窒化物半導体素子はトンネル接合層15に形成される空乏層の厚みを抑えることができるため、電子及び正孔が空乏層を良好に通過することができる。このため、この窒化物半導体素子はトンネル接合層15の電気抵抗をより小さくすることができる。つまり、この窒化物半導体素子は電流を良好に流すことができる。 As described above, in this nitride semiconductor element, an island-like crystal is formed in which the interface on the second n-GaN layer 16 side of the tunnel junction layer 15 to which the n-type semiconductor impurity is added is independent from the surroundings. Is formed by three-dimensional growth that grows in a direction along the surface of the layer and in a direction away from the surface of the layer. That is, in this nitride semiconductor element, the n-type semiconductor impurity is added to the tunnel junction layer 15 at a high concentration. Thereby, since this nitride semiconductor element can suppress the thickness of the depletion layer formed in the tunnel junction layer 15, electrons and holes can pass through the depletion layer satisfactorily. For this reason, the nitride semiconductor element can further reduce the electrical resistance of the tunnel junction layer 15. That is, this nitride semiconductor element can flow a current satisfactorily.
また、この窒化物半導体素子の製造方法は、三次元成長する量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層15を形成するトンネル接合層形成工程を備えている。つまり、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層15に高濃度のn型半導体不純物を添加している。このため、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層15に形成される空乏層の厚みを抑えることができるため、電子及び正孔が空乏層を良好に通過することができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層15の電気抵抗をより小さくすることができる。つまり、この窒化物半導体素子の製造方法は電流を良好に流すことができるトンネル接合層15を有した窒化物半導体素子を製造することができる。 The method for manufacturing a nitride semiconductor device further includes a tunnel junction layer forming step of forming a tunnel junction layer 15 by adding an n-type semiconductor impurity in a three-dimensional growth amount. That is, in this method for manufacturing a nitride semiconductor device, high-concentration n-type semiconductor impurities are added to the tunnel junction layer 15. For this reason, since this nitride semiconductor device manufacturing method can suppress the thickness of the depletion layer formed in the tunnel junction layer 15, electrons and holes can pass through the depletion layer satisfactorily. For this reason, this method for manufacturing a nitride semiconductor device can further reduce the electrical resistance of tunnel junction layer 15. That is, this method for manufacturing a nitride semiconductor device can manufacture a nitride semiconductor device having a tunnel junction layer 15 through which a current can flow satisfactorily.
したがって、この窒化物半導体素子は電気抵抗が十分に小さく、これにより高効率で電流を流すことができる。また、この窒化物半導体素子の製造方法は素子の電気抵抗が十分に小さく、これにより高効率で電流を流すことができる窒化物半導体素子を製造することができる。 Therefore, the nitride semiconductor element has a sufficiently small electric resistance, and thereby allows a current to flow with high efficiency. In addition, this nitride semiconductor device manufacturing method can manufacture a nitride semiconductor device that has a sufficiently small electrical resistance, and that allows a current to flow with high efficiency.
また、この窒化物半導体素子は、第2n−GaN層16の表面が二次元成長(結晶の表面段差のRMSの値が0.28nm以下)している。このため、この窒化物半導体素子は第2n−GaN層16側の界面が三次元成長したトンネル接合層15を二次元成長した第2n−GaN層16で覆うことができる。つまり、この窒化物半導体素子はn型半導体不純物が高濃度に添加されて三次元成長したトンネル接合層15が二次元成長した第2n−GaN層16で覆われているため、より小さい電気抵抗を有したトンネル接合層15を素子に用いることができる。 In this nitride semiconductor device, the surface of the second n-GaN layer 16 is two-dimensionally grown (the RMS value of the surface step of the crystal is 0.28 nm or less). Therefore, in this nitride semiconductor device, the tunnel junction layer 15 in which the interface on the second n-GaN layer 16 side is three-dimensionally grown can be covered with the second n-GaN layer 16 that is two-dimensionally grown. That is, in this nitride semiconductor element, the tunnel junction layer 15 that is three-dimensionally grown by adding a high concentration of n-type semiconductor impurities is covered with the second n-GaN layer 16 that is two-dimensionally grown, and therefore, a smaller electric resistance is obtained. The provided tunnel junction layer 15 can be used for the device.
また、この窒化物半導体素子において、半導体不純物はn型半導体不純物である。このため、この窒化物半導体素子はトンネル接合層15の表面層側の界面が三次元成長する量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層を形成する。これにより、この窒化物半導体素子は第2n−GaN層16をp型半導体層でなくn型半導体層で形成することができる。これにより、この窒化物半導体素子は電気抵抗をより小さくすることができる。 In this nitride semiconductor device, the semiconductor impurity is an n-type semiconductor impurity. For this reason, in this nitride semiconductor element, an n-type semiconductor impurity is added in such an amount that the interface on the surface layer side of the tunnel junction layer 15 grows three-dimensionally to form a tunnel junction layer. Thereby, in this nitride semiconductor device, the second n-GaN layer 16 can be formed not by the p-type semiconductor layer but by the n-type semiconductor layer. Thereby, this nitride semiconductor element can make electric resistance smaller.
また、この窒化物半導体素子の製造方法はトンネル接合層形成工程を実行して形成されたトンネル接合層15の上側に、第2n−GaN層16を二次元成長させる表面層形成工程を備えている。このため、この窒化物半導体素子の製造方法は、表面層形成工程を実行することによって、第2n−GaN層16を二次元成長して形成することができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法は三次元成長したトンネル接合層15の表面側に第2n−GaN層16を二次元成長させて積層することよって、三次元成長したトンネル接合層15を覆うことができる。このため、この窒化物半導体素子の製造方法はn型半導体不純物を添加して三次元成長したトンネル接合層15を素子に用いることができるため、より小さい電気抵抗を有するトンネル接合層15を備えた窒化物半導体素子を製造することができる。 In addition, the method for manufacturing a nitride semiconductor device includes a surface layer forming step in which the second n-GaN layer 16 is two-dimensionally grown above the tunnel junction layer 15 formed by executing the tunnel junction layer forming step. . Therefore, in the method for manufacturing a nitride semiconductor device, the second n-GaN layer 16 can be formed by two-dimensional growth by executing the surface layer forming step. For this reason, in this nitride semiconductor device manufacturing method, the second n-GaN layer 16 is two-dimensionally grown and stacked on the surface side of the three-dimensionally grown tunnel junction layer 15, thereby forming the three-dimensionally grown tunnel junction layer 15. Can be covered. For this reason, since this method for manufacturing a nitride semiconductor device can use the tunnel junction layer 15 that is three-dimensionally grown by adding an n-type semiconductor impurity, the tunnel junction layer 15 having a smaller electric resistance is provided. A nitride semiconductor device can be manufactured.
また、この窒化物半導体素子の製造方法において、半導体不純物はn型半導体不純物である。このため、この窒化物半導体素子の製造方法は、三次元成長する量のn型半導体不純物を添加してトンネル接合層15を形成する。これにより、この窒化物半導体素子の製造方法は、第2n−GaN層16をp型半導体層でなくn型半導体層で形成することができる。これにより、この窒化物半導体素子の製造方法はより小さい電気抵抗を有する窒化物半導体素子を製造することができる。 In this method for manufacturing a nitride semiconductor device, the semiconductor impurity is an n-type semiconductor impurity. Therefore, in this method for manufacturing a nitride semiconductor device, the tunnel junction layer 15 is formed by adding an n-type semiconductor impurity in a three-dimensional growth amount. Thereby, in the method for manufacturing the nitride semiconductor element, the second n-GaN layer 16 can be formed not by the p-type semiconductor layer but by the n-type semiconductor layer. Thus, the nitride semiconductor device manufacturing method can manufacture a nitride semiconductor device having a smaller electric resistance.
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例1〜4に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)実施例1〜4では、トンネル接合層の裏面側は一般的な青色LED構造であるが、これに限らず、高電流密度領域における電圧降下が大きく改善されることから、端面レーザダイオードや、第1n−GaN層の裏面側に、多層膜反射鏡を設けた面発光レーザ構造としても良い。
(2)実施例1〜4では、p型半導体不純物としてMgを用いているが、これに限らず、p型半導体不純物である、Zn,Be、Ca、Sr、及びBa等であっても良い。
(3)実施例1〜4では、n型半導体不純物としてSiを用いているが、これに限らず、n型半導体不純物である、Ge等であっても良い。
(4)実施例1〜4では、GaInN/GaN5重量子井戸活性層の表面にp−AlGaN層を積層して形成しているが、これに限らず、GaInN量子井戸活性層の表面にp−AlGaN層を積層して形成しなくても良い。
(5)実施例1〜4では、サファイア基板を用いているが、これに限らず、窒化ガリウム基板やAlN基板等の他の基板を用いても良い。
(6)実施例1〜4では、トンネル接合層のp++−GaInN層の厚みを2nmとしているが、これに限らず、トンネル接合層のp++−GaInN層の厚みを2nmより小さくしても良く、2nmより大きくしても良い。
(7)実施例1〜4では、トンネル接合層のn++−GaN層の厚みを15nmとしているが、これに限らず、トンネル接合層のn++−GaInN層の厚みを15nmより小さくしても良く、15nmより大きくしても良い。
(8)実施例1〜4では、トンネル接合層のp++−GaInN層のInNモル分率を0.35としているが、これに限らず、トンネル接合層のp++−GaInN層のInNモル分率を0.35より小さくしても良く、0.35より大きくしても良い。
(9)実施例1〜4では、MOCVD法を用いて積層して結晶成長させているが、これに限らず、HVPEやLPEE等の他の方法を用いて積層して結晶成長させても良い。
The present invention is not limited to the first to fourth embodiments described with reference to the above description and drawings. For example, the following embodiments are also included in the technical scope of the present invention.
(1) In Examples 1 to 4, the back side of the tunnel junction layer has a general blue LED structure. However, the present invention is not limited to this, and the voltage drop in the high current density region is greatly improved. Alternatively, a surface emitting laser structure in which a multilayer reflector is provided on the back side of the first n-GaN layer may be used.
(2) In Examples 1 to 4, Mg is used as the p-type semiconductor impurity. However, the present invention is not limited thereto, and may be Zn, Be, Ca, Sr, Ba, or the like, which are p-type semiconductor impurities. .
(3) In Examples 1 to 4, Si is used as the n-type semiconductor impurity. However, the present invention is not limited to this, and Ge or the like, which is an n-type semiconductor impurity, may be used.
(4) In Examples 1 to 4, the p-AlGaN layer is laminated on the surface of the GaInN / GaN quintet well active layer. However, the present invention is not limited to this, and the p-AlGaN layer is formed on the surface of the GaInN quantum well active layer. The AlGaN layer may not be stacked.
(5) In Examples 1 to 4, the sapphire substrate is used. However, the present invention is not limited to this, and other substrates such as a gallium nitride substrate and an AlN substrate may be used.
(6) In Example 1-4, although the 2nm thickness of p ++ -GaInN layer of the tunnel junction layer, is not limited to this, even if the thickness of the p ++ -GaInN layer of the tunnel junction layer smaller than 2nm It may be larger than 2 nm.
(7) In Examples 1 to 4, the thickness of the n ++- GaN layer of the tunnel junction layer is 15 nm. However, the thickness is not limited to this, and the thickness of the n ++- GaInN layer of the tunnel junction layer may be less than 15 nm. It may be larger than 15 nm.
(8) In Examples 1 to 4, the InN molar fraction of the p ++- GaInN layer of the tunnel junction layer is set to 0.35. However, the present invention is not limited to this, and the InN molar fraction of the p ++- GaInN layer of the tunnel junction layer is used. The rate may be less than 0.35 or greater than 0.35.
(9) In Examples 1 to 4, the MOCVD method is used for stacking and crystal growth. However, the present invention is not limited thereto, and other methods such as HVPE and LPEE may be used for stacking and crystal growth. .
15…トンネル接合層
16…第2n−GaN層(表面層)
15 ... Tunnel junction layer 16 ... Second n-GaN layer (surface layer)
Claims (6)
前記トンネル接合層の上側に形成された表面層と、
を備えており、
前記表面層側の前記トンネル接合層の界面が三次元成長していることを特徴とする窒化物半導体素子。 A tunnel junction layer doped with semiconductor impurities;
A surface layer formed above the tunnel junction layer;
With
The nitride semiconductor device, wherein an interface of the tunnel junction layer on the surface layer side is three-dimensionally grown.
n型半導体不純物であることを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物半導体素子。 The semiconductor impurity is
The nitride semiconductor device according to claim 1, wherein the nitride semiconductor device is an n-type semiconductor impurity.
n型半導体不純物であることを特徴とする請求項4又は5に記載の窒化物半導体素子の製造方法。 The semiconductor impurity is
6. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 4, wherein the nitride semiconductor device is an n-type semiconductor impurity.
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