JP3740744B2 - 半導体の成長方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体の成長方法に関し、特に、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる必要のある半導体装置、例えば半導体発光素子の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、その禁制帯幅が１．８ｅＶから６．２ｅＶに亘っており、赤色から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が理論上可能であるため、近年、注目を集めている。
【０００３】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザを製造する場合には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを多層に積層し、発光層（活性層）をｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層によりはさんだ構造を形成する必要がある。このような発光ダイオードまたは半導体レーザとして、発光層をＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造またはＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造としたものがある。
【０００４】
このＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造またはＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造を形成する場合には、良好な結晶性を得るために、障壁層であるＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層は１０００℃程度の高温で成長させ、井戸層であるＧａＩｎＮ層は８５０℃以下の低温で成長させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、井戸層であるＧａＩｎＮ層を８５０℃以下の低温で成長させた後、成長温度を１０００℃程度に上昇させて障壁層であるＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層を成長させると、下地のＧａＩｎＮ層が劣化し、発光強度が低下してしまうという問題があった。これは、ＧａＩｎＮ層の成長後に成長温度を上昇させたときに、そのＧａＩｎＮ層のＩｎＮが分解することによると考えられる。
【０００６】
以上は、ＧａＩｎＮ層の劣化についてであるが、同様な劣化は、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層全般に起こり得るものである。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる必要がある場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる半導体の成長方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌ y Ｇａ 1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ 2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ 2 とＮ 2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法である。
【０００９】
この発明の第１の発明において、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度より低い成長温度で保護膜を気相成長させる場合、その成長温度は、典型的には、４００〜７００℃未満に選ばれる。
【００１０】
この発明の第２の発明は、
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌ y Ｇａ 1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ 2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ 2 とＮ 2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法である。
【００１１】
この発明の第２の発明においては、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分解を有効に抑えつつ、良好な結晶性を得る観点から、好適には、７５０〜８００℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させる。
【００１３】
この発明において、保護膜は、具体的には、ＧａＮ層またはＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ただし、０＜ｘ≦１）である。ここで、保護膜がＧａＮ層である場合、ＩｎＮの分解を有効に抑える観点から、好適には、その厚さを３０ｎｍ以上とする。また、保護膜がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ただし、０＜ｘ≦１）である場合には、同様な観点から、好適には、その厚さを、そのＡｌ組成比ｘに応じて、後述の図８に示す直線で示される厚さ以上とする。例えば、保護膜がｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層である場合には、その厚さを１０ｎｍ以上とする。
【００１４】
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちＩｎを含むものの具体例を挙げるとＧａＩｎＮ層であり、Ｉｎを含まないものの具体例を挙げるとＧａＮ、ＡｌＧａＮなどである。
【００１５】
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法が用いられる。
【００１６】
上述のように構成されたこの発明による半導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度、例えば、７００〜８５０℃の温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させるようにしているので、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面はこの保護膜により覆われる。このため、その後に成長温度を上昇させてこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＡｌy Ｇａ1-y Ｎ層を成長させても、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分解を抑えることができ、劣化を抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００１８】
図１は、この発明の第１の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。また、図２は、この第１の実施形態における成長シーケンスを示す。
【００１９】
この第１の実施形態においては、図１および図２に示すように、まず、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にｃ面サファイア基板１を入れた後、反応炉内にキャリアガスとして例えばＨ2 とＮ2 との混合ガスを流し、例えば１０５０℃で２０分間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１の表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を例えば５１０℃に下げた後、反応炉内にＮ原料としてのアンモニア（ＮＨ3 ）およびＧａ原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２を成長させる。次に、反応炉内へのＴＭＧａの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層３を成長させる。
【００２０】
次に、反応炉内へのＴＭＧａの供給を再び停止し、成長温度を例えば７００〜８５０℃（例えば、７６０℃）に下げた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層４を成長させる。このＧａＮ層４は、成長温度を下げる間に下地のＧａＮ層３の表面が汚染されることがあることから、次に成長させるＧａＩｎＮ層５の成長直前にこのＧａＮ層４を成長させ、ＧａＩｎＮ層５を清浄な表面に成長させるためのものである。次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのトリエチルガリウム（ＴＥＧａ、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）およびＩｎ原料としてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ、Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ＧａＩｎＮ層５を成長させる。
【００２１】
次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内へのＴＭＩｎの供給を停止するとともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、ＧａＮキャップ層６を成長させる。次に、反応炉内へのＮＨ3 の供給をそのまま続けながら、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層７を成長させる。
以上により、目的とするＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造が形成される。
【００２２】
なお、ＧａＩｎＮ層５の成長時におけるＴＥＧａの供給量は、例えば、ＧａＮ層３の成長時におけるＴＭＧａの供給量の１／１０程度にする。このとき、ＧａＩｎＮ層５の成長速度はＧａＮ層３の成長速度の１／１０程度である。具体的には、例えば、ＧａＮ層３の成長速度は１．３μｍ／ｈ、ＧａＩｎＮ層５の成長速度は０．１３μｍ／ｈである。
【００２３】
図３は、ＧａＮキャップ層６の厚さとＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。図３からわかるように、ＧａＮキャップ層６の厚さが３０ｎｍ以上のときに十分に高い発光強度が得られており、これは、井戸層であるＧａＩｎＮ層５の劣化が抑えられていることを意味する。
【００２４】
図４は、ＧａＮキャップ層６の成長速度とＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。ただし、ＧａＮキャップ層６の厚さは４０ｎｍである。図４からわかるように、成長速度が速いほど発光強度が高くなっており、これは、成長速度が速いほどＧａＩｎＮ層の劣化が有効に抑えられることを意味する。
【００２５】
以上のように、この第１の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ層５上にこのＧａＩｎＮ層５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でＧａＮキャップ層６を成長させてこのＧａＩｎＮ層５の表面を覆った後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてＧａＮ層７を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ層５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。
【００２６】
図５は、この発明の第２の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。また、図６は、この第２の実施形態における成長シーケンスを示す。
【００２７】
この第２の実施形態においては、図５および図６に示すように、まず、第１の実施形態と同様にして、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板１のサーマルクリーニングを行った後、例えば５１０℃の成長温度でＧａＮバッファ層２を成長させる。
【００２８】
次に、成長温度を約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 およびＧａ原料としてのＴＭＧａに加えてＡｌ原料としてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層８を成長させる。
【００２９】
次に、反応炉内へのＴＭＧａおよびＴＭＡｌの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例えば７００〜８５０℃（例えば、７６０℃）に下げた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層４を成長させる。次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのＴＥＧａおよびＩｎ原料としてのＴＭＩｎを供給し、ＧａＩｎＮ層５を成長させる。
【００３０】
次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内へのＴＭＩｎの供給を停止するとともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を成長させる。この後、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層１０を成長させる。
以上により、目的とするＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造が形成される。
【００３１】
図７は、Ａｌ組成比ｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さとＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。図７からわかるように、ｘ＝０．１３の場合、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さが１０ｎｍ以上のときに十分に高い発光強度が得られており、これは、井戸層であるＧａＩｎＮ層５の劣化が抑えられていることを意味する。
【００３２】
図８は、発光強度の劣化を抑えるのに必要なＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さをＡｌ組成比ｘに対して示した図である。Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さを図８の直線で示される厚さ以上の厚さとすることにより、発光強度の劣化を抑えることができる。図８より、Ａｌ組成比ｘが小さいほど、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層８を厚くする必要があることがわかる。例えば、発光強度の劣化を抑えるのに必要なＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層８の厚さは、ｘ＝０．２の場合には６ｎｍであるが、ｘ＝０．１３の場合には１０ｎｍ、ｘ＝０．０５の場合には２０ｎｍである。一方、本発明者の知見によれば、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を４０ｎｍ程度以上に厚くすると、その中に存在する非発光中心が多くなり、好ましくないため、これを防止する観点から、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さの上限は４０ｎｍ程度と考えられる。
【００３３】
以上のように、この第２の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ層５上にこのＧａＩｎＮ層５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を成長させてこのＧａＩｎＮ層５の表面を覆った後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてＡｌy Ｇａ1-y Ｎ層１０を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ層５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。また、ＧａＮキャップ層を用いる場合にはその厚さを３０ｎｍ以上とする必要があるのに対して、例えばｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を用いる場合、その厚さは１０ｎｍ以上であれば足りるので、キャップ層の成長に要する時間を短くすることができる。
【００３４】
図９は、この発明の第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
図９に示すように、この第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法においては、第１および第２の実施形態と同様に、ｃ面サファイア基板１１のサーマルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア基板１１上に例えば５１０℃の成長温度でＧａＮバッファ層（図示せず）を成長させる。次に、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、このＧａＮバッファ層上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３およびｎ型ＧａＮ光導波層１４を順次成長させる。次に、成長温度を例えば７００〜８５０℃に下げ、ＧａＩｎＮ活性層１５およびｐ型ＧａＮキャップ層１６を順次成長させる。次に、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３およびｎ型ＧａＮ光導波層１４のｎ型不純物（ドナー不純物）としては例えばＳｉを用い、ｐ型ＧａＮキャップ層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９のｐ型不純物（アクセプタ不純物）としては例えばＭｇやＺｎを用いる。
【００３５】
なお、図示は省略するが、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９上にｐ側電極が形成されるとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２にｎ側電極がコンタクトして形成される。
【００３６】
この第３の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ活性層１５上にこのＧａＩｎＮ活性層１５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でｐ型ＧａＮキャップ層１６を成長させた後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ活性層１５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。これによって、高出力のＧａＮ系半導体発光素子を実現することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００３８】
例えば、上述の第１、第２および第３の実施形態において挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板および原料ガスを用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイア基板１の代わりに、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板などを用いてもよい。また、ＧａＩｎＮ層５の成長用のＧａ原料としては、ＴＥＧａの代わりにＴＭＧａを用いてもよい。
【００３９】
また、上述の第１の実施形態において、ＧａＮキャップ層６の代わりに、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層を用いてもよい。同様に、第２の実施形態において、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層の代わりに、ＧａＮキャップ層を用いてもよい。さらに、第３の実施形態において、ｐ型ＧａＮキャップ層１６の代わりに、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層を用いてもよい。
【００４０】
また、上述の第３の実施形態においては、この発明をＧａＮ系半導体発光素子の製造に適用した場合について説明したが、この発明は、ＧａＮ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのＧａＮ系電子走行素子の製造に適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による半導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度、例えば、７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させるようにしていることにより、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態における成長シーケンスを示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態におけるＧａＮキャップ層の厚さとＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態におけるＧａＮキャップ層の成長速度とＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態における成長シーケンスを示す略線図である。
【図７】この発明の第２の実施形態におけるＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層（ｘ＝０．１３）の厚さとＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図８】この発明の第２の実施形態におけるＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層のＡｌ組成比と発光強度の劣化を抑えるのに必要な厚さとの関係を示す略線図である。
【図９】この発明の第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・ｃ面サファイア基板、２・・・ＧａＮバッファ層、３、４、７・・・ＧａＮ層、５・・・ＧａＩｎＮ層、６・・・ＧａＮキャップ層、８、１０・・・Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層、９・・・Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層
【発明の属する技術分野】
この発明は、半導体の成長方法に関し、特に、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる必要のある半導体装置、例えば半導体発光素子の製造に適用して好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、その禁制帯幅が１．８ｅＶから６．２ｅＶに亘っており、赤色から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が理論上可能であるため、近年、注目を集めている。
【０００３】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザを製造する場合には、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどを多層に積層し、発光層（活性層）をｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層によりはさんだ構造を形成する必要がある。このような発光ダイオードまたは半導体レーザとして、発光層をＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造またはＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造としたものがある。
【０００４】
このＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造またはＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造を形成する場合には、良好な結晶性を得るために、障壁層であるＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層は１０００℃程度の高温で成長させ、井戸層であるＧａＩｎＮ層は８５０℃以下の低温で成長させる必要がある。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、井戸層であるＧａＩｎＮ層を８５０℃以下の低温で成長させた後、成長温度を１０００℃程度に上昇させて障壁層であるＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層を成長させると、下地のＧａＩｎＮ層が劣化し、発光強度が低下してしまうという問題があった。これは、ＧａＩｎＮ層の成長後に成長温度を上昇させたときに、そのＧａＩｎＮ層のＩｎＮが分解することによると考えられる。
【０００６】
以上は、ＧａＩｎＮ層の劣化についてであるが、同様な劣化は、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層全般に起こり得るものである。
【０００７】
したがって、この発明の目的は、ＧａＩｎＮ層などのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる必要がある場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる半導体の成長方法を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌ y Ｇａ 1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ 2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ 2 とＮ 2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法である。
【０００９】
この発明の第１の発明において、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度より低い成長温度で保護膜を気相成長させる場合、その成長温度は、典型的には、４００〜７００℃未満に選ばれる。
【００１０】
この発明の第２の発明は、
Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌ y Ｇａ 1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ 2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ 2 とＮ 2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法である。
【００１１】
この発明の第２の発明においては、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分解を有効に抑えつつ、良好な結晶性を得る観点から、好適には、７５０〜８００℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させる。
【００１３】
この発明において、保護膜は、具体的には、ＧａＮ層またはＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ただし、０＜ｘ≦１）である。ここで、保護膜がＧａＮ層である場合、ＩｎＮの分解を有効に抑える観点から、好適には、その厚さを３０ｎｍ以上とする。また、保護膜がＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ただし、０＜ｘ≦１）である場合には、同様な観点から、好適には、その厚さを、そのＡｌ組成比ｘに応じて、後述の図８に示す直線で示される厚さ以上とする。例えば、保護膜がｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層である場合には、その厚さを１０ｎｍ以上とする。
【００１４】
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層は、具体的には、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＢからなる群より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素とＮとからなる。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層のうちＩｎを含むものの具体例を挙げるとＧａＩｎＮ層であり、Ｉｎを含まないものの具体例を挙げるとＧａＮ、ＡｌＧａＮなどである。
【００１５】
この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長には、典型的には、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法または分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法が用いられる。
【００１６】
上述のように構成されたこの発明による半導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度、例えば、７００〜８５０℃の温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させるようにしているので、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の表面はこの保護膜により覆われる。このため、その後に成長温度を上昇させてこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＡｌy Ｇａ1-y Ｎ層を成長させても、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層からのＩｎＮの分解を抑えることができ、劣化を抑えることができる。
【００１７】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施形態について図面を参照しながら説明する。なお、実施形態の全図において、同一または対応する部分には同一の符号を付す。
【００１８】
図１は、この発明の第１の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。また、図２は、この第１の実施形態における成長シーケンスを示す。
【００１９】
この第１の実施形態においては、図１および図２に示すように、まず、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応炉内にｃ面サファイア基板１を入れた後、反応炉内にキャリアガスとして例えばＨ2 とＮ2 との混合ガスを流し、例えば１０５０℃で２０分間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１の表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を例えば５１０℃に下げた後、反応炉内にＮ原料としてのアンモニア（ＮＨ3 ）およびＧａ原料としてのトリメチルガリウム（ＴＭＧａ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２を成長させる。次に、反応炉内へのＴＭＧａの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層３を成長させる。
【００２０】
次に、反応炉内へのＴＭＧａの供給を再び停止し、成長温度を例えば７００〜８５０℃（例えば、７６０℃）に下げた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層４を成長させる。このＧａＮ層４は、成長温度を下げる間に下地のＧａＮ層３の表面が汚染されることがあることから、次に成長させるＧａＩｎＮ層５の成長直前にこのＧａＮ層４を成長させ、ＧａＩｎＮ層５を清浄な表面に成長させるためのものである。次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのトリエチルガリウム（ＴＥＧａ、Ｇａ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）およびＩｎ原料としてのトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ、Ｉｎ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ＧａＩｎＮ層５を成長させる。
【００２１】
次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内へのＴＭＩｎの供給を停止するとともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、ＧａＮキャップ層６を成長させる。次に、反応炉内へのＮＨ3 の供給をそのまま続けながら、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層７を成長させる。
以上により、目的とするＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造が形成される。
【００２２】
なお、ＧａＩｎＮ層５の成長時におけるＴＥＧａの供給量は、例えば、ＧａＮ層３の成長時におけるＴＭＧａの供給量の１／１０程度にする。このとき、ＧａＩｎＮ層５の成長速度はＧａＮ層３の成長速度の１／１０程度である。具体的には、例えば、ＧａＮ層３の成長速度は１．３μｍ／ｈ、ＧａＩｎＮ層５の成長速度は０．１３μｍ／ｈである。
【００２３】
図３は、ＧａＮキャップ層６の厚さとＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。図３からわかるように、ＧａＮキャップ層６の厚さが３０ｎｍ以上のときに十分に高い発光強度が得られており、これは、井戸層であるＧａＩｎＮ層５の劣化が抑えられていることを意味する。
【００２４】
図４は、ＧａＮキャップ層６の成長速度とＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。ただし、ＧａＮキャップ層６の厚さは４０ｎｍである。図４からわかるように、成長速度が速いほど発光強度が高くなっており、これは、成長速度が速いほどＧａＩｎＮ層の劣化が有効に抑えられることを意味する。
【００２５】
以上のように、この第１の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ層５上にこのＧａＩｎＮ層５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でＧａＮキャップ層６を成長させてこのＧａＩｎＮ層５の表面を覆った後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてＧａＮ層７を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ層５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。
【００２６】
図５は、この発明の第２の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。また、図６は、この第２の実施形態における成長シーケンスを示す。
【００２７】
この第２の実施形態においては、図５および図６に示すように、まず、第１の実施形態と同様にして、例えば１０５０℃でｃ面サファイア基板１のサーマルクリーニングを行った後、例えば５１０℃の成長温度でＧａＮバッファ層２を成長させる。
【００２８】
次に、成長温度を約１０００℃まで上昇させた後、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 およびＧａ原料としてのＴＭＧａに加えてＡｌ原料としてのトリメチルアルミニウム（ＴＭＡｌ、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層８を成長させる。
【００２９】
次に、反応炉内へのＴＭＧａおよびＴＭＡｌの供給を停止し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例えば７００〜８５０℃（例えば、７６０℃）に下げた後、反応炉内に再びＴＭＧａを供給してＧａＮ層４を成長させる。次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内にＮ原料としてのＮＨ3 に加えてＧａ原料としてのＴＥＧａおよびＩｎ原料としてのＴＭＩｎを供給し、ＧａＩｎＮ層５を成長させる。
【００３０】
次に、成長温度をそのまま７００〜８５０℃に保持した状態で、反応炉内へのＴＭＩｎの供給を停止するとともに、Ｇａ原料をＴＭＧａに切り換え、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を成長させる。この後、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層１０を成長させる。
以上により、目的とするＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造が形成される。
【００３１】
図７は、Ａｌ組成比ｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さとＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す。図７からわかるように、ｘ＝０．１３の場合、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さが１０ｎｍ以上のときに十分に高い発光強度が得られており、これは、井戸層であるＧａＩｎＮ層５の劣化が抑えられていることを意味する。
【００３２】
図８は、発光強度の劣化を抑えるのに必要なＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さをＡｌ組成比ｘに対して示した図である。Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さを図８の直線で示される厚さ以上の厚さとすることにより、発光強度の劣化を抑えることができる。図８より、Ａｌ組成比ｘが小さいほど、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層８を厚くする必要があることがわかる。例えば、発光強度の劣化を抑えるのに必要なＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層８の厚さは、ｘ＝０．２の場合には６ｎｍであるが、ｘ＝０．１３の場合には１０ｎｍ、ｘ＝０．０５の場合には２０ｎｍである。一方、本発明者の知見によれば、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を４０ｎｍ程度以上に厚くすると、その中に存在する非発光中心が多くなり、好ましくないため、これを防止する観点から、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９の厚さの上限は４０ｎｍ程度と考えられる。
【００３３】
以上のように、この第２の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ層５上にこのＧａＩｎＮ層５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を成長させてこのＧａＩｎＮ層５の表面を覆った後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてＡｌy Ｇａ1-y Ｎ層１０を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ層５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。また、ＧａＮキャップ層を用いる場合にはその厚さを３０ｎｍ以上とする必要があるのに対して、例えばｘ＝０．１３のＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層９を用いる場合、その厚さは１０ｎｍ以上であれば足りるので、キャップ層の成長に要する時間を短くすることができる。
【００３４】
図９は、この発明の第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
図９に示すように、この第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法においては、第１および第２の実施形態と同様に、ｃ面サファイア基板１１のサーマルクリーニングを行った後、このｃ面サファイア基板１１上に例えば５１０℃の成長温度でＧａＮバッファ層（図示せず）を成長させる。次に、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、このＧａＮバッファ層上に、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３およびｎ型ＧａＮ光導波層１４を順次成長させる。次に、成長温度を例えば７００〜８５０℃に下げ、ＧａＩｎＮ活性層１５およびｐ型ＧａＮキャップ層１６を順次成長させる。次に、成長温度を例えば約１０００℃まで上昇させ、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を順次成長させる。ここで、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１３およびｎ型ＧａＮ光導波層１４のｎ型不純物（ドナー不純物）としては例えばＳｉを用い、ｐ型ＧａＮキャップ層１６、ｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９のｐ型不純物（アクセプタ不純物）としては例えばＭｇやＺｎを用いる。
【００３５】
なお、図示は省略するが、ｐ型ＧａＮコンタクト層１９上にｐ側電極が形成されるとともに、ｎ型ＧａＮコンタクト層１２にｎ側電極がコンタクトして形成される。
【００３６】
この第３の実施形態によれば、ＧａＩｎＮ活性層１５上にこのＧａＩｎＮ活性層１５の成長温度と等しい成長温度、例えば７００〜８５０℃の成長温度でｐ型ＧａＮキャップ層１６を成長させた後に成長温度を約１０００℃まで上昇させてｐ型ＧａＮ光導波層１７、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層１８およびｐ型ＧａＮコンタクト層１９を成長させていることにより、ＧａＩｎＮ活性層１５からのＩｎＮの分解を防止してその劣化を防止することができ、発光層からの発光強度の劣化を防止することができる。これによって、高出力のＧａＮ系半導体発光素子を実現することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施形態について具体的に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の変形が可能である。
【００３８】
例えば、上述の第１、第２および第３の実施形態において挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも例に過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板および原料ガスを用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイア基板１の代わりに、ＧａＮ基板やＳｉＣ基板などを用いてもよい。また、ＧａＩｎＮ層５の成長用のＧａ原料としては、ＴＥＧａの代わりにＴＭＧａを用いてもよい。
【００３９】
また、上述の第１の実施形態において、ＧａＮキャップ層６の代わりに、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層を用いてもよい。同様に、第２の実施形態において、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層の代わりに、ＧａＮキャップ層を用いてもよい。さらに、第３の実施形態において、ｐ型ＧａＮキャップ層１６の代わりに、ｐ型Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層を用いてもよい。
【００４０】
また、上述の第３の実施形態においては、この発明をＧａＮ系半導体発光素子の製造に適用した場合について説明したが、この発明は、ＧａＮ系電界効果トランジスタ（ＦＥＴ）などのＧａＮ系電子走行素子の製造に適用してもよい。
【００４１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明による半導体の成長方法によれば、Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度、例えば、７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させるようにしていることにより、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にその成長温度よりも高い成長温度で別の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させる場合に、そのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の劣化を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態における成長シーケンスを示す略線図である。
【図３】この発明の第１の実施形態におけるＧａＮキャップ層の厚さとＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図４】この発明の第１の実施形態におけるＧａＮキャップ層の成長速度とＧａＩｎＮ／ＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図５】この発明の第２の実施形態によるＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の形成方法を説明するための断面図である。
【図６】この発明の第２の実施形態における成長シーケンスを示す略線図である。
【図７】この発明の第２の実施形態におけるＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層（ｘ＝０．１３）の厚さとＧａＩｎＮ／ＡｌＧａＮ量子井戸構造の量子井戸からの発光強度との関係を示す略線図である。
【図８】この発明の第２の実施形態におけるＡｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層のＡｌ組成比と発光強度の劣化を抑えるのに必要な厚さとの関係を示す略線図である。
【図９】この発明の第３の実施形態による半導体発光素子の製造方法を説明するための断面図である。
【符号の説明】
１、１１・・・ｃ面サファイア基板、２・・・ＧａＮバッファ層、３、４、７・・・ＧａＮ層、５・・・ＧａＩｎＮ層、６・・・ＧａＮキャップ層、８、１０・・・Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層、９・・・Ａｌx Ｇａ1-x Ｎキャップ層
Claims (9)
- Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にこのＩｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長温度とほぼ等しいかまたはより低い成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ2 とＮ2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法。 - 上記保護膜を４００〜７００℃未満の成長温度で気相成長させるようにしたことを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。
- 上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＧａＩｎＮ層であることを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。
- 上記保護膜はＧａＮ層であることを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。
- 上記ＧａＮ層の厚さは３０ｎｍ以上であることを特徴とする請求項４記載の半導体の成長方法。
- 上記保護膜はＡｌx Ｇａ1-x Ｎ層（ただし、０＜ｘ≦１）であることを特徴とする請求項１記載の半導体の成長方法。
- Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に７００〜８５０℃の成長温度でＡｌx Ｇａ1-x Ｎ（ただし、０≦ｘ≦１）からなる保護膜を気相成長させた後、成長温度を上記保護膜の成長温度よりも高い所定温度に上昇させて上記保護膜上にＡｌy Ｇａ1-y Ｎ（ただし、０≦ｙ≦１）層を気相成長させ、かつ、上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層および上記保護膜を気相成長させる際のキャリアガスとしてＮ2 を用い、成長温度を上記所定温度に上昇させる途中でキャリアガスをＨ2 とＮ2 との混合ガスに切り換えるようにした
ことを特徴とする半導体の成長方法。 - ７５０〜８００℃の成長温度で上記保護膜を気相成長させるようにしたことを特徴とする請求項７記載の半導体の成長方法。
- 上記Ｉｎを含む窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はＧａＩｎＮ層であることを特徴とする請求項７記載の半導体の成長方法。
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