氮化物半导体装置的制造方法制造方法及图纸

本发明专利技术制造具有ｐ型氮化物半导体层的氮化物半导体装置，所述ｐ型氮化物半导体层的结晶性良好、电阻率足够低、且Ｍｇ的掺杂效率大于０．３％。使用有机金属化合物作为Ⅲ族原料、使用氨和肼衍生物作为Ｖ族原料、以及使用Ｍｇ原料气体作为ｐ型杂质原料，在ＧａＮ基板（１０）（基板）上形成ｐ型ＧａＮ层（１２）（ｐ型氮化物半导体层）。此时，使含有Ⅲ族原料、Ｖ族原料和ｐ型杂质原料的原料气体的流速大于０．２ｍ／秒。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及使用Mg作为p型杂质的氮化物半导体装置的制造方方法，所述p型氮化物半导体层的结晶性良好、电阻率足够低、且Mg的掺杂效率大于0.3%。
技术介绍
近年来，为了实现光盘的高密度化，人们正在积极研究开发能够在蓝色区 紫外线区发光的半导体激光。这种蓝紫色激光二极管(以下，将激光二极管记作LD)具有由GaN、 GaPN、 GaNAs、 InGaN、 AlGaN、AlGalnN等形成的氮化物半导体装置。具有AlGalnN系层合结构的氮化物半导体装置已实际应用。作为，有人提案了下述方法只使用氨作为V族原料来形成p型GaN层，之后只使用三曱基肼作为V族原料来形成p型GaN层(例如参照专利文献1)。专利文献l:日本特开2003-178987号公报
技术实现思路
专利技术所要解决的课题在形成p型GaN层时，若使用氨(NH3)作为V族原料，则由氨生成的H自由基进入p型GaN层中。而且，发生H自由基与p型杂质反应的H钝化，存在p型杂质的活化率下降、p型GaN层的电阻率变高的问题。因此，结晶成长后进行热处理使p型杂质活化时，可以降低p型GaN层的电阻率。但是，有时通过热处理，氮(N)自p型GaN层的表面脱离结晶劣化。<formula>formula see original document page 5</formula>另一方面，在形成p型GaN层时，若使用二曱基肼(UDMHy)作为V族原料，则由二甲基肼生成H自由基的同时还生成CH3自由基。由于该CH3自由基与H自由基反应以CH4的形式被排出，所以可以防止H自由基进入到结晶中。[化学式2]&lt;formula>formula see original document page 5</formula>但是，若自III族原料的三曱基镓(TMG)中游离的CH3自由基也不以CH4的形式排出，则CH3自由基进入结晶中，碳浓度变高。而且，由于碳补偿了受体，所以电阻率变高。但是，只使用二曱基肼作为V族原料时，用于由CH3自由基生成CH4所必需的H自由基不足。因此，存在p型GaN层的电阻率变高的问题。[化学式3]<formula>formula see original document page 5</formula>另外，p型氮化物半导体层的掺杂量必须达到实用上足够的水平,因此，使用Mg作为p型杂质时，要求Mg的掺杂效率大于0.3。/0。本专利技术是为了解决上述课题而设，其目的在于得到具有p型氮化 物半导体层的，所述p型氮化物半导体 层的结晶性良好、电阻率足够低、且Mg的掺杂效率大于0.30/。。解决课题的方法第l专利技术为，该方法具备使用有机金属化合物作为m族原料、使用氨和肼衍生物作为v族原料、以及使用Mg原料气体作为p型杂质原料，于基板上形成p型氮化物半导体层 的步骤，上述方法的特征在于在形成上述p型氮化物半导体层时， 使含有上述III族原料、上述V族原料和上述p型杂质原料的原料气体的 流速大于0.2m/秒。第2专利技术为，该方法具备使用有 机金属化合物作为m族原料、使用氨作为V族原料、以及使用p型杂质 原料，于基板上形成第一p型氮化物半导体层的步骤；以及使用有机金属化合物作为m族原料、使用氨和肼衍生物作为v族原料、以及使用Mg原料气体作为p型杂质原料，于上述第一p型氮化物半导体层上形 成第二p型氮化物半导体层的步骤；上述方法的特征在于在形成上述第二p型氮化物半导体层时，使含有上述m族原料、上述v族原料和上述p型杂质原料的原料气体的流速大于0.2 m/秒。第3专利技术为，该方法具备于基板 上形成n型包覆层(dad layer)的步骤；于上述n型包覆层上形成活性层 的步骤；使用有机金属化合物作为III族原料、使用氨作为V族原料、 以及使用p型杂质原料，于上述活性层上形成p型包覆层的步骤；以及 使用有机金属化合物作为III族原料、使用氨和肼衍生物作为V族原料、 以及使用Mg原料气体作为p型杂质原料，于上述p型包覆层上形成p型 接触层(contactlayer)的步骤；上述方法的特征在于在形成上述p型接 触层时，使含有上述III族原料、上述V族原料和上述p型杂质原料的原料气体的流速大于0.2 m/秒。专利技术效果利用本专利技术，可以制造具有p型氮化物半导体层的氮化物半导体 装置，所述p型氮化物半导体层的结晶性良好、电阻率足够低、且Mg 的掺杂效率大于0.3%。附图简迷图l是显示本专利技术的实施方式l的氮化物半导体装置的截面图。 图2是用于制造本专利技术的实施方式的氮化物半导体装置的 MOCVD装置。图3是显示p型GaN层成长时的原料气体流速与p型GaN层的Mg的掺杂效率的关系的图。图4是显示p型GaN层的电阻率的碳浓度依赖性的图。图5是显示p型GaN层的电阻率的肼/III族原料供给摩尔比依赖性的图。图6是显示p型GaN层的电阻率的NIV肼供给摩尔比依赖性的图。 图7是显示p型GaN层的碳浓度的成长温度依赖性的图。 图8是M0CVD装置的变形例。图9是显示本专利技术的实施方式2的氮化物半导体装置的截面图。AlGaN层中的氢浓度的结果。附图说明图1 l是显示本专利技术的实施方式2的氮化物半导体装置的斜视图。符号说明10、 32: GaN基板(基板)12: p型GaN层(p型氮化物半导体层)34: p型Al謹Ga,N层(第一p型氮化物半导体层)36 38 42 46 52 54p型GaN层(第二p型氮化物半导体层) n型GaN基板(基板) n型Alao7Gao.93N包覆层(n型包覆层) 活性层p型Al譜Gao.93N包覆层(p型包覆层) p型GaN接触层(p型接触层)具体实施例方式实施方式l图l是显示本专利技术的实施方式l的氮化物半导体装置的截面图。该 氮化物半导体装置例如是蓝紫色LD的层合结构。但并不限于蓝紫色 LD等光半导体装置，例如可以是晶体管等普通半导体装置的层合结 构。在作为GaN基板lO (基板)的主面的(0001)面上形成有层厚为1 的p型GaN层12 (p型氮化物半导体层)。p型GaN层12的碳浓度为lx1018 cm—3以下。说明。结晶成长方法采用MOCVD法。III族原料使用有机金属化合物 三曱基镓(TMG)。 p型杂质原料使用环戊二烯基镁(CP2Mg) (Mg原料气 体)。V族原料使用氨(NH3)和l,2-二甲基肼(肼衍生物)。上述原料气体 的载气使用氢(H2)气、氮(N。气。图2是用于制造本专利技术的实施方式的氮化物半导体装置的 MOCVD装置。M0CVD装置14具有碳制的基座16、石英反应管18、 高频旋管20、第1气体导入部22、第2气体导入部24、排气口26。基板 28被固定在基座16上，并设置在反应管18内。高频旋管20经由基座16 来加热基板28。第1气体导入部22将III族原料、p型杂质原料和载气导 入反应管18内，第2气体导入部24导入V族原料和载气。排气口26将上 述原料气体从反应管18排出。首先，将主面即(0001)面的GaN基板10 (基板)放置在MOCVD装置14的反应炉内，之后一边供给流量为4.5xl0mol/分钟的氨和流量为20 L/分钟的氮气， 一边使GaN基板lO的温度升至lOO(TC。接下来，供本文档来自技高网...

【技术保护点】
氮化物半导体装置的制造方法，该方法具备：使用有机金属化合物作为Ⅲ族原料、使用氨和肼衍生物作为Ⅴ族原料、以及使用Ｍｇ原料气体作为ｐ型杂质原料，于基板上形成ｐ型氮化物半导体层的步骤；　上述方法的特征在于：在形成上述ｐ型氮化物半导体层时，使 含有上述Ⅲ族原料、上述Ⅴ族原料和上述ｐ型杂质原料的原料气体的流速大于０．２ｍ／秒。

【技术特征摘要】
JP 2008-9-24 2008-243890;JP 2009-4-21 2009-1030921.氮化物半导体装置的制造方法，该方法具备使用有机金属化合物作为III族原料、使用氨和肼衍生物作为V族原料、以及使用Mg原料气体作为p型杂质原料，于基板上形成p型氮化物半导体层的步骤；上述方法的特征在于在形成上述p型氮化物半导体层时，使含有上述III族原料、上述V族原料和上述p型杂质原料的原料气体的流速大于0.2m/秒。2. 氮化物半导体装置的制造方法，该方法具备使用有机金属化合物作为m族原料、使用氨作为V族原料、以及使用p型杂质原料，于基板上形成第一p型氮化物半导体层的步骤；以及使用有机金属化合物作为III族原料、使用氨和肼衍生物作为V族原料、以及使用Mg原料气体作为p型杂质原料，于上述第一p型氮化物半导体层上形成第二p型氮化物半导体层的步骤；上述方法的特征在于在形成上述第二p型氮化物半导体层时，使含有上述ni族原料、上述V族原料和上述p型杂质原料的原料...

【专利技术属性】
技术研发人员：大野彰仁，竹见政义，
申请(专利权)人：三菱电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]