[发明专利]氮化物半导体层压结构、光半导体装置及它们的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及氮化物半导体层压结构、光半导体装置以及它们的制造 方法，特别是涉及具有结晶性良好、电阻率充分低的p型氮化物半导体 层的氮化物半导体层压结构、光半导体装置以及它们的制造方法。

背景技术

近年来，为了使光盘高密度化，盛行研究开发可以从蓝色区域到紫 外线区域发光的半导体激光。这种蓝紫色激光二极管(以下将激光二极管 记为LD)具有包含GaN、GaPN、GaNAs、InGaN、AlGaN、AlGaInN等 的氮化物半导体层压结构。具有AlGaInN系的层压结构的光半导体装置 已经被实际应用。

作为氮化物半导体层压结构的制造方法，提出了仅使用氨作为V族 原料形成p型GaN层后，仅使用三甲基肼作为V族原料形成p型GaN 层的技术方案(例如，参照专利文献1)。

专利文献1：日本特开2003-178987号公报

发明内容

若在形成p型GaN层时使用氨(NH₃)作为V族原料，则由氨生成的 H自由基进入p型GaN层。结果产生H自由基与p型杂质反应的H钝 化，p型杂质的活化率降低，存在p型GaN层的电阻率升高的问题。因 此，若结晶生长后进行热处理使p型杂质活化，则可以降低p型GaN层 的电阻率。但是，由于热处理，氮(N)从p型GaN层表面脱离，结晶有 可能变差。

[化1]

另一方面，若形成p型GaN层时使用二甲基肼(UDMHy)作为V族 原料，则由二甲基肼产生H自由基的同时产生CHs自由基。该CHs自 由基与H自由基反应以CH₄的形式排出，所以可以防止H自由基进入 到结晶中。

[化学式2]

但是，若从III族原料的三甲基镓(TMG)游离的CH₃自由基不以CH₄的形式排出，则CH₃自由基进入结晶中，碳浓度升高。而且，由于碳补 偿受主，电阻率增大。但是，仅使用二甲基肼作为V族原料时，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 阻率增大的问题。

[化学式3]

本发明是为了解决上述问题而提出的，其目的在于，得到具有结晶 性良好、电阻率足够低的p型氮化物半导体层的氮化物半导体层压结构， 光半导体装置以及它们的制造方法。

本发明涉及的氮化物半导体层压结构含有使用作为III族原料的有 机金属化合物、作为V族原料的氨、以及p型杂质原料在基板上形成的 氢浓度为1×10¹⁹cm^-3以下的第一p型氮化物半导体层，和使用作为III 族原料的有机金属化合物、作为V族原料的氨和肼衍生物、以及p型杂 质原料在第一p型氮化物半导体层上形成的碳浓度为1×10¹⁸cm^-3以下的 第二p型氮化物半导体层。本发明的其它特征由以下可知。

通过本发明，可以得到具有结晶性良好、电阻率足够低的p型氮化 物半导体层的氮化物半导体层压结构。

附图说明

[图1]是表示本发明的实施方式1涉及的氮化物半导体层压结构的 截面图。

[图2]是表示p型GaN层的电阻率的碳浓度依赖性的图。

[图3]是通过SIMS分析测定改变p型GaN层的生长时间时p型 AlGaN层中的氢浓度的结果。

[图4]是表示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5]是表示p型GaN层的电阻率的NH₃/肼供给摩尔比依赖性的 图。

[图6]是表示p型GaN层的碳浓度的生长温度依赖性的图。

[图7]是表示本发明的实施方式2涉及的光半导体装置的立体图。

符号说明

11：GaN基板(基板)

12：p型Al_0.07Ga_0.93N层(第一p型氮化物半导体层)

13：p型GaN层(第二p型氮化物半导体层)

21：n型GaN基板(基板)