(57)【要約】【課題】低抵抗のｐ型窒化物半導体を製造することができるｐ型窒化物半導体の製造方法およびそのｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたｐ型窒化物半導体を含む窒化物半導体装置を提供する。【解決手段】窒素ガスおよび窒素ガスよりも多い水素ガスを含む第１のキャリアガスと、マグネシウムを含むドーピングガスと、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスと、窒素を含むＶ族原料ガスと、を少なくとも導入することによって、有機金属気相成長により、窒化物半導体を成長させる第１工程と、マグネシウムを含む第２のキャリアガスを導入しながら窒化物半導体の温度を低下させる第２工程と、を含む、ｐ型窒化物半導体の製造方法およびそのｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたｐ型窒化物半導体を含む窒化物半導体装置である。【選択図】図１
2008141048.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
窒素ガスおよび前記窒素ガスよりも多い水素ガスを含む第１のキャリアガスと、マグネシウムを含むドーピングガスと、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスと、窒素を含むＶ族原料ガスと、を少なくとも導入することによって、有機金属気相成長により、窒化物半導体を成長させる第１工程と、
マグネシウムを含む第２のキャリアガスを導入しながら前記窒化物半導体の温度を低下させる第２工程と、
を含む、ｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項２】
前記第２のキャリアガスは、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項１に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記窒化物半導体の厚さは０．５μｍ以上であることを特徴とする、請求項１または２に記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項４】
前記窒化物半導体のアルミニウムの組成比が２％以上であって厚さが０．３μｍ以上であることを特徴とする、請求項１から３のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項５】
前記第２のキャリアガスは、アルゴンガスおよび窒素ガスの少なくとも一方を含むことを特徴とする、請求項１から４のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項６】
前記第２工程は前記窒化物半導体の温度を４００℃以下まで低下させる工程であって、前記窒化物半導体の温度の低下を開始した時点から前記窒化物半導体の温度が４００℃になる時点までの時間が２５分以下であることを特徴とする、請求項１から５のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項７】
前記第２工程後に前記窒化物半導体を不活性ガスを含む雰囲気中でアニールする第３工程を含むことを特徴とする、請求項１から６のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項８】
前記第３工程において前記窒化物半導体は７００℃以上９００℃以下の温度でアニールされることを特徴とする、請求項１から７のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項９】
前記第３工程において１分以上１５分以下の時間アニールすることを特徴とする、請求項１から８のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載のｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて作製されたｐ型窒化物半導体を含む、窒化物半導体装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来から、窒化物半導体発光素子や窒化物半導体電子素子等の窒化物半導体装置の製造において、窒化物半導体をｐ型化する手法としては、結晶成長後の窒化物半導体積層体の全体を窒素雰囲気中でアニールする方法が用いられてきた（たとえば、特許文献１参照）。この方法によれば、窒化物半導体中においてｐ型ドーパントと結合している水素を放出させることによって、低抵抗なｐ型窒化物半導体とすることができるとされてきた。
【０００３】
しかしながら、この特許文献１で開示された方法においてもアニール後のｐ型窒化物半導体の抵抗率が十分に低いと言うことができなかった。窒化物半導体の抵抗率の低減は窒化物半導体装置の消費電力の低減に直結するために非常に重要な事項であるが、一般にｐ型窒化物半導体の抵抗率はｎ型窒化物半導体と比べて非常に高いため、ｐ型窒化物半導体のさらなる抵抗率の低下が求められている。
【０００４】
また、特許文献１で開示された方法においては、結晶成長後の窒化物半導体積層体の全体をアニールするため、たとえば窒化物半導体発光素子におけるＩｎＧａＮ活性層等の重要な部位が熱による損傷を受けて劣化してしまうという問題もあった。
【０００５】
そこで、たとえば特許文献２および特許文献３には、ｐ型化のためのアニールを行なわなくてもｐ型窒化物半導体において高いキャリア濃度または抵抗率の低減を図る方法が開示されている。
【０００６】
ここで、特許文献２には、たとえば、ｐ型クラッド層およびｐ型コンタクト層の積層時においては、不活性ガスを水素ガスに対して過剰とし、かつ水素ガスの不活性ガスに対する流量比を０．７５％以上とし、結晶成長終了後、不活性ガスの流量を増大して基板を自然放冷させる（特許文献２の[００２０]、[００２５]等参照）方法が開示されている。ここで、不活性ガスの流量を増大させる段階で、不活性ガスおよびアンモニアガスの流量比は２：１に設定される（特許文献２の[００３１]等参照）。
【０００７】
このような特許文献２に開示された方法によれば、ｐ型ドーパントの７％以上が電気的に活性化され、２．４×１０18ｃｍ-3以上の非常に高いキャリア濃度を得ることができるとされている（特許文献２の[００１８]等参照）。
【０００８】
また、特許文献３には、不活性ガスを５０ｖｏｌ％以上の割合で含む雰囲気中でｐ型ドーパントを含むＧａＮ半導体結晶を成長させた後、その結晶成長温度で雰囲気をアンモニアを０．１〜３０ｖｏｌ％の割合で含む冷却用雰囲気に切り替え、この冷却用雰囲気中でＧａＮ半導体結晶を冷却する（特許文献３の[請求項１]および[請求項２]等参照）方法が開示されている。
【０００９】
このような特許文献３に開示された方法によれば、結晶成長終了後のアニールを行なうことなく、ｐ型ドーパントの活性化を安定的に行なうことができるとされている。
【特許文献１】特開平５−１８３１８９号公報
【特許文献２】特開平９−１２９９２９号公報
【特許文献３】特開２００４−１０３９３０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
上述した特許文献２および特許文献３に開示された方法においては、結晶成長後のアニールを必要としない、または短時間のアニールで済むことから、特許文献１に開示されたような窒化物半導体装置の重要な部位が熱による損傷を受けて劣化するという問題を回避することができるため、非常に有益であると考えられる。
【００１１】
しかしながら、本発明者らが追試験を実施したところ、上述した特許文献２および特許文献３に開示された方法においては、ｐ型窒化物半導体がｐ型の電気特性を示していない、またはｐ型の電気特性を示したとしても抵抗率が非常に高い（あるいはｐ型窒化物半導体層のキャリア濃度が非常に小さい）等の問題があり、特許文献２および特許文献３に開示されているとおりの結果が得られなかった。
【００１２】
そこで、本発明の目的は、低抵抗のｐ型窒化物半導体を製造することができるｐ型窒化物半導体の製造方法およびそのｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたｐ型窒化物半導体を含む窒化物半導体装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１３】
本発明は、窒素ガスおよび窒素ガスよりも多い水素ガスを含む第１のキャリアガスと、マグネシウムを含むドーピングガスと、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスと、窒素を含むＶ族原料ガスと、を少なくとも導入することによって、有機金属気相成長により、窒化物半導体を成長させる第１工程と、マグネシウムを含む第２のキャリアガスを導入しながら窒化物半導体の温度を低下させる第２工程と、を含む、ｐ型窒化物半導体の製造方法である。
【００１４】
ここで、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法において、第２のキャリアガスは、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を含むことができる。
【００１５】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法において、窒化物半導体の厚さを０．５μｍ以上とすることができる。
【００１６】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法において、窒化物半導体のアルミニウムの組成比を２％以上とし厚さを０．３μｍ以上とすることができる。なお、本発明において、「窒化物半導体のアルミニウムの組成比」は、窒化物半導体に含まれるＩＩＩ族元素（アルミニウム、ガリウムおよびインジウム）の総原子数に対するアルミニウムの原子数の割合（％）を意味する。
【００１７】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法において、第２のキャリアガスは、アルゴンガスおよび窒素ガスの少なくとも一方を含むことができる。
【００１８】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法において、第２工程は窒化物半導体の温度を４００℃以下まで低下させる工程であって、窒化物半導体の温度の低下を開始した時点から窒化物半導体の温度が４００℃になる時点までの時間を２５分以下とすることが好ましい。
【００１９】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法は、第２工程後に窒化物半導体を不活性ガスを含む雰囲気中でアニールする第３工程を含むことが好ましい。
【００２０】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法においては、第３工程において窒化物半導体が７００℃以上９００℃以下の温度でアニールされることが好ましい。
【００２１】
また、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法においては、第３工程において１分以上１５分以下の時間アニールすることが好ましい。
【００２２】
また、本発明は、上記のいずれかのｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて作製されたｐ型窒化物半導体を含む窒化物半導体装置である。
【００２３】
なお、本明細書において、Ａｌはアルミニウムを示し、Ｇａはガリウムを示し、Ｉｎはインジウムを示し、Ｎは窒素を示す。
【００２４】
また、本明細書において、２種以上の元素記号を含む化学式は、特にその組成比についての言及がない限り、その化学式で表わされる化合物を構成する元素の組成比は特に限定されないものとする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、低抵抗のｐ型窒化物半導体を製造することができるｐ型窒化物半導体の製造方法およびそのｐ型窒化物半導体の製造方法を用いて製造されたｐ型窒化物半導体を含む窒化物半導体装置を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。
【００２７】
本発明は、窒素ガスおよび窒素ガスよりも多い水素ガスを含む第１のキャリアガスと、マグネシウムを含むドーピングガスと、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスと、窒素を含むＶ族原料ガスと、を少なくとも導入することによって、有機金属気相成長により、ｐ型窒化物半導体を成長させる第１工程と、マグネシウムを含む第２のキャリアガスを導入しながらｐ型窒化物半導体の温度を低下させる第２工程と、を含む、ｐ型窒化物半導体の製造方法である。
【００２８】
これは、本発明者らが鋭意検討した結果、上記の第１工程および第２工程を経て得られたｐ型窒化物半導体層は、高品質な結晶性を有するとともに、第２工程後においてアニールをしない場合でも再現性良くｐ型の電気特性を示し、さらに低抵抗率となることを見いだし、本発明を完成するに至ったものである。
【００２９】
＜第１工程＞
図１に、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法の第１工程の一例を図解する模式的な断面図を示す。ここで、第１工程においては、有機金属気相成長装置の反応炉１０２内に設置されたサセプタ１０４上に基板１０１を設置し、その後、窒素ガスおよび窒素ガスよりも多い水素ガスを含む第１のキャリアガスと、マグネシウムを含むドーピングガスと、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスと、窒素を含むＶ族原料ガスと、を少なくとも含むガス１０３を反応炉１０２内に導入する。これにより、基板１０１上に窒化物半導体が有機金属気相成長によって結晶成長する。
【００３０】
ここで、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法の第１工程においては、第１のキャリアガスに水素ガスが窒素ガスよりも多く含まれていることに特徴がある。これは、従来技術である特許文献２および特許文献３に開示された方法とは逆の発想になっている。
【００３１】
すなわち、特許文献２および特許文献３に開示された方法においては、ｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体について、その結晶成長終了後にアニールすることなくｐ型の電気特性を発揮させるために、窒素ガスが水素ガスよりも多い雰囲気下で窒化物半導体を成長させる必要があった(特許文献２の段落[００２２]および特許文献３の段落[００１７]〜[００１８]参照)。
【００３２】
その理由の１つとしては、一般に、結晶成長終了後においてｐ型の電気特性が得られないのは、窒化物半導体にｐ型ドーパントとしてドーピングされたマグネシウムが水素と結合して、ｐ型ドーパントとして機能しない（水素によってマグネシウムが不活性化される）ためと考えられていることによるものである。
【００３３】
しかしながら、特許文献２および特許文献３に開示された方法で製造されたｐ型窒化物半導体の抵抗率は結晶成長終了後、ｐ型の電気特性を示さなかったり、ｐ型の電気特性を示しても非常に高抵抗であったり、ｐ型の電気特性を示しても基板面内においてその抵抗率が一様ではなく抵抗率の低い部分や高い部分が混在していたりして、結晶成長終了後に再現性良くｐ型の電気特性を示すものが得られなかった。そして、特許文献２および特許文献３に開示された方法を用いて製造された窒化物半導体発光素子に電流を注入した場合には、経過時間とともに電圧が上昇し、破壊してしまうという問題があった。
【００３４】
そこで、この原因を調査するため、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスからなるキャリアガスにおける窒素ガスの流量と水素ガスの流量との和に対する水素ガスの流量の割合をｘとし、このｘを変数として、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされた窒化物半導体を有機金属気相成長により成長させた。
【００３５】
その結果、ｘが５０％以下の場合には、窒化物半導体の結晶成長方向におけるチルト成分（結晶の配向に寄与する成分）および／または結晶面内のツイスト成分（結晶の刃状転位密度に寄与する成分）が増大し、結晶性が悪化することがＸ線解析により確認された。窒化物半導体の結晶性は、水素ガスの流量の割合ｘが減少するにつれて悪化することも確認された。
【００３６】
また、窒化物半導体層の表面モフォロジーも水素ガスの流量の割合ｘが減少するにつれて悪化し、窒化物半導体層の表面モフォロジーは窒化物半導体層の厚さが厚くなるにつれて顕著に悪化する傾向にあることも確認された。
【００３７】
たとえば、マグネシウムがｐ型ドーパントとしてドーピングされたＧａＮからなる窒化物半導体の場合にはその厚さが０．３μｍを超えたあたりから、マグネシウムがｐ型ドーパントとしてドーピングされたＡｌＧａＮからなる窒化物半導体の場合にはその厚さが０．２μｍを超えたあたりから、それぞれ次第に表面モフォロジーが悪化し始めた。
【００３８】
これらの結果から、上記の特許文献２および特許文献３に開示された方法における問題点は、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされた窒化物半導体の結晶性が低下したために引き起こされたものと考えられる。したがって、上記の特許文献２および特許文献３に開示された方法は、高品質で厚さの大きいｐ型窒化物半導体（たとえば０．３μｍ以上の厚さを有するｐ型窒化物半導体）を必要とする場合には適さない。
【００３９】
マグネシウムがドーピングされた窒化物半導体の結晶品質（結晶性）が上記の水素ガスの流量の割合ｘに依存した理由としては以下の３点が考えられる。
【００４０】
第１に、水素ガスの流量の割合ｘが減少すると、窒化物半導体を構成するＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスおよびマグネシウムを含むドーピングガスの分解効率が低下し、結晶品質が低下する。
【００４１】
第２に、水素ガスの流量の割合ｘが減少すると、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスおよびマグネシウムを含むドーピングガス等の原料ガスが十分にキャリアガス中を拡散することができず（窒素ガスは水素ガスに比べて原料ガスの拡散効率が低い）、基板の表面内で原料ガスの分布が生じる。
【００４２】
第３に、高品質の窒化物半導体（特に、アルミニウムを含む窒化物半導体層）を結晶成長させるためには、上記の原料ガスの流速を５０ｃｍ／秒以上として結晶成長させる必要があるが、その流速が大きくなると上記の第２の理由に記載された傾向がより顕著になる。
【００４３】
従来の特許文献２および特許文献３に開示された方法における問題点を解決するため、本発明に係る第１工程においては、水素ガスが窒素ガスよりも多く含まれている第１のキャリアガスを用いる。このような構成の第１のキャリアガスを用いて有機金属気相成長により結晶成長させたｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体層の結晶性はその厚さにほとんど依存することなく非常に良好であった。これは、第１のキャリアガスにおける水素ガスの割合を窒素ガスよりも多くする（たとえば、窒素ガスと水素ガスとの混合ガスからなる第１のキャリアガスにおける窒素ガスの流量と水素ガスの流量との和に対する水素ガスの流量の割合ｘを５０％よりも多くする）ことによって、窒化物半導体を構成する原料ガスが十分に拡散したためと考えられる。
【００４４】
また、ｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体を有機金属気相成長により高品質に結晶成長させるために５０ｃｍ／秒以上の流速で原料ガスを導入した場合でも、基板の表面内において原料ガスの分布が生じるということもなかった。
【００４５】
このような本発明に係る第１工程を用いた場合には、ｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体をその厚さが０．５μｍ以上となるように成長させる場合であっても、アルミニウムの組成比が２％以上であって厚さが０．３μｍ以上であるｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体を成長させる場合であっても、高品質の窒化物半導体を結晶成長させることができる。
【００４６】
なお、上記の第１工程において、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされたＧａＮまたはＡｌＧａＮを窒化物半導体として成長させる場合には、良好な結晶性を有する窒化物半導体を成長させる観点からは、基板１０１の温度は９００℃以上１１００℃以下であることが好ましく、１０００℃以上１０８０℃以下であることがより好ましい。また、上記の第１工程において、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされたＡｌＧａＩｎＮを窒化物半導体として成長させる場合には、良好な結晶性を有する窒化物半導体を成長させる観点からは、基板１０１の温度は７００℃以上１０００℃以下であることが好ましい。さらに、上記の第１工程において、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされたＩｎＧａＮを窒化物半導体として成長させる場合には、良好な結晶性を有する窒化物半導体を成長させる観点からは、基板１０１の温度は７００℃以上８５０℃以下であることが好ましい。
【００４７】
また、第１工程における第１のキャリアガスに含まれる窒素ガスとしては水分濃度が１ｐｐｂ以下に制御された窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは安価である点で好ましいが、一般に吸湿性があるため多くの水分を含んでおり、窒化物半導体層のｐ型の電気特性を発揮させるためにはその水分濃度を低くすることが好ましいためである。
【００４８】
ここで、水分濃度が１ｐｐｂ以下に制御された窒素ガスを有機金属気相成長装置の反応炉１０２内に安定して導入する方法としては、ゲッター効果を利用した窒素精製装置を用いることが好ましい。一般に用いられている吸着再生式の窒素精製装置の場合には、一度吸着した水分（あるいは酸素などの不純物）が吸着筒の再生工程で再び放出されるため、窒素ガスの純度が不安定となることがある。一方、ゲッター効果を用いた窒素精製装置は水分（あるいは酸素などの不純物）を一度捕らえるとそれを再放出することはほぼないため、高純度の窒素ガスを安定して導入することができる。
【００４９】
また、高純度の窒素ガスを安定して導入することを考慮すると、ゲッター効果を利用した窒素精製装置を１台若しくは２台以上直列に併設することが好ましい。また、経済性を考慮すると、２台以上の吸着再生式の窒素精製装置を直列に併設するか、または複数の吸着再生式の窒素精製装置を直列に併設した後にゲッター効果を利用した窒素精製装置を設置することが好ましい。また、高純度の窒素ガスを安定して導入し、かつ経済性に優れた窒素精製装置の設置方法としては、２台の窒素精製装置のうち、初段（窒素ガス導入側）に吸着再生式の窒素精製装置を設置し、後段（有機金属気相成長装置側）にゲッター効果を利用した窒素精製装置を設置することが好ましい。
【００５０】
また、マグネシウムを含むドーピングガスとしては、たとえば、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を用いることができる。ここで、低抵抗率のｐ型窒化物半導体を得る観点からは、マグネシウムを含むドーピングガスとしてビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いることが好ましかった。その理由としては、マグネシウムを含むドーピングガスの種類によってマグネシウムの水素の取り込み方が異なるのではないかと考えられる。また、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムは液体原料であるため、固形原料のシクロペンタジエニルマグネシウムと比べて原料の供給変動に対する応答が良いという特徴がある。
【００５１】
さらに、本発明に係る第１工程においては、水素ガスが窒素ガスよりも多く含まれている第１のキャリアガスを用いていることから、第１のキャリアガス中でのマグネシウムを含むドーピングガスの拡散が向上する。上述の供給変動に対する応答性の向上とマグネシウムを含むドーピングガスの拡散性の向上はｐ型ドーパントであるマグネシウムが窒化物半導体中に均一にドーピングされるのを助け、結晶成長終了後に、アニールすることなく、再現性良くｐ型の電気特性を示す低抵抗率のｐ型窒化物半導体を得ることに貢献すると考えられる。
【００５２】
また、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスとしては、たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウムおよびトリエチルインジウムからなる群から選択された少なくとも１種を用いることができる。
【００５３】
また、窒素を含むＶ族原料ガスとしては、たとえば、アンモニアなどを用いることができる。
【００５４】
ここで、本発明に係る第１工程で用いられる窒素を含むＶ族原料ガスの導入量は、１分間当たり１リットル以上１０リットル以下であって、窒素を含むＶ族原料ガスの流量は、第１のキャリアガスの水素ガスの流量よりも小さいことが好ましい。これは、マグネシウムを含むドーピングガスは窒素を含むＶ族原料ガス中よりも水素ガス中の方が拡散しやすいため低抵抗率のｐ型窒化物半導体を得やすくなるためである。
【００５５】
なお、上記において、反応炉１０２内に導入されるガス１０３には、ＩＩＩ族元素を含むＩＩＩ族原料ガスを気化または昇華させるために使用したバブリングガスを含んでいてもよい。たとえば、ＩＩＩ族原料ガスとして用いられるトリメチルガリウムを気化させるために水素ガスでバブリングを行なった場合には、第１のキャリアガス中の水素ガスにはバブリングに用いられた水素ガスが含まれる。同様に、たとえば、窒素ガスでバブリングを行なった場合には、第１のキャリアガス中の窒素ガスにはバブリングに用いられた窒素ガスが含まれる。
【００５６】
ここで、第１のキャリアガス中の水素ガスの割合は、第１のキャリアガスの総体積を１００体積％としたとき、５０体積％よりも大きく１００体積％未満であることが好ましく、７０体積％よりも大きく９５体積％以下となることがより好ましい。第１のキャリアガス中の水素ガスの割合が大きくなるにつれて窒化物半導体の結晶性が良好となるが、７０体積％を超えたあたりから結晶性の顕著な向上は見られなくなり、７０体積％よりも水素ガスの割合が大きくなっても結晶性はほとんど向上しない。
【００５７】
第１のキャリアガス中の水素ガスの割合が９５体積％を超える場合には、窒化物半導体の表面に対して平行方向（ａ軸方向）への結晶成長が鈍くなり、１００体積％になると窒化物半導体の表面に微小なピットが生じることがある。これは、水素ガスは窒化物半導体の結晶軸方向（ｃ軸方向）の結晶成長を促進させる働きがあり、一方、窒素ガスは窒化物半導体の面内方向（ａ軸方向）の結晶成長を促進させる働きがあるためである。
【００５８】
なお、上記において、基板１０１としては、たとえば、サファイア基板、ＧａＮ（窒化ガリウム）、ＡｌＧａＮ（窒化アルミニウムガリウム）、ＳｉＣ（炭化ケイ素）、Ｓｉ（ケイ素）またはジルコニアなどの母材からなるもの、またはその母材上に窒化物半導体を結晶成長したもの等を用いることができる。
【００５９】
＜第２工程＞
図２に、本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法の第２工程の一例を図解する模式的な断面図を示す。ここで、第２工程においては、第１工程で基板１０１上に結晶成長させられた窒化物半導体１０６の結晶成長終了後にマグネシウムを含む第２のキャリアガス１０５を導入しながら窒化物半導体１０６の温度を低下させることを特徴としている。
【００６０】
このような第２工程を経ることにより、窒化物半導体１０６についてアニールをしなくても、再現性良くｐ型の電気特性を示す低抵抗率のｐ型窒化物半導体（窒化物半導体１０６）を得ることができる。
【００６１】
ここで、窒化物半導体１０６としては、たとえば、ｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされたＡｌsＧａtＩｎuＮ（０≦ｓ≦１、０≦ｔ≦１、０≦ｕ≦１、ｓ＋ｔ＋ｕ≠０）の組成式で表わされる窒化物半導体を成長させることができる。なお、上記の組成式において、ｓはＡｌの組成比を示し、ｔはＧａの組成比を示し、ｕはＩｎの組成比を示す。
【００６２】
また、マグネシウムを含む第２のキャリアガス１０５は、たとえば、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を含むことができる。
【００６３】
なお、第２工程における窒化物半導体１０６の温度とは、有機金属気相成長装置で結晶成長すべき複数の窒化物半導体のうち最終の窒化物半導体が結晶成長を完了した時点の窒化物半導体１０６の温度と定義される。たとえば、第１工程で結晶成長させられた窒化物半導体１０６が上記の最終の窒化物半導体に該当する場合には第２工程における窒化物半導体１０６の温度は窒化物半導体１０６の結晶成長完了時点の温度となる。また、第１工程で結晶成長させられた窒化物半導体１０６が上記の最終の窒化物半導体に該当しない場合には第２工程における窒化物半導体１０６の温度は第１工程で結晶成長させられた最終の窒化物半導体が結晶成長を完了した時点の窒化物半導体１０６の温度となる。
【００６４】
一般に、結晶性の良好な窒化物半導体を得るためには、７００℃以上１１００℃以下の非常に高い基板１０１の温度で窒化物半導体を結晶成長させる。また、窒化物半導体を構成している窒素は揮発性が高いため、窒素を含むＶ族原料ガスを導入しないと容易に窒素が窒化物半導体から放出されてしまう（窒化物半導体が分解（エッチング）されてしまう）。これを抑止するために、従来においては、ｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体の結晶成長終了後に過剰なアンモニアを導入しながらその窒化物半導体の温度を低下させていた。従来の方法に倣い、本発明の第１工程後のｐ型ドーパントがドーピング窒化物半導体について、過剰なアンモニア（３０体積％）を含む窒素ガスからなる第２のキャリアガスを導入しながらその窒化物半導体の温度を低下させたところ、窒化物半導体の表面は非常に良好であったが、非常に高抵抗であって、ｐ型の電気特性を全く示さなかった。
【００６５】
本発明者らの実験結果によれば、０．０１体積％以上５体積％以下という従来よりも遥かに低い含有量のアンモニアとマグネシウムを含む材料とを含む第２のキャリアガスを反応炉１０２内に導入しながら窒化物半導体１０６の温度を低下させた場合には、本発明の第１工程で結晶成長した窒化物半導体１０６は再現性良く、良好なｐ型の電気特性（ここでいう良好なｐ型の電気特性とは、低抵抗率であることまたは高いキャリア濃度を有することを含む）を示すことを見いだした。しかも、上記の第２工程後の窒化物半導体の表面は光学顕微鏡による観察では荒れていなかった。
【００６６】
また、第２のキャリアガスが窒素ガスを含む場合には、水分濃度が１ｐｐｂ以下の窒素ガスを用いることが好ましい。窒素ガスは安価である点で好ましいが、一般に吸湿性があるため多くの水分を含んでおり、ｐ型の電気特性を示すためにはその水分濃度を低くすることが好ましいためである。水分濃度が１ｐｐｂ以下の窒素ガスを得る方法としては、上述した方法が挙げられる。また、第２のキャリアガスがアルゴンガスを含む場合には、アルゴンガスは吸湿性ではないため、ｐ型の電気特性を示させるためには好ましい。
【００６７】
また、第２工程における第２のキャリアガスの流量は、第１工程における第１のキャリアガス中の窒素ガスの流量よりも多く導入することが好ましい。これは、本発明の第２工程における第２のキャリアガス中のアンモニアの含有量は従来に比べて十分に低いため、窒化物半導体１０６の表面が荒れないように第１工程後速やかに窒化物半導体１０６の温度を低下させることが好ましいためである。特に、第２のキャリアガスがアルゴンガスを含む場合には、アルゴンガスは窒素ガスに比べて熱伝導率が悪いため、より多くの流量が必要となる傾向にある。
【００６８】
また、第２工程においては、窒化物半導体１０６の温度の低下を開始した時点から窒化物半導体１０６の温度が４００℃になる時点までの時間が２５分以下であることが好ましく、２０分以下であることが好ましい。窒化物半導体１０６の温度が４００℃となるまでの時間が２５分を超える場合には、窒化物半導体１０６の表面が荒れたり、結晶成長終了後においてオーミック電極が得られない（抵抗率が高くなる）といった不具合が生じるおそれがある。また、窒化物半導体１０６の温度が４００℃になる時点までの時間の下限は特に限定されないが、窒化物半導体１０６をある程度アンモニアに曝した方が結晶成長終了後にｐ型の電気特性を得やすいため、窒化物半導体１０６の温度が４００℃になる時点までの時間は３分以上であることが好ましく、５分以上であることがより好ましい。
【００６９】
また、第２工程においては、窒化物半導体１０６の温度を６００℃まで低下させた後にはアンモニアの導入を停止してもよい。窒化物半導体１０６の温度が６００℃になるまでアンモニアを導入すれば再現性良く低抵抗率であって、ｐ型の電気特性を示す窒化物半導体１０６を得ることができる傾向にある。また、窒化物半導体１０６の温度が４００℃になるまでアンモニアを導入し、その後はアンモニアの導入を停止した場合には、窒化物半導体１０６の温度が４００℃から基板搬送可能温度（約１８０℃）まで３０分以上経過したとしても窒化物半導体の表面が荒れてしまうことはほとんどないため好ましい。
【００７０】
また、上述したように、第２のキャリアガス１０５中のマグネシウムを含む材料としては、たとえば、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を用いることができるが、シクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムはそれぞれアンモニアよりも強い水素吸着性があるため、アンモニアよりも効果的に結晶成長終了後においてｐ型の電気特性を示す窒化物半導体を得ることができる傾向にある。
【００７１】
なお、第２のキャリアガス１０５がシクロペンタジエニルマグネシウムおよびビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムの少なくとも一方を含む場合には、１８分以内で窒化物半導体１０６の温度を６００℃まで低下させることが好ましい。
【００７２】
本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法により製造されたｐ型窒化物半導体に適したｐ側電極としては、パラジウムまたはプラチナを含む電極を用いることが好ましい。ｐ側電極としてパラジウムまたはプラチナを含む電極を用いた場合には、ｐ側電極とｐ型窒化物半導体との接触抵抗が低減され、窒化物半導体発光素子あるいは窒化物半導体電子素子における消費電力をより一層低減することができる。
【００７３】
＜さらに再現性良く低抵抗率のｐ型窒化物半導体を得るための形態＞
本発明の第２工程後において、ｐ型の電気特性を示す窒化物半導体１０６を得るためには、窒化物半導体１０６中の結晶欠陥密度を低減することが好ましい。窒化物半導体１０６中の結晶欠陥は、マグネシウムの活性化を阻害して、ｐ型の電気特性に悪影響を及ぼすためである。
【００７４】
本発明者らの実験結果によれば、ｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体１０６のみならず、窒化物半導体１０６の下地となる窒化物半導体の結晶性が良好でない場合には、結晶成長終了後の窒化物半導体１０６において、ｐ型の電気特性と十分に低い抵抗率を再現性良く得ることが困難となる場合があることがわかった。
【００７５】
ここで、たとえば窒化物半導体発光素子を作製する場合には、ｐ型窒化物半導体の下地としては、通常、ｎ型ドーパントがドーピングされたｎ型窒化物半導体が形成される。ここで、ｎ型窒化物半導体としては、たとえば、ｎ型ＧａＮ、ｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮまたはｎ型ＩｎＧａＮなどが挙げられる。
【００７６】
そして、上述したｎ型ドーパントがドーピングされたｎ型窒化物半導体の結晶性が悪い場合には、その上に形成されるｐ型窒化物半導体の結晶性にまで悪影響を及ぼす。これを防止するためにはｎ型窒化物半導体中のｎ型ドーパントの濃度を精密に制御することが好ましい。たとえば、ｎ型ドーパントとしてＳｉをドーピングする場合には、ｎ型窒化物半導体中におけるＳｉの濃度が７×１０17ｃｍ-3以下であることが好ましく、５×１０17ｃｍ-3以下であることがより好ましい。
【００７７】
これにより、ｎ型窒化物半導体中の結晶欠陥密度が低減され、結果的にｐ型ドーパントがドーピングされた窒化物半導体１０６中の結晶欠陥密度も低減され得るので、結晶成長終了後において、さらに再現性よく且つ低抵抗率のｐ型窒化物半導体を得ることができる傾向にある。
【００７８】
＜第３工程＞
本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法においては、上記の第２工程の後、窒化物半導体１０６を不活性ガスを含む雰囲気中でアニールする第３工程を含むことが好ましい。
【００７９】
本発明に係る第１工程および第２工程を経て得られた窒化物半導体をさらに上記の第３工程によってアニールした後の窒化物半導体の抵抗率は、第１工程後の窒化物半導体を第２工程を経ずに上記の第３工程によってアニールした後の窒化物半導体の抵抗率と比べて明らかに低かった。しかも、後者の窒化物半導体をどんなにアニールしても前者の窒化物半導体の抵抗率に及ばなかった。
【００８０】
また、上記の前者および後者の窒化物半導体にそれぞれアニールを施して、窒化物半導体の抵抗率がほぼ一定となるアニール時間を計測したところ、前者の窒化物半導体のアニール時間の方が後者の窒化物半導体のアニール時間と比べて短かった。これは、本発明によるｐ型窒化物半導体の製造方法を用いた場合には、窒化物半導体をアニールしたとしても、それに必要なアニール時間は短くて済むことを意味している。これはＩｎを含む活性層が必須の窒化物半導体発光素子においては好都合である。なぜならば、Ｉｎを含む活性層がアニールによる熱の損傷を受けて劣化することを防止できるからである。その結果、窒化物半導体発光素子の発光効率の向上と長寿命化が期待できる。
【００８１】
本発明に係る第２工程後においては、基板１０１を有機金属気相成長装置から取り出して第３工程のアニールを行なってもよく、引き続き有機金属気相成長装置内で第３工程のアニールを行なってもよい。
【００８２】
基板１０１を有機金属気相成長装置から取り出して第３工程のアニールを行なう場合には、アニール装置として、ＲＴＡ（Rapid Thermal Annealing）装置を用いることができる。
【００８３】
ＲＴＡ装置は昇降温が速いため、窒化物半導体１０６への熱によるダメージが小さくて好ましい。基板１０１上に複数の種類の窒化物半導体を積層した場合、特に、ＩｎＧａＮやＩｎＡｌＧａＮなどからなる活性層を含む場合には活性層はアニールによる熱のダメージを受けにくくなる点で好ましい。
【００８４】
また、第３工程における不活性ガスとしては、たとえば、窒素ガスおよびアルゴンガスの少なくとも一方を用いることができる。アルゴンガスは窒素ガスに比べて熱伝導率が低いため、基板１０１の周りの熱が奪われにくく、基板１０１内での熱分布を改善することができるため、ｐ型の電気特性の面内分布の均一化を図ることができる。
【００８５】
また、第３工程における不活性ガスとしてアルゴンガスを用いる場合には、アルゴンガスの１分間あたりの導入量は１リットル以上１０リットル以下であることが好ましい。アルゴンガスは熱伝導率が低いため、所望のアニール温度で第３工程のアニールを完了した後には、第３工程のアニール中に流していたアルゴンガスの流量よりも多い流量のアルゴンガスを導入して窒化物半導体１０６を冷却することが好ましく、たとえば、第３工程のアニール中に導入していたアルゴンガスの流量の１．２倍以上２倍以下の流量で第３工程のアニール完了後にアルゴンガスを導入することが好ましい。これにより、第３工程のアニール完了後の窒化物半導体１０６の冷却過程において、Ｉｎを含む窒化物半導体からなる活性層等に熱的なダメージを与えることを抑制することができる。
【００８６】
また、第３工程のアニール完了後には、不活性ガスの種類をアルゴンガスから窒素ガスに変更して、アルゴンガスよりも熱伝導率の高い窒素ガスによって窒化物半導体１０６を冷却することも特にＩｎを含む窒化物半導体からなる活性層等に与えられる熱的なダメージを抑制する観点から好ましい。
【００８７】
また、第３工程の不活性ガスに用いられるアルゴンガスとしては、９９．９９９９％から９９．９９％の純度のものを用いることが好ましい。
【００８８】
また、第３工程において、アルゴンガスとしては、９９．９９９９％から９９．９９％の純度のものを用いることが好ましい。第３工程において、９９．９９％のアルゴンガスを用いた場合には窒化物半導体１０６のｐ型の電気特性が向上することが確認された。
【００８９】
また、第３工程におけるアニール温度は７００℃以上９００℃以下であることが好ましく、８００℃以上８５０℃以下であることがより好ましい。アニール温度が７００℃未満である場合には、第３工程のアニールによるｐ型の電気特性の向上が見られないおそれがあり、アニール温度が９００℃を超える場合には、窒化物半導体１０６が熱によるダメージを受けるおそれがある。また、アニール温度が８００℃以上８５０℃以下である場合には、窒化物半導体１０６のｐ型の電気特性が良好になるとともに、窒化物半導体１０６が熱によるダメージを受けにくくなる。なお、本発明において「アニール温度」とは、第３工程において最も長い時間保持された窒化物半導体１０６の温度である。
【００９０】
また、第３工程におけるアニール時間は１分以上１５分以下であることが好ましく、３分以上１０分以下であることがより好ましい。アニール時間が１５分を超える場合には窒化物半導体１０６が熱によるダメージを受けてｐ型の電気特性が悪化するおそれがある。また、アニール時間が１分未満である場合には十分なアニールを行なうことができず、第２工程後のｐ型の電気特性とほぼ同等となり、第３工程による効果が発現しないおそれがある。また、第３工程におけるアニール時間が１分以上１５分以下である場合には、第３工程による効果が発現して窒化物半導体１０６のｐ型の電気特性が向上するとともに窒化物半導体１０６が熱によるダメージを受けにくくなる。
【００９１】
また、アニール装置としてＲＴＡ装置を選択した場合には、アニール時間は、７００℃以上９００℃以下、より好ましくは８００℃以上８５０℃以下での所望のアニール温度に到達した総積算時間が１分以上１５分以下になるようにすることが好ましい。たとえば、２分間だけ上記の所望のアニール温度でアニールを実施し、その後、３分間冷却（ここでの冷却とは、４００℃以下の温度にすることである）する工程を５回繰り返すと、アニールの総積算時間は２分×５回で合計１０分間アニールを実施したことになる。このような熱サイクルを繰り返すことによって、連続的なアニールよりもＩｎを含む窒化物半導体からなる活性層等への熱によるダメージを防ぐことができる。
【００９２】
本発明の第３工程におけるより好ましい形態は、不活性ガスにアンモニアが０．０１体積％以上５体積％以下で添加された雰囲気で上記のアニールをすることである。この場合には窒化物半導体１０６のｐ型の電気特性が向上する傾向にある。これは、不活性ガスにアンモニアが０．０１体積％以上５体積％以下の少量添加されると、窒化物半導体が熱によってダメージを受ける温度の上限値が高くなるので、アニール温度を高く設定することができるためである。その他の効果については上記と同様である。
【００９３】
本発明の第３工程において、不活性ガスにアンモニアが０．０１体積％以上５体積％以下で添加された雰囲気でアニールする場合には、アニール温度は７００℃以上９２０℃以下であることが好ましく、８００℃以上９００℃以下であることがより好ましく、８１０℃以上８８０℃以下であることがさらに好ましい。ただし、８５０℃以上の温度でアニール処理を行なった場合には、アンモニアが添加されていてもＩｎを含む窒化物半導体からなる活性層等に熱によるダメージが生じやすくなるため、アニール時間は１分以上１０分以下であることが好ましい。
【００９４】
本発明の第３工程におけるより好ましい形態は、不活性ガスに水素ガスが１０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下で添加された雰囲気で上記のアニールをすることである。この場合には窒化物半導体１０６のｐ型の電気特性が向上する傾向にある。その他の効果については上記と同様である。
【００９５】
本発明の第３工程において、不活性ガスに水素ガスが１０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下で添加された雰囲気でアニールする場合には、アニール温度は７００℃以上８５０℃以下であることが好ましく、８００℃以上８５０℃以下であることがより好ましい。ただし、水素ガスを含む雰囲気中で長時間アニールした場合には、窒化物半導体１０６がエッチングされることにより却ってｐ型の電気特性が悪化するおそれがあるため、アニール時間は精度よく制御することが好ましい。
【００９６】
本発明の第３工程において、不活性ガスに水素ガスが１０ｐｐｍ以上５００ｐｐｍ以下で添加された雰囲気でアニールする場合のアニール時間は１分以上１０分以下であることが好ましく、３分以上７分以下であることがより好ましい。また、この場合にもアニール装置としてはＲＴＡ装置を用いることが好ましい。
【実施例】
【００９７】
＜実施例１＞
まず、図３の模式的断面図に示すように、サファイア基板からなる基板１０１のＣ面上にＡｌＧａＮからなるバッファ層２０１を有機金属気相成長法により成長させた。次に、図４の模式的断面図に示すように、バッファ層２０１上に厚さ１μｍのアンドープのＧａＮ層２０２を有機金属気相成長法により成長させた。
【００９８】
続いて、図５の模式的断面図に示すように、ＧａＮ層２０２上に厚さ４μｍのＳｉドープのｎ型ＧａＮ層２０３を有機金属気相成長法により成長させた。そして、図６の模式的断面図に示すように、ｎ型ＧａＮ層２０３上にＧａＮから成るバリア層と、ＩｎＧａＮから成る井戸層で構成された多重量子井戸の発光層２０４を有機金属気相成長法により成長させた。
【００９９】
その後、図７の模式的断面図に示すように、発光層２０４上にｐ型ＡｌＧａＮから成るｐ型クラッド層２０５を有機金属気相成長法により成長させた。次いで、図８の模式的断面図に示すように、ｐ型クラッド層２０５上にｐ型ドーパントとしてマグネシウムがドーピングされたｐ型ＧａＮから成るｐ型コンタクト層２０６を有機金属気相成長法により成長させた。
【０１００】
ここで、ｐ型ＧａＮから成るｐ型コンタクト層２０６は、以下のようにして形成された。
【０１０１】
まず、基板１０１の温度が１１７０℃の条件で、水素ガスと窒素ガスをそれぞれ１分間当たり２５リットルと６．５リットルの流量で導入しながら、ＩＩＩ族原料ガスとしてトリメチルガリウムを１分間当たり４０ｃｃの流量で導入するとともに、シクロペンタジエニルマグネシウムからなるドーピングガスを１分間あたり１００ｃｃの流量で導入し、Ｖ族原料としてアンモニアを１分間あたり６リットルの流量で導入することによって、ｐ型コンタクト層２０６を有機金属気相成長法により成長させた（第１工程）。
【０１０２】
次に、水素ガスおよびトリメチルガリウムの導入を停止するとともに基板１０１の加熱を停止して、窒素ガスを１分間当たり１４．９リットルの流量で、アンモニアを１分間当たり０．３リットルの流量で、シクロペンタジエニルマグネシウムを１分間当たり０．１リットルの流量でそれぞれ導入した。そして、これらのガスを導入しながらｐ型コンタクト層２０６の温度を１１７０℃から４００℃まで約１６分間で冷却した（第２工程）。
【０１０３】
ここで、アンモニアおよびシクロペンタジエニルマグネシウムの導入を停止し、窒素ガスをさらに１分間当たり１５リットルの流量に増大してｐ型コンタクト層２０６の温度を４００℃以下から常温まで低下させた。
【０１０４】
以上のようにして作製された窒化物半導体積層体を実施例の試料Ａとし、第２工程においてシクロペンタジエニルマグネシウムを全く導入しなかったこと以外は実施例の試料Ａと同じ方法で作製した窒化物半導体積層体を比較例の試料Ｂとした。
【０１０５】
次に、実施例の試料Ａと比較例の試料Ｂの電気特性の比較を行なった。これらの試料に対する電気特性の評価方法はホール測定を用いた。
【０１０６】
その結果、実施例の試料Ａは第２工程後にアニール処理を施すことなく、ｐ型の電気特性を示しており、具体的な電気特性値は、抵抗率が約３．８Ω・ｃｍ、キャリア濃度は２．４×１０17／ｃｍ3であった。
【０１０７】
一方、比較例の試料Ｂは第２工程後、非常に高抵抗であってホール測定により電気特性（抵抗率とキャリア濃度）を評価することができなかった。そこで抵抗率が１２ｋΩ・ｃｍまで測定可能な四探針法による測定装置で比較例の試料Ｂの抵抗率の測定を試みたが、やはり非常に高抵抗であって測定することができなかった。本測定装置の測定限界を考慮すると、比較例の試料Ｂの抵抗率は少なくとも１２ｋΩ・ｃｍよりも大きいことがわかった。
【０１０８】
＜実施例２＞
上記の実施例の試料Ａと比較例の試料Ｂをそれぞれ窒素ガス雰囲気中でアニール温度が８００℃の条件でアニールを行なった（第３工程）。
【０１０９】
そして、上記のアニール後の試料Ａと試料Ｂの電気特性の比較を行なった。これらの試料に対する電気特性の評価方法はホール測定を用いた。
【０１１０】
その結果、試料Ａは試料Ｂに比べて抵抗率が低く（試料Ａの抵抗率は試料Ｂの抵抗率の約８０％以下）であって、キャリア濃度も高かった。
【０１１１】
ここで注目すべき点は、まず第１に、有機金属気相成長装置から取り出した直後の電気特性が高抵抗であってｐ型の電気特性を示さなかった試料Ｂは、その後のアニール処理でどんなにアニール時間をかけても試料Ａによって得られた電気特性に及ばなかったということである。なお、アニール時間が長くなると、具体的には１０分を超えたあたりから次第にｐ型コンタクト層２０６の抵抗率が上昇し始めた。アニール時間が１５分を超えてさらに長くなると、ｐ型コンタクト層２０６が熱によるダメージを受けて抵抗率がさらに悪化した。このことから、試料Ｂがアニール処理でどんなにアニール時間をかけても試料Ａに到達できないと判断した。
【０１１２】
第２に、試料Ｂの抵抗率は、アニール時間が約７分でほぼ一定になるのに対して、試料Ａの抵抗率は、アニール時間が約３分でほぼ一定になっていた。つまり、本発明の製造方法によって作製された試料Ａは、比較例の試料Ｂと比べて、抵抗率が低く（キャリア濃度が高く）、かつアニールに要する時間が短くて済むことがわかった。特に後者の特徴は、ＩｎＧａＮなどのＩｎを含む活性層が必須の窒化物半導体発光素子においては好都合である。なぜならば、Ｉｎを含む活性層は熱による損傷を受けやすいためである。このように、本発明によるｐ型窒化物半導体の製造方法を用いた場合には、低抵抗率を得るために必要なｐ型コンタクト層２０６のアニール時間が短くて済むため、Ｉｎを含む活性層等への熱的なダメージを減らすことができる。
【０１１３】
このような結果が生じる理由は不明であるが、同じアニールでもｐ型の電気特性に大きな違いが生じていることから、試料Ａ（結晶成長終了後、ｐ型の電気特性を示す）は試料Ｂ（結晶成長終了後、非常に高抵抗でｐ型の電気特性を示さない）とは異なるメカニズムでｐ型の低抵抗化が図られるのではないかと推測される。
【０１１４】
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
【産業上の利用可能性】
【０１１５】
本発明によれば、低抵抗、かつ抵抗率の面内均一性に優れたｐ型窒化物半導体を備えた窒化物半導体発光素子等の窒化物半導体装置を量産することができる。
【０１１６】
これにより、従来に比べて窒化物半導体装置の消費電力をさらに低減することができるとともに、窒化物半導体装置の小型化（モバイル化）ならびに長時間駆動を実現することが可能になる。
【０１１７】
さらに、本発明は、たとえば、窒化物半導体レーザ素子、窒化物半導体発光ダイオード素子、窒化物半導体電子素子（窒化物半導体トランジスタ素子）、光ピックアップ装置、光磁気再生記録装置、高密度記録再生装置、レーザプリンタ、バーコードリーダ、プロジェクタまたは白色ＬＥＤ光源等の窒化物半導体装置に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【０１１８】
【図１】本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法の第１工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図２】本発明のｐ型窒化物半導体の製造方法の第２工程の一例を図解する模式的な断面図である。
【図３】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図４】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図５】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図６】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図７】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【図８】実施例における試料Ａの作製工程の一部を図解する模式的な断面図である。
【符号の説明】
【０１１９】
１０１  基板、１０２  反応炉、１０３  ガス、１０４  サセプタ、１０５  第２のキャリアガス、１０６  窒化物半導体、２０１  バッファ層、２０２  ＧａＮ層、２０３  ｎ型ＧａＮ層、２０４  発光層、２０５  ｐ型クラッド層、２０６  ｐ型コンタクト層。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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