(57)【要約】【課題】素子劣化を引き起こすＭｇを用いずに、ＬＥＤ、ＬＤおよびバイポーラトランジスタなどのｐ型伝導層を得ること。【解決手段】最表面にウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に、少なくともｐ型伝導層とｎ型伝導層を含む窒化物半導体積層構造を積層した窒化物半導体ウェハの構造とする。そのアクセプタとしての不純物としては、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかを用いる。【選択図】      図１
2005322840.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも最表面にウルツ鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に形成されたｐ型の窒化物半導体。
【請求項２】
上記表面がウルツ鉱型の窒化物半導体の窒素極性のＣ面であることを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体。
【請求項３】
少なくとも最表面に閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に形成されたｐ型の窒化物半導体。
【請求項４】
上記表面が閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）であることを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体。
【請求項５】
上記基板がＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板であることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体。
【請求項６】
上記請求項５の窒化物半導体を形成するのに使用される、Ｖ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体ウェハ。
【請求項７】
最表面にウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に、少なくともｐ型伝導層とｎ型伝導層を含む窒化物半導体積層構造を積層したことを特徴とする窒化物半導体ウェハ。
【請求項８】
上記ｐ型伝導層を形成する基板表面がウルツ鉱型の窒化物半導体の窒素極性のＣ面であることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項９】
上記ｐ型伝導層を形成する基板表面が閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）であることを特徴とする請求項７に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１０】
上記基板がＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板であることを特徴とする請求項７〜９のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１１】
上記ｐ型伝導層がIV族の不純物をアクセプタとして含むことを特徴とする請求項７から１０のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１２】
上記アクセプタ不純物が、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかであることを特徴とする請求項１０に記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１３】
上記ｐ型伝導層のアクセプタ不純物とｎ型伝導層中のドナー不純物がともに同じであることを特徴とする請求項７から１２のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハ。
【請求項１４】
請求項７〜１３のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハを製造する方法であって、上記ｐ型伝導層を気相成長するに際し、そのｐ型伝導層成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する比率を、ｎ型伝導層成長時よりも低くすることを特徴とする窒化物半導体の製造方法。
【請求項１５】
上記ｐ型伝導層成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する比率を、１０００以下とすることを特徴とする請求項１４記載の窒化物半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型伝導層を有する窒化物半導体、窒化物半導体ウェハ及びその製造方法に係り、特にＬＥＤ、ＬＤおよびバイポーラトランジスタなどの高信頼性の素子（デバイス）用の窒化物半導体を得る技術に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
発光ダイオード（ＬＥＤ）用、レーザーダイオード（ＬＤ）用、あるいは、バイポーラトランジスタ用などのエピタキシャルウェハであれば、その構成要素としてｐ型伝導層とｎ型伝導層、場合によってはアンドープ層をも含む。これらのｐ型伝導層及びｎ型伝導層を形成するためには、窒化物半導体中に代表的にはＭｇ（ｐ型ドーパント）およびＳｉ（ｎ型ドーパント）等の不純物原子を添加する必要がある。
【０００３】
しかしながら、上述のｐ型ドーパントのＭｇには、窒化物半導体中で比較的容易に拡散してしまうという欠点があり、これが上述の素子の信頼性を著しく損ねる原因となっている。より具体的に述べると、上述の素子を動作させる場合には、比較的大きな密度の電流を素子に流すことになり、この大電流によりＭｇ原子の位置がエピタキシャル成長により実現されていたＭｇの配置からずれてしまい、このため設計通りの素子特性が出なくなってしまうのである。
【０００４】
Ｍｇは現在知られているほとんど唯一の、窒化物半導体に対する実用的なｐ型ドーパントであるため、Ｍｇの拡散による素子劣化は、素子がｐ型伝導層を含む構造である限り避けがたい問題となっている。一方、ｎ型ドーパントであるＳｉについてはＭｇのような拡散は比較的少ないことが知られている。
【０００５】
Ｍｇをドープして電子線を照射することによりｐ型化したｐ型層を有する青色発光ダイオードの例としては、特開平７−３１２４４５号公報（特許文献１参照）に開示された青色発光ダイオードがある。
【０００６】
また、特開平１１−２９８０４３号公報（特許文献２参照）には、III族窒化物の閃亜鉛鉱型層とウルツ鉱型層とからなる超格子構造に、アクセプタ不純物としてＭｇを添加したｐ型伝導性薄膜層をその構造に含む半導体素子が開示されている。 
【特許文献１】特開平７−３１２４４５号公報
【特許文献２】特開平１１−２９８０４３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかしながら、上記特許文献１、２に開示されるように、従来の技術はＭｇをｐ型ドーパントとしてｐ型伝導層を形成するものであるため、Ｍｇの拡散による素子劣化が無視できない問題となる。そこで、Ｍｇよりも拡散の少ないｐ型ドーパントを用いてｐ型伝導層を実現することが望まれる。
【０００８】
本発明の目的は、上記課題を解決し、素子劣化を引き起こすＭｇを用いずにｐ型伝導層を成長することができ、ＬＥＤ、ＬＤおよびバイポーラトランジスタなどのｐ型伝導層を含む素子（デバイス）を得ることができる窒化物半導体、窒化物半導体ウェハ及びその製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明は、次のように構成したものである。
【００１０】
請求項１の発明は、少なくとも最表面にウルツ鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に形成されたｐ型の窒化物半導体である。
【００１１】
請求項２の発明は、請求項１に記載の窒化物半導体において、上記表面がウルツ鉱型の窒化物半導体の窒素極性のＣ面であることを特徴とする。
【００１２】
請求項３の発明は、少なくとも最表面に閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に形成されたｐ型の窒化物半導体である。
【００１３】
請求項４の発明は、請求項３に記載の窒化物半導体において、上記表面が閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）であることを特徴とする。
【００１４】
請求項５の発明は、請求項１〜４のいずれかに記載の窒化物半導体において、上記基板がＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板であることを特徴とする。
【００１５】
請求項６の発明に係る窒化物半導体ウェハは、上記請求項５の窒化物半導体を形成するのに使用される、Ｖ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体ウェハである。
【００１６】
請求項７の発明に係る窒化物半導体ウェハは、最表面にウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に、少なくともｐ型伝導層とｎ型伝導層を含む窒化物半導体積層構造を積層したことを特徴とする。
【００１７】
請求項８の発明は、請求項７に記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記ｐ型伝導層を形成する基板表面がウルツ鉱型の窒化物半導体の窒素極性のＣ面であることを特徴とする。
【００１８】
請求項９の発明は、請求項７に記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記ｐ型伝導層を形成する基板表面が閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）であることを特徴とする。
【００１９】
請求項１０の発明は、請求項７〜９のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記基板がＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板であることを特徴とする。
【００２０】
請求項１１の発明は、請求項７から１０のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記ｐ型伝導層がIV族の不純物をアクセプタとして含むことを特徴とする。
【００２１】
請求項１２の発明は、請求項１０に記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記アクセプタ不純物が、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかであることを特徴とする。
【００２２】
請求項１３の発明は、請求項７から１２のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハにおいて、上記ｐ型伝導層のアクセプタ不純物とｎ型伝導層中のドナー不純物がともに同じであることを特徴とする。これには、上記ｐ型伝導層のアクセプタ不純物と上記ｎ型伝導層中のドナー不純物がともにＳｉである形態が含まれる。
【００２３】
請求項１４の発明に係る窒化物半導体の製造方法は、請求項７〜１３のいずれかに記載の窒化物半導体ウェハを製造する方法であって、上記ｐ型伝導層を気相成長するに際し、そのｐ型伝導層成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する比率を、ｎ型伝導層成長時よりも低くすることを特徴とする。
【００２４】
請求項１５の発明は、請求項１４記載の窒化物半導体の製造方法において、上記ｐ型伝導層成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する比率を、１０００以下とすることを特徴とする。例えば上記Ｖ族原料としてアンモニア（ＮＨ3）を、III族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を用いる場合、このアンモニアの供給量のトリメチルガリウムの供給量に対する比率を１０００以下とする。
【００２５】
＜発明の要点＞
本発明者は、通常はIII族サイトに混入しｎ型ドーパントとして働くIV族のＳｉ等が、Ｖ族サイトに混入した場合には、理論的には、ｐ型アクセプタとして働くことに着目し、通常はIII族サイトにしか混入し得ないIV族原子をＶ族サイトに混入させるための方法を発見すべく検討を行った。
【００２６】
その結果、従来、窒化物半導体の結晶成長においては、そのほとんどがウルツ鉱型の窒化物半導体のIII族極性のＣ面上に行われており、この場合にはＳｉなどのIV族原子はドナーとしてしか機能していなかったのが、ウルツ鉱型の窒化物半導体のＶ族（窒素）極性のＣ面上、あるいは閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の窒素極性の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）上に、窒化物半導体を成長した場合に、IV族原子をＶ族サイトに配置させアクセプタとして機能させ得ることを見出した。
【００２７】
本発明者らが別途に提案している発明においては、III族極性面上への成長においても、成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する割合を１００以下とすることで、IV族原子ドープ窒化物半導体にｐ型導電性を付与できることを示したが、この場合の欠点としてはＶ族の供給量を低く押さえなければならないために、成長後の表面荒さのｒｍｓ（ｒｏｏｔ  ｍｅａｎ  ｓｑｕａｒｅ：二乗平均平方根）の値がおよそ１０nm以上になってしまうことが挙げられる。
【００２８】
これに対して、本発明の窒素極性面上の成長においては、IV族原子ドープ窒化物半導体にｐ型導電性を付与するためには、成長時のＶ族原料の供給量のIII族原料の供給量に対する割合を１０００以下とすれば良く、より高いＶ族分圧のもとでの成長が可能となる。このため、得られるｐ型窒化物半導体層の表面荒さのｒｍｓ値を１nm以下に抑えることができる。
【００２９】
以上の結果に基づき、本発明は以下のように構成される。
【００３０】
本明細書における主たる発明の一つは、少なくとも最表面にウルツ鉱型あるいは閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上に、少なくともｐ型伝導層とｎ型伝導層を含む、窒化物半導体積層構造を積層することを特徴とする窒化物半導体ウェハであり、上記表面は閃亜鉛鉱型の窒化物半導体の（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）であるのが好ましく、またウルツ鉱型の窒化物半導体の窒素極性のＣ面であっても良い。
【００３１】
更に上記基板はＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板であるのがより好ましい。
【００３２】
上記の目的に供されるＶ族極性面をエピタキシャル成長する側の表面として持つ窒化物半導体単結晶基板も本発明の一つに含まれる。
【００３３】
上記ｐ型伝導層は、IV族の不純物をアクセプタとして含むことが本発明の最大の特徴であり、上記アクセプタ不純物は、Ｃ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかであるのが好ましい。
【００３４】
また、上記アクセプタ不純物及び上記ｎ型窒化物半導体層中のドナー不純物がともに同じであるのが好ましく、上記アクセプタ不純物及び、上記ｎ型窒化物半導体層中のドナー不純物がともにＳｉであるのがより好ましい。
【００３５】
上記ｐ層成長時のＶ族原料供給量のIII族原料の供給量に対する比率は、ｎ層成長時よりも低い必要がある。
【００３６】
発光ダイオード、レーザーダイオード、および、ホモあるいはヘテロ接合を有するバイポーラトランジスタが本発明を適用するデバイスとして好適である。
【００３７】
窒化物半導体の結晶成長は気相成長装置内で行うのが好ましく、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）装置又はハイドライド気相成長（ＨＶＰＥ）装置内で行うのが好ましい。
【００３８】
上記基板は窒化物半導体、サファイア、炭化珪素、珪素、ＺｒＢ2、ＺｎＯ、ＬｉＧａＯ2、ＬｉＡｌＯ2からなる単結晶基板であるのが好ましい。
【００３９】
上記窒化物半導体は、ＩｎxＡｌyＧａzＮ（ｘ≧０、ｙ≧０、ｚ≧０、ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）であるのが好ましい。
【発明の効果】
【００４０】
本発明は、少なくとも最表面にウルツ鉱型又は閃亜鉛鉱型の窒化物半導体のＶ族極性面を有する基板上にｐ型の窒化物半導体を形成するか、又は、少なくともｐ型伝導層とｎ型伝導層を含む窒化物半導体積層構造を積層した窒化物半導体ウェハとするものであり、IV族原子をＶ族サイトに配置させアクセプタとして機能させることができる。すなわち、アクセプタとしての不純物として、例えばＣ、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎのいずれかを用いることができ、従来のＭｇをｐ型ドーパントとして用いた場合に較べ拡散が少なく、従って従来の拡散による素子の劣化を抑え、信頼性を向上させることができる。
【００４１】
よって、本発明の窒化物半導体結晶及びその製造方法によれば、発光デバイスおよびバイポーラトランジスタの素子劣化を大幅に低減することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００４２】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００４３】
＜実施例１＞
まず、ＨＶＰＥ法によりサファイア基板上にウルツ鉱型のＧａＮ単結晶層を２cmの厚さで成長した後、サファイア基板を剥離しＧａＮ単結晶インゴットを準備した。上記のＧａＮ単結晶インゴットから窒素極性のＣ面を表面にもつＧａＮ単結晶ウェハを切り出し、表面を表面荒さのｒｍｓ値が５nm以下となるように研磨した。
【００４４】
続いて、上記のＧａＮ単結晶ウェハをＭＯＶＰＥ装置内に導入し、７６０Ｔｏｒｒ（約１０１３ｈＰａ）でキャリアガス流量を８０ｓｌｍ、キャリアガス中の窒素／水素の体積比を１として、アンモニアガス流量を２０ｓｌｍとして、基板温度を１０７５℃に設定した。基板温度が１０７５℃に達した段階で、Ｇａ原料であるトリメチルガリウム（ＴＭＧ）を８５０μｍｏｌ／ｍｉｎのレートで供給し、アンドープＧａＮを４μｍ／時の成長速度で２μｍ成長した。
【００４５】
続いて、総流量を１００ｓｌｍ、アンモニアガス以外のキャリアガス中の窒素／水素の比率を４／３とし、更に水素希釈で濃度５ｐｐｍのシラン（ＳｉＨ4）をＭＯＶＰＥ装置に導入し、ＳｉドープＧａＮ層を１時間成長した。ＳｉドープＧａＮ層成長時のＳｉＨ4／ＴＭＧ（トリメチルガリウム、ガリウム原料）のモル比、およびＴＭＧの供給量は、それぞれ１×１０-4、及び、８５０μｍｏｌ／ｍｉｎで固定とした。
【００４６】
本実施例では、上記の条件を固定したまま、ＳｉドープＧａＮ層成長時のアンモニア流量を４０から０．０５ｓｌｍの間で変えた６種類の試料を成長し、それぞれの試料の導電型及びキャリア密度をＨａｌｌ測定により、測定した。ここで、本実施例の条件においては、アンモニア流量を４０から０．０５ｓｌｍの間で変えるということは、アンモニアとＴＭＧの供給量の比率（モル比）を、２１１０から２．６の間で変えることに対応している。
【００４７】
Ｈａｌｌ測定の結果を図１に示す。横軸にアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を、縦軸にキャリア濃度を示しており、さらに図中の黒丸は当該条件でｎ型の試料が得られたことを示しており、また白四角は当該条件でｐ型の試料が得られたことを示している。
【００４８】
図１に示したように、アンモニアとＴＭＧの供給量の比率が１０００以下の場合において、ＳｉドープＧａＮ層においてｐ型の導電性が得られることが明らかとなった。得られた、正孔濃度は１〜２×１０18／cm3であった。特にアンモニアとＴＭＧの供給量の比率が５００から１０００の間においては、表面荒さのｒｍｓ値が１nm以下の非常に平坦なエピタキシャル膜が得られた。アンモニアとＴＭＧの供給量の比率が１００以下の場合には、表面荒さのｒｍｓ値が１０nm以上となり、若干荒れた表面のエピタキシャル膜となった。
【００４９】
＜実施例２＞
次に実施例１と同様な条件で、且つＳｉドープＧａＮ層成長時のアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を１００として、ＳｉＨ4／ＴＭＧのモル比を８×１０-6から３×１０-4の間で変えて、成長行った。その結果、図２に示すように、ＳｉドープＧａＮ中の正孔濃度は、ＳｉＨ4／ＴＭＧのモル比により１×１０17から５×１０18cm-3の間で制御できることが明らかとなった。
【００５０】
＜実施例３＞
次に、ＨＶＰＥ法によりサファイア基板上に閃亜鉛鉱型のＧａＮ単結晶層を２cmの厚さで成長した後、サファイア基板を剥離しＧａＮ単結晶のインゴットを準備した。上記のＧａＮ単結晶インゴットから（ｎ１１）Ｂ面（ｎ＝１、２、３、４、５）を表面に持つＧａＮ単結晶ウェハを切り出し、表面を表面荒さのｒｍｓ値が５nm以下となるように研磨した。
【００５１】
続いて、上記のＧａＮ単結晶ウェハをＭＯＶＰＥ装置内に導入し、実施例１と同じ条件で、２μｍのアンドープＧａＮ層を成長し、更に実施例１と同じ条件でアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を１０００として、ＳｉドープＧａＮ層を１時間成長した。これらの試料に対してＨａｌｌ測定を行ったところ、全ての試料がｐ型の導電性を示し、それらの正孔濃度は０．８〜２．２×１０18／cm3であった。
【００５２】
＜実施例４＞
次に、実施例１と同様な条件でウルツ構造型の窒素極性のＣ面を表面とするＧａＮ単結晶ウェハ（ＧａＮからなる基板１）上に、図３の如く１μｍのアンドープＧａＮ層２を成長し、その上にアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を３０００として電子濃度が５×１０18cm-3のｎ型ＧａＮ層３を４μｍ成長した。その後基板温度を１０７５℃から７５０℃に下げ、６周期のＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸構造４を形成した。次に再び基板温度を１０７５℃として、実施例１に記載した条件で、且つアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を１０００として、正孔濃度が５×１０18cm-3のＳｉドープｐ型ＧａＮ層５を２００nm成長した。
【００５３】
比較のために、同様な構造で、且つ最上層にＭｇドープのｐ型ＧａＮ（正孔濃度＝１×１０18cm-3）をアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を３０００として成長したウェハも製作した。
【００５４】
それぞれのウェハに、リアクティブ・イオン・エッチング（ＲＩＥ）装置によるエッチング、ｎ型電極７形成、ｐ型電極６形成を行い、図３に示すＬＥＤ構造を製作した。
【００５５】
いずれのＬＥＤも、通電時には波長４６０nmの青色発光を示し、２０ｍＡ通電時の出力は、本発明によるＬＥＤは８．２ｍＷであり、比較試料によるＬＥＤは８．１ｍＷでほぼ同じであった。しかしながら、２０ｍＡ通電で１０００時間のエージングを行った後の出力（２０ｍＡ通電時）は、本発明によるＬＥＤは８．２ｍＷと劣化が見られなかったのに対して、従来のＭｇドープを用いた比較試料によるＬＥＤは４．２ｍＷにまで低下していた。
【００５６】
本発明によるＬＥＤは、ｐ型ドーパントとして拡散の少ないＳｉを用いたために、従来型の比較試料よりも大幅にＬＥＤの信頼性が向上したものと考えられる。
【００５７】
＜実施例５＞
実施例４と同様なＬＥＤ構造を、活性層のＩｎＧａＮ量子井戸のＩｎ組成のみを発光波長が４０５nmとなるように変えて成長した。
【００５８】
成長直後には、本発明によるＬＥＤ及び比較試料によるＬＥＤの出力は、それぞれ９．２ｍＷと、８．８ｍＷであったが、２０ｍＡ通電で１０００時間のエージング後の２０ｍＡ通電時の出力は、それぞれ８．７ｍＷ及び、４．７ｍＷとなり、この場合にもＳｉドープｐ型ＧａＮ層を有する本発明によるＬＥＤの信頼性が、従来型の比較試料よりも高いことが示された。
【００５９】
＜実施例６＞
次に、実施例５と同様なＬＥＤ構造を、ｎ型ドーパント及びｐ型ドーパントを共に、（１）Ｃ、（２）Ｇｅ、（３）Ｓｎとした３種類のＬＥＤを製作し、それぞれのＬＥＤの成長直後、及び、２０ｍＡ、１０００時間通電後の出力を調べた。その結果、（１）の場合は８．８→８．６ｍＷ、（２）の場合は、７．８→７．５ｍＷ、（３）の場合は６．５→６．３ｍＷとなり、いずれの場合においても、実施例３で述べた従来型の比較試料によるＬＥＤと比較すると、出力低下の割合が低く、信頼性が向上していることが明らかとなった。
【００６０】
＜実施例７＞
実施例５と同様なＬＥＤ構造において、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸と、Ｓｉドープｐ型ＧａＮの間に、（１）Ｓｉドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ及び、（２）Ｓｉドープｐ型Ｉｎ0.05Ａｌ0.15Ｇａ0.8Ｎを成長した２種類のＬＥＤ構造を成長した。
【００６１】
また、比較のために（３）Ｍｇドープｐ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎ及び、（４）Ｍｇドープｐ型Ｉｎ0.05Ａｌ0.15Ｇａ0.8Ｎを、ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸と、Ｍｇドープｐ型ＧａＮの間に挿入した２種類のＬＥＤ構造をも成長した。
【００６２】
それぞれのＬＥＤの成長直後、及び２０ｍＡ、１０００時間通電後の出力はそれぞれ、（１）１０．１→９．９ｍＷ、（２）９．８→９．８ｍＷ、（３）１０．０→４．５ｍＷ、（４）９．３→３．３ｍＷとなった。本発明のＳｉドープによるｐ型層を持つ（１）及び（２）のＬＥＤにおいては、従来型の（３）と（４）のＬＥＤよりも出力低下の割合が小さく、信頼性が向上していることが明らかである。
【００６３】
＜実施例８＞
本実施例では、ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）用のエピタキシャルウェハを製作した。
【００６４】
本実施例では、実施例４と同様に、ウルツ鉱型の窒素極性のＣ面を表面とするＧａＮ単結晶ウェハ上に１μｍのアンドープＧａＮを成長し、その上にアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を３０００として電子濃度が５×１０18cm-3のｎ型ＧａＮからなる４μｍのコレクタ層を成長した。その後実施例１に記載した条件で、且つアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を１０００として、正孔濃度が５×１０18cm-3のｐ型ＧａＮのベース層を２００nm成長し、その上に再びアンモニアとＴＭＧの供給量の比率を３０００として、Ｓｉドープｎ型Ａｌ0.1Ｇａ0.9Ｎエミッタ層を２００nm成長し、ヘテロ・バイポーラ・トランジスタ（ＨＢＴ）用エピタキシャルウェハを製作した。
【００６５】
比較のために、ベースのＧａＮ層にＭｇをドーピングした従来型のＨＢＴも製作した。
【００６６】
それぞれのウェハから、ＨＢＴ素子を作製し、それぞれの電流増幅率の最大値を測定したところ、本発明によるＨＢＴは２５であり、従来型のＨＢＴは２３．８でほぼ同じであった。ところが、それぞれの素子を１０００時間の間１００ｍＡ通電した後に、電流増幅率の最大値を測定すると、本発明によるＨＢＴ素子の電流増幅率は２４．３とほぼ変化が無かったのに対して、従来型のＨＢＴの電流増幅率は１０．５に大幅に低下していた。
【図面の簡単な説明】
【００６７】
【図１】本発明におけるＳｉドープＧａＮ成長中のアンモニアとＴＭＧの供給量の比率と、導電型・キャリア濃度の関係を示す図である。
【図２】本発明のＳｉドープｐ型ＧａＮ層成長時のＳｉＨ4／ＴＭＧのモル比と、正孔濃度の関係を示す図である。
【図３】本発明の実施例に係るＬＥＤの構造を示す図である。
【符号の説明】
【００６８】
１  基板
２  アンドープＧａＮ層
３  ｎ型ＧａＮ層
４  量子井戸構造
５  ｐ型ＧａＮ層
６  ｐ型電極
７  ｎ型電極
【図１】
2005322840.tif 000003
【図２】
2005322840.tif 000004
【図３】
2005322840.tif 000005