(57)【要約】【課題】  III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化するｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法、および半導体素子を提供する。【解決手段】  ｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法は、ｐ型ドーパントが添加されたIII族窒化物半導体領域４５、４７を形成する工程と、ｐ型ドーパントが添加されたIII族窒化物半導体領域４５、４７に中性子線５３を照射して水素５５を脱離させ、活性化されたｐ型ドーパント５７を形成する工程を含むことを特徴とする。加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域４５、４７中のｐ型ドーパントを活性化することができる。中性子線は電荷を持たないので、通過する物質との衝突によってのみ相互作用する。水素の原子核である陽子の質量と中性子の質量がほぼ等しい為、水素原子との相互作用がもっとも大きい。【選択図】  図３
2005303146.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法であって、
ｐ型ドーパントが添加されたIII族窒化物半導体領域に中性子線を照射してｐ型ドーパントを活性化する工程を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２】
前記中性子線は、５ミリエレクトロンボルト以上０．５エレクトロンボルト以下であるエネルギーの中性子を含む請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記ｐ型ドーパントは、マグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載された方法。
【請求項４】
基板上に設けられておりｐ型III族窒化物半導体領域を備え、
前記ｐ型III族窒化物半導体領域のｐ型ドーパントは、中性子線の照射によって活性化されていることを特徴とするIII族窒化物半導体素子。
【請求項５】
前記ｐ型ドーパントは、マグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれか一方であることを特徴とする請求項４に記載されたIII族窒化物半導体素子。
【請求項６】
ｎ型III族窒化物半導体領域と、
前記ｐ型III族窒化物半導体領域と前記ｎ型III族窒化物半導体領域との間に設けられた量子井戸構造領域と
を更に備える、請求項４または請求項５に記載されたIII族窒化物半導体素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法、およびIII族窒化物半導体素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＵＲＬ（http://rrsys.tokai.jaeri.go.jp/riyou-bunya）によって示されるＷＷＷに記載されているように、原研の研究炉を用いてシリコン中性子ドーピングが行われている。このシリコン中性子ドーピングでは、シリコン単結晶に中性子を照射し、シリコン中のＳｉ−３０からＳｉ−３１を生成する。このＳｉ−３１がベータ崩壊するとＰ−３１が生成される。中性子ドーピングで製造したシリコン半導体は、他の方法により製造した半導体よりも均一性がよいので、大電力用のサイリスタやパワートランジスタ、ダイオード等の製品に用いられている。原研の研究炉では、運転の変遷に伴い、JRR-4、JRR-2、JRR-3と利用する原子炉を変えながら、２２年間平均して年間１．５トンのシリコンを照射している。
【０００３】
通常、この製造法をＮＴＤ（Neutron Transmutation Doping）法と称し、この方法で製造された半導体用シリコンを通称ＮＴＤシリコン（Neutron Transmutation Doped Silicon）と呼んでいる。ＮＴＤ法はリンの添加方法であるので、ｎ型半導体用シリコン単結晶の製造に利用される。 
シリコンに中性子を照射すると、シリコン（同位体元素構成：Ｓｉ−２８、Ｓｉ−２９およびＳｉ−３０）中のＳｉ−３０（天然存在比：３．０５パーセント）が中性子の照射を受け、Ｓｉ−３１（半減期：２．６２時間）が生成される。Ｓｉ−３１はベータ線を出し、核変換し、安定同位元素のリン（Ｐ−３１）に変換する。
【０００４】
シリコン中性子照射ドーピングは、この現象を利用し、シリコン単結晶に中性子を照射し、単結晶中にリン（Ｐ−３１）を均一にドープ（混入）させる方法である。シリコン単結晶中のリンの分布が、従来の不純物元素を添加する方法では得られない均一性を示すため、半導体製造の一分野を成している。
【０００５】
［ｎ  ＋（Ｓi−30）］ →（Ｓi−31）→   ［（Ｐ−31）＋  ベータ線］
中性子ｎの照射前のシリコンは導電性が低く絶縁物に近いが、中性子ｎの照射によってごく少量のリンが上記のように生成すると、その量に応じて導電性が上がりｎ型のシリコン半導体となる。
【非特許文献１】http://rrsys.tokai.jaeri.go.jp/riyou-bunya/
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
青色の半導体レーザおよび発光ダイオードといった窒化物半導体素子を実現するためには、低抵抗なｐ型ＧａＮ膜およびＡｌＧａＮ膜が必要となる。半導体領域内のｐ型ドーパントを活性化する必要がある。この理由は、結晶中に添加されたｐ型不純物が、成長中または成長直後の高温状態において、雰囲気中に含まれる水素原子と結合することにある。このようなドーパントは、実使用状態である室温付近ではイオン化しない。
【０００７】
中性子線は、放射線の一種で、中性子の流れをいう。中性子は電荷を持たないので固体や液体を速やかに透過し、それらが通過する物質の原子核との衝突によってのみ減速あるいは停止される。水素の原子核である陽子の質量は中性子の質量とほぼ等しいので、中性子は水素原子核と衝突するとき１回の衝突当たり最も多くのエネルギーを失う。したがって、核分裂の時に発生するようなエネルギーの高い中性子が物質中を通過するとき、陽子（水素の原子核）は、中性子との衝突によってはじき飛ばされる。また、中性子線を防ぐには、水素を含む物質（水やパラフィンなど）とそれを吸収する物質（ホウ素など）の混合物で遮へいする。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みてなされたものである。本発明の目的は、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントが活性化されるｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法、および半導体素子を提供することとしている。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面は、ｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法である。この方法は、ｐ型ドーパントが添加されたIII族窒化物半導体領域に中性子線を照射してｐ型ドーパントを活性化する工程を含むことを特徴とする。
【００１０】
加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化することができる。中性子線は電荷を持たないので、通過する物質との衝突によってのみ相互作用する。水素の原子核である陽子の質量と中性子の質量がほぼ等しい為、水素原子との相互作用がもっとも大きい。
【００１１】
本発明の方法では、前記中性子線は、５ミリエレクトロンボルト以上０．５エレクトロンボルト以下であるエネルギーの中性子を含むことが好ましい。
【００１２】
中性子のエネルギーが５ミリエレクトロンボルト未満であると、活性化のために十分なエネルギーを水素原子に与えられない。中性子のエネルギーが０．５エレクトロンボルトを超えると、大きな原子核の非弾性散乱の断面積が大きくなり、母相であるガリウム原子、インジウム原子、アルミニウム原子、マグネシウム原子、窒素原子に損傷が加わる。
【００１３】
本発明の方法では、前記ｐ型ドーパントはマグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれか一方である。マグネシウム若しくは亜鉛は、III族窒化物半導体の分野においてｐ型ドーパントとして働く。
【００１４】
本発明の別の側面によれば、III族窒化物半導体素子は、（ａ）基板上に設けられておりｐ型III族窒化物半導体領域を備え、前記ｐ型III族窒化物半導体領域のｐ型ドーパントは、中性子線の照射によって活性化されている。
【００１５】
中性子線は電荷を持たないので、通過する物質との衝突によってのみ相互作用する。水素の原子核である陽子の質量と中性子の質量がほぼ等しい為、水素原子との相互作用がもっとも大きい。加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化することができるので、活性化による熱的な影響が無い半導体素子が提供される。
【００１６】
本発明のIII族窒化物半導体素子では、前記ｐ型ドーパントは、マグネシウムおよび亜鉛の少なくともいずれか一方である。マグネシウム若しくは亜鉛は、III族窒化物半導体の分野においてｐ型ドーパントとして働く。
【００１７】
本発明のIII族窒化物半導体素子は、（ｂ）ｎ型III族窒化物半導体領域と、（ｃ）前記ｐ型III族窒化物半導体領域と前記ｎ型III族窒化物半導体領域との間に設けられた量子井戸構造領域とを更に備えることができる。
【００１８】
このIII族窒化物半導体素子では、加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化することができるので、熱的な劣化の無い量子井戸構造領域が提供される。
【００１９】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００２０】
以上説明したように、本発明によれば、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化するｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法、およびIII族窒化物半導体素子が提供される。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２１】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法、およびIII族窒化物半導体素子に係わる実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００２２】
（第１の実施の形態）
図１（Ａ）は、第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子を示す図面である。図１（Ｂ）は、第１の実施の形態の一変形例の窒化物半導体素子を示す図面である。
【００２３】
図１（Ａ）を参照すると、窒化物半導体素子１は、III族窒化物基板といった基板３と、半導体領域５と、III族窒化物半導体層７とを備える。半導体領域５は、一実施例では、第１のIII族窒化物半導体から成り、この第１のIII族窒化物半導体の層はインジウム元素、ガリウム元素、アルミニウム元素の少なくともいずれかと窒素元素との化合物半導体から成る。III族窒化物半導体層７は活性領域であり、例えば、ガリウム原子およびインジウム元素の少なくともいずれかと、窒素原子とを含む半導体から成る。この活性領域は、III族窒化物基板３と半導体領域５との間に設けられている。半導体領域５には、ｐ型ドーパントを含んでおり、ｐ型ドーパントはマグネシウム若しくは亜鉛である。マグネシウム若しくは亜鉛は、III族窒化物半導体の分野においてｐ型ドーパントとして働く。ｐ型III族窒化物の半導体領域５のｐ型ドーパントは、中性子線の照射によって活性化されている。
【００２４】
中性子線は電荷を持たないので、窒化物半導体素子を構成する半導体領域中の水素原子以外の原子との電気的な相互作用が少ない。加熱炉を用いることなく、III族窒化物の半導体領域５中のｐ型ドーパントを活性化することができるので、活性化による熱的な影響が無い半導体素子が提供される。
【００２５】
窒化物半導体素子１は、III族窒化物基板３上に設けられた第１のクラッド層１１および第２のクラッド層１３を含むことができる。活性領域７は、第１のクラッド層１１と第２のクラッド層１３との間に設けられている。第１のクラッド層１１は、例えば、アンドープまたはｎ型ＩｎＧａＮ半導体から成ることができる。第２のクラッド層１３は、例えば、アンドープまたはｐ型ＩｎＧａＮ半導体から成ることができる。ｐ型ＩｎＧａＮ半導体中のｐ型ドーパントは、中性子線の照射によって活性化されている。
【００２６】
窒化物半導体素子１では、基板３は、例えば、導電性III族窒化物から成ることができ、例えばｎ型半導体から成ることができる。窒化物半導体素子１は、III族窒化物基板３上に設けられたIII族窒化物半導体層１５を含むことができる。III族窒化物半導体層１５は、例えば、III族窒化物基板の材料と同じ半導体材料、具体的に記載すれば、ＧａＮ半導体から成ることができる。
【００２７】
窒化物半導体素子１は、III族窒化物基板３上に設けられたコンタクト層１７を含むことができる。コンタクト層１７は、例えば、ｐ型ＧａＮ半導体から成ることができる。ｐ型ＧａＮ半導体中のｐ型ドーパントは、中性子線の照射によって活性化されている。コンタクト層１７とクラッド層１３との間には、半導体領域５が設けられている。
【００２８】
窒化物半導体素子１は、コンタクト層１７上に設けられたアノード電極１９を含むことができ、またIII族窒化物基板３の裏面３ａ上に設けられたカソード電極２１を含むことができる。窒化物半導体素子１では、電子およびホールの一方のキャリアがIII族窒化物半導体層１５から活性領域７に提供され、電子およびホールの他方のキャリアが半導体領域５から活性領域７に提供され、これらのキャリアは活性領域７に閉じ込められる。活性領域７は、光を発生する。
【００２９】
III族窒化物基板３は、例えば窒化ガリウム基板であることができ、他に、窒化アルミニウム基板、サファイア基板を用いることができる。半導体領域５内の第１のIII−Ｖ化合物半導体層は、例えばIII族窒化物半導体層であり、一例を示せば、ＧａＮ半導体、ＩｎＧａＮ半導体、ＡｌＮ半導体、ＩｎＧａＡｌＮ半導体層である。活性領域７内のIII族窒化物半導体層は、例えばＩｎＧａＮ半導体から成る。
【００３０】
図１（Ｂ）を参照すると、窒化物半導体素子１ａは、III族窒化物基板３と、半導体領域５と、量子井戸領域９とを備える。量子井戸領域９は、井戸層９ａおよびバリア層９ｂを含む。井戸層９ａは、第１のＩｎＸ１ＡｌＹ１Ｇａ１−Ｙ１−Ｘ１Ｎ半導体（０＜Ｘ１＜１、０≦Ｙ１＜１、０＜Ｘ１＋Ｙ１＜１）から成り、バリア層９ｂは、第２のＩｎＸ２ＡｌＹ２Ｇａ１−Ｙ２−Ｘ２Ｎ半導体（０＜Ｘ２＜１、０≦Ｙ２＜１、０＜Ｘ２＋Ｙ２＜１）から成る。図１（Ｂ）に示されるように、バリア層９ｂは、井戸層９ａに対して電位障壁を提供する。量子井戸領域９は、III族窒化物基板３と半導体領域５との間に設けられている。半導体領域５は、インジウム元素、ガリウム元素、アルミニウム元素の少なくともいずれかと窒素元素との化合物からなる第１の半導体層５ａを含むことができる。
【００３１】
このIII族窒化物半導体素子では、加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを活性化することができるので、熱的な劣化の無い量子井戸構造９が提供される。
【００３２】
窒化物半導体素子１ａは、発光ダイオードまたはレーザダイオードといった半導体発光素子であることができ、例えば発光ダイオードは、下記に示す
III族窒化物基板３：ｎ型ＧａＮ基板、
III族窒化物半導体層１５：Ｓｉドープｎ型ＧａＮ半導体
２マイクロメートル
第１のクラッド層１１：アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体
１５ナノメートル
量子井戸構造９：５周期
井戸層９ａ：アンドープＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ半導体
１．６ナノメートル
バリア層９ｂ：アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体
１５ナノメートル
第２のクラッド層１３：アンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体
１５ナノメートル
III族窒化物半導体層５：Ｍｇドープｐ型ＡｌＧａＮ半導体
２０ナノメートル
中性子照射による活性化
コンタクト層１７：Ｍｇドープｐ型Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体
５０ナノメートル
中性子照射による活性化
電極（アノード）：Ｎｉ／Ａｕ
電極（カソード）：Ｔｉ／Ａｌ
から構成される。
【００３３】
以上説明したように、本実施の形態によれば、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを加熱による活性化することを行わないｐ型のIII族窒化物半導体領域を含むIII族窒化物半導体素子が提供される。
【００３４】
（第２の実施の形態）
図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子を形成する方法の工程を示す図面である。図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、この実施の形態に係る窒化物半導体素子を形成する方法の工程を示す図面である。
【００３５】
III族化合物導電性基板を準備する。III族化合物導電性基板は、図２（Ａ）に示されるように、例えば窒化ガリウム基板３１であることができる。窒化ガリウム基板３１にアンモニア（ＮＨ３）を用いて前処理を行う。この前処理の温度は、例えば、摂氏１１００度であることができる。次いで、窒化ガリウム基板３１上に窒化ガリウム（ＧａＮ）膜３３を形成する。窒化ガリウム（ＧａＮ）膜３３は、例えばｎ型導電性を有する。窒化ガリウム膜３３は、例えば、有機金属気相成長装置を用いて成長される。成膜温度は、例えば、摂氏１１５０度である。その膜厚は、例えば、約２マイクロメートルである。
【００３６】
次いで、図２（Ｂ）に示されるように、窒化ガリウム膜３３上に、第１のクラッド膜３５を形成する。第１のクラッド膜３５は、例えばＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体膜であることができ、このＩｎＧａＮ半導体膜はアンドープであることができる。その成膜温度は、例えば摂氏８００度であることができる。その膜厚は、例えば１５ナノメートルである。
【００３７】
この後に、III族窒化物半導体層を含む活性領域３７をIII族化合物導電性基板上に形成する。活性領域３７は、インジウム元素およびガリウム元素を含む窒化物半導体層を含んでおり、例えばＩｎＧａＮ半導体層を含むことができる。好適な実施例では、図２（Ｃ）に示されるように、活性領域３７は、量子井戸構造を有することができる。この活性領域３７は、井戸膜３９およびバリア膜４１を含むことができる。井戸膜３９およびバリア膜４１の各々は、ＩｎＧａＮ半導体膜であることができる。井戸膜３９は、例えばアンドープＩｎ０．１５Ｇａ０．８５Ｎ半導体膜であることができ、バリア膜４１は、例えばアンドープＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体膜であることができる。この量子井戸構造では、これらの井戸膜３９およびバリア膜４１が交互に５周期の繰り返して形成される。井戸膜３９およびバリア膜４１の成膜温度は、例えば摂氏８００度であることができる。
【００３８】
次いで、図３（Ａ）に示されるように、活性領域３７上に、第２のクラッド膜４３を形成する。第２のクラッド膜４３は、例えばＩｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎ半導体膜であることができ、このＩｎＧａＮ半導体膜はアンドープであることができる。その成膜温度は、例えば摂氏８００度であることができる。その膜厚は、例えば１５ナノメートルである。
【００３９】
この後に、図３（Ｂ）に示されるように、第２のクラッド膜４３上に、第３のクラッド膜を形成する。第３のクラッド膜は、マグネシウムといったｐ型ドーパントを含む。また、第３のクラッド膜は、III−Ｖ化合物半導体膜４５である。III−Ｖ化合物半導体膜４５は、例えば、ガリウム元素、アルミニウム元素の少なくともいずれかと窒素元素との化合物からなることができる。第３のクラッド膜の成膜温度は、例えば摂氏１１００度程度である。その膜厚は、例えば２０ナノメートル（ｎｍ）であることができる。
【００４０】
この後に、図３（Ｃ）に示されるように、第３のクラッド膜上に、コンタクト膜４７を形成する。コンタクト膜４７は、III−Ｖ化合物半導体であり、例えばマグネシウムドーパントを含むＧａＮ半導体で形成することができる。また、コンタクト膜４７の半導体は、第３のクラッド膜の半導体のバンドギャップよりも小さいバンドギャップを有しており、第３のクラッド膜と同じく、摂氏１１００度程度の温度で形成されることができる。
【００４１】
ｐ型ドーパントが添加されたIII族窒化物半導体領域４５、４７を形成した後に、このIII族窒化物半導体領域４５、４７に、中性子線照射装置５１を用いて中性子線５３を照射する。この照射によって、III族窒化物半導体領域４５、４７から水素５５が脱離して、活性化されたｐ型ドーパント５７がIII族窒化物半導体領域４５、４７内に形成される。加熱炉を用いることなく、III族窒化物半導体領域４５、４７中のｐ型ドーパントを活性化することができる。中性子線は電荷を持たないので、通過する物質との衝突によってのみ相互作用する。水素の原子核である陽子の質量と中性子の質量がほぼ等しい為、水素原子との相互作用がもっとも大きい。ｐ型ドーパントのマグネシウムから水素を解離させるために熱または赤外線等を用いて温度を上げることがない。これによって、ｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法が提供される。
【００４２】
この方法では、中性子線は、５ミリエレクトロンボルト以上であるエネルギーの中性子を含むことができ、０．５エレクトロンボルト以下であるエネルギーの中性子を含むことが好ましい。５ミリエレクトロンボルト以上０．５エレクトロンボルト以下のエネルギーを有する中性子に対して、水素の全散乱断面積は、８１．７ｂａｒｎ（１ｂａｒｎ＝１０−２４ｃｍ２）であり、一方、窒素（Ｎ）が１２．２ｂａｒｎであり、マグネシウム（Ｍｇ）が３．７ｂａｒｎであり、アルミニウム（Ａｌ）が１．６ｂａｒｎであり、ガリウム（Ｇａ）が６．７ｂａｒｎであり、これらの全散乱断面積は、水素の全散乱断面積に比べて一桁程度小さい。すなわち、上記の範囲のエネルギーの中性子線を用いることによって水素のみを有効に活性化することができる。中性子のエネルギーが５ミリエレクトロンボルト未満であると、水素を解離させるために十分なエネルギーが与えられない。中性子のエネルギーが０．５エレクトロンボルトを超えると、大きな原子核の非弾性散乱の断面積が大きくなり、母相であるガリウム、アルミニウム、マグネシウム、窒素などの損傷が大きくなる。中性子線の照射は、例えば、常温および常圧の下で行うことができる。物質への透過能が高いので、電子線よりも深い位置にあるｐ型ドーパントを活性化できる。また、活性化されるｐ型ドーパント分布の均一性が高い。熱中性子線束の大きさは、例えば１０１４／ｃｍ・ｓｅｃ程度であり、また照射時間は、例えば数百分程度である。
【００４３】
この後に、アノード電極のための電極膜をコンタクト膜４７上に形成する。カソード電極のための電極膜を基板の裏面３１上に形成する。中性子線照射は、電極を形成した後に行うことができる。
【００４４】
以上説明したように、本実施の形態によれば、III族窒化物半導体領域中のｐ型ドーパントを加熱による活性化することを行わないｐ型のIII族窒化物半導体領域を形成する方法が提供される。
【００４５】
好適な実施例では、半絶縁性ＧａＮ基板をサセプタ上に配置し、以下の通り有機金属気相成長法によりｐ型半導体層を作製する。原料にはトリメチルガリウム、アンモニア、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。まず、温度を摂氏１１００度にて水素（Ｈ２）とアンモニア（ＮＨ３）を導入しクリーニングを行う。成長温度摂氏１１５０度でＧａＮ層を２マイクロメートル成長した後、成長温度を摂氏１１００度にて厚さ５０ナノメートルのＭｇドープＧａＮ膜を成長する。こうして成長したｐ型半導体層を中性子線照射装置にセットし、試料に５０ミリエレクトロンボルトの中性子線を照射し低抵抗化を行った試料は、ホール測定の結果、ｐ型導電性を示す。
【００４６】
別の実施例では、サファイア基板をサセプタ上に配置し、以下の通り有機金属気相成長法によりｐ型半導体層を作製した。原料にはトリメチルガリウム、アンモニア、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。まず、温度を摂氏１１００度にて水素ガス（Ｈ２）を導入しクリーニングを行った後に、成長温度摂氏４７５度で低温緩衝層を２５ナノメートル成長し、摂氏１１６０度の成長温度でＧａＮ層を２マイクロメートル成長した後、摂氏１１１０度の成長温度にて厚さ５００ナノメートルのＭｇドープＧａＮ層を成長する。こうして成長したｐ型半導体層を中性子線照射装置にセットし、試料に５０ミリエレクトロンボルトの中性子線を照射し低抵抗化を行った試料をホール測定した結果、ｐ型導電性を示す。
【００４７】
更なる別の実施例では、ｎ導電性ＧａＮ基板をサセプタ上に配置し、以下の通り有機金属気相成長法により青色発光ダイオード構造を作製している。原料にはトリメチルガリウム、トリメチルアルミニウム、トリメチルインジウム、アンモニア、シラン、ビスエチルシクロペンタジエニルマグネシウムを用いている。まず、摂氏１１００度の成長温度でｎ型ＧａＮ層を２マイクロメートル成長した後、温度を摂氏８００度に落とし厚さ１．６ナノメートル、Ｉｎ０．１６Ｇａ０．８４Ｎの井戸層と厚さ１５ナノメートル、Ｉｎ０．０１Ｇａ０．９９Ｎの障壁層からなる５ＭＱＷ活性層を成長、温度を摂氏１１００度に昇温した後、ＭｇドープＡｌ０．１２Ｇａ０．８８Ｎを２０ナノメートル成長、さらにｐ型コンタクトＧａＮ膜を５０ナノメートル成長する。こうして成長したＬＥＤエピ構造を中性子線照射装置にセットし、試料に５０ミリエレクトロンボルトの中性子線を照射し低抵抗化を行い、ｐ型ＧａＮ層上に半透明アノード電極、ＧａＮ基板上でエピ層と反対側にカソード電極を形成し、青色発光ダイオードを作製している。この発光ダイオードに連続電流印加を行ったところ、同一のウェハから取り出し中性子線を用いずに低抵抗化した試料より高い光出力が得られている。また、低抵抗化の前後でＸＲＤ測定を行った結果、別方法によりドーパントを活性化した試料と比較して中性子線を用いて活性化された試料では、より高次のサテライトまで観測される。この結果は、結晶性が劣化せずに低抵抗化することができたことを示していると考えられる。
【００４８】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【図面の簡単な説明】
【００４９】
【図１】図１（Ａ）は、第１の実施の形態に係る窒化物半導体素子を示す図面である。図１（Ｂ）は、第１の実施の形態の一変形例の窒化物半導体素子を示す図面である。
【図２】図２（Ａ）、図２（Ｂ）および図２（Ｃ）は、第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子を形成する方法の工程を示す図面である。
【図３】図３（Ａ）、図３（Ｂ）および図３（Ｃ）は、第２の実施の形態に係る窒化物半導体素子を形成する方法の工程を示す図面である。
【符号の説明】
【００５０】
１…窒化物半導体素子、３…基板、５…半導体領域、７…III族窒化物半導体層、９…量子井戸領域、９ａ…井戸層、９ｂ…バリア層、１１…第１のクラッド層、１３…第２のクラッド層、１５…III族窒化物半導体層、１７…コンタクト層、１９…アノード電極、２１…カソード電極、３１…窒化ガリウム基板、３３…窒化ガリウム膜、３５…第１のクラッド膜、３７…活性領域、３９…井戸膜、４１…バリア膜、４３…第２のクラッド膜、４５…III−Ｖ化合物半導体膜、４７…コンタクト膜、５１…中性子線照射装置、５３…中性子線、５５…脱離水素、５７…ｐ型ドーパント  
【図１】
2005303146.tif 000003
【図２】
2005303146.tif 000004
【図３】
2005303146.tif 000005