(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも表面近傍にガリウムを含むシリコン基板を準備する工程と、
前記シリコン基板の表面上にガリウムと窒素とを供給してガリウムを含有する窒化物半導体を前記シリコン基板の表面上に形成する工程とを備えた、窒化物半導体の製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板はｎ型の不純物を含む、請求項１に記載の窒化物半導体の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板の表面近傍に含まれるガリウムの濃度は１０17ｃｍ-3以上１０20ｃｍ-3以下である、請求項１または２に記載の窒化物半導体の製造方法。
【請求項４】
前記窒化物半導体を前記シリコン基板の表面上に形成する工程に先立って、前記シリコン基板の表面に、組成式がＡｌＩｎＮで表わされる中間層を形成する工程をさらに備えた、請求項１から３のいずれか１項に記載の窒化物半導体の製造方法。
【請求項５】
少なくともシリコン基板の表面近傍にガリウムをドープする工程と、
前記ガリウムがドープされた前記シリコン基板の表面上にガリウムと窒素とを供給してガリウムを含有する窒化物半導体を前記シリコン基板の表面上に形成する工程とを備えた、窒化物半導体の製造方法。
【請求項６】
前記シリコン基板の表面近傍にガリウムをドープする工程は、前記シリコン基板の表面にガリウムを含む有機金属を供給する工程、前記シリコン基板にガリウムを含むイオンを注入する工程および拡散法によりガリウムをドープする工程からなる群より選ばれたいずれかの工程により行なわれる、請求項５に記載の窒化物半導体の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、窒化物半導体の製造方法に関し、特に、シリコン基板上に形成された窒化物半導体発光素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化インジウム（ＩｎＮ）、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）およびそれらの混晶半導体からなる窒化物半導体を用いて、サファイア基板、窒化ガリウム基板もしくは炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板上に発光素子が作製されている。特に、ＩｎXＧａ1-XＮで組成式が表わされる結晶を発光層として用いることで、高輝度の発光を得ることができる。
【０００３】
シリコン基板は、上述のサファイア基板などに比べ、安価で高品質であり、しかも大きな面積のものが得られるため、このシリコン基板上に窒化物半導体の発光素子を形成することにより、上述の基板を用いた場合に比べてより安価に発光素子を作製できることが期待される。このような技術の一例として、たとえばシリコン基板上に窒化物半導体を作製する技術が開示されている。この技術では、シリコン基板上にガリウムを中間層として形成し、その上に窒化物半導体層を成長させ発光素子としている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上述の技術でシリコン基板上に窒化物半導体を形成した場合に、平坦な窒化物半導体を得ることが困難であるという問題があった。さらに、得られた結晶の品質が低下しやすいという問題があった。
【０００５】
そこで、この発明は上述のような問題点を解決するためになされたものであり、シリコン基板の上に形成された、高品質な窒化物半導体の製造方法を提供することを目的とするものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明者は、従来の技術において、シリコン基板上に形成される窒化物半導体の品質が低下する原因を調べた結果、窒化物半導体中のガリウムがシリコン基板へ異常拡散することにより、窒化物半導体素子の品質が低下することがわかった。
【０００７】
本発明者の知見について詳細に説明する。
シリコン基板上に、ガリウムを含む窒化物半導体、たとえば窒化ガリウム（ＧａＮ）、窒化ガリウムアルミニウム（ＧａＡｌＮ）、窒化インジウムガリウムアルミニウム（ＩｎＧａＡｌＮ）を成長しても、平坦な結晶成長膜を得ることが非常に困難である。このようにして成長した窒化物半導体とシリコン基板との界面付近を詳細に観察すると、単に窒化物半導体の表面が荒れているだけでなく、シリコン基板の表面自体も荒れている。これは、結晶成長中にシリコン基板表面が徐々に荒れてきているものと考えられる。
【０００８】
図８は、従来の窒化物半導体の断面図である。図８を参照して、従来の窒化物半導体では、シリコン基板１の表面１ｆ上に、中間層として窒化アルミニウム層１００を形成する。窒化アルミニウム層１００上に、窒化ガリウムからなる窒化物半導体層２００を形成する。
【０００９】
窒化物半導体層２００内には多くのガリウムが存在し、そのうちの一部のガリウムが矢印２００ａで示す方向にシリコン基板１側へ拡散する。これにより、窒化物半導体層２００内でガリウムが少なくなり、窒化物半導体の品質が低下するという問題があった。
【００１０】
すなわち、図８で示すように、窒化物半導体層２００を成長させる際に、シリコン基板１に向かってガリウム元素が不均一に拡散する。この拡散により、シリコン基板１の表面が荒れ、窒化物半導体の品質が低下する。
【００１１】
このような、結晶成長中のシリコン基板の表面荒れを抑制する手法について種々検討した結果、予めシリコン基板に周期律表第ＩＩＩＢ族元素（以下、ＩＩＩＢ族元素という）を均一にドーピングすれば、この荒れを防止でき、これにより、得られたガリウムを含む窒化物半導体の膜の表面の平坦性、結晶品質を向上させることができることが判明した。
【００１２】
この事実より、上述の問題点の原因を推測すると、シリコン基板上にガリウムを含む窒化物半導体の結晶成長を行なうと、結晶成長中に窒化物半導体を構成すべきＩＩＩＢ族元素、特にガリウムが拡散する。また、シリコン基板の熱膨張係数が窒化物半導体の熱膨張係数と異なるため、結晶成長時に生じる熱応力により、窒化物半導体の結晶成長時にシリコン基板への局所的なガリウムの拡散（異常拡散）が起こりやすくなるものと考えられる。
【００１３】
図１は、この発明の原理を説明するために示す窒化物半導体の断面図である。図１を参照して、この発明に従った窒化物半導体の製造方法では、表面１ｆ近傍に、周期律表第ＩＩＩＢ族元素としてのガリウムを含有するＩＩＩＢ族含有層１ｂが形成されたシリコン基板１を準備する。「表面近傍」とは、表面１ｆからの深さが約２０ｎｍ程度の領域をいい、この領域にＩＩＩＢ族含有層１ｂが形成されている。シリコン基板１の表面１ｆ上に中間層としての窒化アルミニウム層１００を形成する。窒化アルミニウム層１００上に窒化物半導体としての窒化物半導体層２００を形成する。窒化物半導体層２００を形成する際には、シリコン基板１の表面１ｆ近傍にＩＩＩＢ族含有層１ｂが形成されているため、窒化カリウム層中のガリウムがシリコン基板１側へ拡散することを防止できる。
【００１４】
本発明では、シリコン基板１の表面に予めＩＩＩＢ族元素がドープされたＩＩＩＢ族含有層１ｂが形成されているため、窒化物半導体層２００を成長させる際に窒化物半導体層２００からガリウムが拡散することが抑制される。また、たとえ若干は拡散しても、シリコン基板１側に均一に広がっていくことによって、上述の問題点を解決する。
【００１５】
本発明の方法に従えば、シリコン基板と窒化物半導体層２００との界面近傍でシリコンとＩＩＩＢ族元素の共晶が形成されて拡散を抑制しているとも考えられるが、この点については詳細は不明である。
【００１６】
なお、本明細書中において、窒化物半導体とは、ＶＢ族元素が窒素（Ｎ）であるＩＩＩ−Ｖ族半導体であり、任意組成のＢＡｌＧａＩｎＳｂＮを含む他、窒素の一部（ＶＢ族元素のうちの２０％以下）がヒ素（Ａｓ）、リン（Ｐ）に置き換わったものも含む。これらを用いた場合でも、同様の効果を奏する。
【００１７】
このような知見に基づいてなされた、この発明の１つの局面に従った窒化物半導体の製造方法は、少なくとも表面近傍にガリウムを含むシリコン基板を準備する工程と、シリコン基板の表面上にガリウムと窒素とを供給してガリウムを含有する窒化物半導体をシリコン基板の表面上に形成する工程とを備える。
【００１８】
このような構成を備えた窒化物半導体の製造方法に従えば、シリコン基板の表面には、ガリウムが予め含まれる。その表面上にガリウムを含有する窒化物半導体を成長させるため、窒化物半導体中のガリウムが、シリコン基板表面側へ拡散することを防止することができる。その結果、品質の高い窒化物半導体を提供することができる。
【００１９】
また好ましくは、シリコンはｎ型の不純物を含む。
また好ましくは、シリコン基板の表面近傍に含まれるガリウムの濃度は１０17ｃｍ-3以上１０20ｃｍ-3以下である。
【００２０】
ガリウムの濃度が１０17ｃｍ-3未満であれば、シリコン基板表面近傍のガリウムの濃度が小さくなり、ガリウムの拡散を抑制する効果が小さくなる。ガリウムの濃度が１０20ｃｍ-3を超えると、ガリウムの割合は大きくなり、シリコン基板の表面が荒れる。そのため、その上に形成された窒化物半導体の品質が低下する。
【００２１】
また好ましくは、窒化物半導体をシリコン基板の表面上に形成する工程に先立って、シリコン基板の表面に、組成式がＡｌＩｎＮで表わされる中間層を形成する工程をさらに備える。この場合、中間層が、シリコン基板と窒化物半導体との間に介在することで、ガリウムの拡散をさらに効果的に抑制することができる。
【００２２】
この発明の別の局面に従った窒化物半導体の製造方法は、少なくともシリコン基板の表面近傍にガリウムをドープする工程と、ガリウムがドープされたシリコン基板の表面上にガリウムと窒素とを供給してガリウムを含有する窒化物半導体をシリコン基板の表面上に成長させる工程とを備える。
【００２３】
このような工程を備えた窒化物半導体の製造方法に従えば、シリコン基板の表面には、ガリウムがドープされる。その表面上にガリウムを含有する窒化物半導体を成長させるため、窒化物半導体中のガリウムが、シリコン基板表面側へ拡散することを防止することができる。その結果、品質の高い窒化物半導体を提供することができる。
【００２４】
また好ましくは、シリコン基板の表面近傍にガリウムをドープする工程は、シリコン基板の表面にガリウムを含む有機金属を供給する工程、シリコン基板にガリウムを含むイオンを注入する工程および拡散法によりガリウムをドープする工程からなる群より選ばれたいずれかの工程により行なわれる。
【００２６】
【発明の実施の形態】
以下、この発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００２７】
（実施の形態１)
図２は、この発明に従って製造された窒化物半導体を有する半導体装置の断面図である。図２を参照して、半導体装置は、シリコン基板１と、シリコン基板１の表面１ｆに形成された、中間層としてのｎ型のＡｌＩｎＮ中間層１０と、ＡｌＩｎＮ中間層１０上に形成された、窒化物半導体としてのｎ型のＧａＩｎＮからなる第１のクラッド層２と、第１のクラッド層２上に形成されたＩｎXＧａ1-XＮからなる発光層３と、発光層３上に形成されたｐ型のＡｌＧａＩｎＮからなるキャリアブロック層４と、キャリアブロック層４上に形成されたｐ型のＧａＮからなる第２のクラッド層５が順に積層された構造を有する。
【００２８】
シリコン基板１にはｎ型の不純物としてのアンチモン（Ｓｂ）がドープされ、その濃度は１０20ｃｍ-3である。表面１ｆからの深さが２０ｎｍの所にまでアルミニウム、インジウムまたはガリウムのいずれかがドープされてＩＩＩＢ族含有層が形成されており、その濃度は１０19ｃｍ-3である。
【００２９】
さらに、シリコン基板１の下面には、ボンディング電極１５が形成され、第２のクラッド層５の上面には透明電極１６が設けられている。透明電極１６の上面の一部には、ボンディング電極１７が設けられている。
【００３０】
ここで、ＩｎXＧａ1-XＮ中の組成Ｘを変えることにより、バンド間発光の波長を紫外から赤色まで変化させることができる。本実施の形態では、青色で発光するものとした。なお、発光層３を、ＩｎＧａＡｌＮ、ＧａＡｓＮ、ＧａＩｎＡｓＮ、ＧａＰＮ、またはＧａＩｎＰＮなどとしてもよい。これらのＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の場合、ＶＢ族元素して、主として窒素を含むことにより、本発明の効果が得られる。
【００３１】
第２のクラッド層５にはマグネシウムがドープされており、ｐ型である。第２のクラッド層５の抵抗は比較的大きい。したがって、第２のクラッド層５の一端へボンディング電極１７のみから電流、すなわち正孔を注入しても、電流密度が発光層３の全域において均一とならないおそれがある。
【００３２】
そこで、ボンディング電極１７と第２クラッド層５との間に、第２のクラッド層５のほぼ全面にわたる薄膜の透明電極１６が設けられる。この透明電極１６が存在することにより、多くの発光を取出すことができる構成としている。
【００３３】
ｎ型のシリコン基板上に接続されるボンディング電極１５としては、金属が用いられる。たとえば、Ａｌ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、ＶまたはＮｂのいずれかを用いることが好ましい。
【００３４】
ｐ型の窒化ガリウムからなる第２のクラッド層５に接続される透明電極１６としては、厚みが２０ｎｍ以下の金属を用いることが好ましく、たとえばＴａ、Ｃｏ、Ｒｈ、Ｎｉ、Ｐｄ、Ｐｔ、Ｃｕ、ＡｇまたはＡｕのいずれかが用いられることが好ましい。
【００３５】
次に、本発明に従った窒化物半導体の製造方法について説明する。図３〜図７は、図２で示す半導体装置の製造方法を説明するための図である。
【００３６】
図３を参照して、シリコン基板１にアンチモンをドープする。次に、アルミニウム、インジウム、ガリウムまたはボロンのいずれかを、イオン注入を用いてシリコン基板１にドープする。このドープの方法としては、アルミニウム、インジウム、ガリウムおよびボロンなどのＩＩＩＢ族元素を含むドーパントをシリコン基板１の表面に接触させ、熱により拡散させるいわゆる拡散法を用いてもよい。さらに、ＩＩＩＢ族元素を含む有機金属をシリコン基板１の表面１ｆに供給し、ＩＩＩＢ族元素をドープしてもよい。これにより、表面１ｆ近傍に、ＩＩＩＢ族元素を含むシリコン基板１を準備する。
【００３７】
次に、シリコン基板１を洗浄し、シリコン基板１をＭＯＣＶＤ（有機金属化学気相成長）装置内に導入し、水素（Ｈ2）雰囲気の中で、温度１１００℃でクリーニングを行なう。
【００３８】
その後、キャリアガスとしてＮ2を流量１０リットル／分の割合で流しながら、温度８００℃で、アンモニア（ＮＨ3）とトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）、トリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、それぞれ流量５リットル／分、１０μモル／分、１７μモル／分で導入する。さらに、シラン（ＳｉＨ4）ガスを導入して、厚みが約２０ｎｍの、シリコンがドーピングされたｎ型のＡｌＩｎＮ中間層１０を形成する。ＡｌＩｎＮ中間層１０の組成式は、Ａｌ0.85Ｉｎ0.15Ｎで表わされる。窒化物半導体としての第１のクラッド層２をシリコン基板１の表面１ｆ上に成長させる工程に先立って、シリコン基板１の表面１ｆに、組成式がＧａXＴ1-XＮ（０≦Ｘ≦０．２、Ｔはガリウムおよびボロン以外のＩＩＩＢ族元素）で表わされるＡｌＩｎＮ中間層１０を形成する
図４を参照して、同じ温度で、ＴＭＡの供給を停止し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）およびＴＭＩを流量約２０μモル／分および１００μモル／分の割合でそれぞれ導入し、厚みが１μｍでシリコンがドーピングされた第１のクラッド層２を成長させた。第１のクラッド層２は、窒化物半導体であり、その組成式は、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎで表わされる。なお、ＡｌＩｎＮ中間層１０を堆積した後、その成長温度をさらに高温として第１のクラッド層２として、ＧａＮ層またはＡｌＧａＮ層を形成することも可能である。ここでは、Ｉｎを含みＡｌを含まないＧａＩｎＮの層を用いることで、基板の成長温度を高温とすることなく、低温成長させることが可能であり、クラックの発生を防止できる。シリコン基板１の上にガリウムと窒素とを供給してガリウムを含有する窒化物半導体としての第１のクラッド層２をシリコン基板１の表面１ｆ上に成長させる。
【００３９】
図５を参照して、ＴＭＡ、ＴＭＩおよびＴＭＧの供給を停止して、基板温度を７６０℃とした。インジウムの原料であるＴＭＩの流量を６．５μモル／分、ＴＭＧの流量を２．８μモル／分として導入、組成式がＩｎ0.18Ｇａ0.82Ｎで表わされる、厚みが３ｎｍの井戸層を形成する。
【００４０】
その後、シリコン基板１の温度を８５０℃とし、ＴＭＧの流量を１４μモル／分として導入し、ＧａＮからなる障壁層を形成する。同様に、井戸層と障壁層の成長を繰返し、多重量子井戸（ＭＱＷ）からなる発光層３を形成する。
【００４１】
図６を参照して、発光層３の成長が終了した後、最後の障壁層を形成した温度と同じ温度で、ＴＭＧの流量を１１μモル／分、ＴＭＡの流量を１．１μモル／分、ＴＭＩの流量を４０μモル／分とし、ｐ型のドーピング原料ガスであるビスシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ2Ｍｇ）の流量を１０ｎモル／分とし、厚みが５０ｎｍのｐ型のキャリアブロック層４を形成する。キャリアブロック層４の組成式はＡｌ0.20Ｇａ0.75Ｉｎ0.05Ｎで表わされる。
【００４２】
図７を参照して、キャリアブロック層４の成長が終了すると、温度１０００℃において、ＴＭＡの供給を停止し、厚みが１００ｎｍのｐ型のＧａＮからなる第２のクラッド層５を成長させる。第２のクラッド層５はｐ型で、組成式がＧａ0.9Ｉｎ0.1Ｎで表される。
【００４３】
このようにして、発光素子構造の成長が終了すると、ＴＭＧ、ＴＭＩおよびＣｐ2Ｍｇの供給を停止した後、シリコン基板１を室温まで冷却する。その後シリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置より取出す。
【００４４】
第２のクラッド層５上に透明電極１６を形成する。さらにその上の一部にボンディング電極１７を形成する。シリコン基板１の下面にボンディング電極１５を形成し、本発明の発光素子が完成する。
【００４５】
このようにして得られた半導体装置の電気的特性を測定した。導電率の高いシリコン基板１を用いているため、順方向に電流２０ｍＡを流したときの駆動電圧が３．０Ｖであり、絶縁性基板を用いた発光素子の駆動電圧３．４Ｖに比べ、低い電圧で駆動する素子を作製することが可能となる。また、輝度が３ｍＷの高輝度で、中心波長が４７０ｎｍの青色発光が得られた。
【００４６】
また、比較例として、シリコン基板１の表面１ｆ近傍にＩＩＩＢ族元素のドーピングを行なわない素子も形成した。この場合、窒化物結晶の平坦性が悪化し、同条件で駆動したときの駆動電圧は３．８Ｖであり、発光強度は０．５ｍＷであり、本発明の発光素子よりも発光強度が大幅に減少した。また、面内不均一発光を示しており、シリコン基板１側から成長層側に電流が均一に流れていないものと思われた。
【００４７】
次に、ＩＩＩＢ族元素のシリコン基板１へのドーピング量について検討した。アンチモンなどのｎ型ドーパントを濃度１０20ｃｍ-3となるようにドープした、低抵抗のｎ型のシリコン基板１に対して、Ａｌ、Ｉｎ、ＧａおよびＢのいずれかのＩＩＩＢ族元素を、このドーピング量と同程度の濃度１０20ｃｍ-3となるようにドープすることで、比較的好ましい結果が得られる。
【００４８】
さらに、これらＩＩＩＢ族元素を、濃度が１０20ｃｍ-3を超えてシリコン基板１表面付近にドープすると、シリコン基板１の状況が窒化物結晶の結晶成長用の基板として悪化し、かえってその上に成長する窒化物結晶の品質が低下する。これにより、発光強度が低下し、発光素子を構成する結晶としての特性が悪化する。
【００４９】
また、ＩＩＩＢ族元素のドープ量が１０17ｃｍ-3未満であれば、Ｇａ、Ａｌ、Ｉｎ、ＢなどのＩＩＩＢ族元素の異常拡散が生じやすく、成長中の表面モフォロジーが悪化する。その膜上に半導体発光素子を作製した場合、光電特性の悪い素子が得られる。
【００５０】
次に、ドーピングの深さについては、深さが３０ｎｍより深くなるようにドープされた場合には、この部分は、ｎ型の不純物とｐ型の不純物とが同じにドープされたやや抵抗の高い領域となる。この領域が厚くなることで、作製した半導体発光素子の駆動電圧が若干上昇する傾向があり好ましくない。しかしながら、上に形成される窒化物半導体の結晶の品質を向上させ、それにより発光素子の発光強度との特性を向上させるためには、シリコン基板１の表面１ｆ付近にのみＩＩＩＢ族元素がドープされている必要はなく、シリコン基板１全体にドープされてもよい。これは、素子電圧の上昇の程度と、所定のドーピングプロファイルを有する基板の作製しやすさから、総合的に判断すればよい。
【００５１】
なお、この実施の形態では、シリコン基板１として、ｎ型のシリコン基板１を用いたが、ｐ型のシリコン基板１を用いることも考えられる。この場合、シリコン基板１を通じて半導体発光素子の電極を形成する場合に、窒化物結晶を、ｐ型およびｎ型の順に作製し、半導体発光素子を形成する必要がある。
【００５２】
しかしながら、シリコン基板１上に低抵抗のｐ型窒化物半導体を直接形成することは困難である。そのため、実際には、シリコン基板１をｎ型とした、本発明の実施の形態とならざるを得ない。
【００５３】
よって、用いられるシリコン基板１としては、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐなどのｎ型の不純物がドープされたｎ型のシリコン基板１とする。これに、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ、ＢなどのＩＩＩＢ族元素をその濃度が１０17ｃｍ-3以上１０20ｃｍ-3以下の範囲で、少なくとも、シリコン基板１の表面１ｆ付近にドープすることが好ましい。
【００５４】
ガリウム原子を予め制御された条件で均一にシリコン基板１の表面にドープしておくことにより、ガリウムを含む窒化物半導体の成長中に、ガリウム元素が異常拡散することが防止される。また、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎおよびＢなどのＩＩＩＢ族元素を予めシリコン基板１の表面１ｆ付近にドープしておくことにより、ＩＩＩＢ族元素のシリコン基板１への拡散が抑制される。
【００５５】
また、この実施の形態では、シリコン基板１上に、ＡｌＩｎＮからなる中間層１０を形成してから、ガリウムを含む窒化物半導体としての第１のクラッド層の成長を行なった。このように、シリコン基板１上に一旦ガリウムの含有量の小さい結晶を中間層１０として形成することで、ガリウムの異常拡散による、ガリウムを含む窒化物半導体の結晶品質の低下が抑制される。この点から、中間層１０としては、ＩＩＩＢ族中に示すガリウムの割合が０．２以下であることが好ましいことが、本発明者の検討により明らかになった。
【００５６】
さらに、中間層１０の膜厚としては２ｎｍ以上１００ｍ以下が好ましく、クラックの発生を防止する観点からは、５ｎｍ以上６０ｎｍ以下の範囲とすることが好ましいことがわかった。なお、ここに記した好ましい中間層の条件は、実施の形態２でも同様である。
【００５７】
（実施の形態２）
上述の実施の形態１においては、上述の実施の形態１では、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐなどのｎ型不純物がドープされたシリコン基板１にＡｌ、Ｇａ、Ｉｎ元素を、イオン注入もしくは拡散法を用いることでドーピングしたシリコン基板の表面に、窒化物半導体を形成した。
【００５８】
これに対して、実施の形態２では、本発明者は、数々の実験結果より、Ｓｂ、ＡｓまたはＰがドープされたｎ型のシリコン基板１に、窒化物半導体の結晶成長に先立って、温度６００℃以上１１００℃以下の温度条件で、ＴＭＡ、ＴＭＧ、ＴＭＩｎなどのＩＩＩＢ族元素を含有する原料を導入することで、シリコン基板１の表面１ｆ近傍にこれらのＩＩＩＢ族元素を導入でき、これにより、実施の形態１と同様の効果を上げることが判明した。
【００５９】
シリコン基板１の表面１ｆ近傍にＩＩＩＢ族元素をドープする工程は、シリコン基板１の表面１ｆにＩＩＩＢ族元素を含む有機金属を供給する工程、シリコン基板１にＩＩＩＢ族元素を注入する工程および拡散法によりＩＩＩＢ族元素をドープする工程からなる群より選ばれたいずれかの工程により行なわれる。
【００６０】
中でも、ＴＭＡを用いることが特に好ましく、他の原料ガスに比較して、効果が高い傾向がみられた。この際の雰囲気としては、水素もしくは窒素をキャリアガスとして用いることができる。好ましくは、上述のＩＩＩＢ族元素を含有する原料を導入する工程に続けて、温度１０００℃以上１２００℃以下で熱処理を行なうことが望ましい。
【００６１】
つまり、実施の形態１において、シリコン基板１として、ｎ型の不純物に加えて、その表面にＩＩＩＢ族元素をドープしたものを使用した。この実施の形態２では、シリコン基板１として、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐなどのｎ型の不純物がドープされたシリコン基板１を用い、実施の形態１におけるＡｌＩｎＮ中間層１０の成長工程の直前に、上記ＩＩＩＢ族元素を含有する原料を導入する工程を実施する。他の工程は、実施の形態１と同様である。その効果も実施の形態１と同様であった。その後、この実施の形態２では、熱処理工程を実施することにより、シリコン基板１の表面１ｆの酸化を抑えることが可能となり、ＡｌＧａＩｎＮ中間層１０とシリコン基板１の界面の導電性が改善される。これにより、上述の実施の形態１よりさらに導電性の高い窒化物半導体の発光素子を作製することが可能となった。
【００６２】
また、この実施の形態においても、実施の形態１と同様にＡｌＩｎＮ中間層を用いることで、上記記載の効果が得られ、望ましい構成となった。
【００６３】
今回開示された実施の形態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。
【００６４】
【発明の効果】
本発明によれば、Ｓｂ、Ａｓ、Ｐなどのｎ型の不純物がドープされたシリコン基板１の表面１ｆにＡｌ、Ｇａ、ＩｎまたはＢ元素を、イオン注入もしくは拡散の技術によりドープすること、またはシリコン基板上に、これら元素を有する有機金属をエピタキシャル成長前にドープし、ドーピングを行なったシリコン基板を用いる。これにより、シリコン基板１の表面状態が良好で、発光素子として望ましい高品質の窒化物半導体としての第１のクラッド層２を得ることが可能となる。
【００６５】
さらには、シリコン基板１側から直接電流を流すことが可能な窒化物半導体装置を作製することができた。
【図面の簡単な説明】
【図１】  この発明の原理を説明するために示す窒化物半導体の断面図である。
【図２】  この発明に従って製造された窒化物半導体を有する半導体装置の断面図である。
【図３】  図２で示す半導体装置の製造方法の第１工程を示す断面図である。
【図４】  図２で示す半導体装置の製造方法の第２工程を示す断面図である。
【図５】  図２で示す半導体装置の製造方法の第３工程を示す断面図である。
【図６】  図２で示す半導体装置の製造方法の第４工程を示す断面図である。
【図７】  図２で示す半導体装置の製造方法の第５工程を示す断面図である。
【図８】  従来の窒化物半導体の断面図である。
【符号の説明】
１  シリコン基板、１ｂ  ＩＩＩＢ族元素含有層、１ｆ  表面、２  第１のクラッド層、３  ＩｎＧａＮ発光層、１００  窒化アルミニウム層、２００  窒化ガリウム層。
【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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