特許 6516258 ＺｎＯ系半導体構造の製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6516258

(24)【登録日】2019年4月26日

(45)【発行日】2019年5月22日

(54)【発明の名称】ＺｎＯ系半導体構造の製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 33/28 20100101AFI20190513BHJP

   H01L 21/363 20060101ALI20190513BHJP

   C23C 14/08 20060101ALI20190513BHJP

   C23C 14/22 20060101ALI20190513BHJP

   C23C 14/58 20060101ALI20190513BHJP

【ＦＩ】

   H01L33/28

   H01L21/363

   C23C14/08 C

   C23C14/22 Z

   C23C14/58 A

   C23C14/58 C

【請求項の数】5

【全頁数】10

(21)【出願番号】特願2015-144585(P2015-144585)

(22)【出願日】2015年7月22日

(65)【公開番号】特開2017-28077(P2017-28077A)

(43)【公開日】2017年2月2日

【審査請求日】2018年6月13日

(73)【特許権者】

【識別番号】000002303

【氏名又は名称】スタンレー電気株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】100091340

【弁理士】

【氏名又は名称】高橋 敬四郎

(72)【発明者】

【氏名】佐野 道宏

(72)【発明者】

【氏名】佐藤 有香

【審査官】 島田 英昭

(56)【参考文献】

【文献】 特開２０１５−４６５９３（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−３２６８０（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−１１５５６６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２０１５−７３０４１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 国際公開第２００８／００４６５７（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 米国特許第７７２３１５４（ＵＳ，Ｂ１）

【文献】 欧州特許出願公開第２００９６８３（ＥＰ，Ａ２）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ３３／００−３３／６４

Ｈ０１Ｌ２１／３６３

Ｃ２３Ｃ１４／００−１４／５８

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

（ａ）Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選択された少なくとも1種の３Ｂ族元素、およびＡｇをドープしたＺｎＯ系半導体層を形成する工程と、
（ｂ）活性酸素が存在する、圧力が１０^−２Ｐａ未満の環境で、前記ＺｎＯ系半導体層表面に酸素ラジカルビームを断続的に照射しながらアニールし、前記３Ｂ族元素とＡｇがドープされたｐ型ＺｎＯ系半導体層を形成する工程と、
を含むＺｎＯ系半導体構造の製造方法。

【請求項2】

前記工程（ａ）が、前記少なくとも1種の３Ｂ族元素をドープしたＺｎＯ系半導体層と、ＡｇＯ層とを交互に積層した交互積層構造を形成する、請求項1に記載のＺｎＯ系半導体構造の製造方法。

【請求項3】

前記交互積層構造の形成が分子線エピタキシ（ＭＢＥ）で行われる、請求項２に記載のＺｎＯ系半導体構造の製造方法。

【請求項4】

前記工程（ａ）、（ｂ）が、同一のＭＢＥ装置内で行われ、前記工程（ｂ）は、基板温度７５０℃〜９５０℃で行われる、請求項３に記載のＺｎＯ系半導体構造の製造方法。

【請求項5】

（ｘ）、前記工程（ａ）の前に、前記ＭＢＥ装置内にＺｎＯ系半導体基板を装荷し、前記ＺｎＯ系半導体基板の上にｎ型ＺｎＯ系半導体層を形成し、さらにその上にＺｎＯ系半導体の発光層を形成する工程を含む請求項４に記載のＺｎＯ系半導体構造の製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、ＺｎＯ系半導体構造の製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

酸化亜鉛（ＺｎＯ）は、室温で３．３７ｅＶのバンドギャップエネルギを持つ直接遷移型の半導体で、励起子の束縛エネルギが６０ｍｅＶと比較的大きい。また原材料が安価であるとともに、環境や人体への影響が少ないという特徴を有する。このためＺｎＯを用いた高効率、低消費電力で環境性に優れた発光素子の実現が期待されている。

【0003】

ＺｎＯにＭｇＯを添加したＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯはバンドギャップエネルギが増大する。Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（ＺｎＯ系とも呼ぶ）は、ＺｎＯ類似の物性を有する。基板上にＺｎＯ系半導体層をエピタキシャル成長し、発光装置等を作成することが可能である。

【0004】

しかし、ＺｎＯ系半導体は、強いイオン性に起因する自己補償効果を有し、通常の熱拡散手法など熱平衡的不純物ドープ手法による結晶成長法では、ｐ型の導電型制御が困難である。例えば、アクセプタ不純物として、Ｎ、Ｐ、Ａｓ、Ｓｂ等のＶＡ（５Ａ）族元素、Ｌｉ、Ｎａ、Ｋ等のＩＡ（１Ａ）族元素、Ｃｕ、Ａｇ、ＡｕなどのＩＢ（１Ｂ）族元素を用い、実用的な性能を持つｐ型ＺｎＯ系半導体の研究が行われている。

【0005】

２種類の不純物の共ドープ等の技術が考察されている。Ｃｕ，Ａｇ等のアクセプタをＧａ等のドナーと共に共ドープしてｐ型層を得る技術（例えば特許文献1）が提案されている。

【0006】

本願発明者らは、ＩＩＩＢ（３Ｂ）族ｎ型不純物、例えばＧａ、をドープしたＭｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（０≦ｘ≦０．６）層とＣｕまたはＡｇを含む層とを交互に積層した交互積層構造を成長し、交互積層構造をアニールし、ｐ型Ｍｇ_ｘＺｎ_１−ｘＯ（０≦ｘ≦０．６）層を製造する技術（例えば特許文献２）を提案している。

【0007】

さらに、本願発明者らは、ＧａドープされたＺｎＯ結晶層とＡｇＯ層とが交互に積層された交互積層構造を分子線エピタキシ（ＭＢＥ）により形成し、活性酸素が存在する、圧力が１０^-２Ｐａ未満の環境で、交互積層構造をその場アニール（in-situ annealing）してｐ型化する技術（特願２０１４-１４７２８３号）等を出願している。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0008】

【特許文献1】特開２００４−２２１１３２号公報

【特許文献2】特開２０１３−２１１５１３号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0009】

ＺｎＯ系半導体層で得られるｐ型不純物密度は、未だ十分高いとは言えない。高いアクセプタ密度を実現することが望まれる。

【課題を解決するための手段】

【0010】

実施例によれば、
（ａ）Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎからなる群より選択された少なくとも1種の３Ｂ族元素、およびＡｇをドープしたＺｎＯ系半導体層を形成する工程と、
（ｂ）活性酸素が存在する、圧力が１０^−２Ｐａ未満の環境で、前記ＺｎＯ系半導体層表面に酸素ラジカルビームを断続的に照射しながらアニールし、前記３Ｂ族元素とＡｇがドープされたｐ型ＺｎＯ系半導体層を形成する工程と、
を含むＺｎＯ系半導体構造の製造方法
が提供される。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1-1】、および

【図1-2】図１Ａは、ＭＢＥ装置を示す概略的な断面図、図１Ｂはサンプルの概略的な断面図、図１Ｃはサンプル中の交互積層構造を示す概略的な断面図である。

【図2】図２は、サンプル作成プロセスの温度プロファイルと行われるプロセスの内容とを示すグラフである。

【図3】図３は、酸素ラジカル断続照射アニールの例を示すタイミングチャートである。

【図4】図４は、従来技術と本願実施例によるサンプルのＡｇ濃度のデプスプロファイルの例を示すグラフである。

【図5】図５は、サンプルに対して行ったＣ−Ｖ測定の１／Ｃ^２−Ｖ特性、及び不純物濃度のデプスプロファイルを得られたアクセプタ濃度と共に示すグラフである。

【図6】図６Ａは、実施例による製造方法で製造されるＺｎＯ系半導体発光素子の概略的な断面図であり、図６Ｂは、活性層１５の他の構成例を示す概略的な断面図である。

【図7】図７は、従来技術による製造方法で製造されたＡｇドープＺｎＯ系半導体層の成長直後（as-grown）および酸素雰囲気中アニール後の深さ方向Ａｇ濃度分布を示すグラフである。

【発明を実施するための形態】

【0012】

まず、Ｇａ等の３Ｂ族ｎ型不純物を添加したＺｎＯ系半導体層（Ｇａを添加したＺｎＯをＺｎＯ：Ｇａと表す）とＡｇＯ等のｐ型不純物Ａｇを含む層（１原子層以下の厚さのものも、層と呼ぶ）の交互積層を成長し、アニール等によりｐ型化する技術について、本発明者らが行った検討内容を説明する。

【0013】

ＺｎＯ中でＺｎサイトに位置するＡｇがｐ型不純物として機能するアクセプタとなる。ｎ型不純物Ｇａとｐ型不純物ＡｇとをドープしたＺｎＯ層を成長しても、それだけではｐ型とならず、アニールして初めてｐ型となる。Ａｇをｐ型不純物として機能させるには、まずＡｇを熱拡散等によりＺｎ空孔まで移動させることが必要であると考えられる。先願においても、ｎ型不純物ＧａをドープしたＺｎＯ：Ｇａ層とｐ型不純物であるＡｇを含むＡｇＯ層の交互積層をアニールしてｐ型化する方法を開示している。

【0014】

Ａｇは、ＺｎＯ系結晶中で大きい径を有し、格子間を移動することは考えにくい。Ａｇの移動には酸素空孔等の格子欠陥の存在が望まれる。ＺｎＯ系結晶を加熱アニールすれば、構成原子を動かして格子欠陥を生じさせ、Ａｇ原子移動可能な状況を実現できると考えられる。Ａｇの移動制御を行う際は、酸素が存在しない真空雰囲気を用いた時の結果から、本願発明者らは、活性酸素が存在する雰囲気が好ましいと考えている。

【0015】

一方、酸素空孔は活性化エネルギの低いドナーとして機能する。多量の酸素空孔が存在すると、アクセプタを補償するドナーが多量に存在することになり、高いアクセプタ濃度は期待できないであろう。また、多量の酸素空孔の存在は、多量の格子欠陥の存在であり、結晶の質を劣化させることにもなろう。Ａｇをｐ型不純物として機能させるには、結晶中の酸素空孔の量を制御しながらＡｇの移動制御を行うことが望ましいであろう。

【0016】

ＺｎＯ系結晶を加熱アニールして酸素空孔を発生させる一方、結晶表面に酸素ラジカルを照射することを考える。加熱されたＺｎＯ系結晶中の酸素原子は移動可能となり、酸素空孔が発生し得る。格子位置を離れた酸素原子は結晶中を移動し得、表面に到達した酸素原子は表面から雰囲気中に蒸発し得る。結晶表面に酸素ラジカルが飛来すると、結晶中から雰囲気中に酸素原子が蒸発する現象は抑制されよう。結晶表面に飛来、付着した酸素原子が結晶中に入り込み、酸素空孔を消滅させることも考えられる。

【0017】

ＺｎＯ系結晶中の酸素空孔を抑制する効果が考えられる。表面に付着した酸素原子は、気相となって、表面から容易に離脱するであろう。酸素ラジカルの供給を停止すれば、酸素空孔抑制の効果は消滅するであろう。

【0018】

活性酸素が存在する雰囲気中で、Ｇａ等の３Ｂ族ｎ型不純物とＡｇとをドープしたＺｎＯ系半導体層表面に、酸素ラジカルを断続的に照射しつつアニールを行うことを考える。酸素ラジカル照射無しの期間には、酸素空孔の生成、移動と共に、Ａｇの移動が生じ得るであろう。酸素ラジカル照射有りの期間には、酸素空孔の抑制、消滅が生じ得るであろう。これら２種類の期間で異なる現象が生じ得るので、取り敢えず、ＺｎＯ系半導体層表面に、酸素ラジカルを断続的に照射しつつ行うアニールを混成アニールと呼ぶ。

【0019】

Ｇａ等の３Ｂ族元素、およびＡｇをドープしたＺｎＯ系半導体層を形成し、活性酸素が存在する雰囲気中でＺｎＯ系半導体層表面に酸素ラジカルビームを断続的に照射しつつ、混成アニールを行う実験を行った。以下、実験に用いた装置及びサンプルを説明する。

【0020】

ＺｎＯ系半導体層の成長は、分子線エピタキシ（molecular beam epitaxy;ＭＢＥ）により行う。半導体層成長の後、上述のような混成アニールを、ＭＢＥ装置内のその場アニールで行うこととする。

【0021】

図１Ａは、ＭＢＥ装置を示す概略的な断面図である。真空チャンバ７１内に、Ｚｎソースガン７２、Ｏソースガン７３、Ｍｇソースガン７４、Ａｇソースガン７５、及びＧａソースガン７６が備えられている。ＭＢＥ装置稼働中の背圧は、１０^−８Ｐａ〜１０^−２Ｐａである。

【0022】

Ｚｎソースガン７２、Ｍｇソースガン７４、Ａｇソースガン７５、Ｇａソースガン７６は、それぞれＺｎ（７Ｎ）、Ｍｇ（６Ｎ）、Ａｇ（６Ｎ）、及びＧａ（７Ｎ）の固体ソースを収容するクヌーセンセルを含み、セルを加熱することにより、Ｚｎビーム、Ｍｇビーム、Ａｇビーム、Ｇａビームを出射する。

【0023】

Ｏソースガン７３は、たとえば１３．５６ＭＨｚのラジオ周波数を用いる無電極放電管を含み、無電極放電管内でＯ_２ガス（６Ｎ）をプラズマ化して、Ｏラジカルビームを出射する。放電管材料として、アルミナまたは高純度石英を使用できる。

【0024】

基板ヒータを備えるステージ７７が基板７８を保持する。ソースガン７２〜７６は、それぞれセルシャッタを含む。各セルシャッタの開閉により、基板７８上に各ビームが直接照射される状態と直接照射されない状態とを切り替え可能である。基板７８の前にもシャッタを備える。基板７８上に所望のタイミングで所望のビームを照射し、所望の組成のＺｎＯ系化合物半導体層を成長できる。基板上に堆積する膜の厚さを計測するための膜厚計７９がステージ７７の側方に配置されている。ステージ７７を挟んで、電子ビームを出射するＲＨＥＥＤ用ガン８０と基板７８で反射された電子ビームを受け画像化するスクリーン８１が対向配置されている。

【0025】

図１Ｂを参照して、サンプルの構成を説明する。図１Ａに示すＭＢＥ装置を用い、ｎ型導電性を有するＺｎ面ＺｎＯ（０００１）基板５１上に、ＭＢＥにより、ＺｎＯバッファ層５２、アンドープＺｎＯ層５３、交互積層５４が形成される。

【0026】

図１Ｃは、交互積層５４の構成を示す部分拡大断面図である。ＧａをドープしたＺｎＯ層（ＺｎＯ：Ｇａ層）５４ａとＡｇＯ層５４ｂとが交互に積層されて、例えば３０対の交互積層５４を構成している。「ＡｇＯ」は、ＡｇＯ（酸化銀（ＩＩ））、Ａｇ_２Ｏ（酸化銀（Ｉ））等、ＡｇＯ_ｘと表すことのできる銀酸化物を表わす。以下、サンプルの製造プロセスを説明する。

【0027】

図２に示すように、ＺｎＯ（０００１）基板５１に９００℃で３０分間のサーマルクリーニングを施した後、基板５１の温度を２５０℃まで下げる。その温度（成長温度２５０℃）で、ＺｎフラックスＦ_Ｚｎを０．１４ｎｍ／ｓ（Ｊ_Ｚｎ＝９．２×１０^１４ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２ｓ）、Ｏラジカルビーム照射条件を、Ｏ_２流量１．０ｓｃｃｍ、ＲＦパワー１５０Ｗ（Ｊ_Ｏ＝１．０×１０^１５ａｔｏｍｓ／ｃｍ^２ｓ）とし、ＺｎＯ基板５１上にＺｎＯバッファ層５２を成長する。ＶＩ／ＩＩフラックス比は約０．９２となる。

【0028】

ＺｎＯバッファ層５２の成長後、成長層の結晶性及び表面平坦性の改善のため、９５０℃に昇温し、３０分間のアニールを行う。アニール後、９５０℃のまま、ＺｎＯバッファ層５２上に、ＺｎフラックスＦ_Ｚｎを０．１４ｎｍ／ｓ、Ｏラジカルビーム照射条件をＲＦパワー１５０Ｗ、Ｏ_２流量１．０ｓｃｃｍとして、アンドープＺｎＯ層５３をエピタキシャル成長する。アンドープＺｎＯ層５３はｎ型となる。

【0029】

アンドープＺｎＯ層５３の成長後、基板温度を下げ、２５０℃に設定する。アンドープＺｎＯ層５３の上に、厚さ約５０ｎｍのＺｎＯ：Ｇａ／ＡｇＯ交互積層構造５４を形成する。ＺｎＯ：Ｇａ層５４ａは、ＺｎフラックスＦ_Ｚｎを０．１４ｎｍ／ｓ、Ｏラジカルビーム照射条件をＲＦパワー１５０Ｗ、Ｏ_２流量１．０ｓｃｃｍ、Ｇａのセル温度Ｔ_Ｇａを５５０℃（Ｆ_Ｇａは検出下限値以下）として１層当たり１０秒間成長する。ＡｇＯ層５４ｂは、Ｏラジカルビーム照射条件をＲＦパワー１５０Ｗ、Ｏ_２流量１．０ｓｃｃｍ、Ａｇセルの温度Ｔ_Ａｇを８２５℃（ＡｇフラックスＦ_Ａｇは０．００５ｎｍ／ｓ）として１層当たり２５秒間成長する。１対の厚さ約１．７ｎｍで、３０対の交互積層で、厚さ約５０ｎｍとなる。ＺｎＯ：Ｇａ／ＡｇＯ交互積層構造５４は、ｎ型を示す。

【0030】

続いて、交互積層構造５４に混成アニール処理を行う。混成アニールはＭＢＥ装置内（圧力が１０^−２Ｐａ未満の環境）で、エピタキシャル層の成長に引き続いて、酸素ラジカルビームを断続的に照射して実施する。基板を加熱し、８１０℃で２０分間の混成アニールを実施する。

【0031】

図３に示すように、混成アニールにおいては、無電極放電管内でＯ_２ガスをプラズマ化（ＲＦパワー３００Ｗ、Ｏ_２流量２．０ｓｃｃｍ）し、基板シャッタ、Ｏセルシャッタをオープンとした１５秒の酸素ラジカルビーム照射有り期間と、基板シャッタ、Ｏセルシャッタをクローズとした１０秒の酸素ラジカルビーム照射無し期間とを繰り返す。

【0032】

なお、基板シャッタ、Ｏセルシャッタをクローズとしても、酸素ラジカルは、シャッタオープンの状態の約１／４の量、基板上に到達する。活性酸素の存在する、圧力が１０^−２Ｐａ未満の環境で、酸素ラジカルビーム照射無しの状態で、（酸素、Ａｇを移動させ得ると考えられる）アニールが秒単位で行われ、結晶表面に酸素ラジカルビーム照射有りの状態で、（酸素空孔を抑制、消滅させ得ると考えられる）アニールが秒単位で行われる。混成アニール全体として２０分間のアニールを行った。

【0033】

図４は、混成アニール後のサンプルＳで測定した、深さ方向のＡｇ濃度（ｃｍ^−３）の分布Ｓを示す。参考のため、従来技術による酸素雰囲気中のアニール後の深さ方向のＡｇ濃度（ｃｍ^−３）の分布Ｃも示す。従来技術のサンプルＣにおいては、深さ方向に沿って表面に向ってＡｇ濃度の減少が顕著である。本実験のサンプルＳにおいては、深さ方向に沿うＡｇ濃度の勾配は大幅に減少し、平坦化したＡｇ濃度分布が得られている。混成アニールによってＡｇ濃度分布が平坦化されうることが判明した。

【0034】

図５は、混成アニール後のサンプルＳに対するＣ−Ｖ測定の１／Ｃ^２−Ｖ特性、及び不純物濃度のデプスプロファイルを示すグラフである。混成アニール後のサンプルＳは、ｐ型導電性を得ていることが判る。６．０×１０^２０ｃｍ^−３程度と、１０^２０ｃｍ^−３を超える高いアクセプタ密度が得られている。

【0035】

アニールによって生じていたＡｇの深さ方向濃度分布が、酸素ラジカルの断続的照射を伴う混成アニールによって抑制されることが判った。具体的にどのような現象が生じるのかは未だ不明であるが、ひとつの考察として、断続的に酸素を供給し、酸素空孔或いはＺｎ空孔等の欠陥を制御し、母体であるＺｎＯ結晶の質を維持することにより、ＺｎＯ中のＡｇの拡散を制御可能となり、表面からのＡｇの離脱を抑制できたのではないかと考える。結果として得られているＡｇの濃度勾配抑制の効果は大きい。

【0036】

酸素ラジカルの断続的照射を伴う混成アニールによって高いアクセプタ密度が得られている。酸素ラジカルの照射によって、酸素空孔が減少することは当然とも考えられよう。断続的な酸素未照射（酸素空孔生成＝Ａｇの拡散及びＺｎ格子の置換）、照射（酸素空孔の抑制及び補完）アニールによりＡｇ原子のＺｎ置換とｎ型不純物である酸素空孔の抑制（減少）を同時に成り立たせたことで、結果として高いアクセプタ密度が得られたと考える。

【0037】

上述の実験においては、混成アニールを８１０℃の温度で行っている。ＺｎＯ系結晶の構成原子を移動させることのできるアニール温度として、７５０℃〜９５０℃を用いることができるであろう。また、酸素ラジカル照射無しの期間と酸素ラジカル照射有りの期間を１０秒と１５秒に設定した。これらの期間は制限的でなく種々変更可能である。酸素照射無し時間ｔｎｒと酸素照射有り時間ｔｒｏの組み合わせ例として、（１０ｓ、１０ｓ）、（１０ｓ、１５ｓ）、（１０ｓ、２０ｓ）、（１０ｓ、３０ｓ）を用いて、ｐ型化を行うことができている。

【0038】

なお、ｎ型不純物としてＧａを用いたが、３Ｂ族の元素Ｂ，Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎであれば、ほぼ同様の結果が期待できよう。ｐ型不純物はＡｇのみを対象とする。

【0039】

以上説明した混成アニールを用いて、半導体発光装置を作成することができる。混成アニールは、Ｇａ等のｎ型不純物と、ｐ型不純物としてのＡｇとを含むＺｎＯ系半導体層を、酸素ラジカル照射無しのアニールと、酸素ラジカルビーム照射有りのアニールを交互に行うアニールである。

【0040】

図６Ａは、製造されるＺｎＯ系半導体発光素子の概略的な断面図である。

【0041】

ＺｎＯ基板１１上に、例えば厚さ３０ｎｍのＺｎＯバッファ層１２を成長させる。ＺｎＯバッファ層１２の結晶性及び表面平坦性の改善のため、アニールを行う。






ＺｎＯバッファ層１２上に、例えば厚さ１５０ｎｍのｎ型ＺｎＯ層１３を成長させる。ｎ型ＺｎＯ層１３のＧａ濃度は、たとえば１．５×１０^１８ｃｍ^−３である。ｎ型ＺｎＯ層１３上に、例えば厚さ３０ｎｍのｎ型ＭｇＺｎＯ層１４を成長させる。ｎ型ＭｇＺｎＯ層１４のＭｇ組成は、例えば０．３である。ｎ型ＭｇＺｎＯ層１４上に、例えば厚さ１０ｎｍのＺｎＯ活性層１５を成長させる。ＺｎＯ活性層１５上にＭｇＺｎＯ：Ｇａ／ＡｇＯ交互積層を形成する。交互積層は、当初ｎ型を示す。交互積層に上述のような混成アニールを行って、Ａｇ、Ｇａ共ドープｐ型ＭｇＺｎＯ層１６を形成する。



Ｍｇ追加


なお、図６Ｂに示すように、活性層１５として、単層のＺｎＯ層ではなく、ＭｇＺｎＯ障壁層１５ｂとＺｎＯ井戸層１５ｗが交互に積層された量子井戸構造を用いることもできる。

【0042】

その後、ＺｎＯ基板１１の裏面にｎ側電極１７ｎを形成し、Ａｇ、Ｇａ共ドープｐ型ＭｇＺｎＯ層１６上にｐ側電極１７ｐを形成する。また、ｐ側電極１７ｐ上にボンディング電極１８を形成する。たとえばｎ側電極１７ｎは、Ｔｉ層上にＡｕ層を積層して形成し、ｐ側電極１７ｐは、Ｎｉ層上に、Ａｕ層を積層して形成する。ボンディング電極１８はＡｕ層で形成する。このようにして、ＺｎＯ系半導体発光素子が作製される。

【0043】

以上、ＺｎＯ基板１１を用いたが、ＭｇＺｎＯ基板、ＧａＮ基板、ＳｉＣ基板、Ｇａ_２Ｏ_３基板等の導電性基板を使用することが可能である。その他種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは、当業者に自明であろう。なお、アニールを行う外部電気炉は不要であり、半導体発光素子の製造時間を短縮することが可能となる。

【産業上の利用可能性】

【0044】

例による製造方法で製造されるｐ型ＺｎＯ系半導体層は、たとえば短波長（紫外〜青色波長領域）の光を発光する発光ダイオード（ＬＥＤ）やレーザダイオード（ＬＤ）に利用でき、また、これらの応用製品（各種インジケータ、ＬＥＤディスプレイ、ＣＶ／ＤＶＤ用光源等）に利用可能である。更に、白色ＬＥＤやその応用製品（照明器具、各種インジケータ、ディスプレイ、各種表示器のバックライト等）に利用できる。また、紫外センサに利用可能である。

【符号の説明】

【0045】

１１ ＺｎＯ基板、１２ ＺｎＯバッファ層、１３ ｎ型ＺｎＯ層、１４ ｎ型ＭｇＺｎＯ層、１５ 活性層、１６ Ａｇ，Ｇａ共ドープｐ型ＭｇＺｎＯ層、１７ 電極、１８ ボンディング電極、５１ ＺｎＯ基板、５２ ＺｎＯバッファ層、５３ アンドープＺｎＯ層、５４ 交互積層構造、７１ 真空チャンバ、７２ Ｚｎソースガン、７３ Ｏソースガン、７４ Ｍｇソースガン、７５ Ａｇソースガン、７６ Ｇａソースガン、７７ ステージ、７８ 基板、７９ 膜厚計、８０ ＲＨＥＥＤ用ガン、８１ スクリーン。

【図1-1】

【図1-2】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】

【図7】