JP3453265B2 - Doping method of nitride-based compound semiconductor and manufacturing apparatus therefor - Google Patents
Doping method of nitride-based compound semiconductor and manufacturing apparatus thereforInfo
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Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、青〜緑色発光素子
などに用いられる窒化物系化合物半導体のドーピング方
法及びその製造装置に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for doping a nitride-based compound semiconductor used in a blue to green light emitting device and the like and an apparatus for manufacturing the same.
【0002】[0002]
【従来の技術】近年、青〜緑色レーザ素子などの化合物
半導体発光素子の実現に有望な窒化物系化合物半導体と
して、窒化ガリウム、窒化インジウムガリウム、窒化ア
ルミニウムガリウム、などが注目され、これらの窒化物
系化合物半導体へのp型ドーパントとしてMgが用いら
れ、n型ドーパントとしてSiが一般的に用いられてい
る。例えば、特開平4−321280号公報では、n型
ドーパントとしてSiを用い、p型ドーパントとしてM
gが用いられている。また、別のp型ドーパントとして
特開平6−209121号公報に、p型ドーパントとし
てCd、Zn、Be、Ca、Sr、Baなどを含む有機
金属化合物でMOCVD法で使用されることが記載され
ている。2. Description of the Related Art In recent years, gallium nitride, indium gallium nitride, aluminum gallium nitride, and the like have attracted attention as nitride-based compound semiconductors that are promising for realizing compound semiconductor light-emitting devices such as blue to green laser devices. Mg is used as a p-type dopant and Si is generally used as an n-type dopant for a compound semiconductor. For example, in JP-A-4-321280, Si is used as an n-type dopant and M is used as a p-type dopant.
g is used. Further, as another p-type dopant, JP-A-6-209121 describes that an organometallic compound containing Cd, Zn, Be, Ca, Sr, Ba and the like as a p-type dopant is used in the MOCVD method. There is.
【0003】これらのドーパント源は、MBE法では窒
化物系化合物半導体を成長させた場合にはMg、Si、
Zn、Cd等の固形原料の形で導入し、加熱分子状にし
て供給を行っている。These dopant sources are Mg, Si, when a nitride compound semiconductor is grown by the MBE method.
It is introduced in the form of a solid raw material such as Zn and Cd, and is supplied in the form of heated molecules.
【0004】また、MOCVD法を用いる場合には、
(Cp2)Mg(シクロペンタジエニルマグネシウ
ム)、DEZn(ジエチルジンク)、DECd(ジエチ
ルカドミウム)、SiH4(シラン)等の有機金属ある
いはガスの形で供給される。When the MOCVD method is used,
It is supplied in the form of an organic metal such as (Cp 2 ) Mg (cyclopentadienyl magnesium), DEZn (diethyl zinc), DECd (diethyl cadmium), SiH 4 (silane) or a gas.
【0005】また、従来のMBE装置を図10に示す。
符号101はクヌードセンセル(以下、Kセルと記
す。)であり、102は窒素ラジカルセルである。Kセ
ル1中にMgなどのドーパント源を封入し、ドーパント
源を適切に加熱することによって、分子線を発生させて
ドーパント成分を供給する。また、窒素ラジカルセル1
02から窒素気体をラジカル化して窒素成分を供給す
る。また、III族原料としてGa、Al、Inなどの単
体金属あるいはTMG(テトラメチルガリウム)、TM
A(テトラメチルアルミニウム)などの有機金属化合物
を用いて、Kセル103に封入して、III族元素成分を
供給する。これら供給されたドーパント成分、窒素成
分、III族成分によって基板104上に薄膜を堆積させ
る。FIG. 10 shows a conventional MBE device.
Reference numeral 101 is a Knudsen cell (hereinafter referred to as K cell), and 102 is a nitrogen radical cell. By enclosing a dopant source such as Mg in the K cell 1 and heating the dopant source appropriately, a molecular beam is generated and a dopant component is supplied. Also, the nitrogen radical cell 1
A nitrogen gas is radicalized from 02 to supply a nitrogen component. Further, as group III raw materials, simple metals such as Ga, Al and In, TMG (tetramethylgallium), TM
An organometallic compound such as A (tetramethylaluminum) is used to fill the K cell 103 and supply the group III element component. A thin film is deposited on the substrate 104 by the supplied dopant component, nitrogen component, and group III component.
【0006】[0006]
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化物
系化合物半導体を結晶成長させた場合、ドーパントを供
給せずアンドープ膜を形成したとしても、導電型はn型
となっており、そのキャリア濃度は1017〜1020cm
-3となった。これは、結晶成長中に形成された窒素原子
空孔が原因となっている。However, when a nitride compound semiconductor is crystal-grown, even if an undoped film is formed without supplying a dopant, the conductivity type is n-type and its carrier concentration is 10 17 to 10 20 cm
It became -3 . This is due to nitrogen atom vacancies formed during crystal growth.
【0007】従って、p型導電膜を得る場合には、窒素
原子空孔によるn型キャリアを補償し、更に有効なp型
キャリアを生成するために、過剰なMgのドーピングが
必要となるという非効率なドーピングとなっている。従
って、従来のドーパントではキャリア濃度が上がらない
という問題があった。Therefore, when a p-type conductive film is obtained, excessive Mg doping is required to compensate for n-type carriers due to nitrogen atom vacancies and generate more effective p-type carriers. The doping is efficient. Therefore, the conventional dopant has a problem that the carrier concentration cannot be increased.
【0008】また、n型導電膜を得る場合においても、
窒素原子空孔によるn型伝導の機構では、結晶学的に、
または、電気学的に不安定であるという問題があった。
従って、窒素原子空孔を低減した状態で、n型ドーパン
トであるSiをGaサイトへ有効に置換する必要があ
る。また、p型ドーパントとしてZn、Cdを用いた場
合にも同様の問題がある。Also, when obtaining an n-type conductive film,
In the mechanism of n-type conduction by nitrogen atom vacancies, crystallographically,
Alternatively, there is a problem that it is electrically unstable.
Therefore, it is necessary to effectively replace Si, which is an n-type dopant, with Ga sites while reducing the number of nitrogen atom vacancies. The same problem occurs when Zn or Cd is used as the p-type dopant.
【0009】n型、p型いずれのドーパントを用いる場
合においても、窒素原子空孔を低減し、ドーパントをG
aサイトに置換する必要があった。In the case of using both n-type and p-type dopants, nitrogen atom vacancies are reduced and the dopant is changed to G.
It was necessary to substitute the a site.
【0010】本発明の目的は、上述した問題を解決し、
より効率的にドーピングできる窒化物系化合物半導体の
ドーピング方法及びその製造装置を提供することであ
る。The object of the present invention is to solve the above mentioned problems,
It is an object of the present invention to provide a method for doping a nitride-based compound semiconductor that can be more efficiently doped, and an apparatus for manufacturing the same.
【0011】[0011]
【課題を解決するための手段】本発明の窒化物系化合物
半導体のドーピング方法は、p型ドーパント源あるいは
n型ドーパント源として、ドーパント原子と窒素原子か
らなる窒素化合物を用いて、窒化物系化合物半導体を分
子線エピタキシー装置で成長させることを特徴とする。 A method for doping a nitride compound semiconductor according to the present invention uses a nitride compound composed of a dopant atom and a nitrogen atom as a p-type dopant source or an n-type dopant source . Semiconductor
It is characterized in that it is grown by a sagittal epitaxy apparatus.
【0012】また、前記p型ドーパント源としてBe3
N2、Mg3N2、Zn3N2、Cd3N2内の少なくとも1
つを用いることを特徴とする。Further, Be 3 is used as the p-type dopant source.
At least 1 in N 2 , Mg 3 N 2 , Zn 3 N 2 , and Cd 3 N 2 .
It is characterized by using one.
【0013】また、前記n型ドーパント源としてSi3
N4、Ge3N4内の少なくとも1つを用いることを特徴
とする。Si 3 is used as the n-type dopant source.
At least one of N 4 and Ge 3 N 4 is used.
【0014】また、本発明の窒化物系化合物半導体の製
造装置は、分子線エピタキシー装置であって、少なくと
も2つの窒素ラジカルセルを有し、且つ、少なくとも1
つの窒素ラジカルセル内にドーパントを封入することを
特徴とする。The apparatus for producing a nitride compound semiconductor of the present invention is a molecular beam epitaxy apparatus having at least two nitrogen radical cells and at least one.
It is characterized in that a dopant is enclosed in two nitrogen radical cells.
【0015】また、ラジカルセルに封入する前記ドーパ
ントは、Be、Mg、Zn、Cd、Si、Geの少なく
とも1つであることを特徴とする。The dopant to be enclosed in the radical cell is at least one of Be, Mg, Zn, Cd, Si and Ge.
【0016】[0016]
(実施の形態1)MBE装置のKセルにドーパント源と
してMg3N2を封入して、基板温度700℃の条件で膜
厚1μmのp型GaNエピタキシャル成長膜をSiC基
板上に成長させた。成長条件としては、Gaビーム強度
3×10-7Torr、窒素ラジカルセルの入力電力を5
00W、成長室内のチャンバー内の窒素圧力7×10-5
Torr、成長速度0.5μm/hである。比較例とし
て、ドーパント源としてMgを封入して、他の条件は同
一条件にて成膜を行った。(Embodiment 1) A K-cell of an MBE device was filled with Mg 3 N 2 as a dopant source, and a p-type GaN epitaxial growth film with a film thickness of 1 μm was grown on a SiC substrate at a substrate temperature of 700 ° C. The growth conditions are as follows: Ga beam intensity 3 × 10 −7 Torr, nitrogen radical cell input power 5
00W, nitrogen pressure in chamber of growth chamber 7 × 10 -5
Torr, growth rate 0.5 μm / h. As a comparative example, Mg was enclosed as a dopant source, and the film was formed under the same conditions under other conditions.
【0017】これら2種類のp型GaNエピタキシャル
成長膜のフォトルミネッセンスを測定し、その結果のス
ペクトルを図1に示す。両者のフォトルミネッセンスの
スペクトル(PLスペクトル)はほぼ同一であり、Mg
3N2がp型ドーパントとして機能していることが確認で
きた。Photoluminescence of these two types of p-type GaN epitaxial growth films was measured, and the spectrum of the results is shown in FIG. The photoluminescence spectra (PL spectra) of both are almost the same.
It was confirmed that 3 N 2 functions as a p-type dopant.
【0018】SIMSにより評価した膜中のMgの濃度
とキャリア濃度との関係を図2に示す。Mg濃度は、M
g及びMg3N2のKセルの温度を上下することによって
変化させている。図2に見られるように、同一のキャリ
ア濃度で比較する場合、Mgを封入した方がドーパント
としてMgを封入させた方が、1桁ほど膜中のMg濃度
が高くなっており、Mg3N2の方が高いドーピング効率
を有していた。これは、Mgをドーパント源として用い
た場合には、膜中の窒素原子空孔はアンドープ膜と同様
または、自己補償効果によりアンドープ膜よりも増加す
る。従って、Mgをドーパント源として使用する方がド
ーピング効率は低くなる。一方、Mg3N2をドーパント
源として用いた場合MgがGaサイトに置換される際
に、Mgと結合した窒素原子が窒素原子空孔を埋めるこ
とにより結晶性も向上し、ドーピング効率が高くなる。FIG. 2 shows the relationship between the Mg concentration and the carrier concentration in the film evaluated by SIMS. Mg concentration is M
It is changed by raising and lowering the temperature of the K cell of g and Mg 3 N 2 . As seen in FIG. 2, when compared in the same carrier concentration, who who encapsulating Mg was shown enclosed Mg as dopant, Mg concentration in about one order of magnitude film has high, Mg 3 N 2 had higher doping efficiency. This is because when Mg is used as the dopant source, the number of nitrogen atom vacancies in the film is the same as that of the undoped film, or more than that of the undoped film due to the self-compensation effect. Therefore, the doping efficiency is lower when Mg is used as the dopant source. On the other hand, when Mg 3 N 2 is used as a dopant source, when Mg is replaced with a Ga site, nitrogen atoms bonded to Mg fill the nitrogen atom vacancies to improve crystallinity and increase doping efficiency. .
【0019】(実施の形態2)MBE装置のKセルにド
ーパント源としてCd3N2を封入して、基板温度600
℃の条件で膜厚1μmのp型InGaNエピタキシャル
成長膜をSiC基板上に成長させた。成長条件として
は、Gaビーム強度3×10-7Torr、Inビーム強
度6×10-8Torr、窒素ラジカルセルの入力電力を
500W、成長室内のチャンバー内の窒素圧力7×10
-8Torr、成長速度0.55μm/hである。比較例
として、ドーパントとしてCdを封入して、他の条件は
同一条件にて成膜を行った。(Embodiment 2) Cd 3 N 2 is enclosed as a dopant source in a K cell of an MBE apparatus, and a substrate temperature of 600 is used.
A p-type InGaN epitaxial growth film having a film thickness of 1 μm was grown on a SiC substrate under the condition of ° C. The growth conditions are: Ga beam intensity of 3 × 10 −7 Torr, In beam intensity of 6 × 10 −8 Torr, input power of nitrogen radical cell of 500 W, and nitrogen pressure of 7 × 10 in the chamber of the growth chamber.
-8 Torr, growth rate 0.55 μm / h. As a comparative example, Cd was encapsulated as a dopant, and the film was formed under the same conditions under other conditions.
【0020】これら2種類のp型InGaNエピタキシ
ャル成長膜のフォトルミネッセンスを測定し、その結果
のスペクトルを図3に示す。両者のフォトルミネッセン
スのスペクトル(PLスペクトル)は不純物準位の発光
スペクトルが若干異なっているが、ほぼ同一であり、C
d3N2がp型ドーパントとして機能していることが確認
できた。Photoluminescence of these two types of p-type InGaN epitaxially grown films was measured, and the spectrum of the results is shown in FIG. The photoluminescence spectra (PL spectra) of both are almost the same although the emission spectra of the impurity levels are slightly different, and C
It was confirmed that d 3 N 2 functions as a p-type dopant.
【0021】(実施の形態3)MBE装置の電子ビーム
銃(以下、Eガンと記す。)にドーパントとしてSi3
N4を封入して、基板温度600℃の条件で膜厚1μm
のn型GaNエピタキシャル成長膜をSiC基板上に成
長させた。成長条件としては、Gaビーム強度3×10
-7Torr、Inビーム強度8×10-8Torr、窒素
ラジカルセルの入力電力を500W、成長室内のチャン
バー内の窒素圧力7×10-5Torr、成長速度0.5
7μm/hである。比較例として、ドーパント源として
KセルにSiを封入して、他の条件は同一条件にて成膜
を行った。(Embodiment 3) Si 3 as a dopant for an electron beam gun (hereinafter referred to as an E gun) of an MBE apparatus.
Encapsulating N 4 and film thickness 1 μm under the condition of substrate temperature 600 ° C
Was grown on a SiC substrate. The growth conditions are: Ga beam intensity 3 × 10
-7 Torr, In beam intensity 8 × 10 -8 Torr, input power of nitrogen radical cell 500 W, nitrogen pressure in chamber in growth chamber 7 × 10 -5 Torr, growth rate 0.5
7 μm / h. As a comparative example, Si was sealed in a K cell as a dopant source, and the film was formed under the same conditions under other conditions.
【0022】これら2種類のn型GaNエピタキシャル
成長膜のフォトルミネッセンスのPLスペクトルを図4
に示す。これら2種類のn型GaNエピタキシャル成長
膜のフォトルミネッセンスを測定した結果のPLスペク
トルほぼ同一であり、また、両者のキャリア濃度は3×
1017cm-3とほぼ同一であり、Si3N4がn型ドーパ
ントとして機能していることが確認できた。The PL spectra of photoluminescence of these two types of n-type GaN epitaxial growth films are shown in FIG.
Shown in. The PL spectra obtained by measuring the photoluminescence of these two types of n-type GaN epitaxial growth films are almost the same, and the carrier concentration of both is 3 ×.
It was almost the same as 10 17 cm −3, and it was confirmed that Si 3 N 4 functions as an n-type dopant.
【0023】SIMSにより評価した膜中のSiの濃度
とキャリア濃度との関係を図5に示す。Si濃度は、S
i用Kセルの温度及びSi3N4用Eガンの電流値を変え
ることによって変化している。図5に見られるように、
同一のキャリア濃度で比較する場合、ドーパントとして
Si3N4を用いた方が2倍ほど膜中のSi濃度が高くな
っていた。これは、Siをドーパントとして用いた場合
には、キャリア濃度としてSiによる部分と膜中の窒素
原子空孔との和として得られるが、Si3N4の場合には
窒素原子空孔による部分が減少するためである。FIG. 5 shows the relationship between the Si concentration and the carrier concentration in the film evaluated by SIMS. Si concentration is S
It is changed by changing the temperature of the K cell for i and the current value of the E gun for Si 3 N 4 . As seen in Figure 5,
When comparing with the same carrier concentration, the Si concentration in the film was about twice higher when Si 3 N 4 was used as the dopant. When Si is used as a dopant, this is obtained as the sum of the portion due to Si and the nitrogen atom vacancies in the film as the carrier concentration, but in the case of Si 3 N 4 , the portion due to the nitrogen atom vacancies is This is because it decreases.
【0024】(実施の形態4)次に、より純度の高いII
族元素の窒化物をin−situで作製し、ドーパント
として用いる方法について説明する。本実施の形態で用
いたMBE装置について図6に示す。このMBE装置で
は、複数の窒素ラジカルセルを有しており、窒素ラジカ
ルセルの少なくとも1つは窒化物系化合物半導体の窒素
源に用いられるセル61(以下、膜形成用窒素ラジカル
セルと記す。)と、ドーパントを封入した窒素ラジカル
セル62(以下、ドーパント用窒素ラジカルセルと記
す。)の2種類を少なくとも備えている。膜形成用窒素
ラジカルセル61は、多量の窒素ラジカルが必要である
ので、従って500W程度の大きな入力電力を必要とす
る。一方、ドーパント用窒素ラジカルセルではp−BN
製のアパーチャーの内部に例えばp型ドーパントとして
Mgが封入されており、不純物ドーピングを行う窒素ラ
ジカルセルであるため、膜形成用窒素ラジカルセルより
も小さい200W程度の入力電力で作動する。本実施の
形態では、ドーパント用窒素ラジカルセルとしてp型ド
ーパントであるMgを封入したが、n型のドーパントを
封入しても同様の効果が得られる。(Embodiment 4) Next, a higher purity II
A method of producing a nitride of a group element in-situ and using it as a dopant will be described. The MBE apparatus used in this embodiment is shown in FIG. This MBE device has a plurality of nitrogen radical cells, and at least one of the nitrogen radical cells is a cell 61 used as a nitrogen source of a nitride compound semiconductor (hereinafter referred to as a film forming nitrogen radical cell). And a nitrogen radical cell 62 (hereinafter referred to as a dopant nitrogen radical cell) in which a dopant is enclosed. The film forming nitrogen radical cell 61 requires a large amount of nitrogen radicals, and therefore requires a large input power of about 500 W. On the other hand, in the nitrogen radical cell for dopant, p-BN
For example, Mg is enclosed as a p-type dopant inside the manufactured aperture, and since it is a nitrogen radical cell for impurity doping, it operates with an input power of about 200 W, which is smaller than that of the film forming nitrogen radical cell. In the present embodiment, the p-type dopant Mg is enclosed as the nitrogen radical cell for the dopant, but the same effect can be obtained by enclosing the n-type dopant.
【0025】また、図6に示す装置では、1本の膜形成
用窒素ラジカルセル61と、1本のp型ドーパント用窒
素ラジカルセル62と、n型ドーパント(例えばSiや
Si3N4など)用Kセル63を用いている。III族元素
を供給するためにIn等のドーパントを封入できるKセ
ル64、及びテトラメチルガリウム(TMG)供給して
分子線を発生させるKセル65を有している。Further, in the apparatus shown in FIG. 6, one nitrogen radical cell 61 for film formation, one nitrogen radical cell 62 for p-type dopant, and n-type dopant (for example, Si or Si 3 N 4 etc.) The K cell 63 for use is used. It has a K cell 64 capable of encapsulating a dopant such as In for supplying a Group III element, and a K cell 65 for supplying tetramethylgallium (TMG) to generate a molecular beam.
【0026】また、図7に示すように、n型ドーパント
用Kセルのかわりにn型ドーパント用窒素ラジカルセル
71を有し、n型ドーパント用窒素ラジカルセル71に
n型ドーパント源としてSi、Geなドーパントを封入
した装置を用いてもよい。Further, as shown in FIG. 7, a nitrogen radical cell 71 for n-type dopant is provided instead of the K cell for n-type dopant, and Si and Ge are used as the n-type dopant source in the nitrogen radical cell 71 for n-type dopant. A device in which various dopants are enclosed may be used.
【0027】ドーパント原料をドーパント用窒素ラジカ
ルセル62に封入し、窒素プラズマを生成することで、
II族元素の窒化物がin−situで作製され、ドーピ
ングされる。この方法を用いた場合、II族元素の純度は
II族元素の純度にほぼ等しく、ドーピング効率の向上が
行えた。By encapsulating the dopant raw material in the dopant nitrogen radical cell 62 and generating nitrogen plasma,
Group II element nitrides are prepared and doped in-situ. When using this method, the purity of Group II elements is
Almost equal to the purity of Group II element, the doping efficiency was improved.
【0028】このMBE装置を用いて、SiC基板上
に、p型ドーパント源としてMgを用いた膜厚1μmの
p型GaNエピタキシャル成長膜を成長させる。この時
条件としては、Gaビーム強度3×10-7Torr、窒
素ラジカルセルの入力電力を500W、成長室内のチャ
ンバー内の窒素圧力7×10-5Torr、成長速度0.
5μm/hである。比較として、実施の形態1に示した
Mg3N2を用いた場合と、本実施の形態のin−sit
uで作製されたMg3N2を用いた場合とのSIMSによ
り評価を行ったMgの濃度とキャリア濃度との関係を図
8に示す。GaN膜中のMg濃度は、Mg3N2用Kセ
ル、ドーパント用窒素ラジカルセルの入力電力や窒素流
量を変化させることで制御を行っている。ドーパント用
窒素ラジカルセルによってin−situで作製された
Mg3N2を用いた場合、純度がより高くなったため、更
なるドーピング効率の向上が図れた。Using this MBE apparatus, a 1 μm-thick p-type GaN epitaxial growth film using Mg as a p-type dopant source is grown on a SiC substrate. At this time, the Ga beam intensity was 3 × 10 −7 Torr, the input power of the nitrogen radical cell was 500 W, the nitrogen pressure in the chamber in the growth chamber was 7 × 10 −5 Torr, and the growth rate was 0.
5 μm / h. For comparison, the case of using Mg 3 N 2 shown in Embodiment 1 and the in-situ of this embodiment are compared.
FIG. 8 shows the relationship between the concentration of Mg and the carrier concentration evaluated by SIMS when using Mg 3 N 2 produced by u. The Mg concentration in the GaN film is controlled by changing the input power and the nitrogen flow rate of the K cell for Mg 3 N 2 and the nitrogen radical cell for dopant. When Mg 3 N 2 produced in-situ by the nitrogen radical cell for dopant was used, the purity was higher, so that the doping efficiency was further improved.
【0029】(実施の形態5)実施の形態4に示したM
BE装置を用いて、ドーパント用窒素ラジカルセル内に
Siを封入し、n型GaNエピタキシャル成長膜を成長
させた。この時条件としては、Gaビーム強度3×10
-7Torr、窒素ラジカルセルの入力電力を500W、
成長室内のチャンバー内の窒素圧力7×10-5Tor
r、成長速度0.5μm/hである。比較として、実施
の形態1に示したドーパント源としてSi3N4を用いた
場合と、本実施の形態のin−situで作製されたS
i3N4を用いた場合とのSIMSにより評価を行った結
果のSi濃度とキャリア濃度との関係を図8に示す。G
aN膜中のSiの濃度は、Si3N4用Kセル、ドーパン
ト用窒素ラジカルセルの入力電力や窒素流量を変化させ
ることで制御を行っている。in−situで作製され
たMg3N2を用いた場合、実施の形態4と同様に、窒素
原子空孔を更に減少させることできる。(Fifth Embodiment) M shown in the fourth embodiment
Using a BE device, Si was enclosed in a nitrogen radical cell for dopant and an n-type GaN epitaxial growth film was grown. The conditions at this time are: Ga beam intensity 3 × 10
-7 Torr, input power of nitrogen radical cell is 500W,
Nitrogen pressure in chamber of growth chamber 7 × 10 -5 Tor
r, the growth rate is 0.5 μm / h. As a comparison, the case where Si 3 N 4 is used as the dopant source shown in the first embodiment and the S produced in-situ of the present embodiment.
FIG. 8 shows the relationship between the Si concentration and the carrier concentration as a result of evaluation by SIMS in the case of using i 3 N 4 . G
The concentration of Si in the aN film is controlled by changing the input power and the nitrogen flow rate of the K cell for Si 3 N 4 and the nitrogen radical cell for dopant. When Mg 3 N 2 produced in-situ is used, the number of nitrogen atom vacancies can be further reduced as in the fourth embodiment.
【0030】[0030]
【発明の効果】本発明によれば、窒素原子空孔をドーピ
ング材と結合した窒素によって減少させることができる
ので、III−V族窒化物系化合物半導体のドーピング効
率を上げることができる。よって、この窒化物系化合物
半導体で形成された半導体発光素子の特性を向上させる
ことができる。According to the present invention, since the nitrogen atom vacancies can be reduced by nitrogen combined with the doping material, the doping efficiency of the III-V group nitride compound semiconductor can be increased. Therefore, it is possible to improve the characteristics of the semiconductor light emitting device formed of the nitride compound semiconductor.
【図1】MgをドープしたGaNエピタキシャル成長膜
のPLスペクトルを示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a PL spectrum of a GaN epitaxial growth film doped with Mg.
【図2】Mgの濃度とキャリア濃度との相関を示す図で
ある。FIG. 2 is a diagram showing a correlation between Mg concentration and carrier concentration.
【図3】CdをドープしたGaNエピタキシャル成長膜
のPLスペクトルを示す図である。FIG. 3 is a diagram showing a PL spectrum of a GaN epitaxial growth film doped with Cd.
【図4】SiをドープしたGaNエピタキシャル成長膜
のPLスペクトルを示す図である。FIG. 4 is a diagram showing a PL spectrum of a Si-doped GaN epitaxial growth film.
【図5】Siの濃度とキャリア濃度との相関を示す図で
ある。FIG. 5 is a diagram showing a correlation between Si concentration and carrier concentration.
【図6】本発明に係るMBE装置の概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram of an MBE device according to the present invention.
【図7】本発明に係るMBE装置の概略図である。FIG. 7 is a schematic diagram of an MBE apparatus according to the present invention.
【図8】Mgの濃度とキャリア濃度との相関を示す図で
ある。FIG. 8 is a diagram showing a correlation between Mg concentration and carrier concentration.
【図9】Siの濃度とキャリア濃度との相関を示す図で
ある。FIG. 9 is a diagram showing a correlation between Si concentration and carrier concentration.
【図10】従来のMBE装置の概略図である。FIG. 10 is a schematic diagram of a conventional MBE device.
61 膜形成用窒素ラジカルセル 62 p型ドーパント用窒素ラジカルセル 63 n型ドーパント用Kセル 64、65 Kセル 71 n型ドーパント用窒素ラジカルセル 61 Nitrogen radical cell for film formation 62 Nitrogen radical cell for p-type dopant 63 K cell for n-type dopant 64, 65 K cells 71 Nitrogen radical cell for n-type dopant
Claims (5)
シー装置で成長させる方法において、p型ドーパント源
あるいはn型ドーパント源として、ドーパント原子と窒
素原子からなる窒素化合物を用いることを特徴とする窒
化物系化合物半導体のドーピング方法。1. Molecular beam epitaxy of a nitride-based compound semiconductor
A method for doping a nitride-based compound semiconductor, characterized in that a nitrogen compound composed of a dopant atom and a nitrogen atom is used as a p-type dopant source or an n-type dopant source in the method of growing with a See apparatus .
Mg3N2、Zn3N2、Cd3N2内の少なくとも1つを用
いることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物
半導体のドーピング方法。2. Be 3 N 2 as the p-type dopant source,
The method for doping a nitride compound semiconductor according to claim 1, wherein at least one of Mg 3 N 2 , Zn 3 N 2 and Cd 3 N 2 is used.
Ge3N4内の少なくとも1つを用いることを特徴とする
請求項1に記載の窒化物系化合物半導体のドーピング方
法。3. Si 3 N 4 as the n-type dopant source,
The method for doping a nitride-based compound semiconductor according to claim 1, wherein at least one of Ge 3 N 4 is used.
線エピタキシー装置のおいて、少なくとも2つの窒素ラ
ジカルセルを有し、且つ、少なくとも1つの窒素ラジカ
ルセル内にドーパントを封入することを特徴とする窒化
物系化合物半導体の製造装置。4. A molecule for growing a nitride compound semiconductor.
An apparatus for producing a nitride-based compound semiconductor, comprising at least two nitrogen radical cells in a line epitaxy apparatus , and encapsulating a dopant in at least one nitrogen radical cell.
Cd、Si、Geの少なくとも1つであることを特徴と
する請求項4に記載の窒化物系化合物半導体の製造装
置。5. The dopant is Be, Mg, Zn,
The device for manufacturing a nitride-based compound semiconductor according to claim 4, which is at least one of Cd, Si, and Ge.
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