JP2000269605A - 窒化ガリウム結晶を有する積層体およびその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム結晶を有する積層体およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 残留応力が十分に小さくて、大面積への成長
を行っても窒化ガリウム結晶層のクラックや剥離が生じ
ることがない安価な積層体、およびその製造方法を提供
すること。 【解決手段】 ガラス基板上に高配向性結晶からなる中
間層を有し、該中間層の上に高配向性の窒化ガリウム結
晶からなる層を有する積層体；および、ガラス基板上に
高配向性結晶からなる中間層を形成し、該中間層の上に
窒化ガリウム結晶からなる層を形成することを特徴とす
る、高配向性の窒化ガリウム結晶を有する積層体の製造
方法。
を行っても窒化ガリウム結晶層のクラックや剥離が生じ
ることがない安価な積層体、およびその製造方法を提供
すること。 【解決手段】 ガラス基板上に高配向性結晶からなる中
間層を有し、該中間層の上に高配向性の窒化ガリウム結
晶からなる層を有する積層体；および、ガラス基板上に
高配向性結晶からなる中間層を形成し、該中間層の上に
窒化ガリウム結晶からなる層を形成することを特徴とす
る、高配向性の窒化ガリウム結晶を有する積層体の製造
方法。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、高配向性の窒化ガ
リウム結晶を有する積層体およびその製造方法に関する
ものである。本発明の積層体を含む半導体ウエハは、Ｌ
ＥＤなどの表示用および通信用発光素子、通信および情
報処理用のレーザーダイオードや受光素子、高温動作を
必要とするＦＥＴなどの電子デバイス等に用いうるもの
である。
リウム結晶を有する積層体およびその製造方法に関する
ものである。本発明の積層体を含む半導体ウエハは、Ｌ
ＥＤなどの表示用および通信用発光素子、通信および情
報処理用のレーザーダイオードや受光素子、高温動作を
必要とするＦＥＴなどの電子デバイス等に用いうるもの
である。
【０００２】
【従来の技術】基板上に窒化ガリウムを形成した積層体
は、従来から半導体ウエハを作成するための構成物とし
て利用されている。基板上に窒化ガリウムを形成するた
めには、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの単結晶基板上へ格子定
数や熱膨張係数の差を緩和するためのバッファ層を積層
し、その上に窒化ガリウム層を形成する方法が一般に採
用されている。最近では、大面積へ成長させたり、低コ
スト化を図るためにガラス基板上へ窒化ガリウムを成長
させる試みもなされている。
は、従来から半導体ウエハを作成するための構成物とし
て利用されている。基板上に窒化ガリウムを形成するた
めには、サファイア（Ａｌ2 Ｏ3 ）、炭化珪素（Ｓｉ
Ｃ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）などの単結晶基板上へ格子定
数や熱膨張係数の差を緩和するためのバッファ層を積層
し、その上に窒化ガリウム層を形成する方法が一般に採
用されている。最近では、大面積へ成長させたり、低コ
スト化を図るためにガラス基板上へ窒化ガリウムを成長
させる試みもなされている。
【０００３】ところが、このような単結晶基板上に窒化
ガリウムを成長させても、格子定数や熱膨張係数の差を
十分に緩和することができないために残留する応力によ
って窒化ガリウム層中へクラックが入ることが多い。ま
た、層自体がはがれることもあって、大面積への成長は
困難であった。また、ガラス基板上へ大面積の窒化ガリ
ウムを成長させた場合も、多結晶となった窒化ガリウム
の配向性が低いために、エピ膜の特性が安定せず、発光
特性やキャリア制御が行い難いという問題があった。
ガリウムを成長させても、格子定数や熱膨張係数の差を
十分に緩和することができないために残留する応力によ
って窒化ガリウム層中へクラックが入ることが多い。ま
た、層自体がはがれることもあって、大面積への成長は
困難であった。また、ガラス基板上へ大面積の窒化ガリ
ウムを成長させた場合も、多結晶となった窒化ガリウム
の配向性が低いために、エピ膜の特性が安定せず、発光
特性やキャリア制御が行い難いという問題があった。
【０００４】このような単結晶基板上への窒化ガリウム
成長に伴う問題を解決する方法として、いわゆるラテラ
ル成長が行われている。すなわち、基板そのもの、また
は基板に窒化ガリウムを成長するのにふさわしいバッフ
ァ層を成長した上に、ＳｉＯ 2 などの酸化膜、タングス
テンシリサイド（ＷＳｉ）等の高融点金属または窒化シ
リコン（ＳｉＮｘ）等の誘電体膜などの保護膜を形成
し、該保護膜の開口部から、再度、窒化ガリウムを成長
するのにふさわしいバッファ層（「ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａ
ｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ」と
呼ばれる）を成長させる。このとき、該開口部から上方
に結晶成長するとともに、横方向にも保護膜に乗りかか
るようにラテラル成長する。この上にさらに窒化ガリウ
ムを成長させることにより格子定数や熱膨張係数の差を
緩和している。この方法を採用することによって転位密
度は１０-5ｃｍ-2以下まで低減できるようになったが、
依然としてクラック発生や剥離が生じており、残留応力
が問題ないレベルまで小さくすることはできなかった。
成長に伴う問題を解決する方法として、いわゆるラテラ
ル成長が行われている。すなわち、基板そのもの、また
は基板に窒化ガリウムを成長するのにふさわしいバッフ
ァ層を成長した上に、ＳｉＯ 2 などの酸化膜、タングス
テンシリサイド（ＷＳｉ）等の高融点金属または窒化シ
リコン（ＳｉＮｘ）等の誘電体膜などの保護膜を形成
し、該保護膜の開口部から、再度、窒化ガリウムを成長
するのにふさわしいバッファ層（「ＥＬＯ（Ｅｐｉｔａ
ｘｉａｌ Ｌａｔｅｒａｌ Ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ」と
呼ばれる）を成長させる。このとき、該開口部から上方
に結晶成長するとともに、横方向にも保護膜に乗りかか
るようにラテラル成長する。この上にさらに窒化ガリウ
ムを成長させることにより格子定数や熱膨張係数の差を
緩和している。この方法を採用することによって転位密
度は１０-5ｃｍ-2以下まで低減できるようになったが、
依然としてクラック発生や剥離が生じており、残留応力
が問題ないレベルまで小さくすることはできなかった。
【０００５】このように従来法による単結晶上への窒化
ガリウムの形成は、残留応力の除去が完全ではなく、大
面積への成長や低コスト化が行い難いという問題があ
る。また、ガラス基板上へ配向性が高い窒化ガリウム結
晶を作成することができないため、窒化ガリウム結晶を
利用した素子ではキャリア濃度や発光特性の制御を十分
に行えないという問題もある。
ガリウムの形成は、残留応力の除去が完全ではなく、大
面積への成長や低コスト化が行い難いという問題があ
る。また、ガラス基板上へ配向性が高い窒化ガリウム結
晶を作成することができないため、窒化ガリウム結晶を
利用した素子ではキャリア濃度や発光特性の制御を十分
に行えないという問題もある。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、これらの従
来技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち
本発明は、ガラス基板上に高配向性の窒化ガリウムを形
成した積層体およびその製造方法を提供することを解決
すべき課題とした。実際上の観点からいうと、本発明
は、残留応力が十分に小さくて、大面積への成長を行っ
ても窒化ガリウム結晶層のクラックや剥離が生じること
がない安価な積層体、およびその製造方法を提供するこ
とを解決すべき課題とした。さらに本発明は、キャリア
濃度や発光特性の制御を十分に行うことができる半導体
ウエハを提供することも解決すべき課題とした。
来技術の問題点を解決することを課題とした。すなわち
本発明は、ガラス基板上に高配向性の窒化ガリウムを形
成した積層体およびその製造方法を提供することを解決
すべき課題とした。実際上の観点からいうと、本発明
は、残留応力が十分に小さくて、大面積への成長を行っ
ても窒化ガリウム結晶層のクラックや剥離が生じること
がない安価な積層体、およびその製造方法を提供するこ
とを解決すべき課題とした。さらに本発明は、キャリア
濃度や発光特性の制御を十分に行うことができる半導体
ウエハを提供することも解決すべき課題とした。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者等は上記問題を
解決すべく鋭意検討した結果、ガラス基板上に高配向性
の六方晶系結晶を形成しておけば窒化ガリウムの配向性
を制御することができ、大面積に低コストで均一な窒化
ガリウム層を作成することができることを見いだし、本
発明に達した。
解決すべく鋭意検討した結果、ガラス基板上に高配向性
の六方晶系結晶を形成しておけば窒化ガリウムの配向性
を制御することができ、大面積に低コストで均一な窒化
ガリウム層を作成することができることを見いだし、本
発明に達した。
【０００８】すなわち本発明は、ガラス基板上に高配向
性結晶からなる中間層を有し、該中間層の上に高配向性
の窒化ガリウム結晶からなる層を有する積層体を提供す
るものである。高配向性結晶および窒化ガリウム結晶
は、それぞれｃ軸がガラス基板に垂直な方向に配向して
いる六方晶系結晶であるのが好ましい。高配向性結晶は
酸化物、硫化物またはフッ化物であるのが好ましく、具
体的には酸化亜鉛、硫化カドミウム等であるのが好まし
い。ガラス基板は石英ガラス基板であることが好まし
い。
性結晶からなる中間層を有し、該中間層の上に高配向性
の窒化ガリウム結晶からなる層を有する積層体を提供す
るものである。高配向性結晶および窒化ガリウム結晶
は、それぞれｃ軸がガラス基板に垂直な方向に配向して
いる六方晶系結晶であるのが好ましい。高配向性結晶は
酸化物、硫化物またはフッ化物であるのが好ましく、具
体的には酸化亜鉛、硫化カドミウム等であるのが好まし
い。ガラス基板は石英ガラス基板であることが好まし
い。
【０００９】また本発明は、ガラス基板上に高配向性結
晶からなる中間層を形成し、該中間層の上に窒化ガリウ
ム結晶からなる層を形成することを特徴とする、高配向
性の窒化ガリウム結晶を有する積層体の製造方法も提供
する。中間層としては、六方晶系結晶をｃ軸が前記ガラ
ス基板に対して垂直な方向になるように形成するのが好
ましい。高配向性結晶はスパッタ法で形成し、窒化ガリ
ウム結晶は分子線エピタキシー法で形成することが好ま
しい。また、高配向性結晶の形成温度より、前記窒化ガ
リウム結晶の形成温度の方が高いのが好ましい。さらに
本発明は、上記積層体、または上記製造方法により製造
される積層体を含む半導体ウエハも提供する。
晶からなる中間層を形成し、該中間層の上に窒化ガリウ
ム結晶からなる層を形成することを特徴とする、高配向
性の窒化ガリウム結晶を有する積層体の製造方法も提供
する。中間層としては、六方晶系結晶をｃ軸が前記ガラ
ス基板に対して垂直な方向になるように形成するのが好
ましい。高配向性結晶はスパッタ法で形成し、窒化ガリ
ウム結晶は分子線エピタキシー法で形成することが好ま
しい。また、高配向性結晶の形成温度より、前記窒化ガ
リウム結晶の形成温度の方が高いのが好ましい。さらに
本発明は、上記積層体、または上記製造方法により製造
される積層体を含む半導体ウエハも提供する。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下において、本発明の積層体と
その製造方法、および本発明の積層体を含む半導体ウエ
ハについて詳細に説明する。本発明の積層体は、ガラス
基板上に高配向性結晶からなる中間層を有し、該中間層
の上に高配向性の窒化ガリウム結晶からなる層を有する
ことを特徴とする。
その製造方法、および本発明の積層体を含む半導体ウエ
ハについて詳細に説明する。本発明の積層体は、ガラス
基板上に高配向性結晶からなる中間層を有し、該中間層
の上に高配向性の窒化ガリウム結晶からなる層を有する
ことを特徴とする。
【００１１】本発明の積層体に使用する基板は、ガラス
からなるものであって十分な耐熱性を有するものであれ
ば、特にその材質、組成、形状などは制限されない。ガ
ラス基板の耐熱性は、５００℃以上であるのが好まし
く、９００℃以上であるのがより好ましく、１１００℃
以上であるのがさらに好ましい。なお、ここでいう「耐
熱性」とは、積層体の製造温度および使用温度において
十分な強度があり、分解や結晶成長時の雰囲気との反応
等がないことを意味する。
からなるものであって十分な耐熱性を有するものであれ
ば、特にその材質、組成、形状などは制限されない。ガ
ラス基板の耐熱性は、５００℃以上であるのが好まし
く、９００℃以上であるのがより好ましく、１１００℃
以上であるのがさらに好ましい。なお、ここでいう「耐
熱性」とは、積層体の製造温度および使用温度において
十分な強度があり、分解や結晶成長時の雰囲気との反応
等がないことを意味する。
【００１２】ガラス基板の材質は、積層体の製造条件や
用途に応じて適宜選択することができる。例えば、透明
性が高くて、高温であっても十分な強度と安定性を示す
ことが要求される場合は、石英ガラスやサファイアガラ
ス等を選択するのが好ましい。また、導電性を有してい
て電極構造としてそのまま使用することが必要とされる
場合は、タングステンやモリブデン等を選択するのが好
ましい。さらに、形状の自由度が高いことが必要とされ
る場合は、プラスティック等を選択するのが好ましい。
用途に応じて適宜選択することができる。例えば、透明
性が高くて、高温であっても十分な強度と安定性を示す
ことが要求される場合は、石英ガラスやサファイアガラ
ス等を選択するのが好ましい。また、導電性を有してい
て電極構造としてそのまま使用することが必要とされる
場合は、タングステンやモリブデン等を選択するのが好
ましい。さらに、形状の自由度が高いことが必要とされ
る場合は、プラスティック等を選択するのが好ましい。
【００１３】本発明では、このようなガラス基板上にま
ず高配向性結晶からなる中間層を形成する。本明細書に
おいて「高配向性結晶」とは、結晶を構成する結晶粒の
多くが特定の方向に配向していることを意味する。具体
的には、ディフラクトメーターによるＸ線回折によって
観測される特定方向に配向した結晶粒によるピーク強度
が全ピーク強度の８０％以上であることを意味する。特
定方向に配向した結晶粒によるピーク強度は全ピーク強
度の９０％以上であることがより好ましく、９５％以上
であることがさらに好ましく、９９％以上であることが
特に好ましい。
ず高配向性結晶からなる中間層を形成する。本明細書に
おいて「高配向性結晶」とは、結晶を構成する結晶粒の
多くが特定の方向に配向していることを意味する。具体
的には、ディフラクトメーターによるＸ線回折によって
観測される特定方向に配向した結晶粒によるピーク強度
が全ピーク強度の８０％以上であることを意味する。特
定方向に配向した結晶粒によるピーク強度は全ピーク強
度の９０％以上であることがより好ましく、９５％以上
であることがさらに好ましく、９９％以上であることが
特に好ましい。
【００１４】中間層を形成する高配向性結晶は、六方晶
系結晶であるのが好ましい。その中でも、ｃ軸がガラス
基板に垂直な方向に配向している六方性結晶であるのが
好ましい。このような高配向性結晶からなる中間層を形
成しておけば、その上にｃ軸をガラス基板に垂直な方向
に配向している窒化ガリウムの六方性系結晶を容易に形
成することができる。いかなる理論にも拘泥するもので
はないが、このように配向方向が制御された中間層上に
窒化ガリウム結晶を形成させることによって該窒化ガリ
ウム結晶の配向性を高めることができるものと考えられ
る。
系結晶であるのが好ましい。その中でも、ｃ軸がガラス
基板に垂直な方向に配向している六方性結晶であるのが
好ましい。このような高配向性結晶からなる中間層を形
成しておけば、その上にｃ軸をガラス基板に垂直な方向
に配向している窒化ガリウムの六方性系結晶を容易に形
成することができる。いかなる理論にも拘泥するもので
はないが、このように配向方向が制御された中間層上に
窒化ガリウム結晶を形成させることによって該窒化ガリ
ウム結晶の配向性を高めることができるものと考えられ
る。
【００１５】インバージョンドメインの少ない窒化ガリ
ウムを形成させるためには、中間層に用いる高配向性結
晶はイオン性が強い材料からなるものであるのが好まし
い。ここでいうインバージョンドメインとは、窒化ガリ
ウムのｃ軸方向にＮを結晶成長フロントとしている面と
Ｇａを結晶成長フロントとしている面の境界を意味す
る。イオン性が強い材料としては、酸化物、硫化物およ
びフッ化物を例示することができる。中でも酸化亜鉛、
酸化亜鉛を含む混晶、硫化カドミウム、および硫化カド
ミウムを含む混晶は、ｃ軸がガラス基板に対して垂直な
方向に配向しやすいこともあって好ましい。最も好まし
いのは、窒化ガリウムとの格子定数差が小さくて透明電
導膜としても機能しうる酸化亜鉛を含む混晶である。ま
た、ＢやＢｅを含む酸化亜鉛の混晶も好ましい。
ウムを形成させるためには、中間層に用いる高配向性結
晶はイオン性が強い材料からなるものであるのが好まし
い。ここでいうインバージョンドメインとは、窒化ガリ
ウムのｃ軸方向にＮを結晶成長フロントとしている面と
Ｇａを結晶成長フロントとしている面の境界を意味す
る。イオン性が強い材料としては、酸化物、硫化物およ
びフッ化物を例示することができる。中でも酸化亜鉛、
酸化亜鉛を含む混晶、硫化カドミウム、および硫化カド
ミウムを含む混晶は、ｃ軸がガラス基板に対して垂直な
方向に配向しやすいこともあって好ましい。最も好まし
いのは、窒化ガリウムとの格子定数差が小さくて透明電
導膜としても機能しうる酸化亜鉛を含む混晶である。ま
た、ＢやＢｅを含む酸化亜鉛の混晶も好ましい。
【００１６】ガラス基板上に配向性結晶を成長する方法
は特に制限されず、スパッタ、ＰＣＶＤ、蒸着等どのよ
うな作成方法でもよい。また、結晶成長条件についても
通常用いられている条件を採用することができ、その範
囲内において配向性が高まる条件を適宜最適化すること
が可能である。ガラス基板上に形成する配向性結晶の厚
みは、該配向性結晶からなる中間層に求められる機能に
よって異なるが、一般に１ｎｍ以上であるのが好まし
い。酸化亜鉛などの導電性を示す物質で中間層を構成す
る場合は、中間層を電極として用いることもできる。そ
の場合は、電極として機能する程度の厚みが必要とな
り、１０ｎｍ以上の厚みを有するのが好ましい。配向性
結晶からなる中間層は厚くしても特に弊害はないが、５
μｍ以下にするのが実際的であり、２μｍ以下にするの
が好ましい。
は特に制限されず、スパッタ、ＰＣＶＤ、蒸着等どのよ
うな作成方法でもよい。また、結晶成長条件についても
通常用いられている条件を採用することができ、その範
囲内において配向性が高まる条件を適宜最適化すること
が可能である。ガラス基板上に形成する配向性結晶の厚
みは、該配向性結晶からなる中間層に求められる機能に
よって異なるが、一般に１ｎｍ以上であるのが好まし
い。酸化亜鉛などの導電性を示す物質で中間層を構成す
る場合は、中間層を電極として用いることもできる。そ
の場合は、電極として機能する程度の厚みが必要とな
り、１０ｎｍ以上の厚みを有するのが好ましい。配向性
結晶からなる中間層は厚くしても特に弊害はないが、５
μｍ以下にするのが実際的であり、２μｍ以下にするの
が好ましい。
【００１７】中間層の上に窒化ガリウム結晶を成長させ
ることによって、高配向性の窒化ガリウムからなる層を
形成する。窒化ガリウムの成長方法についても特に制限
されず、従来から用いられている方法を用いることがで
きる。特に上記のラテラル成長を用いて窒化ガリウム結
晶を形成すれば、高品質の結晶を作成することが可能で
ある。ただし、中間層を構成する配向性結晶が分解、反
応、蒸発しない条件で窒化ガリウムを成長させることが
重要である。したがって、このような要求を満たすよう
に、中間層を構成する材料と窒化ガリウムの成長条件を
選択するのが好ましい。
ることによって、高配向性の窒化ガリウムからなる層を
形成する。窒化ガリウムの成長方法についても特に制限
されず、従来から用いられている方法を用いることがで
きる。特に上記のラテラル成長を用いて窒化ガリウム結
晶を形成すれば、高品質の結晶を作成することが可能で
ある。ただし、中間層を構成する配向性結晶が分解、反
応、蒸発しない条件で窒化ガリウムを成長させることが
重要である。したがって、このような要求を満たすよう
に、中間層を構成する材料と窒化ガリウムの成長条件を
選択するのが好ましい。
【００１８】例えば、石英ガラス基板上の酸化亜鉛から
なる中間層の上に窒化ガリウムを形成する場合は、分子
線エピタキシー法（以下「ＭＢＥ法」という）を用いれ
ば高配向性の窒化ガリウム結晶を容易に形成することが
できる。具体的には、ガリウムとＲＦプラズマにより生
成した活性窒素を用いたＭＢＥ法により、バッファ層を
５００℃で作成し、成長膜を８７０℃で作成することに
よってｃ軸配向性の強い結晶を形成することができる。
なる中間層の上に窒化ガリウムを形成する場合は、分子
線エピタキシー法（以下「ＭＢＥ法」という）を用いれ
ば高配向性の窒化ガリウム結晶を容易に形成することが
できる。具体的には、ガリウムとＲＦプラズマにより生
成した活性窒素を用いたＭＢＥ法により、バッファ層を
５００℃で作成し、成長膜を８７０℃で作成することに
よってｃ軸配向性の強い結晶を形成することができる。
【００１９】また、トリメチルガリウムとアンモニアを
原料とし、窒素ガスなどの非還元性ガスをキャリアガス
とする有機金属気相エピタキシー法（以下「ＭＯＣＶＤ
法」という）によっても、高配向性の窒化ガリウム結晶
を形成することができる。このとき、キャリアガスを例
えば水素などの還元性ガスに代えてＭＯＣＶＤ法を行う
と、配向性が低い窒化ガリウム結晶しか得られなくな
る。これは、中間層を構成している酸化亜鉛が水素と反
応して還元されてしまうためである。したがって、ＭＯ
ＣＶＤ法によって窒化ガリウム結晶を形成する場合は、
特に結晶成長初期段階では非還元性雰囲気下におくこと
が必要とされる。
原料とし、窒素ガスなどの非還元性ガスをキャリアガス
とする有機金属気相エピタキシー法（以下「ＭＯＣＶＤ
法」という）によっても、高配向性の窒化ガリウム結晶
を形成することができる。このとき、キャリアガスを例
えば水素などの還元性ガスに代えてＭＯＣＶＤ法を行う
と、配向性が低い窒化ガリウム結晶しか得られなくな
る。これは、中間層を構成している酸化亜鉛が水素と反
応して還元されてしまうためである。したがって、ＭＯ
ＣＶＤ法によって窒化ガリウム結晶を形成する場合は、
特に結晶成長初期段階では非還元性雰囲気下におくこと
が必要とされる。
【００２０】本発明の積層体はこのまま使用に供しても
よいし、さらに本発明の積層体に別の層を形成したり、
本発明の積層体を装置内に組み込んで使用してもよい。
特に本発明の積層体に半導体層や電極等を積層して半導
体ウエハにすれば、広範な用途に供することができる。
例えば、本発明の積層体上にＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、
ＢＧａＮ等を積層してヘテロ接合を形成してもよいし、
ｐ−ｉ−ｎ、ｐ−ｎ接合等の構造を持つ素子等を作成す
ることもできる。また、用途も制限されるものではな
く、例えばＬＥＤなどの表示用、通信用発光素子や通
信、情報処理用などのレーザーダイオード、さらに通信
や情報処理などに用いられる受光素子、高温動作を必要
とするＦＥＴなどの電子デバイス等など様々なものに用
いることができる。いずれの用途に供するものであって
も、本発明の積層体をその一部に有するものや、本発明
の積層体の一部または全部に処理を施して製造したもの
は本発明の技術的範囲に属する。
よいし、さらに本発明の積層体に別の層を形成したり、
本発明の積層体を装置内に組み込んで使用してもよい。
特に本発明の積層体に半導体層や電極等を積層して半導
体ウエハにすれば、広範な用途に供することができる。
例えば、本発明の積層体上にＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、
ＢＧａＮ等を積層してヘテロ接合を形成してもよいし、
ｐ−ｉ−ｎ、ｐ−ｎ接合等の構造を持つ素子等を作成す
ることもできる。また、用途も制限されるものではな
く、例えばＬＥＤなどの表示用、通信用発光素子や通
信、情報処理用などのレーザーダイオード、さらに通信
や情報処理などに用いられる受光素子、高温動作を必要
とするＦＥＴなどの電子デバイス等など様々なものに用
いることができる。いずれの用途に供するものであって
も、本発明の積層体をその一部に有するものや、本発明
の積層体の一部または全部に処理を施して製造したもの
は本発明の技術的範囲に属する。
【００２１】
【実施例】以下に実施例および比較例を挙げて窒化ガリ
ウムの成長方法の違いによるｃ軸配向性の違いについて
説明する。以下の実施例に示す材料、温度、操作等は、
本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することがで
きる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例に
制限されるものではない。
ウムの成長方法の違いによるｃ軸配向性の違いについて
説明する。以下の実施例に示す材料、温度、操作等は、
本発明の精神から逸脱しない限り適宜変更することがで
きる。したがって、本発明の範囲は以下に示す具体例に
制限されるものではない。
【００２２】（実施例）石英ガラス上にスパッタ法によ
り酸化亜鉛を約０．５μｍ成長した。その酸化亜鉛上
に、ガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素を
用いたＭＢＥ法により、５００℃で窒化ガリウムのバッ
ファ層を形成し、さらに８７０℃で窒化ガリウムの成長
膜を形成した。形成された窒化ガリウム結晶をＸ線回折
法で評価した結果、図１に示す結果が得られた（２θ−
θ測定）。図１では（０００２）のピークが強いことか
ら、ｃ軸配向性の強い窒化ガリウム結晶であることが確
認された。
り酸化亜鉛を約０．５μｍ成長した。その酸化亜鉛上
に、ガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素を
用いたＭＢＥ法により、５００℃で窒化ガリウムのバッ
ファ層を形成し、さらに８７０℃で窒化ガリウムの成長
膜を形成した。形成された窒化ガリウム結晶をＸ線回折
法で評価した結果、図１に示す結果が得られた（２θ−
θ測定）。図１では（０００２）のピークが強いことか
ら、ｃ軸配向性の強い窒化ガリウム結晶であることが確
認された。
【００２３】（比較例）石英ガラス上に直接、ＭＢＥ法
でガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素を用
いて、ガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素
を用いたＭＢＥ法により、５００℃で窒化ガリウムのバ
ッファ層を形成し、さらに８７０℃で窒化ガリウムの成
長膜を形成した。形成された窒化ガリウム結晶をＸ線回
折法で評価した結果、図２に示す結果が得られた（２θ
−θ測定）。図２には（０００２）のピーク以外に（１
０−１３）の回折線も観測され、ｃ軸配向性が弱い結晶
であることが確認された。
でガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素を用
いて、ガリウムとＲＦプラズマにより生成した活性窒素
を用いたＭＢＥ法により、５００℃で窒化ガリウムのバ
ッファ層を形成し、さらに８７０℃で窒化ガリウムの成
長膜を形成した。形成された窒化ガリウム結晶をＸ線回
折法で評価した結果、図２に示す結果が得られた（２θ
−θ測定）。図２には（０００２）のピーク以外に（１
０−１３）の回折線も観測され、ｃ軸配向性が弱い結晶
であることが確認された。
【００２４】
【発明の効果】本発明によれば、大面積に低コストでｃ
軸配向性を有する窒化ガリウムを作成することができ
る。本発明の積層体は、残留応力が十分に小さくて、窒
化ガリウム結晶層のクラックや剥離を生じることがな
い。したがって、本発明の積層体を利用すれば特性が安
定した様々な素子を作成することが可能となり、多大な
工業的利益を提供するものである。
軸配向性を有する窒化ガリウムを作成することができ
る。本発明の積層体は、残留応力が十分に小さくて、窒
化ガリウム結晶層のクラックや剥離を生じることがな
い。したがって、本発明の積層体を利用すれば特性が安
定した様々な素子を作成することが可能となり、多大な
工業的利益を提供するものである。
【図１】 実施例で形成した結晶のＸ線回折結果であ
る。
る。
【図２】 比較例で形成した結晶のＸ線回折結果であ
る。
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｌ 31/10 Ｈ０１Ｌ 33/00 Ｃ ５Ｆ０７３ 33/00 31/10 Ａ ５Ｆ１０３ Ｈ０１Ｓ 5/327 Ｈ０１Ｓ 3/18 ６７４ Ｆターム(参考） 4G077 AA02 AA03 AB02 BB07 BE02 BE22 DA05 DA11 ED06 EF01 HA02 HA06 5F041 AA40 CA34 CA40 CA41 CA65 CA66 CA67 FF14 FF16 5F045 AA04 AA19 AB14 AB17 AB22 AC08 AC12 AD09 AD12 AF07 BB08 BB13 CA10 CA12 DA53 DA61 5F049 MA03 MA04 MB01 MB07 NA01 NA08 NA18 PA01 PA04 PA07 SS01 5F052 KA02 5F073 BA02 CA02 CA07 CA22 CB05 DA05 DA06 DA07 EA28 5F103 AA04 AA08 DD30 GG10 HH04 LL02 LL03 RR06 RR08
Claims (14)
- 【請求項１】 ガラス基板上に高配向性結晶からなる中
間層を有し、該中間層の上に高配向性の窒化ガリウム結
晶からなる層を有する積層体。 - 【請求項２】 前記高配向性結晶が六方晶系結晶である
ことを特徴とする請求項１の積層体。 - 【請求項３】 前記高配向性結晶のｃ軸が、前記ガラス
基板に垂直な方向に配向している請求項２の積層体。 - 【請求項４】 前記高配向性結晶が酸化物、硫化物また
はフッ化物である請求項１〜３のいずれかの積層体。 - 【請求項５】 前記高配向性結晶が酸化亜鉛、酸化亜鉛
を含む混晶、硫化カドミウム、および硫化カドミウムを
含む混晶からなる群から選択される請求項４の積層体。 - 【請求項６】 前記高配向性結晶が酸化亜鉛からなる請
求項５の積層体。 - 【請求項７】 前記窒化ガリウム結晶のｃ軸が、前記ガ
ラス基板に垂直な方向に配向している請求項１〜６のい
ずれかの積層体。 - 【請求項８】 前記ガラス基板が石英ガラス基板である
ことを特徴とする請求項１〜７のいずれかに記載の積層
体。 - 【請求項９】 ガラス基板上に高配向性結晶からなる中
間層を形成し、該中間層の上に窒化ガリウム結晶からな
る層を形成することを特徴とする、高配向性の窒化ガリ
ウム結晶を有する積層体の製造方法。 - 【請求項１０】 前記高配向性結晶が六方晶系結晶であ
って、該六方晶系結晶のｃ軸を前記ガラス基板に対して
垂直な方向に形成することを特徴とする請求項９の製造
方法。 - 【請求項１１】 前記高配向性結晶の形成をスパッタ法
で行うことを特徴とする請求項９または１０の積層体の
製造方法。 - 【請求項１２】 前記窒化ガリウム結晶の形成を分子線
エピタキシー法で行うことを特徴とする請求項９〜１１
のいずれかの積層体の製造方法。 - 【請求項１３】 前記高配向性結晶の形成温度より、前
記窒化ガリウム結晶の形成温度の方が高いことを特徴と
する請求項９〜１２の積層体の製造方法。 - 【請求項１４】 請求項１〜８のいずれかの積層体また
は請求項９〜１３のいずれかの製造方法により製造され
る積層体を含む半導体ウエハ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6786199A JP2000269605A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 窒化ガリウム結晶を有する積層体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6786199A JP2000269605A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 窒化ガリウム結晶を有する積層体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000269605A true JP2000269605A (ja) | 2000-09-29 |
Family
ID=13357153
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6786199A Pending JP2000269605A (ja) | 1999-03-15 | 1999-03-15 | 窒化ガリウム結晶を有する積層体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000269605A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11162189B2 (en) | 2018-03-02 | 2021-11-02 | Dexerials Corporation | Semiconductor substrate, gallium nitride single crystal, and method for producing gallium nitride single crystal |
| WO2023037870A1 (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 半導体装置 |
| WO2023058308A1 (ja) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 発光装置および発光装置形成基板 |
| WO2024048393A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体、積層構造体の製造方法、及び半導体デバイス |
| WO2024048004A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体、半導体デバイス及びその製造方法 |
| WO2024048005A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体及びその製造方法、ならびに半導体デバイス |
-
1999
- 1999-03-15 JP JP6786199A patent/JP2000269605A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US11162189B2 (en) | 2018-03-02 | 2021-11-02 | Dexerials Corporation | Semiconductor substrate, gallium nitride single crystal, and method for producing gallium nitride single crystal |
| WO2023037870A1 (ja) * | 2021-09-07 | 2023-03-16 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 半導体装置 |
| WO2023058308A1 (ja) * | 2021-10-05 | 2023-04-13 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 発光装置および発光装置形成基板 |
| WO2024048393A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体、積層構造体の製造方法、及び半導体デバイス |
| WO2024048004A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体、半導体デバイス及びその製造方法 |
| WO2024048005A1 (ja) * | 2022-09-01 | 2024-03-07 | 株式会社ジャパンディスプレイ | 積層構造体及びその製造方法、ならびに半導体デバイス |
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