JP2000340509A - Gan substrate and manufacturing method therefor - Google Patents

Gan substrate and manufacturing method therefor

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JP2000340509A JP14655199A JP14655199A JP2000340509A JP 2000340509 A JP2000340509 A JP 2000340509A JP 14655199 A JP14655199 A JP 14655199A JP 14655199 A JP14655199 A JP 14655199A JP 2000340509 A JP2000340509 A JP 2000340509A
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Hitoshi Kasai
Kensaku Motoki
Takuji Okahisa
健作 元木
拓司 岡久
仁 笠井
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Sumitomo Electric Ind Ltd
住友電気工業株式会社
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To prevent defects from being generated in a GaN single-crystal layer, even if each kind of defect, such as a penetration defect, is exposed to the surface of a base plate by forming a GaN amorphous layer on the base plate, that is made of GaN single crystal and then forming the GaN single- crystal layer on the amorphous layer. SOLUTION: First, a GaN amorphous layer 4 is formed on the upper surface of a base plate 2, that is made of GaN single crystal. Then, a GaN single-crystal layer 6 is formed on the amorphous layer 4 to complete a GaN substrate 1. In this case, the GaN amorphous layer 4 also contains a fine crystal, that is made of a fine crystal particle in the order of approximately several tens of Å. Therefore, even if each kind of defect such as a penetration defect is exposed on the surface of the base plate 2, it will not affect the GaN amorphous layer 4, defects are hardly generated in the GaN amorphous layer 4. As a result, the GaN single-crystal layer contains almost no defects, and becomes high in quality.

Description

【発明の詳細な説明】 DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】 [0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、発光ダイオード、 BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a light-emitting diode,
半導体レーザ等の発光デバイスに用いられるGaN基板及びその製造方法に関するものである。 It relates GaN substrate and a manufacturing method thereof used in the light emitting device such as a semiconductor laser.

【0002】 [0002]

【従来の技術】従来は、窒化物系半導体を用いた発光デバイスの基板として、サファイア基板が用いられていた。 BACKGROUND ART Conventionally, as a substrate of a light emitting device using nitride semiconductor, a sapphire substrate has been used. ところが、サファイアは非常に硬い材料であるとともに劈開面がないため、発光ダイオードではダイシング工程でコスト高を招き、半導体レーザーでは劈開による反射面を作成できないという問題があった。 However, since there is no cleavage plane with sapphire is a very hard material, leads to high costs in the dicing step is a light emitting diode, a semiconductor laser making it impossible to create a reflective surface by cleaving. また、サファイア基板を用いた場合、当該基板とこの上に成長させるエピタキシャル層との格子定数の相違により、エピタキシャル層中に転位等の欠陥が多く発生するという問題もあった。 Further, when using a sapphire substrate, the difference in lattice constants between the epitaxial layer grown on this with the substrate, there is a problem that defects such as dislocations often occur in the epitaxial layer.

【0003】このようなサファイアを発光デバイス等の基板とした場合の問題を解消すべく、近年、発光デバイスの基板材料として窒化ガリウム(GaN)が着目されている。 [0003] In order to solve the problem in the case of such a sapphire substrate, such as a light emitting device, in recent years, gallium nitride (GaN) has been drawing attention as a substrate material of a light-emitting device. このGaN基板は、たとえば、ガリウム砒素(GaAs)基板等の半導体単結晶基板上にGaNの単結晶層を成長させた後、GaAs基板を除去することで形成される。 The GaN substrate, for example, after growing a single crystal layer of GaN on the semiconductor single crystal substrate such as gallium arsenide (GaAs) substrate, is formed by removing the GaAs substrate. そして、かかるGaN基板の上に動作層である窒化ガリウム系化合物半導体単結晶層をエピタキシャル成長させて、発光デバイス等が完成する。 Then, a gallium nitride-based compound semiconductor single crystal layer is an operation layer on a GaN substrate by epitaxial growth, the light emitting device or the like is completed.

【0004】このようなGaN基板を用いた技術によれば、GaN基板とこの上に成長させる窒化ガリウム系化合物半導体単結晶層(エピタキシャル層)との格子定数や熱膨張係数が非常に近いため、半導体単結晶層(エピタキシャル層)に転位等に起因する格子欠陥が発生しにくくなる。 [0004] According to the technique using such a GaN substrate, the lattice constants and thermal expansion coefficients of gallium nitride-based compound is grown on this the GaN substrate semiconductor single crystal layer (epitaxial layer) is very close, lattice defects due to dislocation or the like does not easily occur in the semiconductor single crystal layer (epitaxial layer). また、基板とこの上に成長させる動作層とが同じ窒化ガリウム系化合物半導体層からなっているため、同種の結晶が揃うことになり、容易に劈開することができる。 Further, since the substrate and the active layer grown on this is made of the same gallium nitride-based compound semiconductor layer, will be crystals of the same type are aligned, it can be easily cleaved. このため、半導体レーザ等の反射鏡を簡単に作製することができる。 Therefore, it is possible to easily produce a reflecting mirror such as a semiconductor laser.

【0005】 [0005]

【発明が解決しようとする課題】しかし、技術進歩に伴い、窒化ガリウム系化合物半導体を用いた光半導体デバイスの特性を更に向上させることが要求され、本発明者らにおいて、より高品質のGaN基板を製作する必要が生じた。 [0006] However, with the technical progress, is required to improve the characteristics of an optical semiconductor device using the gallium nitride-based compound semiconductor Furthermore, in the present inventors, higher quality GaN substrate to fabricate the need arises.

【0006】ところが、GaN基板に貫通転位が存在することがあり、この貫通転位が表面に露出した基板を使用すると、その上に成長させられるエピタキシャル層の結晶内にも転位が連続して発生する可能性があり、これでは発光デバイス等の動作特性の向上は望めない。 [0006] However, it may threading dislocations in the GaN substrate are present, the use of substrates that this threading dislocations exposed on the surface, dislocations are generated continuously to the crystal of the epitaxial layer is grown thereon may, this can not be expected the improvement of operating characteristics such as a light emitting device.

【0007】また、上述の方法で製造されたGaN基板上にエピタキシャル層を成長させる前に、基板表面を平坦にすべく研磨処理が施されるが、GaNは化学的に非常に安定であるため、結晶に対するダメージが小さいと考えられる化学研磨やメカノケミカル研磨による処理が困難という問題があった。 Further, before growing the epitaxial layer on the GaN substrate manufactured by the above method, polishing processed to the substrate surface flat is subjected, because GaN is chemically very stable , there has been a processing problem that difficulty by chemical polishing or mechano-chemical polishing damage is considered to be small with respect to the crystal. 一方、化学的安定性が無関係な機械研磨によれば表面を研磨できるが、機械研磨を施した後に、GaN基板表面に加工変質層が生成されるという問題があった。 On the other hand, it can polish the surface according to the chemical stability extraneous mechanical polishing, after performing mechanical polishing, there is a problem that the damaged layer on the GaN substrate surface is generated.

【0008】この加工変質層は、微細な研磨粒を使用しても完全に除去することは困難で、特にひっかき傷状に入った加工変質層の除去は難しい。 [0008] The damaged layer, it is difficult even to completely removed using fine abrasive grains, it is difficult removal of particular scratch-like Entered damaged layer. また、加工変質層を除去するために長時間研磨処理を施した場合、GaN基板表面にピット状欠陥が出現する場合があり、このピット状欠陥が出現したGaN基板上にエピタキシャル層を成長させると、成長層にもピットが残留するという問題があった。 Also, when subjected to polishing treatment long time for removing the damaged layer, may pit defects on the GaN substrate surface it appears and an epitaxial layer is grown on GaN substrate having pit-like defects appeared , it pits the growth layer there is a problem that remains.

【0009】本発明は、かかる事情に鑑みてなされたものであり、転位等の結晶欠陥が低減されたGaN基板及びその製造方法を提供することを目的とする。 [0009] The present invention has been made in view of such circumstances, an object of the crystal defects such as dislocations provide reduced GaN substrate and a manufacturing method thereof.

【0010】 [0010]

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するために、本発明のGaN基板の製造方法は、GaN単結晶からなるベース板の一の面にGaNの非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、非晶質層上にGaNの単結晶層を形成する単結晶層形成工程と、を備えることを特徴とする。 In order to solve the above problems SUMMARY OF THE INVENTION The manufacturing method of the GaN substrate of the present invention, amorphous to form an amorphous layer of GaN on one surface of a base plate made of GaN single crystal characterized in that it comprises a quality layer forming step, a single crystal layer forming step of forming a single crystal layer of GaN amorphous layer, the.

【0011】本発明に係るGaN基板の製造方法によれば、まず、GaN単結晶からなるベース板の一の面に、 According to the manufacturing method of the GaN substrate according to the present invention, first, one surface of the base plate consisting of GaN single crystal,
GaNの非晶質層が形成される。 Amorphous layer of GaN is formed. そして、この非晶質層上にGaNの単結晶層が形成されて、GaN基板が完成する。 Then, a single crystal layer of GaN on the amorphous layer is formed, GaN substrate is completed. ここで、仮にベース板の表面に貫通欠陥等の各種欠陥が露出していたとしても、非晶質層にはこれらの影響は及ばないため、当該非晶質層では欠陥が殆ど発生しない。 Here, even if various defects such as threading defects on the surface of the base plate was exposed, since the amorphous layer does not extend these effects, hardly occurs defects in the amorphous layer. そのため、非晶質層上に形成されるGaNの単結晶層は、欠陥を殆ど含まず高品質なものとなる。 Therefore, a single crystal layer of GaN formed on the amorphous layer is, becomes high-quality hardly contains defects. なお、 It should be noted that,
ここでいう非晶質層とは、数10オングストローム程度の微細結晶粒からなる微結晶層をも含む意である。 The amorphous layer referred to herein is a meaning also include a microcrystalline layer made of fine crystal grains of several 10 Å.

【0012】また、本発明のGaN基板の製造方法において、単結晶層形成工程の後に、単結晶層上にGaNの非晶質層を形成する第2非晶質層形成工程と、第2非晶質層形成工程で形成された非晶質層上にGaNの単結晶層を形成する第2単結晶層形成工程と、を更に備えることが望ましい。 [0012] In the method of manufacturing the GaN substrate of the present invention, after the single crystal layer forming step, a second amorphous layer formation step of forming an amorphous layer of GaN on a single crystal layer, a second non a second single crystal layer forming step of forming a crystalline layer formed single crystal layer of GaN on the amorphous layer formed in step, additionally it is desirable to have a.

【0013】この場合、上述のように欠陥が殆どないG [0013] In this case, there is almost no defects as described above G
aN単結晶層の上に、さらに、第2非晶質層形成工程および第2単結晶層形成工程で、それぞれ欠陥の影響を受けないGaNの非晶質層、およびGaNの単結晶層が形成されるため、第2単結晶層形成工程で形成されたGa On the aN single crystal layer, further, the second amorphous layer formation step and the second single crystal layer forming process, an amorphous layer of GaN which is not affected by defects, respectively, and GaN single crystal layer is formed to be, Ga formed by the second single crystal layer formation step
N単結晶層は、より一層欠陥が低減されたものとなる。 N single crystal layer, becomes the more defects are reduced.

【0014】また、この場合、第2非晶質層形成工程および第2単結晶層形成工程を複数回繰り返すことが望ましい。 [0014] In this case, it is desirable that the second amorphous layer formation step and the second single crystal layer forming step is repeated a plurality of times. このように各工程を繰り返すにつれて、上方にあるGaN単結晶層の欠陥が低減されるため、全体として高品質なGaN基板となる。 Thus, as the repeating the process, since the defects of the GaN single crystal layer located above is decreased, a high-quality GaN substrate as a whole.

【0015】さらに、本発明のGaN基板の製造方法において、ベース板の上記一の面に、研磨処理が施されていてもよい。 Furthermore, in the manufacturing method of the GaN substrate of the present invention, into the one surface of the base plate, the polishing process may be subjected.

【0016】GaNのベース板に研磨処理が施されると、研磨傷や付いたり、加工変質層が生成される。 [0016] polishing treatment to the base plate of GaN is performed, polishing scratches and or with, the work-affected layer is produced. また、かかる加工変質層を除去するために長時間研磨処理を施した場合、GaN基板表面にピットが出現する場合がある。 Also, when subjected to polishing treatment long time to remove such a work-affected layer, there is a case where pits appearing on the GaN substrate surface. しかし、本発明では、上述のようにベース板上に欠陥等の影響を受けないGaNの非晶質層が形成されているため、研磨傷や加工変質層の影響はGaNの単結晶層には伝わらない。 However, in the present invention, since the amorphous layer of GaN which is not affected by defects or the like on the base plate as described above is formed, the influence of polishing scratches and damaged layers in the single crystal layer of GaN is not transmitted.

【0017】本発明に係る半導体デバイスの製造方法は、上述したGaN基板の製造方法によってGaN基板を製造する工程と、このGaN基板上に複数の窒化物系 The method of manufacturing a semiconductor device according to the [0017] present invention includes the steps of manufacturing the GaN substrate by the manufacturing method of the GaN substrate described above, a plurality of nitride on the GaN substrate
III-V族化合物半導体から成ると共にpn接合または発光活性層を含む半導体層を形成する工程と、を備えることを特徴とする。 Forming a semiconductor layer comprising a pn junction or a light emitting active layer with made of a III-V compound semiconductor, characterized in that it comprises a.

【0018】本発明に係る半導体デバイスの製造方法によれば、結晶品質の良いGaN基板を使用しているため、その上に形成される半導体層も結晶性が良くなり、 According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the invention, due to the use of good GaN substrate crystal quality, the semiconductor layer becomes good crystallinity to be formed thereon,
高特性の半導体レーザや発光ダイオード等の半導体デバイスを得ることができる。 It is possible to obtain a semiconductor device such as a high-performance semiconductor lasers and light emitting diodes.

【0019】また、本発明に係るGaN基板は、GaN Further, GaN substrate according to the present invention, GaN
単結晶からなるベース板と、ベース板の一の面に形成されたGaNの非晶質層と、非晶質層上に形成されたGa A base plate made of single crystal, an amorphous layer of GaN formed on one surface of the base plate, which is formed in the amorphous layer Ga
Nの単結晶層と、を備えることを特徴とする。 Characterized in that it comprises a single crystal layer of N.

【0020】本発明に係るGaN基板によれば、仮にベース板の表面に貫通欠陥等の各種欠陥が露出していたとしても、非晶質層にはこれらの影響は及ばないため、当該非晶質層には欠陥が殆ど発生しない。 [0020] The present invention in accordance with the GaN substrate according, if for various defects such as threading defects on the surface of the base plate even though exposed, the amorphous layer does not extend these effects, the amorphous It is hardly generated defects in the quality layer. そのため、非晶質層上に形成されるGaNの単結晶層は、欠陥を殆ど含まず高品質なものとなる。 Therefore, a single crystal layer of GaN formed on the amorphous layer is, becomes high-quality hardly contains defects.

【0021】 [0021]

【発明の実施の形態】以下、添付図面を参照して、本発明に係るGaN基板およびその製造方法の好適な実施形態について詳細に説明する。 DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, with reference to the accompanying drawings, the preferred embodiments of the GaN substrate and a manufacturing method thereof according to the present invention will be described in detail. 尚、同一要素には同一符号を用いるものとし、重複する記載は省略する。 The same elements will be referred to with numerals identical, duplicated descriptions will be omitted.

【0022】[第1実施形態]第1実施形態に係るGa [0022] [First Embodiment] Ga according to the first embodiment
N基板及びその製造方法を、図1(a)〜図1(c)の製造工程図を用いて説明する。 The N substrate and a manufacturing method thereof will be described with reference to manufacturing process diagrams of FIGS. 1 (a) ~ FIG 1 (c).

【0023】まず、図1(a)に示す第1の工程で、G [0023] First, in the first step shown in FIG. 1 (a), G
aN単結晶からなるベース板2を気相成長装置の反応容器内に設置する。 The base plate 2 made of aN single crystal is placed in a reaction vessel of the vapor phase growth apparatus. なお、ベース板2は、GaAs基板上に開口窓を複数有するマスク層を形成し、その開口窓内からGaNをラテラル成長させるという公知技術により生成されたものである。 The base plate 2, a mask layer having a plurality of open windows on a GaAs substrate, which have been generated by known techniques that is laterally growing GaN from the opening window. また、ラテラル成長の後、Ga In addition, after the lateral growth, Ga
As基板は王水中でエッチング除去され、さらに、ベース板2の表裏面には機械研磨が施されている。 As the substrate is etched away by Wang water, further, mechanical polishing is applied to the front and back surfaces of the base plate 2. そして、 And,
ベース板2の機械研磨された面には、図示は省略するが研磨傷や加工変質層が存在しており、また、貫通転位が多少露出している。 The mechanical polished surface of the base plate 2, shown is exists polishing scratches and damaged layers omitted, also the threading dislocation is exposed slightly.

【0024】ベース板2を気相成長装置の反応容器内に設置した後、当該ベース板2上にGaNからなる非晶質層4を形成する。 [0024] After the base plate 2 was placed in a reaction vessel of the vapor phase growth apparatus, forming an amorphous layer 4 made of GaN is formed over the base plate 2. 非晶質層4の形成方法としては、HV As a method of forming the amorphous layer 4, HV
PE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)法、常圧MOC PE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) method, normal pressure MOC
VD法等の気相成長法がある。 There is a vapor-phase growth method of VD method, or the like. 以下、これらの気相成長法について詳説する。 Below, it will be described in detail these vapor phase growth method.

【0025】まず、HVPE法について説明する。 [0025] First, a description will be given of the HVPE method. 図2 Figure 2
は、HVPE法に使用する常圧の気相成長装置を示す図である。 Is a diagram illustrating a vapor deposition apparatus of the atmospheric pressure to be used for the HVPE method. この装置は、第1のガス導入ポート8、第2のガス導入ポート10、及び排気ポート12を有する反応チャンバ20と、この反応チャンバ20を加熱するための抵抗加熱ヒータ22と、から構成されている。 The apparatus includes a first gas introduction port 8, and the reaction chamber 20 having a second gas inlet port 10 and the exhaust port 12, a resistance heater 22 for heating the reaction chamber 20, is composed of there. また、 Also,
反応チャンバ20内には、Ga金属が収容されたソースボート24と、ベース板2を回転自在に支持するペデスタル26とが設けられている。 The reaction chamber 20, a source boat 24 Ga metal is contained, a pedestal 26 for supporting the base plate 2 rotatably are provided. なお、ソースボート24 It should be noted that the source boat 24
は、約850℃に保持されている。 It is maintained at about 850 ° C..

【0026】このような気相成長装置を用いた非晶質層4の好適な形成方法を説明すると、抵抗加熱ヒータ22 [0026] To describe the preferred method for forming the amorphous layer 4 using such vapor phase growth apparatus, the resistance heater 22
によりベース板2の温度を約450℃〜約600℃に昇温保持した状態で、第2のガス導入ポート10より塩化水素(HCl)を分圧5×10 -4 atm〜5×10 -3 Base plate temperature of 2 while heated kept at about 450 ° C. ~ about 600 ° C., the second partial pressure of hydrogen chloride (HCl) from the gas introduction port 10 5 × 10 -4 atm~5 × 10 -3 by a
tmとなるようにソースボート24に導入し、第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 )を分圧0.0 introduced into the source boat 24 such that tm, ammonia from the first gas introduction port 8 (NH 3) partial pressure 0.0
5atm〜0.5atmで導入する。 Introduced at 5atm~0.5atm. なお、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10 Incidentally, at the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introduction port 10
には、水素キャリアガスを約5SLM導入する。 In is about 5SLM introducing hydrogen carrier gas.

【0027】このようなガス導入処理により、ソースボート24内のGa金属と第2のガス導入ポート10より導入された塩化水素(HCl)とが反応し、塩化ガリウム(GaCl)が生成される。 [0027] Such gas introduction process, Ga metal and a second introduced hydrogen chloride from the gas introduction port 10 in the source boat 24 and (HCl) is reacted, gallium chloride (GaCl) is generated. 次いで、ベース板2付近で第1のガス導入ポート8より導入されたアンモニア(NH 3 )とGaClとが反応し、窒化ガリウム(Ga Then, the base plate 2 around the first ammonia introduced from the gas introduction port 8 (NH 3) and reacts with GaCl, gallium nitride (Ga
N)が生成する。 N) is generated. このような条件下で、約10分〜約5 Under such conditions, about 10 minutes to about 5
0分間GaNを成長させることにより、ベース板2上に、厚さ約20nm〜約300nmのGaNの非晶質層4を形成することができる。 By growing 0 minutes GaN, on the base plate 2, it is possible to form an amorphous layer 4 having a thickness of about 20nm~ about 300 nm GaN. なお、この非晶質層4は、 Incidentally, the amorphous layer 4,
ベース板2の表面の研磨傷や加工変質層等の影響を受けず、非晶質層4内では欠陥が殆ど発生しない。 Without being affected by such polishing scratches and damaged layer on the surface of the base plate 2, hardly occurs defects in the amorphous layer 4.

【0028】次に、MOCVD法について説明する。 [0028] Next, a description will be given of the MOCVD method. 図3は、MOCVD法に使用する気相成長装置を示す図である。 Figure 3 is a diagram showing a vapor phase growth apparatus used in the MOCVD method. この装置は、いわゆる横型MOCVD装置であり、石英製のフローチャンネル28と、ベース板2を支持すると共にベース板2を加熱するヒータ32がその下方に回転自在に設けられたペデスタル30と、を備えている。 This device is a so-called horizontal type MOCVD apparatus, comprising a quartz flow channel 28, a pedestal 30 which heater 32 for heating the base plate 2 is rotatably provided in its lower to support the base plate 2, the ing.

【0029】このような気相成長装置を用いた非晶質層4の好適な形成方法を説明すると、まず、ヒータ32によってベース板2を約450℃〜約600℃にに昇温した後、フローチャンネル28内に、キャリアガスとして水素および窒素を導入し、原料ガスとして、TMG(トリメチルガリウム)を20〜40μmol/minで導入すると共にアンモニアガスを約3SLM〜約8SLM [0029] To explain such a vapor preferred method of forming the deposition apparatus amorphous layer 4 using, first, after heating the base plate 2 to about 450 ° C. ~ about 600 ° C. by the heater 32, in the flow channel 28, hydrogen was introduced and nitrogen as the carrier gas, as a raw material gas, about 3SLM~ about the ammonia gas is introduced TMG the (trimethylgallium) in 20~40μmol / min 8SLM
で導入し(両者の総流量は約20SLM〜約30SL In the introduction (total flow rate of both is about 20SLM~ about 30SL
M)、ドーピングガスとしてSiH 4を導入する。 M), to introduce SiH 4 as the doping gas. このような条件下で、約1分〜約10分間GaNを成長させることにより、ベース板2上に、厚さ約20nm〜約3 In such conditions, by growing about 1 minute to about 10 minutes GaN, base plate on 2, a thickness of about 20nm~ about 3
00nmのGaNの非晶質層4を形成することができる。 It is possible to form an amorphous layer 4 of 00nm of GaN.

【0030】以上が非晶質層4を形成する気相成長法である。 [0030] The above is a vapor phase growth method for forming the amorphous layer 4. 非晶質層4を形成した後、図1(c)に示すように、当該非晶質層4上にGaNの単結晶層6を成長させて、GaN基板1を完成させる。 After forming the amorphous layer 4, as shown in FIG. 1 (c), on the amorphous layer 4 by growing a single crystal layer 6 of GaN, to complete the GaN substrate 1. 単結晶層6の成長には、非晶質層4の形成と同様に、HVPE法、常圧MO The growth of the single crystal layer 6, similarly to the formation of the amorphous layer 4, HVPE method, atmospheric pressure MO
CVD法等の各種気相成長法を使用することができる。 It is possible to use a variety of chemical vapor deposition of the CVD method, or the like.
以下、単結晶層6をこれらの気相成長法で成長させる場合の好適な条件を説明する。 Hereinafter, a single-crystal layer 6 of illustrating the preferred conditions for growing these vapor deposition.

【0031】HVPE法により単結晶層6を成長させる場合は、非晶質層4の形成と同様に、図2に示す装置を使用することができる。 [0031] When growing a single crystal layer 6 by HVPE, as well as the formation of the amorphous layer 4, it is possible to use the apparatus shown in FIG. 具体的には、抵抗加熱ヒータ2 Specifically, the resistance heater 2
2によりベース板2の温度を約800℃〜約1070℃ 2 the temperature of the base plate 2 about 800 ° C. ~ about 1070 ° C. by
に昇温保持した状態で、第2のガス導入ポート10より塩化水素(HCl)を分圧約5×10 -4 atm〜約2× The in heated holding state, the second hydrogen chloride from the gas introduction port 10 (HCl) partial pressure of about 5 × 10 -4 atm~ about 2 ×
10 -2 atmとなるようにソースボート24に導入し、 Introduced into the source boat 24 such that the 10 -2 atm,
第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 )を分圧約0.05atm〜約0.5atmとなるように導入する。 Ammonia (NH 3) from the first gas introduction port 8 for introducing such a partial pressure of about 0.05atm~ about 0.5 atm. なお、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10には、水素キャリアガスを約5 Incidentally, at the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introduction port 10, about the hydrogen carrier gas 5
SLM導入する。 To SLM introduction. このような条件下で約1分〜約10分間GaNを成長させることにより、非晶質層4上に厚さ約0.1μm〜約5μmのGaNの単結晶層6が形成され、本実施形態のGaN基板1が完成する。 By growing about 1 minute to about 10 minutes GaN under these conditions, GaN single crystal layer 6 having a thickness of about 0.1μm~ about 5μm on the amorphous layer 4 is formed, the present embodiment GaN substrate 1 is completed of. そして、単結晶層6は上述のように欠陥が殆ど存在しない非晶質層4上に形成されているため、その内部に発生する欠陥は極めて少なく高品質な層となる。 Since the single crystal layer 6 is formed on the amorphous layer 4 defects as described above is hardly present, defects occurring therein is extremely small high quality layers.

【0032】MOCVD法により単結晶層6を成長させる場合は、非晶質層4の形成と同様に、図3に示す装置を使用することができる。 In the case of growing a single crystal layer 6 by MOCVD, as well as the formation of the amorphous layer 4, it is possible to use the apparatus shown in FIG. 具体的には、ヒータ32によってベース板2を約800℃〜約1070℃に昇温した後、フローチャンネル28内に、キャリアガスとして水素および窒素を導入し、原料ガスとしてTMG(トリメチルガリウム)およびアンモニアガスを導入し、ドーピングガスとしてSiH Specifically, the temperature was raised to the base plate 2 to about 800 ° C. ~ about 1070 ° C. by the heater 32, in the flow channel 28, hydrogen was introduced and nitrogen as the carrier gas, as a source gas TMG (trimethyl gallium) and and introducing ammonia gas, SiH as a doping gas 4を導入する。 4 to introduce. このような条件下で約3分〜約60分間GaNを成長させることにより、 By growing about 3 minutes to about 60 minutes GaN under these conditions,
非晶質層4上に厚さ約0.1μm〜約5μmのGaNの単結晶層6が形成され、本実施形態のGaN基板1が完成する。 GaN single crystal layer 6 having a thickness of about 0.1μm~ about 5μm on the amorphous layer 4 is formed, GaN substrate 1 of the present embodiment is completed. MOCVD法を用いた場合も、単結晶層6は上述のように欠陥が殆ど存在しない非晶質層4上に形成されているため、その内部に発生する欠陥は極めて少なく高品質な層となる。 The case of using the MOCVD method, the single crystal layer 6 is formed on the amorphous layer 4 defects as described above is hardly present, defects occurring therein is extremely small high-quality layers .

【0033】[第2実施形態]次に、第2実施形態に係るGaN基板及びその製造方法を、図4(a)〜図4 [0033] [Second Embodiment] Next, a GaN substrate and a manufacturing method thereof according to the second embodiment, FIG. 4 (a) ~ 4
(c)の製造工程図を用いて説明する。 It will be described with reference to manufacturing process diagrams of (c). 図4(a)は、 FIG. 4 (a),
第1実施形態のGaN基板1を示す図である。 It is a diagram showing a GaN substrate 1 of the first embodiment. 本実施形態では、図4(b)に示すように、このGaN基板1上に、GaNの非晶質層34およびGaNの単結晶層36 In the present embodiment, as shown in FIG. 4 (b), on the GaN substrate 1, an amorphous layer of GaN 34 and GaN single crystal layer 36
をHVPE法やMOCVD法等の気相成長法によって順次形成する。 They are sequentially formed by the HVPE method or a vapor phase growth method such as the MOCVD method. なお、非晶質層34を形成する際は、Ga Incidentally, when forming the amorphous layer 34, Ga
N基板1の温度を約450℃〜約600℃にし、単結晶層36を形成する際は、GaN基板1の温度を約800 The temperature of the N substrate 1 to about 450 ° C. ~ about 600 ° C., during the formation of the single crystal layer 36 is about the temperature of the GaN substrate 1 800
℃〜約1070℃にする。 ℃ to about 1070 ℃.

【0034】このとき、非晶質層34は、その下層の単結晶層6に欠陥が殆ど存在しないため、高品質になっている。 [0034] In this case, the amorphous layer 34, since the defects in the single crystal layer 6 thereunder hardly exist, and is high quality. さらに、この非晶質層34上に成長させられた単結晶層36は、欠陥が殆どない高品質なものとなる。 Further, the single crystal layer 36 grown on the amorphous layer 34 becomes defective is little high quality.

【0035】図4(c)に示す工程では、単結晶層36 [0035] In the step shown in FIG. 4 (c), the single crystal layer 36
上に、GaNの非晶質層38およびGaNの単結晶層4 Above, the amorphous layer of GaN 38 and GaN single crystal layer 4
0をHVPE法やMOCVD法等の気相成長法によって順次形成し、本実施形態のGaN基板3を完成させる。 0 are sequentially formed by HVPE method or MOCVD method or the like vapor deposition, to complete the GaN substrate 3 of the present embodiment.
なお、非晶質層38を形成する際は、GaN基板1の温度を約450℃〜約600℃にし、単結晶層40を形成する際は、GaN基板1の温度を約800℃〜約107 Incidentally, when forming the amorphous layer 38, the temperature of the GaN substrate 1 to about 450 ° C. ~ about 600 ° C., during the formation of the single crystal layer 40, the temperature of the GaN substrate 1 about 800 ° C. ~ about 107
0℃にする。 To 0 ℃.

【0036】このとき、非晶質層38は、その下層の単結晶層36に欠陥が殆ど存在しないため、低欠陥の高品質な層になっている。 [0036] In this case, the amorphous layer 38, since the defects in the single crystal layer 36 of the underlying hardly exist, have become high quality layer of low defect. さらに、この非晶質層38上に成長させられた単結晶層40は、単結晶層36と比べても欠陥が少ない高品質なものとなる。 Moreover, the amorphous layer 38 single crystal layer 40 which is grown on also becomes defective is less quality than the single crystal layer 36. すなわち、このように非晶質層および単結晶層の形成を複数回繰り返すにつれて上方にある単結晶層の欠陥が低減されるため、Ga In other words, since the defects in the single crystal layer located above is decreased as in this way is repeated a plurality of formation of amorphous layer and single crystal layer once, Ga
N基板3が全体として高品質なものとなる。 Becomes high quality as a whole N substrate 3. なお、Ga It should be noted, Ga
N基板1上での非晶質層および単結晶層の形成を1回行うだけでも、最上の単結晶層(本実施形態では単結晶層36が相当する。)は高品質なものとなる。 Alone perform amorphous layer and formation of the single crystal layer once on N substrate 1 (in this embodiment, corresponding single crystal layer 36.) Top of the single crystal layer becomes a high quality.

【0037】[半導体デバイス]上記各実施形態により製造されるGaN基板は、n型で導電性を有するため、 [0037] [Semiconductor Device] GaN substrate manufactured by the above embodiment has a conductive n-type,
その上にMOCVD法などでInGaN活性層を含むG G including an InGaN active layer in the MOCVD method or the like thereon
aN系の層をエピタキシャル成長させることにより、発光ダイオードや半導体レーザ等の半導体デバイスを形成することができる。 A layer of aN system by epitaxial growth, it is possible to form a semiconductor device such as light emitting diodes and semiconductor lasers. かかる半導体デバイスは、上記各実施形態で製造された結晶欠陥が少ない高品質のGaN基板を使用して作製されているため、サファイア基板を用いた従来の発光デバイス等と比較して特性が著しく向上する。 Such semiconductor devices, because they are manufactured using high quality GaN substrate crystal defects produced less in the above embodiments, compared to characteristics significantly improved the conventional light emitting device or the like using the sapphire substrate to.

【0038】図5は、第1実施形態で得られたGaN基板1を用いた発光ダイオード42を示す図である。 [0038] FIG. 5 is a diagram showing a light-emitting diode 42 using the GaN substrate 1 obtained in the first embodiment. 発光ダイオード42は、(1)GaN基板1と、(2)GaNのエピタキシャル層44と、(3)n型Al 0.1 Ga 0.9 N層4 Light-emitting diodes 42, (1) and the GaN substrate 1, (2) and the epitaxial layer 44 of GaN, (3) n-type Al 0.1 Ga 0.9 N layer 4
6と、(4)n型In 0.05 Ga 0. 95 N層48と、(4)発光活性層であるノンドープのIn 0.05 Ga 0.95 N井戸層50 6, (4) and the n-type In 0.05 Ga 0. 95 N layer 48, (4) non-doped In 0.05 Ga 0.95 N well layer is a light emitting active layer 50
と、(5)p型In 0.01 Ga 0.99 N層52と、(6)p型Al If, (5) and the p-type In 0.01 Ga 0.99 N layer 52, (6) p-type Al
0.1 Ga 0.9 N層54と、(7)p型GaNエピタキシャル層56と、を成長させた量子井戸構造となっている。 And 0.1 Ga 0.9 N layer 54, which is (7) and p-type GaN epitaxial layer 56, a quantum well structure are grown. また、GaN基板1の下面およびGaNエピタキシャル層56の上面には、それぞれ電極パッド58,60が蒸着されている。 Further, the upper surface of the lower surface and the GaN epitaxial layer 56 of GaN substrate 1, the electrode pads 58 and 60 respectively are deposited.

【0039】次に、かかる発光ダイオード42の製造方法を説明する。 Next, a manufacturing method of the light emitting diode 42. 各層44〜56は上述のMOCVD法やMBE法等の各種気相成長法によって形成できるが、ここでは、MOCVD法による形成方法を説明する。 Each layer 44 to 56 can be formed by various vapor growth methods such as MOCVD method or MBE method described above, but here is described a method for forming by MOCVD. 成長装置としては、図3に示す装置を使用することができる。 The growth apparatus may be used an apparatus shown in FIG.

【0040】まず、第1実施形態のGaN基板1をペデスタル30に搭載した後、ヒータ32によってGaN基板1を1050℃に昇温し、フローチャンネル28内に、キャリアガスとして水素および窒素の混合ガスを導入し、原料ガスとしてTMGおよびアンモニアガスを導入し、ドーピングガスとしてSiH 4を導入する。 [0040] First, after the GaN substrate 1 of the first embodiment is mounted to the pedestal 30, the temperature was raised to GaN substrate 1 to 1050 ° C. by the heater 32, in the flow channel 28, a mixed gas of hydrogen and nitrogen as the carrier gas introducing, by introducing TMG and ammonia gas as the source gas, to introduce SiH 4 as the doping gas. これにより、厚さ2μmのn型GaNエピタキシャル層44 Thus, the thickness of 2 [mu] m n-type GaN epitaxial layer 44
が形成される。 There is formed. 次に、成長温度を1050℃に保持したまま、新たにTMA(トリメチルアルミニウム)を導入することで、厚さ100nmのn型Al 0.1 Ga 0.9 N層46を形成する。 Then, while maintaining the growth temperature to 1050 ° C., freshly by introducing TMA (trimethylaluminum), to form an n-type Al 0.1 Ga 0.9 N layer 46 with a thickness of 100 nm. 今度は、成長温度を800℃にし、原料ガスとしてTMG、TMI(トリメチルインジウム)、およびアンモニアを導入し、ドーピングガスとしてSiH 4を導入することで、厚さ600nmのn型I Now, the growth temperature to 800 ° C., TMG as the raw material gas, TMI (trimethyl indium), and ammonia were introduced, by introducing SiH 4 as the doping gas, a thickness of 600 nm n-type I
0.05 Ga 0.95 N層48を形成する。 forming an n 0.05 Ga 0.95 N layer 48. 次いで、成長温度を800℃に保持したまま、ドーピングガスを導入せずに発光活性層である厚さ3nmのIn 0.05 Ga 0.95 N井戸層50を成長させる。 Then, while maintaining the growth temperature to 800 ° C., to grow an In 0.05 Ga 0.95 N well layer 50 having a thickness of 3nm is a light-emitting active layer without introducing doping gases.

【0041】井戸層50を形成した後、続いて、成長温度を800℃に保持したまま、原料ガスであるTMG、 [0041] After forming the well layer 50, followed by while maintaining the growth temperature to 800 ° C., a raw material gas TMG,
TMI、およびアンモニアに加え、Cp 2 Mg(シクロペンタジニエルマグネシウム)をドーピングガスとして導入することで、厚さ60nmのp型In 0.01 Ga 0.99 TMI, and in addition to ammonia, Cp 2 Mg By introducing (cyclopentadienyl magnesium) as the doping gas, p-type an In 0.01 Ga of 0.99 thick 60nm
N層52を形成する。 Forming the N layer 52. 次いで、成長温度を1050℃にし、原料ガスとしてTMG、TMA、およびアンモニアを導入し、ドーピングガスとしてCp 2 Mgを導入することで、厚さ100nmのp型Al 0.1 Ga 0.9 N層54 Then, the growth temperature to 1050 ° C., TMG as the raw material gas, TMA, and ammonia is introduced, the introduction of Cp 2 Mg as a dopant gas, p-type thickness 100nm Al 0.1 Ga 0.9 N layer 54
を形成する。 To form. さらに、成長温度を1050℃に保持したまま原料ガスとしてTMGおよびアンモニアを導入し、 Furthermore, by introducing TMG and ammonia as raw material gases while maintaining the growth temperature to 1050 ° C.,
ドーピングガスとしてCp 2 Mgを導入することで、厚さ0.5μmのp型GaNエピタキシャル層56を形成する。 By introducing the Cp 2 Mg as dopant gas, thereby forming a p-type GaN epitaxial layer 56 with a thickness of 0.5 [mu] m. そして、各層44〜56の成長を行った後に、G Then, after the growth of the layers 44~56, G
aN基板1の下面およびGaNエピタキシャル層56の上面にそれぞれ電極パッド58,60を蒸着して本実施形態の発光ダイオード42が完成する。 Emitting diode 42 of the lower surface and the GaN epitaxial layer 56 of the present embodiment by respectively depositing the electrode pads 58 and 60 on the upper surface of aN substrate 1 is completed.

【0042】ここで、本実施形態の発光ダイオード42 [0042] Here, the light emitting diode 42 of this embodiment
の基板には上述のように結晶品質の良いGaN基板1を使用しているため、その上に形成される半導体層44〜 Since the substrate using a GaN substrate 1 good crystal quality as described above, the semiconductor layer 44 to be formed thereon
56も結晶性が良くなり、高特性のデバイスとなる。 56 becomes good crystallinity, a high performance of the device. なお、この発光ダイオード42の特性を調べた結果、発光輝度は従来のサファイア基板を用いた場合の約5倍であった。 As a result of examining the characteristics of the light emitting diode 42, emission luminance was about five times in the case of using the conventional sapphire substrate.

【0043】なお、ここでは第1実施形態で得られたG [0043] Here, obtained in the first embodiment G
aN基板1を用いる場合について説明したが、当然、第2実施形態で得られるGaN基板を用いて発光ダイオード等を作製することもできる。 Description has been given of the case using the aN substrate 1, of course, also possible to produce a light-emitting diode or the like using the GaN substrate obtained in the second embodiment. この場合、上述のように最上層のGaNの単結晶層には欠陥が殆ど含まれていないため、その上に形成される半導体層44〜56の結晶性を一層向上することができ、高特性のデバイスとなる。 In this case, since the defect in the single crystal layer of the uppermost layer of GaN as described above hardly included, it is possible to improve the crystallinity of the semiconductor layer 44 to 56 to be formed thereon more, high performance the device.

【0044】さらに、図示は省略するが、第1実施形態または第2実施形態のGaN単結晶基板上に、複数の窒化物系III-V族化合物半導体からなると共にpn接合を含む半導体層を形成して、電界効果トランジスタ(ME [0044] Further, formed although not shown in the drawings, the first embodiment or GaN single crystal substrate of the second embodiment, the semiconductor layer comprising a pn junction with consists of a plurality of nitride-based III-V group compound semiconductor to, field-effect transistor (ME
SFET)を製造することもできる。 SFET) can also be produced. この場合もGaN GaN also in this case
基板の最上層の単結晶層には欠陥が殆ど含まれていないため、高特性のFETとなる。 Since defects in the top layer of the single crystal layer of the substrate is hardly included, the FET of the high performance.

【0045】[実施例1]次に、第1実施形態のGaN [0045] [Example 1] Next, GaN in the first embodiment
基板およびその製造方法の実施例である実施例1について、図1(a)〜図1(c)を参照して説明する。 For Example 1 is an example of a substrate and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. 1 (a) ~ FIG 1 (c). なお、本実施例では、非晶質層4および単結晶層6は図2 In this embodiment, the amorphous layer 4 and the monocrystalline layer 6 is 2
に示す装置を用いてHVPE法によって形成した。 It was formed by the HVPE method using the apparatus shown in.

【0046】まず、図1(a)に示す第1の工程で、上述のラテラル成長を利用する公知技術によって製造したGaN単結晶からなるベース板2を気相成長装置のペデスタル26に搭載する。 Firstly, in the first step shown in FIG. 1 (a), mounting the base plate 2 made of GaN single crystal produced by a known technique utilizing the above-mentioned lateral growth to the pedestal 26 of the vapor phase growth apparatus. このベース板2は直径1インチ、厚さ0.3mmであり、表面には機械研磨を施した。 The base plate 2 is a diameter of 1 inch and a thickness of 0.3 mm, the surface was subjected to mechanical polishing. なお、図6に示す走査型電子顕微鏡写真(1000 The scanning electron microscope photograph shown in FIG. 6 (1000
倍)のように、ベース板2の表面には細かい研磨傷や欠陥の存在が認められた。 As times), the presence of fine polishing scratches and defects on the surface of the base plate 2 was observed. また、ベース板2の表面状態をCL(カソードルミネッセンス)により評価した。 Further, the surface state of the base plate 2 was evaluated by CL (cathode luminescence). 具体的には、バンド端発光である360nmの発光波長で2 Specifically, 2 360nm emission wavelength is a band edge emission
次元マッピングすることにより、研磨傷の存在する箇所が黒い筋となって現れ、その存在が確認された。 By dimensional mapping, it appears as a present location black streaks scratches, its presence was confirmed.

【0047】図1(b)に示す第2の工程では、まず、 [0047] In the second step shown in FIG. 1 (b), first,
抵抗加熱ヒータ22によりベース板2の温度を約500 About 500 the temperature of the base plate 2 by the resistance heater 22
℃に昇温保持した状態で、第2のガス導入ポート10より塩化水素(HCl)を分圧約5×10 -4 atmとなるようにソースボート24に導入し、第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 )を分圧約0.1atmとなるように導入した。 ℃ while heated retained in the hydrogen chloride from the second gas introduction port 10 (HCl) is introduced into the source boat 24 such that the partial pressure of about 5 × 10 -4 atm, from the first gas introduction port 8 ammonia (NH 3) were introduced such that the partial pressure of about 0.1 atm. また、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10には、水素キャリアガスを導入した。 At the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introducing port 10, hydrogen was introduced carrier gas. このようなガスの導入を約15分間行うことにより、ベース板2上に厚さ約35nmのG By the introduction of such gas for about 15 minutes, a thickness of about 35nm on the base plate 2 G
aNの非晶質層4が形成された。 Amorphous layer 4 of aN is formed.

【0048】次に、図1(c)に示す第3の工程では、 Next, in the third step shown in FIG. 1 (c),
抵抗加熱ヒータ22によりベース板2の温度を約105 The temperature of the base plate 2 by the resistance heater 22 to about 105
0℃に昇温保持した状態で、第2のガス導入ポート10 0 ℃ while heated retained in, a second gas introduction port 10
より塩化水素(HCl)を分圧約4×10 -3 atmとなるようにソースボート24に導入し、第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 )を分圧0.2atmで約5SLM導入した。 Introduced into the source boat 24 to be more hydrogen chloride (HCl) and minute pressure of about 4 × 10 -3 atm, and ammonia (NH 3) from the first gas introduction port 8 to about 5SLM introduced at a partial pressure 0.2atm . なお、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10には、水素キャリアガスを導入した。 Incidentally, at the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introducing port 10, hydrogen was introduced carrier gas. このようなガスの導入を約2分間行うことにより、非晶質層4上に厚さ約1μmのGaN By the introduction of such a gas to about 2 minutes, GaN with a thickness of about 1μm on the amorphous layer 4
の単結晶層6が形成され、本実施例のGaN基板1が完成した。 Single crystal layer 6 is formed of, GaN substrate 1 of the present embodiment is completed. そして、単結晶層6の表面状態を観察したところ、図7に示す走査型電子顕微鏡写真(1000倍)のように欠陥が殆どなく鏡面状になっていることが判明した。 Then, observation of the surface state of the single-crystal layer 6, was found to have become little mirror-like defects as a scanning electron microscope photograph shown in FIG. 7 (1000 times).

【0049】[実施例2]次に、第2実施形態のGaN [0049] [Embodiment 2] Next, GaN of the second embodiment
基板およびその製造方法の実施例である実施例2について、図4(a)〜図4(c)を参照して説明する。 For Example 2 is an example of a substrate and a manufacturing method thereof will be described with reference to FIG. 4 (a) ~ FIG 4 (c). なお、本実施例においても、実施例1と同様に各層は図2 Also in this embodiment, each layer in the same manner as in Example 1 Figure 2
に示す装置を用いてHVPE法によって形成した。 It was formed by the HVPE method using the apparatus shown in.

【0050】図4(a)は、実施例1で得られたGaN [0050] FIG. 4 (a), GaN obtained in Example 1
基板1を示しており、本実施例ではこのGaN基板1上に以下のごとく各層を成長させた。 Shows a substrate 1, in this embodiment was grown following as layers on the GaN substrate 1. まず、図4(b)に示す工程では、まず、抵抗加熱ヒータ22によりベース板2の温度を約500℃に昇温保持した状態で、第2のガス導入ポート10より塩化水素(HCl)を分圧約6 In the step shown in FIG. 4 (b), first, the temperature of the base plate 2 by the resistance heater 22 in a state of elevated retained at about 500 ° C., hydrogen chloride from the second gas introduction port 10 (HCl) minute pressure of about 6
×10 -4 atmとなるようにソースボート24に導入し、第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 Introduced into the source boat 24 so as × a 10 -4 atm, ammonia from the first gas introduction port 8 (NH 3)
を分圧0.2atmとなるように導入した。 Was introduced so that the partial pressure 0.2 atm. また、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10には、水素キャリアガスを導入した。 At the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introducing port 10, hydrogen was introduced carrier gas. このようなガスの導入を約15分間行うことにより、GaN基板1 By the introduction of such gas for about 15 minutes, GaN substrate 1
上に厚さ約30nmのGaNの非晶質層34が形成された。 Amorphous layer 34 of a thickness of about 30nm on GaN was formed.

【0051】次に、抵抗加熱ヒータ22によりベース板2の温度を約1000℃に昇温し、第2のガス導入ポート10より塩化水素(HCl)を分圧約2×10 -3 at Next, it raised the temperature of the base plate 2 to about 1000 ° C. by the resistance heater 22, hydrogen chloride from the second gas introduction port 10 (HCl) partial pressure of about 2 × 10 -3 at
mとなるようにソースボート24に導入し、第1のガス導入ポート8よりアンモニア(NH 3 )を分圧約0.1 introduced into the source boat 24 so as to m, and ammonia (NH 3) from the first gas introduction port 8 min pressure of about 0.1
5atmとなるように導入した。 It was introduced in such a way that 5atm. なお、同時に、第1のガス導入ポート8および第2のガス導入ポート10には、水素キャリアガスを導入した。 Incidentally, at the same time, the first gas introduction port 8 and the second gas introducing port 10, hydrogen was introduced carrier gas. このようなガスの導入を約4分間行うことにより、非晶質層34上に厚さ約0.5μmのGaNの単結晶層36が形成された。 By the introduction of such gas for about 4 minutes, GaN single crystal layer 36 having a thickness of about 0.5μm on the amorphous layer 34 is formed.

【0052】次いで、図4(c)に示す工程では、図4 [0052] Then, in the step shown in FIG. 4 (c), 4
(b)に示す工程と同様の処理を行うことにより、厚さ約30nmの非晶質層38および厚さ約0.5μmの単結晶層40を形成し、これにより本実施例のGaN基板3が完成した。 By performing the same processing as steps shown in (b), a single crystal layer 40 of the amorphous layer 38 and a thickness of about 0.5μm thick to about 30 nm, thereby GaN substrate 3 of the present embodiment There was completed. そして、最上層の単結晶層36の表面状態をノマルスキー型顕微鏡で観察したところ、欠陥が殆ど存在しないことが判明した。 Then, observation of the surface state of the uppermost single-crystal layer 36 in the Nomarski microscope, it was found that the defect hardly exist.

【0053】以上、本発明者によってなされた発明を実施形態に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。 [0053] Although the invention made by the inventors has been concretely described based on the embodiments, the present invention is not limited to the above embodiment. 例えば、非晶質層および単結晶層を形成する方法として、HVPE法およびM For example, as a method of forming an amorphous layer and single crystal layer, HVPE method and M
OCVD法のほか、有機金属塩化物気相成長法などを用いることができる。 In addition to OCVD method, or the like can be used organic metal chloride vapor phase growth method.

【0054】 [0054]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、 As described in the foregoing, according to the present invention,
GaN単結晶からなるベース板にGaNの非晶質層を形成した後、この非晶質層上にGaNの単結晶層を形成することでGaN基板が完成する。 After forming an amorphous layer on the base plate of GaN of GaN single crystal, GaN substrate is completed by forming a single crystal layer of GaN on the amorphous layer. ここで、仮にベース板の表面に貫通欠陥等の各種欠陥が露出していたとしても、非晶質層にはこれらの影響は及ばないため、当該非晶質層には欠陥が殆ど発生しない。 Here, even if the various defects such as threading defects on the surface of the base plate was exposed, since the amorphous layer does not extend these effects, defects in the amorphous layer hardly occurs. このため、非晶質層上に形成されるGaNの単結晶層は、欠陥を殆ど含まず高品質なものとなる。 Thus, a single crystal layer of GaN formed on the amorphous layer is, becomes high-quality hardly contains defects.

【図面の簡単な説明】 BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS

【図1】図1(a)〜図1(c)は、第1実施形態のG [1] Figure 1 (a) ~ FIG. 1 (c), G of the first embodiment
aN基板の製造工程図を示す図である。 aN is a diagram showing a manufacturing process view of the substrate.

【図2】HVPE法に使用する成長装置を示す図である。 2 is a diagram showing a growth apparatus used for the HVPE method.

【図3】MOCVD法に使用する成長装置を示す図である。 3 is a diagram showing a growth apparatus used for the MOCVD method.

【図4】図4(a)〜図4(c)は、第2実施形態のG [4] FIG. 4 (a) ~ FIG. 4 (c), G of the second embodiment
aN基板の製造工程図を示す図である。 aN is a diagram showing a manufacturing process view of the substrate.

【図5】第1実施形態で得られたGaN基板を用いた発光ダイオードを示す図である。 5 is a diagram showing a light-emitting diode using the GaN substrate obtained in the first embodiment.

【図6】実施例1で使用したベース板の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。 6 is an electron micrograph showing the surface state of the base plate used in Example 1.

【図7】実施例1で完成したGaN基板の単結晶層の表面状態を示す電子顕微鏡写真である。 7 is an electron micrograph showing the surface condition of the single crystal layer of GaN substrate was completed in Example 1.

【符号の説明】 DESCRIPTION OF SYMBOLS

1…GaN基板、2…ベース板、3…GaN基板、4, 1 ... GaN substrate, 2 ... base plate, 3 ... GaN substrate, 4,
34,38…非晶質層、6,36,40…単結晶層、8 34, 38 ... amorphous layer, 6,36,40 ... single crystal layer, 8
…ガス導入ポート、10…ガス導入ポート、12…排気ポート、20…反応チャンバ、22…抵抗加熱ヒータ、 ... gas introducing port, 10 ... gas introducing port, 12 ... exhaust port, 20 ... reaction chamber, 22 ... resistance heater,
24…ソースボート、26…ペデスタル、28…フローチャンネル、30…ペデスタル、32…ヒータ、42… 24 ... source boat, 26 ... pedestal, 28 ... flow channel, 30 ... pedestal, 32 ... heater, 42 ...
発光ダイオード。 Light-emitting diode.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笠井 仁 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目1番1号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Fターム(参考) 5F041 AA40 CA22 CA25 CA34 CA40 CA65 CA67 5F045 AA04 AB14 AB17 AC01 AC08 AC12 AC13 AD08 AD09 AD10 AD12 AD13 AD14 AE29 AF04 BB12 CA06 CA10 CA12 DA52 DA55 DP03 DP04 DQ06 DQ08 EK06 HA04 5F052 KA02 ────────────────────────────────────────────────── ─── front page of the continuation (72) inventor Hitoshi Kasai Hyogo Prefecture Itami City Koyakita 1 chome, Sumitomo electric Industries, Ltd. Itami Works in the F-term (reference) 5F041 AA40 CA22 CA25 CA34 CA40 CA65 CA67 5F045 AA04 AB14 AB17 AC01 AC08 AC12 AC13 AD08 AD09 AD10 AD12 AD13 AD14 AE29 AF04 BB12 CA06 CA10 CA12 DA52 DA55 DP03 DP04 DQ06 DQ08 EK06 HA04 5F052 KA02

Claims (6)

    【特許請求の範囲】 [The claims]
  1. 【請求項1】 GaN単結晶からなるベース板の一の面に、GaNの非晶質層を形成する非晶質層形成工程と、 前記非晶質層上に、GaNの単結晶層を形成する単結晶層形成工程と、 を備えることを特徴とするGaN基板の製造方法。 On one surface of 1. A base plate made of GaN single crystal, and an amorphous layer forming step of forming an amorphous layer of GaN, on the amorphous layer, the single crystal layer of GaN formed method of manufacturing a GaN substrate, characterized in that it comprises a single crystal layer forming step, a to.
  2. 【請求項2】 前記単結晶層形成工程の後に、 前記単結晶層上にGaNの非晶質層を形成する第2非晶質層形成工程と、 前記第2非晶質層形成工程で形成された前記非晶質層上にGaNの単結晶層を形成する第2単結晶層形成工程と、 を更に備えることを特徴とする請求項1記載のGaN基板の製造方法。 After wherein said single crystal layer forming step, a second amorphous layer formation step of forming an amorphous layer of GaN on the single crystalline layer, formed at the second amorphous layer formation step It has been the second method of manufacturing a GaN substrate according to claim 1, wherein the single crystal layer forming step, and further comprising a for forming a single crystal layer of GaN on the amorphous layer.
  3. 【請求項3】 前記第2非晶質層形成工程および第2単結晶層形成工程を複数回繰り返すことを特徴とする請求項2記載のGaN基板の製造方法。 3. A method of manufacturing a GaN substrate according to claim 2, wherein a plurality of times the second amorphous layer formation step and the second single crystal layer forming process.
  4. 【請求項4】 前記ベース板の前記一の面は、研磨処理が施されていることを特徴とする請求項1〜請求項3のうち何れか一項記載のGaN基板の製造方法。 Wherein one surface of claim 4, wherein the base plate, according to claim 1 method of manufacturing a GaN substrate according to any one of claims 3, characterized in that the polishing treatment is performed.
  5. 【請求項5】 請求項1〜請求項4記載のうち何れか一項記載のGaN基板の製造方法によってGaN基板を製造する工程と、 前記GaN基板上に複数の窒化物系III-V族化合物半導体から成ると共にpn接合または発光活性層を含む半導体層を形成する工程と、 を備えることを特徴とする半導体デバイスの製造方法。 5. A method according to claim 1 to claim 4 or a process for manufacturing the GaN substrate by the manufacturing method of the GaN substrate of one claim, wherein the plurality of nitride on the GaN substrate group III-V compound of the claimed the method of manufacturing a semiconductor device, characterized in that it comprises a step of forming a semiconductor layer comprising a pn junction or a light emitting active layer with of semiconductor.
  6. 【請求項6】 GaN単結晶からなるベース板と、 前記ベース板の一の面に形成されたGaNの非晶質層と、 前記非晶質層上に形成されたGaNの単結晶層と、 を備えることを特徴とするGaN基板。 6. A base plate made of GaN single crystal, and the amorphous layer of GaN formed on one surface of the base plate, and GaN single crystal layer formed on the amorphous layer, GaN substrate, characterized in that it comprises a.
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