JP2001200366A - ヒドリド気相エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法 - Google Patents
ヒドリド気相エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法Info
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- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
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- H01L21/02587—Structure
- H01L21/0259—Microstructure
- H01L21/02598—Microstructure monocrystalline
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ヒドリド気相エピタクシー成長法による無ク
ラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 サファイア基板とＧａＮ厚膜との間で発
生するストレスを和らげる中間層のＧａＮ中間層をサフ
ァイア基板上にまず成長させ、その上に続いてＧａＮ厚
膜を成長させることによって無クラックＧａＮ厚膜が得
られ、これより基板を分離してＧａＮウェーハを得る。
このＧａＮウェーハは既存のＧａＮ薄膜に比べて転位密
度が１０7／ｃｍ2以下で低くてＧａＮ青色レーザーダイ
オード（ｂｌｕｅ ＬＤ）の寿命と製造生産性を大きく
向上させられるだけでなく高出力、高温分野の電子素子
の基本材料として使われる。またこの方法は、反応器内
にサファイア基板の装着からＧａＮ中間層の成長、Ｇａ
Ｎ厚膜の成長、成長後反応器からＧａＮ厚膜を取り出す
工程が連続的になされる利点もある。
ラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 サファイア基板とＧａＮ厚膜との間で発
生するストレスを和らげる中間層のＧａＮ中間層をサフ
ァイア基板上にまず成長させ、その上に続いてＧａＮ厚
膜を成長させることによって無クラックＧａＮ厚膜が得
られ、これより基板を分離してＧａＮウェーハを得る。
このＧａＮウェーハは既存のＧａＮ薄膜に比べて転位密
度が１０7／ｃｍ2以下で低くてＧａＮ青色レーザーダイ
オード（ｂｌｕｅ ＬＤ）の寿命と製造生産性を大きく
向上させられるだけでなく高出力、高温分野の電子素子
の基本材料として使われる。またこの方法は、反応器内
にサファイア基板の装着からＧａＮ中間層の成長、Ｇａ
Ｎ厚膜の成長、成長後反応器からＧａＮ厚膜を取り出す
工程が連続的になされる利点もある。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はヒドリド（hydrid
e）気相エピタクシー成長法による無クラックガリウム
ナイトライド厚膜の製造方法に関する。
e）気相エピタクシー成長法による無クラックガリウム
ナイトライド厚膜の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮレーザーダイオード（ＬＤ）の出
力を向上させ寿命を延ばすための主要技術としてはＧａ
Ｎ膜内の欠陥密度を減らすことであり、ＧａＮＬＤの製
造コストを節減し工程単純化のためにはフリースタンデ
ィングＧａＮ膜、即ちＧａＮウェーハが必要である。
力を向上させ寿命を延ばすための主要技術としてはＧａ
Ｎ膜内の欠陥密度を減らすことであり、ＧａＮＬＤの製
造コストを節減し工程単純化のためにはフリースタンデ
ィングＧａＮ膜、即ちＧａＮウェーハが必要である。
【０００３】この２つの目的を達成するための近道がＧ
ａＮ厚膜の製造である。ＧａＮ膜が厚くなるほど欠陥密
度は減る。フリースタンディングＧａＮ膜を得るために
はサファイア基板からＧａＮ膜を分離すべきで、このた
めにはＧａＮ厚膜が絶対的に必要だからである。ＧａＮ
厚膜を得るための成長方法は成長速度が速いＨＶＰＥ
（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法や昇華法で制限さ
れる。従来のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vap
or Deposition）法では高品質のＧａＮ薄膜は得られる
が、数十または数百μｍのＧａＮ厚膜を得るには成長速
度が遅すぎる。
ａＮ厚膜の製造である。ＧａＮ膜が厚くなるほど欠陥密
度は減る。フリースタンディングＧａＮ膜を得るために
はサファイア基板からＧａＮ膜を分離すべきで、このた
めにはＧａＮ厚膜が絶対的に必要だからである。ＧａＮ
厚膜を得るための成長方法は成長速度が速いＨＶＰＥ
（Hydride Vapor Phase Epitaxy）法や昇華法で制限さ
れる。従来のＭＯＣＶＤ（Metal Organic Chemical Vap
or Deposition）法では高品質のＧａＮ薄膜は得られる
が、数十または数百μｍのＧａＮ厚膜を得るには成長速
度が遅すぎる。
【０００４】一方、ＧａＮウェーハの製造には多くの問
題がある。その中でも一番問題になることがＧａＮ厚膜
と基板で発生するクラックである。ＧａＮ膜が厚くなり
直径が大きくなれば格子不整合と熱膨張係数差によるス
トレスでＧａＮ膜と基板にクラックが発生するが、サフ
ァイア基板上にＧａＮ膜を成長することのようなヘテロ
エピタクシー成長では根本的な問題と見なされる。この
クラックは成長したＧａＮ膜の厚さが数μｍの時は発生
しない。数十、数百μｍのＧａＮ厚膜だけで発生する問
題である。
題がある。その中でも一番問題になることがＧａＮ厚膜
と基板で発生するクラックである。ＧａＮ膜が厚くなり
直径が大きくなれば格子不整合と熱膨張係数差によるス
トレスでＧａＮ膜と基板にクラックが発生するが、サフ
ァイア基板上にＧａＮ膜を成長することのようなヘテロ
エピタクシー成長では根本的な問題と見なされる。この
クラックは成長したＧａＮ膜の厚さが数μｍの時は発生
しない。数十、数百μｍのＧａＮ厚膜だけで発生する問
題である。
【０００５】従来のＨＶＰＥ法で２インチのサファイア
基板上にＧａＮ厚膜を成長させる方法は、図１Ａ及び図
１Ｂに示したように２つが使われた。一つは図１Ａに示
したように、サファイア基板１上にＧａＮ薄膜２を成長
させ、その上にＳｉＯ2マスク３を用いてＥＬＯ（Epita
xial Lateral Overgrowth）法でＧａＮ厚膜４を成長さ
せることであり、他の一つは図１Ｂに示したように、サ
ファイア基板１０上に直接ＧａＮ厚膜２０を厚く成長さ
せることである。しかし、これら方法でＧａＮ厚膜を成
長させれば、大部分の場合にサファイア基板とＧａＮ膜
との間で発生したストレスで基板と膜にクラックが発生
した。
基板上にＧａＮ厚膜を成長させる方法は、図１Ａ及び図
１Ｂに示したように２つが使われた。一つは図１Ａに示
したように、サファイア基板１上にＧａＮ薄膜２を成長
させ、その上にＳｉＯ2マスク３を用いてＥＬＯ（Epita
xial Lateral Overgrowth）法でＧａＮ厚膜４を成長さ
せることであり、他の一つは図１Ｂに示したように、サ
ファイア基板１０上に直接ＧａＮ厚膜２０を厚く成長さ
せることである。しかし、これら方法でＧａＮ厚膜を成
長させれば、大部分の場合にサファイア基板とＧａＮ膜
との間で発生したストレスで基板と膜にクラックが発生
した。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記のような
問題点を解決するために創案したものであって、サファ
イア基板とＧａＮ厚膜との間に緩衝層として数μｍから
数十μｍの厚さのＧａＮ中間層をおいてサファイア基板
とＧａＮ厚膜との間に生じるストレスを吸収することに
よって、クラックが発生しないようにするヒドリド気相
エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトラ
イド厚膜の製造方法を提供することにその目的がある。
問題点を解決するために創案したものであって、サファ
イア基板とＧａＮ厚膜との間に緩衝層として数μｍから
数十μｍの厚さのＧａＮ中間層をおいてサファイア基板
とＧａＮ厚膜との間に生じるストレスを吸収することに
よって、クラックが発生しないようにするヒドリド気相
エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトラ
イド厚膜の製造方法を提供することにその目的がある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】前記のような目的を達成
するために本発明に係るヒドリド気相エピタクシー成長
法による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方
法は、サファイア基板を用いてＧａＮ厚膜を製造するこ
とにおいて、前記サファイア基板上にストレスを和らげ
るための厚さ１乃至１００μｍのＧａＮ中間層を成長さ
せる段階と、前記ＧａＮ中間層上にＨＶＰＥ法でＧａＮ
厚膜を成長させる段階とを含むことを特徴とする。
するために本発明に係るヒドリド気相エピタクシー成長
法による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方
法は、サファイア基板を用いてＧａＮ厚膜を製造するこ
とにおいて、前記サファイア基板上にストレスを和らげ
るための厚さ１乃至１００μｍのＧａＮ中間層を成長さ
せる段階と、前記ＧａＮ中間層上にＨＶＰＥ法でＧａＮ
厚膜を成長させる段階とを含むことを特徴とする。
【０００８】本発明において、前記ＧａＮ中間層を成長
させる段階は、前記サファイア基板上に相対的に低成長
速度で成長したＧａＮ層と相対的に高成長速度で成長し
たＧａＮ層を交互に複数個の層を積層させるサブ段階を
含む変調ＧａＮ中間層の形成段階でなされたり、あるい
は前記サファイア基板上に５０乃至１５０μｍ／ｈｒの
速度で成長する欠陥ＧａＮ中間層の形成段階でなされる
ことが望ましい。
させる段階は、前記サファイア基板上に相対的に低成長
速度で成長したＧａＮ層と相対的に高成長速度で成長し
たＧａＮ層を交互に複数個の層を積層させるサブ段階を
含む変調ＧａＮ中間層の形成段階でなされたり、あるい
は前記サファイア基板上に５０乃至１５０μｍ／ｈｒの
速度で成長する欠陥ＧａＮ中間層の形成段階でなされる
ことが望ましい。
【０００９】また本発明において、前記サファイア基板
の代りにＳｉＣを含む酸化物基板あるいはカーバイド基
板を使用する場合もある。
の代りにＳｉＣを含む酸化物基板あるいはカーバイド基
板を使用する場合もある。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、添付した図面を参照して本
発明に係るヒドリド気相エピタクシー成長法による無ク
ラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法を詳細に説
明する。
発明に係るヒドリド気相エピタクシー成長法による無ク
ラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法を詳細に説
明する。
【００１１】図２は、本発明に係るヒドリド気相エピタ
クシー成長法による無クラックガリウムナイトライド厚
膜の製造方法で成長するＧａＮ厚膜の成長工程を示す図
面である。図示したように、本発明に係るヒドリド気相
エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトラ
イド厚膜の製造方法では、サファイア基板１００とその
上に成長するＧａＮ厚膜３００との間に生じるストレス
問題を解決するためにサファイア基板１００とＧａＮ厚
膜３００との間にストレスを吸収できる緩衝層としてＧ
ａＮよりなされた中間層２００をおく。即ち、サファイ
ア基板１００上に緩衝層として１μｍから１００μｍの
厚さのＧａＮ中間層２００をＨＶＰＥ法で成長させ、こ
の上に連続的にＧａＮ厚膜３００を成長させる。
クシー成長法による無クラックガリウムナイトライド厚
膜の製造方法で成長するＧａＮ厚膜の成長工程を示す図
面である。図示したように、本発明に係るヒドリド気相
エピタクシー成長法による無クラックガリウムナイトラ
イド厚膜の製造方法では、サファイア基板１００とその
上に成長するＧａＮ厚膜３００との間に生じるストレス
問題を解決するためにサファイア基板１００とＧａＮ厚
膜３００との間にストレスを吸収できる緩衝層としてＧ
ａＮよりなされた中間層２００をおく。即ち、サファイ
ア基板１００上に緩衝層として１μｍから１００μｍの
厚さのＧａＮ中間層２００をＨＶＰＥ法で成長させ、こ
の上に連続的にＧａＮ厚膜３００を成長させる。
【００１２】ここで、基板１００としては、サファイア
基板以外にもＳｉＣを含む酸化物基板とカーバイド基板
が使われる。
基板以外にもＳｉＣを含む酸化物基板とカーバイド基板
が使われる。
【００１３】また、中間層２００としては色々な形態が
あり、代表的な例としては図３Ａに示したような変調Ｇ
ａＮ層と図３Ｂに示したような欠陥ＧａＮ層がある。
あり、代表的な例としては図３Ａに示したような変調Ｇ
ａＮ層と図３Ｂに示したような欠陥ＧａＮ層がある。
【００１４】変調ＧａＮ層は、図３Ａに示したように１
５乃至４０μｍ／ｈｒの低成長速度で成長したＧａＮ層
２００ａと５０乃至１５０μｍ／ｈｒの高成長速度で成
長したＧａＮ層２００ｂが交互に成長してなされた層２
００より構成され、欠陥ＧａＮ層は図３Ｂに示したよう
に高成長速度で成長したＧａＮ層だけでなされた層２０
０である。
５乃至４０μｍ／ｈｒの低成長速度で成長したＧａＮ層
２００ａと５０乃至１５０μｍ／ｈｒの高成長速度で成
長したＧａＮ層２００ｂが交互に成長してなされた層２
００より構成され、欠陥ＧａＮ層は図３Ｂに示したよう
に高成長速度で成長したＧａＮ層だけでなされた層２０
０である。
【００１５】これら二つの中間層中でいずれを使用して
も無クラックＧａＮ厚膜を得られる。即ち、この中間層
２００上に２５０μｍ以上の厚さを有するＧａＮ厚膜を
成長させれば、この中間層２００が基板１００から発生
したストレスを和らげて無クラックの２インチＧａＮ厚
膜を得られる。
も無クラックＧａＮ厚膜を得られる。即ち、この中間層
２００上に２５０μｍ以上の厚さを有するＧａＮ厚膜を
成長させれば、この中間層２００が基板１００から発生
したストレスを和らげて無クラックの２インチＧａＮ厚
膜を得られる。
【００１６】図４Ａ及び図４Ｂでは、各々従来の方法で
成長した有クラックＧａＮ厚膜と本発明に係る成長方法
で成長した無クラックＧａＮ厚膜の平面形態を比較す
る。図示したように、図４Ａの従来の方法で成長したＧ
ａＮ厚膜の表面には中間層を使用しなくてクラックが非
常に多いが、図４Ｂの本発明に係る成長方法で成長した
ＧａＮ厚膜の表面ではクラックを見られない。
成長した有クラックＧａＮ厚膜と本発明に係る成長方法
で成長した無クラックＧａＮ厚膜の平面形態を比較す
る。図示したように、図４Ａの従来の方法で成長したＧ
ａＮ厚膜の表面には中間層を使用しなくてクラックが非
常に多いが、図４Ｂの本発明に係る成長方法で成長した
ＧａＮ厚膜の表面ではクラックを見られない。
【００１７】そして図５Ａ及び図５Ｂでは、各々従来の
方法で成長した有クラックＧａＮ厚膜と本発明に係る成
長方法で成長した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面とを
比較する。図５Ａの従来の方法で成長した有クラックＧ
ａＮ厚膜の垂直断面映像写真では中間層を見られない
が、図５Ｂの本発明に係る成長方法で成長した無クラッ
クＧａＮ厚膜の垂直断面映像写真ではサファイア基板と
ＧａＮ厚膜との間にＧａＮ中間層が存在することを明ら
かに見られる。これら中間層が既存のＭＯＣＶＤで使わ
れた緩衝層と違う点は、先ずＭＯＣＶＤ緩衝層は厚さが
数十ｎｍであるのに対して、本発明で使われた中間層は
数μｍから数百μｍでストレスを十分に和らげるという
点である。
方法で成長した有クラックＧａＮ厚膜と本発明に係る成
長方法で成長した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面とを
比較する。図５Ａの従来の方法で成長した有クラックＧ
ａＮ厚膜の垂直断面映像写真では中間層を見られない
が、図５Ｂの本発明に係る成長方法で成長した無クラッ
クＧａＮ厚膜の垂直断面映像写真ではサファイア基板と
ＧａＮ厚膜との間にＧａＮ中間層が存在することを明ら
かに見られる。これら中間層が既存のＭＯＣＶＤで使わ
れた緩衝層と違う点は、先ずＭＯＣＶＤ緩衝層は厚さが
数十ｎｍであるのに対して、本発明で使われた中間層は
数μｍから数百μｍでストレスを十分に和らげるという
点である。
【００１８】このような厚い中間層を用いたＧａＮ成長
方法を使用して２５０μｍの厚さでＧａＮ厚膜を成長さ
せれば、図５Ｂに示したように無クラックＧａＮ厚膜が
製造される。
方法を使用して２５０μｍの厚さでＧａＮ厚膜を成長さ
せれば、図５Ｂに示したように無クラックＧａＮ厚膜が
製造される。
【００１９】次いでこのＨＶＰＥ ＧａＮ厚膜でレーザ
ーリフトオフ法で基板を取り外せばＧａＮウェーハを得
られる。このＧａＮウェーハはホモエピタクシー青色及
びＵＶレーザーダイオード製造用基板として使われ、電
子素子の基礎材料として使われることができる。
ーリフトオフ法で基板を取り外せばＧａＮウェーハを得
られる。このＧａＮウェーハはホモエピタクシー青色及
びＵＶレーザーダイオード製造用基板として使われ、電
子素子の基礎材料として使われることができる。
【００２０】
【実施例】以上、説明したような方法でＧａＮ厚膜（ウ
ェーハ）を実際に製作して本実施例を詳細に説明する。
ェーハ）を実際に製作して本実施例を詳細に説明する。
【００２１】紹介される二つのＧａＮ厚膜は常圧が維持
される水平開放フロー反応器でＨＶＰＥ法で成長した。
Ｇａ金属とアンモニアがプレカーソルとして使われた
し、運搬ガスとしては窒素を使用した。
される水平開放フロー反応器でＨＶＰＥ法で成長した。
Ｇａ金属とアンモニアがプレカーソルとして使われた
し、運搬ガスとしては窒素を使用した。
【００２２】（実施例１）成長前のサファイア基板を反
応器内に装着しＮＨ3ガスとＨＣｌガスで基板表面処理
した後連続的に２４μｍ厚さの変調ＧａＮ層を成長さ
せ、引続き２５０μｍ厚さのＧａＮ厚膜を成長させた。
変調ＧａＮ層は３０μｍ／ｈｒの低成長速度で３μｍ厚
さで成長したＧａＮ層と９０μｍ／ｈｒの高成長速度で
３μｍ成長したＧａＮ層が交互に積層されて総８層を成
長させた。以後４５μｍ／ｈｒの成長速度でＧａＮ厚膜
を成長させた。成長が終わった後反応器内にあるＧａＮ
厚膜を１時間徐々に反応器外に取り出して無クラックＧ
ａＮ厚膜を得た。
応器内に装着しＮＨ3ガスとＨＣｌガスで基板表面処理
した後連続的に２４μｍ厚さの変調ＧａＮ層を成長さ
せ、引続き２５０μｍ厚さのＧａＮ厚膜を成長させた。
変調ＧａＮ層は３０μｍ／ｈｒの低成長速度で３μｍ厚
さで成長したＧａＮ層と９０μｍ／ｈｒの高成長速度で
３μｍ成長したＧａＮ層が交互に積層されて総８層を成
長させた。以後４５μｍ／ｈｒの成長速度でＧａＮ厚膜
を成長させた。成長が終わった後反応器内にあるＧａＮ
厚膜を１時間徐々に反応器外に取り出して無クラックＧ
ａＮ厚膜を得た。
【００２３】（実施例２）実施例１と同じようにサファ
イア基板を反応器内に装着しＮＨ3ガスとＨＣｌガスで
基板表面処理を行った後連続的に２４μｍ厚さの欠陥Ｇ
ａＮ層を成長させ、続いて２５０μｍ厚さのＧａＮ厚膜
を成長させた。欠陥ＧａＮ層は成長速度９０μｍ／ｈｒ
で成長させ、ＧａＮ厚膜は４５μｍ／ｈｒで成長させ
た。成長が終わり反応器からＧａＮ厚膜の除去は実施例
１と同じ方法で行なわれた。
イア基板を反応器内に装着しＮＨ3ガスとＨＣｌガスで
基板表面処理を行った後連続的に２４μｍ厚さの欠陥Ｇ
ａＮ層を成長させ、続いて２５０μｍ厚さのＧａＮ厚膜
を成長させた。欠陥ＧａＮ層は成長速度９０μｍ／ｈｒ
で成長させ、ＧａＮ厚膜は４５μｍ／ｈｒで成長させ
た。成長が終わり反応器からＧａＮ厚膜の除去は実施例
１と同じ方法で行なわれた。
【００２４】
【発明の効果】以上説明したように、本発明に係るヒド
リド気相エピタクシー成長法による無クラックガリウム
ナイトライド厚膜の製造方法は、サファイア基板とＧａ
Ｎ厚膜との間で発生するストレスを和らげる中間層のＧ
ａＮ中間層をサファイア基板上にまず成長させ、その上
に続いてＧａＮ厚膜を成長させることによって無クラッ
クＧａＮ厚膜が得られこれより基板を分離してＧａＮウ
ェーハを得る。このＧａＮウェーハは既存のＧａＮ薄膜
に比べて転位密度が１０7／ｃｍ2以下で低くてＧａＮ青
色レーザーダイオード（ｂｌｕｅ ＬＤ）の寿命と製造
生産性を大きく向上させられるだけでなく高出力、高温
分野の電子素子の基本材料として使われる。またこの方
法は、反応器内にサファイア基板の装着からＧａＮ中間
層の成長、ＧａＮ厚膜の成長、成長後反応器からＧａＮ
厚膜を取り出す工程が連続的になされる利点もある。
リド気相エピタクシー成長法による無クラックガリウム
ナイトライド厚膜の製造方法は、サファイア基板とＧａ
Ｎ厚膜との間で発生するストレスを和らげる中間層のＧ
ａＮ中間層をサファイア基板上にまず成長させ、その上
に続いてＧａＮ厚膜を成長させることによって無クラッ
クＧａＮ厚膜が得られこれより基板を分離してＧａＮウ
ェーハを得る。このＧａＮウェーハは既存のＧａＮ薄膜
に比べて転位密度が１０7／ｃｍ2以下で低くてＧａＮ青
色レーザーダイオード（ｂｌｕｅ ＬＤ）の寿命と製造
生産性を大きく向上させられるだけでなく高出力、高温
分野の電子素子の基本材料として使われる。またこの方
法は、反応器内にサファイア基板の装着からＧａＮ中間
層の成長、ＧａＮ厚膜の成長、成長後反応器からＧａＮ
厚膜を取り出す工程が連続的になされる利点もある。
【図１】図１Ａ及び図１Ｂは、各々従来のＧａＮ厚膜の
成長方法を説明するための図面であって、図１Ａは、Ｓ
ｉＯ2マスクを用いた側方成長（ＥＬＯ）法を説明する
図面であり、図１Ｂは、サファイア基板上に直接ＧａＮ
厚膜を成長させる方法を説明する図面である。
成長方法を説明するための図面であって、図１Ａは、Ｓ
ｉＯ2マスクを用いた側方成長（ＥＬＯ）法を説明する
図面であり、図１Ｂは、サファイア基板上に直接ＧａＮ
厚膜を成長させる方法を説明する図面である。
【図２】本発明に係るヒドリド気相エピタクシー成長法
による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法
で成長するＧａＮ厚膜の成長工程を示す垂直断面図であ
る。
による無クラックガリウムナイトライド厚膜の製造方法
で成長するＧａＮ厚膜の成長工程を示す垂直断面図であ
る。
【図３】図３Ａ及び図３Ｂは、各々図２のＧａＮ中間層
の種類別実施例を示す垂直断面図であって、図３Ａは、
変調されたＧａＮ層よりなされた中間層の垂直断面図で
あり、図３Ｂは、欠陥ＧａＮ層よりなされた中間層の垂
直断面図である。
の種類別実施例を示す垂直断面図であって、図３Ａは、
変調されたＧａＮ層よりなされた中間層の垂直断面図で
あり、図３Ｂは、欠陥ＧａＮ層よりなされた中間層の垂
直断面図である。
【図４】図４Ａ及び図４Ｂは、各々従来の方法で成長し
た有クラックＧａＮ厚膜と、本発明に係る成長方法で成
長した無クラックＧａＮ厚膜の平面形態を比較した映像
写真であって、図４Ａは、従来の方法で成長した有クラ
ックＧａＮ厚膜の平面映像写真であり、図４Ｂは、本発
明に係る成長方法で成長した無クラックＧａＮ厚膜の平
面映像写真である。
た有クラックＧａＮ厚膜と、本発明に係る成長方法で成
長した無クラックＧａＮ厚膜の平面形態を比較した映像
写真であって、図４Ａは、従来の方法で成長した有クラ
ックＧａＮ厚膜の平面映像写真であり、図４Ｂは、本発
明に係る成長方法で成長した無クラックＧａＮ厚膜の平
面映像写真である。
【図５】図５Ａ及び図５Ｂは、各々従来の方法で成長し
た有クラックＧａＮ厚膜と、本発明に係る成長方法で成
長した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面形態を比較する
ために撮った垂直断面映像写真であって、図５Ａは、従
来の方法で成長した有クラックＧａＮ厚膜の垂直断面映
像写真であり、図５Ｂは、本発明に係る成長方法で成長
した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面映像写真である。
た有クラックＧａＮ厚膜と、本発明に係る成長方法で成
長した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面形態を比較する
ために撮った垂直断面映像写真であって、図５Ａは、従
来の方法で成長した有クラックＧａＮ厚膜の垂直断面映
像写真であり、図５Ｂは、本発明に係る成長方法で成長
した無クラックＧａＮ厚膜の垂直断面映像写真である。
１００…サファイア基板 ２００…中間層 ３００…ＧａＮ厚膜
Claims (6)
- 【請求項１】 サファイア基板を用いてＧａＮ厚膜を製
造する際に、 前記サファイア基板上にストレスを和らげるための厚さ
１乃至１００μｍのＧａＮ中間層を成長させる段階と、 前記ＧａＮ中間層上にＨＶＰＥ法でＧａＮ厚膜を成長さ
せる段階とを含むことを特徴とするヒドリド気相エピタ
クシー成長法による無クラックＧａＮ厚膜の製造方法。 - 【請求項２】 前記ＧａＮ中間層を成長させる段階は、 前記サファイア基板上に相対的に低成長速度で成長した
ＧａＮ層と相対的に高成長速度で成長したＧａＮ層を交
互に複数個の層を積層させるサブ段階を含む変調ＧａＮ
中間層の形成段階でなされることを特徴とする請求項１
に記載のヒドリド気相エピタクシー成長法による無クラ
ックＧａＮ厚膜の製造方法。 - 【請求項３】 前記低成長速度は５乃至４０μｍ／ｈ
ｒ、前記高成長速度は５０乃至１５０μｍ／ｈｒである
ことを特徴とする請求項２に記載のヒドリド気相エピタ
クシー成長法による無クラックＧａＮ厚膜の製造方法。 - 【請求項４】 前記ＧａＮ中間層を成長させる段階は、 前記サファイア基板上に５０乃至１５０μｍ／ｈｒの速
度で成長する欠陥ＧａＮ中間層の形成段階でなされるこ
とを特徴とする請求項１に記載のヒドリド気相エピタク
シー成長法による無クラックＧａＮ厚膜の製造方法。 - 【請求項５】 前記サファイア基板の代りにＳｉＣを含
む酸化物基板あるいはカーバイド基板を使用することを
特徴とする請求項１に記載のヒドリド気相エピタクシー
成長法による無クラックＧａＮ厚膜の製造方法。 - 【請求項６】 前記サファイア基板にＧａＮ中間層を形
成する前に、ＮＨ3ガスとＨＣｌガスを用いて前記サフ
ァイア基板の表面を処理することを特徴とする請求項１
に記載のヒドリド気相エピタクシー成長法による無クラ
ックＧａＮ厚膜の製造方法。
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Country Status (2)
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