JP2001308381A5 - - Google Patents

Description

上記のｐ形Ｓｉ単結晶基板表面上に、先ずＢＰ系材料からなる緩衝層を設ける。ＢＰ系材料とは、少なくとも、硼素（Ｂ）とリン（Ｐ）とを構成元素として含有する材料である。ＢＰ系材料には、リン化硼素（ＢＰ）の他に、窒化リン化硼素（組成式ＢＰ_XＮ_1-X：０＜Ｘ＜１）や砒化リン化硼素（組成式ＢＡｓ _1-X Ｐ _X ：０＜Ｘ＜１）が含まれる。これらのＢＰ系材料からなる結晶層は、ハロゲン（ｈａｌｏｇｅｎ）またはハイドライド（ｈｙｄｒｉｄｅ）気相成長（ＶＰＥ）法により積層できる。あるいは有機金属熱分解気相成長（ＭＯＣＶＤ）法により積層できる。

本実施例ではまず、下記（１）〜（６）のｐ形のＳｉ単結晶からなる基板１０１、ＢＰからなる緩衝層１０２、ＢＰからなる立方晶のｐ形単結晶層１０３、立方晶のｐ形ＧａＮ層１０４、窒化ガリウムインジウムからなる発光層１０５、六方晶のｎ形ＧａＮ層１０６を備えたエピタキシャルウェーハを作製した。
（１）硼素（Ｂ）をドープしたｐ形の（１００）面を有するＳｉ単結晶からなる基板１０１。
（２）トリエチルボラン（（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｂ）とホスフィン（ＰＨ₃）を原料に用い水素（Ｈ₂）を雰囲気ガスとする常圧（大気圧）のＭＯＣＶＤ法により、ＰＨ₃と（Ｃ₂Ｈ₅）₃Ｂとの供給比率（Ｖ／ＩＩＩ比率）を約１００に設定して、３５０℃で成長させた、層厚を約２０ｎｍとする非晶質のリン化硼素（ＢＰ）からなるＺｎドープでｐ形の緩衝層１０２。
（３）ジメチル亜鉛（（Ｃ₂Ｈ₅）₂Ｚｎ）をＺｎのドーピング原料とし、上記のＭＯＣＶＤ法により、上記緩衝層１０２上に約５５０℃で積層された、層厚を約１μｍとし、キャリア濃度が約２×１０¹⁸ｃｍ^-3である立方晶のＢＰからなるＺｎドープのｐ形単結晶層１０３。
（４）トリメチルガリウム（（ＣＨ₃）₃Ｇａ）とアンモニア（ＮＨ₃）を原料に用いＨ₂を雰囲気ガスとする常圧（大気圧）ＭＯＣＶＤ法により、８８０℃で成長させた層厚を約５０ｎｍとし、キャリア濃度を約１×１０¹⁸ｃｍ^-3としたＭｇドープの立方晶のｐ形ＧａＮ層１０４。
（５）（ＣＨ₃）₃Ｇａとシクロペンタジエニルインジウム（Ｉ）（Ｃ₅Ｈ₅Ｉｎ（Ｉ））とＮＨ₃を原料に用いＨ₂を雰囲気ガスとする常圧のＭＯＣＶＤ法により、８８０℃で成長させた、平均的なインジウム（Ｉｎ）組成比を約０．１５とする、Ｉｎ組成を相違する複数の相（ｐｈａｓｅ）からなる多相構造からなり、層厚を約１２ｎｍとするｎ形窒化ガリウムインジウム混晶（Ｇａ _0.85 Ｉｎ _0.15 Ｎ）からなる発光層１０５。
（６）（ＣＨ₃）₃ＧａとＮＨ₃を原料に用いＨ₂を雰囲気ガスとする常圧ＭＯＣＶＤ法により１０８０℃で成長させた、層厚を約１．５μｍとしキャリア濃度を約３×１０¹⁷ｃｍ^-3とした六方晶のｎ形ＧａＮ層１０６。ＬＥＤ１００は、上記のエピタキシャルウェーハから作製した。ここで、立方晶のｐ形ＧａＮ層１０４と発光層１０５と六方晶のｎ形ＧａＮ層１０６がＬＥＤ１００のｐｎ接合型ＤＨ構造の発光部となり、ｐ形ＧａＮ層１０４とｎ形ＧａＮ層１０６とがそれぞれｐ形クラッド層、ｎ形クラッド層に相当する。