JP2001313254A - Method for growing nitride based iii-v compound semiconductor layer - Google Patents

Method for growing nitride based iii-v compound semiconductor layer

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JP2001313254A
JP2001313254A JP2001113914A JP2001113914A JP2001313254A JP 2001313254 A JP2001313254 A JP 2001313254A JP 2001113914 A JP2001113914 A JP 2001113914A JP 2001113914 A JP2001113914 A JP 2001113914A JP 2001313254 A JP2001313254 A JP 2001313254A
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layer
substrate
compound semiconductor
growing
nitride
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Katsunori Yanashima
克典 簗嶋
Masao Ikeda
昌夫 池田
Satoshi Tomioka
聡 冨岡
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Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method for growing a nitride based III-V compound semiconductor layer which can produce a nitride based III-V compound semiconductor substrate having good crystallinity and no surface roughness nor crack with high productivity. SOLUTION: A thin GaN layer 2 is grown rate of 4 μm/h or less on a c-face sapphire substrate 1 by MOCVD or MBE, and then a sufficiently thick GaN layer 3 is grown on the GaN layer 2 at a rate higher than 4 μm/h but not higher than 200 μm/h by hydride VPE. Subsequently, the c-face sapphire substrate 1 is removed by etching or lapping to obtain a GaN substrate comprising the GaN layers 2, 3. Finally, the surface of the GaN layer 2 or 3 being used as a growth surface is etched or polished to bring about a high quality surface state.

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】この発明は、窒化物系III
−V族化合物半導体層の成長方法に関し、特に、窒化物
系III−V族化合物半導体を用いた半導体装置、例え
ば半導体レーザ用の基板の製造に適用して好適なもので
ある。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for growing a group-V compound semiconductor layer, which is particularly suitable for manufacturing a semiconductor device using a nitride-based group III-V compound semiconductor, for example, a substrate for a semiconductor laser.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、例えば、光ディスクや光磁気ディ
スクに対する記録、再生の高密度化、高解像度化の要求
から、短波長の緑色や青色や紫外線発光の半導体レーザ
の開発の要求が高まっている。
2. Description of the Related Art In recent years, there has been an increasing demand for the development of semiconductor lasers emitting short-wavelength green, blue, or ultraviolet light, for example, due to demands for higher recording and reproducing densities and higher resolution for optical disks and magneto-optical disks. .

【0003】このような短波長での発光が可能な半導体
発光素子の製造に用いる材料としては、GaN、AlG
aN、GaInNなどに代表される窒化物系III−V
族化合物半導体が適していることが知られている(例え
ば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
[0003] Materials used for manufacturing a semiconductor light emitting device capable of emitting light at such a short wavelength include GaN and AlG.
Nitride III-V represented by aN, GaInN, etc.
Group semiconductors are known to be suitable (eg, Jpn. J. Appl. Phys. 30 (1991) L1998).

【0004】これまで、窒化物系III−V族化合物半
導体層の成長は、有機金属化学気相成長(MOCVD)
法や分子線エピタキシー(MBE)法により行われてい
る。この場合、成長基板としては、サファイア(Al2
3 )基板または炭化ケイ素(SiC)基板が主に使用
されている。
Heretofore, nitride-based III-V compound semiconductor layers have been grown by metal organic chemical vapor deposition (MOCVD).
It is performed by a molecular beam epitaxy (MBE) method. In this case, sapphire (Al 2
O 3 ) substrates or silicon carbide (SiC) substrates are mainly used.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
サファイア基板または炭化ケイ素基板上に窒化物系II
I−V族化合物半導体層を成長させた場合には、それら
の間の格子定数や熱膨張係数の違いにより、欠陥が生成
されたりクラックが発生したりするなどの問題がある。
また、これらのサファイア基板または炭化ケイ素基板上
に窒化物系III−V族化合物半導体層を多層に成長さ
せて例えば半導体レーザを製造する場合、その共振器端
面を劈開により形成することが困難であるという問題が
ある。
However, the nitride-based II on the sapphire substrate or the silicon carbide substrate described above.
When an IV group compound semiconductor layer is grown, there is a problem that a defect is generated or a crack is generated due to a difference in lattice constant or thermal expansion coefficient between them.
Further, when a nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown in multiple layers on such a sapphire substrate or a silicon carbide substrate to produce, for example, a semiconductor laser, it is difficult to form the cavity end face by cleavage. There is a problem.

【0006】これらの問題は、窒化物系III−V族化
合物半導体基板を得ることができれば解決することがで
きる。すなわち、窒化物系III−V族化合物半導体基
板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長させ
た場合には、それらの格子定数や熱膨張係数が一致して
いることにより、欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするなどの問題がない。また、例えば半導体レーザ
を製造する場合には、その共振器端面を劈開により形成
することができる。そして、これらの利点に加えて、基
板の裏面に電極を形成することができるという利点が合
わさって、高信頼性の半導体装置、例えば半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能となる。
[0006] These problems can be solved if a nitride III-V compound semiconductor substrate can be obtained. That is, when a nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown on a nitride-based III-V compound semiconductor substrate, the lattice constant and the thermal expansion coefficient of the nitride-based III-V compound semiconductor layer match, so that the defect is reduced. There is no problem such as generation or cracking. In the case of manufacturing a semiconductor laser, for example, the cavity end face can be formed by cleavage. In addition to these advantages, the advantage that an electrode can be formed on the back surface of the substrate is combined, so that a highly reliable semiconductor device, for example, a semiconductor laser can be manufactured with a high yield.

【0007】ところが、窒化物系III−V族化合物半
導体基板を製造するには、窒素の蒸気圧が高いことによ
り、Si基板やGaAs基板などの製造に一般に用いら
れている方法は用いることができない。
However, in order to manufacture a nitride III-V compound semiconductor substrate, a method generally used for manufacturing a Si substrate or a GaAs substrate cannot be used due to a high vapor pressure of nitrogen. .

【0008】GaNの成長方法としては、MOCVD法
やMBE法以外に、ハイドライド(水素化物)を原料と
して用いるハイドライド気相エピタキシー(VPE)法
が知られている。このハイドライドVPE法によれば、
1時間に数〜数百μmの厚さのGaN層を成長させるこ
とができるため、GaN基板を製造する有効な方法の一
つと考えられる。このGaN基板の製造に関しては、こ
れまで、サファイア基板やGaAs基板などの上にハイ
ドライドVPE法によりGaN層を成長させた報告があ
る。しかしながら、この方法で得られたGaN基板は、
結晶性や表面状態が悪かったり、GaN層が基板に垂直
ではなく斜めに成長することから、基板として用いるの
には品質が不十分であった。
As a method for growing GaN, a hydride vapor phase epitaxy (VPE) method using hydride (hydride) as a raw material is known in addition to the MOCVD method and the MBE method. According to the hydride VPE method,
Since a GaN layer having a thickness of several to several hundred μm can be grown in one hour, it is considered to be one of effective methods for manufacturing a GaN substrate. Regarding the manufacture of the GaN substrate, there has been a report that a GaN layer is grown on a sapphire substrate, a GaAs substrate, or the like by a hydride VPE method. However, the GaN substrate obtained by this method is:
Since the crystallinity and the surface condition were poor, and the GaN layer grew obliquely instead of perpendicularly to the substrate, the quality was insufficient for use as a substrate.

【0009】したがって、この発明の目的は、表面荒れ
やクラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系III
−V族化合物半導体基板を高い生産性で製造することが
できる窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法
を提供することにある。
Accordingly, an object of the present invention is to provide a high-quality nitride-based material having good crystallinity without surface roughness or cracks.
It is an object of the present invention to provide a method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer capable of manufacturing a -V group compound semiconductor substrate with high productivity.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を行った。その結果、表面荒れやク
ラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系III−V
族化合物半導体基板を高い生産性で製造するには、ま
ず、窒化物系III−V族化合物半導体の成長に一般に
用いられているサファイア基板などの上に、表面荒れや
クラックの発生を抑えることができる程度の小さい成長
速度で窒化物系III−V族化合物半導体層を薄く成長
させた後、その上により大きい成長速度で窒化物系II
I−V族化合物半導体層を厚く成長させるのが有効であ
るという結論に到達し、この発明を案出するに至った。
Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies to achieve the above object. As a result, high-quality nitride III-V having good crystallinity without surface roughness or cracks
In order to manufacture a Group III compound semiconductor substrate with high productivity, first, it is necessary to suppress the occurrence of surface roughness and cracks on a sapphire substrate or the like generally used for growing a nitride III-V compound semiconductor. After growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer thinly at a growth rate as small as possible, the nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown thereon at a higher growth rate.
The inventors have concluded that it is effective to grow the group IV compound semiconductor layer thickly, and have devised the present invention.

【0011】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明による窒化物系III−V族化合物半導体層の成
長方法は、基板上に第1の気相成長法により第1の所定
の成長速度で第1のBw Alx Gay Inz N層(ただ
し、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦
1、w+x+y+z=1)を成長させる工程と、第1の
w Alx Gay Inz N層上に第2の気相成長法によ
り第1の所定の成長速度よりも大きい第2の成長速度で
第2のBw Alx Gay Inz N層(ただし、0≦w≦
1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、w+x+y
+z=1)を成長させる工程とを有することを特徴とす
るものである。
That is, in order to achieve the above object, a method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer according to the present invention comprises a first vapor-phase growth method on a substrate at a first predetermined growth rate. the first B w Al x Ga y in z N layer (where, 0 ≦ w ≦ 1,0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦
1, w + x + y + z = 1) and growing a first B w Al x Ga y In z N is greater than the first predetermined growth rate by the second vapor deposition on the layer a second growth rate in a second B w Al x Ga y in z N layer (where, 0 ≦ w ≦
1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, w + x + y
+ Z = 1).

【0012】ここで、第1のBw Alx Gay Inz
層および第2のBw Alx Gay Inz N層を、表面荒
れやクラックがなく結晶性も良好な良質のものとする観
点から、好適には、第1の所定の成長速度は4μm/h
以下とし、第2の所定の成長速度は4μm/hよりも大
きくかつ200μm/h以下とする。
[0012] Here, the first B w Al x Ga y In z N
Layer and the second B w Al x Ga y In z N layer, from the viewpoint of surface roughness or cracks without crystallinity also intended good quality, preferably, a first predetermined growth rate 4 [mu] m / h
And the second predetermined growth rate is greater than 4 μm / h and 200 μm / h or less.

【0013】この発明において、第1の気相成長法とし
ては有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法な
どが用いられ、第2の気相成長法としてはハイドライド
気相エピタキシー法や有機金属化学気相成長法などが用
いられる。第1の気相成長法と第2の気相成長法との組
み合わせの具体例を挙げると、第1の気相成長法が有機
金属化学気相成長法であり、第2の気相成長法がハイド
ライド気相エピタキシー法である場合、第1の気相成長
法および第2の気相成長法がそれぞれ有機金属化学気相
成長法である場合、第1の気相成長法が分子線エピタキ
シー法であり、第2の気相成長法がハイドライド気相エ
ピタキシー法である場合、第1の気相成長法が分子線エ
ピタキシー法であり、第2の気相成長法が有機金属化学
気相成長法である場合などである。
In the present invention, a metal organic chemical vapor deposition method, a molecular beam epitaxy method, or the like is used as the first vapor phase growth method, and a hydride vapor phase epitaxy method, an organic metal A chemical vapor deposition method or the like is used. To give a specific example of a combination of the first vapor deposition method and the second vapor deposition method, the first vapor deposition method is a metal organic chemical vapor deposition method, and the second vapor deposition method Is a hydride vapor phase epitaxy method, the first vapor phase epitaxy method and the second vapor phase epitaxy method are metal organic chemical vapor deposition methods respectively, and the first vapor phase epitaxy method is a molecular beam epitaxy method. Where the second vapor phase epitaxy is hydride vapor phase epitaxy, the first vapor phase epitaxy is molecular beam epitaxy, and the second vapor phase epitaxy is metalorganic chemical vapor phase epitaxy. And so on.

【0014】この発明において、第1のBw Alx Ga
y Inz N層の厚さは、好適には、表面荒れやクラック
の発生がなく、良好な結晶性も得られ、しかも成長に時
間がかからない厚さに選ばれる。この第1のBw Alx
Gay Inz N層の厚さは、具体的には例えば0.3〜
10μmであり、好適には、3±2μmあるいは1〜5
μmである。
In the present invention, the first B w Al x Ga
The thickness of the y an In z N layer is preferably no occurrence of surface roughness or cracks, good crystallinity may be obtained. Moreover chosen thickness not take time to grow. This first B w Al x
The thickness of Ga y In z N layer, for example 0.3 to specifically
10 μm, preferably 3 ± 2 μm or 1-5
μm.

【0015】この発明においては、第1のBw Alx
y Inz N層および第2のBw Alx Gay Inz
層は、必要に応じて、n型またはp型とすることがあ
る。この場合、n型不純物としては、典型的には、IV
族元素であるC、Si、GeおよびSnとVI族元素で
あるS、SeおよびTeとからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素が用いられ、p型不純物としては、典
型的には、IV族元素であるC、Si、GeおよびSn
とII族元素であるBe、Mg、Ca、ZnおよびCd
とからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素が用い
られる。これらのn型不純物およびp型不純物の原料と
しては、単体、有機化合物または水素化物のいずれを用
いてもよい。
In the present invention, the first B w Al x G
a y In z N layer and the second B w Al x Ga y In z N
The layers may be n-type or p-type as needed. In this case, the n-type impurity is typically IV
At least one element selected from the group consisting of C, Si, Ge, and Sn that are group elements and S, Se, and Te that are group VI elements is used. Group elements C, Si, Ge and Sn
And Group II elements Be, Mg, Ca, Zn and Cd
At least one element selected from the group consisting of As a raw material for these n-type impurities and p-type impurities, any of simple substances, organic compounds and hydrides may be used.

【0016】この発明において、III族元素である
B、Al、GaおよびInの原料としては、単体または
これらのIII族元素を含む有機金属化合物のいずれを
用いてもよい。
In the present invention, as a raw material of group III elements B, Al, Ga and In, any of a simple substance or an organometallic compound containing these group III elements may be used.

【0017】この発明において、特に、ハイドライド気
相エピタキシー法におけるハイドライドガスとしては、
HCl、HF、HBr、HIなどを用いることができ
る。
In the present invention, in particular, the hydride gas in the hydride vapor phase epitaxy method includes:
HCl, HF, HBr, HI, or the like can be used.

【0018】また、このハイドライド気相エピタキシー
法により第1のBw Alx Gay Inz N層または第2
のBw Alx Gay Inz N層を成長させる場合のN原
料としては、アンモニアのほか、ヒドラジン、ジメチル
ヒドラジン、モノメチルヒドラジンなどの一般式N2
4 (ただし、RはHまたはアルキル基)で表されるヒド
ラジン系の原料、有機アミンなどを用いることができ
る。これらのうち、有機アミンの具体例を挙げると、第
一級アミンとしては、プロピルアミン、イソプロピルア
ミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ターシャリブ
チルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第二級アミ
ンとしては、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミ
ン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジターシャ
リブチルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第三級
アミンとしては、トリプロピルアミン、トリイソプロピ
ルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、
トリターシャリブチルアミン、トリ第二ブチルアミン、
トリアリルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピル
メチルアミン、ジプロピルメチルアミン、ジブチルメチ
ルアミン、ジイソブチルメチルアミン、ジ第二ブチルメ
チルアミン、ジターシャリブチルメチルアミンなどがあ
る。
Further, the first B This hydride vapor phase epitaxy w Al x Ga y In z N layer or the second
B w Al x Ga y In z As N material when N layer is grown, other ammonia, hydrazine, dimethyl hydrazine, formula N 2 R, such as monomethyl hydrazine
4 A hydrazine-based raw material represented by (where R is H or an alkyl group), an organic amine, or the like can be used. Of these, specific examples of organic amines include primary amines such as propylamine, isopropylamine, butylamine, isobutylamine, tertiarybutylamine, and secondary butylamine. Propylamine, diisopropylamine, dibutylamine, diisobutylamine, ditertiarybutylamine, secondary butylamine, etc., as tertiary amines, tripropylamine, triisopropylamine, tributylamine, triisobutylamine,
Tritertiary butylamine, trisecondary butylamine,
Examples include triallylamine, triethylamine, diisopropylmethylamine, dipropylmethylamine, dibutylmethylamine, diisobutylmethylamine, disecondary butylmethylamine, and ditertiarybutylmethylamine.

【0019】この発明においては、第2のBw Alx
y Inz N層を成長させる際に、この第2のBw Al
x Gay Inz N層と基板との間の熱膨張係数の違いに
よりこの第2のBw Alx Gay Inz N層に欠陥が生
成されたりクラックが発生したりするのを防止する目的
で、好適には、少なくとも第2のBw Alx Gay In
z N層を成長させる際における基板の厚さを、この第2
のBw Alx Gay Inz N層の厚さ以下とする。具体
的には、第2のBw Alx Gay Inz N層よりも厚い
基板を用いる場合には、第1のBw Alx Gay Inz
N層を成長させた後、第2のBw Alx Gay Inz
層を成長させる前に、この基板をその裏面側からエッチ
ングまたはラッピングすることによりその厚さを第2の
w Al x Gay Inz N層の厚さ以下とすればよい。
あるいは、最初から第2のBw Alx Gay Inz N層
の厚さ以下の厚さの基板を用いてもよい。典型的には、
少なくとも第2のBw Alx Gay Inz N層を成長さ
せる際における基板の厚さは、例えば400μm以下、
好適には200μm以下とする。
In the present invention, the second BwAlxG
ayInzWhen growing the N layer, this second BwAl
xGayInzDifference in thermal expansion coefficient between N layer and substrate
This second BwAlxGayInzDefects occur in the N layer
The purpose of preventing formation or cracking
And preferably at least the second BwAlxGayIn
zWhen growing the N layer, the thickness of the substrate
Of BwAlxGayInzThe thickness is not more than the thickness of the N layer. Concrete
Specifically, the second BwAlxGayInzThicker than N layer
When a substrate is used, the first BwAlxGayInz
After growing the N layer, a second BwAlxGayInzN
Before growing the layer, etch the substrate from its backside
By lapping or lapping its thickness
BwAl xGayInzThe thickness may be equal to or less than the thickness of the N layer.
Or the second B from the beginningwAlxGayInzN layer
May be used. Typically,
At least the second BwAlxGayInzGrowing N layer
When the thickness of the substrate is, for example, 400 μm or less,
Preferably, it is 200 μm or less.

【0020】この発明においては、窒化物系III−V
族化合物半導体のみからなる基板を得るために、第2の
w Alx Gay Inz N層を成長させた後、基板をエ
ッチングまたはラッピングすることにより基板を除去す
る。このとき、第2のBw Alx Gay Inz N層の表
面に損傷が生じたり、汚染が生じたりするのを防止する
ために、好適には、基板を除去する前に第2のBw Al
x Gay Inz N層の表面を保護膜により覆っておく。
In the present invention, the nitride III-V
To obtain a substrate made of only group compound semiconductor, after growing the second B w Al x Ga y In z N layer, the substrate is removed by a substrate etching or lapping. At this time, in order to prevent or damage to the second B w Al x Ga y In z N layer surface occurs, the contamination of or cause, preferably, the second B prior to removing the substrate w Al
The surface of the x Ga y In z N layer previously covered with a protective film.

【0021】この発明においては、第1のBw Alx
y Inz N層または第2のBw Alx Gay Inz
層の表面をポリッシングまたはエッチングすることによ
り良質な表面状態を得る。ここで、第1のBw Alx
y Inz N層または第2のBw Alx Gay Inz
層のいずれの表面をポリッシングまたはエッチングする
かは、いずれの表面に半導体装置用の窒化物系III−
V族化合物半導体層を成長させるかによる。
In the present invention, the first B w Al x G
a y In z N layer or the second B w Al x Ga y In z N
A good surface condition is obtained by polishing or etching the surface of the layer. Here, the first B w Al x G
a y In z N layer or the second B w Al x Ga y In z N
Which surface of the layer is to be polished or etched depends on which surface of the nitride-based III-
It depends on whether the group V compound semiconductor layer is grown.

【0022】この発明においては、基板として、例え
ば、サファイア基板、炭化ケイ素基板またはマグネシウ
ム・アルミニウム・スピネル基板を用いる。
In the present invention, for example, a sapphire substrate, a silicon carbide substrate or a magnesium aluminum spinel substrate is used as the substrate.

【0023】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基板上に第1の気相成長法により第1の所定の成長
速度、好適には4μm/h以下の成長速度で第1のBw
AlxGay Inz N層(ただし、0≦w≦1、0≦x
≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、w+x+y+z=1)
を成長させるようにしていることにより、この第1のB
w Alx Gay Inz N層は表面荒れやクラックがなく
結晶性も良好な良質のものとすることができる。そし
て、この第1のBw Alx Gay Inz N層上に第2の
気相成長法により第1の所定の成長速度よりも大きい第
2の所定の成長速度、好適には4μm/hよりも大きく
かつ200μm/h以下の成長速度で第2のBw Alx
Gay Inz N層(ただし、0≦w≦1、0≦x≦1、
0≦y≦1、0≦z≦1、w+x+y+z=1)を成長
させるようにしていることにより、第1のBw Alx
y Inz N層と同様に表面荒れやクラックがなく結晶
性も良好な良質の第2のBw Alx Gay Inz N層を
短時間で十分な厚さに成長させることができる。さら
に、この後、これらの第1のBw Alx Gay Inz
層および第2のBw Alx Gay Inz N層の成長に用
いた基板を除去することにより、Bw Alx Gay In
z N基板、具体的には例えばGaN基板などを高い生産
性で製造することができる。
According to the present invention configured as described above,
For example, a first predetermined growth is performed on a substrate by a first vapor deposition method.
First B at a growth rate, preferably 4 μm / h or less.w
AlxGayInzN layer (however, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x
≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, w + x + y + z = 1)
Is grown, this first B
wAlxGayInzN layer has no surface roughness or crack
Good crystal quality can be obtained. Soshi
This first BwAlxGayInzThe second on the N layer
By a vapor phase growth method, a second growth rate greater than a first predetermined growth rate
2 predetermined growth rate, preferably greater than 4 μm / h
And the second B at a growth rate of 200 μm / h or less.wAlx
GayInzN layer (however, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1,
Growing 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, w + x + y + z = 1)
The first BwAlxG
ayInzCrystal without surface roughness and cracks as in the N layer
High quality second B with good propertieswAlxGayInzN layer
It can be grown to a sufficient thickness in a short time. Further
After this, these first BwAlxGayInzN
Layer and second BwAlxGayInzFor N layer growth
By removing the substrate,wAlxGayIn
zHigh production of N substrates, specifically, for example, GaN substrates
It can be manufactured by the nature.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0025】まず、この発明の第1の実施形態によるG
aN基板の製造方法について説明する。
First, G according to the first embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN substrate will be described.

【0026】図1はこの第1の実施形態によるGaN基
板の製造方法を工程順に示す断面図である。
FIG. 1 is a sectional view showing a method of manufacturing a GaN substrate according to the first embodiment in the order of steps.

【0027】この第1の実施形態においては、まず、図
1Aに示すように、図示省略したMOCVD装置の反応
管内に例えば厚さが450nmのc面サファイア基板1
を入れた後、反応管内にキャリアガスとして例えばH2
とN2 との混合ガスを流し、例えば1050℃で20分
間熱処理を行うことによりそのc面サファイア基板1の
表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を例
えば510℃に下げた後、反応管内にN原料としてのア
ンモニア(NH3 )およびGa原料としてのトリメチル
ガリウム(TMG、Ga(CH3 3 )を供給し、c面
サファイア基板1上にGaNバッファ層(図示せず)を
成長させる。次に、反応管内へのTMGの供給を停止
し、NH3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例
えば約1000℃まで上昇させた後、反応管内に再びT
MGを供給してGaN層2を4μm/h以下の成長速度
で成長させる。このGaN層2の厚さは例えば3μmと
する。このようにしてMOCVD法により4μm/h以
下の成長速度で成長されたGaN層2は、表面荒れやク
ラックなどの発生が抑えられ結晶性も良好な良質のもの
である。
In the first embodiment, first, as shown in FIG. 1A, a c-plane sapphire substrate 1 having a thickness of, for example, 450 nm is placed in a reaction tube of an MOCVD apparatus (not shown).
, H 2 as a carrier gas in the reaction tube.
By flowing a mixed gas of N 2 and N 2 and performing a heat treatment at, for example, 1050 ° C. for 20 minutes, the surface of the c-plane sapphire substrate 1 is thermally cleaned. Next, after lowering the substrate temperature to, for example, 510 ° C., ammonia (NH 3 ) as an N material and trimethylgallium (TMG, Ga (CH 3 ) 3 ) as a Ga material are supplied into the reaction tube, and c-plane sapphire is supplied. A GaN buffer layer (not shown) is grown on the substrate 1. Next, the supply of TMG into the reaction tube is stopped, and while the supply of NH 3 is kept as it is, the growth temperature is raised to, for example, about 1000 ° C., and T is again introduced into the reaction tube.
By supplying MG, the GaN layer 2 is grown at a growth rate of 4 μm / h or less. The thickness of the GaN layer 2 is, for example, 3 μm. The GaN layer 2 thus grown at a growth rate of 4 μm / h or less by the MOCVD method is of good quality, in which the occurrence of surface roughness and cracks is suppressed and the crystallinity is good.

【0028】GaN層2の成長に引き続き、反応管内に
おいて、例えばジエチルイオウ(DES、S(C
2 5 2 )を原料としてGaN層2上にS膜(図示せ
ず)を成長させてこのGaN層2の表面を覆う。この
後、c面サファイア基板1を反応管から取り出す。ここ
で、このようにc面サファイア基板1を反応管から取り
出す前にGaN層2の表面をS膜で覆っておく理由は、
GaN層2の表面が露出した状態でc面サファイア基板
1を反応管から取り出して大気にさらすと、GaN層2
の表面が汚染されて後にこのGaN層2上にハイドライ
ドVPE法によりGaN層を成長させる際に悪影響を及
ぼすおそれがあることから、これを防止するためであ
る。
Following the growth of the GaN layer 2, for example, diethyl sulfur (DES, S (C
An S film (not shown) is grown on the GaN layer 2 using 2 H 5 ) 2 ) as a raw material to cover the surface of the GaN layer 2. Thereafter, the c-plane sapphire substrate 1 is taken out of the reaction tube. Here, the reason for covering the surface of the GaN layer 2 with the S film before taking out the c-plane sapphire substrate 1 from the reaction tube is as follows.
When the c-plane sapphire substrate 1 is taken out of the reaction tube and exposed to the atmosphere with the surface of the GaN layer 2 exposed, the GaN layer 2
This is to prevent the surface of the GaN layer from being contaminated, which may adversely affect the subsequent growth of the GaN layer on the GaN layer 2 by the hydride VPE method.

【0029】次に、c面サファイア基板1をその裏面側
からラッピングすることにより、このc面サファイア基
板1の厚さを、次の工程でハイドライドVPE法により
成長させるGaN層の厚さ以下にしておく。これは、c
面サファイア基板1とこのGaN層との間の熱膨張係数
の違いにより、このGaN層に欠陥が生成されたりクラ
ックが発生したりするのを防止するためである。この
後、図1Bに示すように、c面サファイア基板1上のG
aN層2上に、ハイドライドVPE法により、十分な厚
さ(例えば、200μm)のGaN層3をホモエピタキ
シャル成長させる。
Next, the c-plane sapphire substrate 1 is wrapped from the back side so that the thickness of the c-plane sapphire substrate 1 is set to be equal to or less than the thickness of the GaN layer grown by the hydride VPE method in the next step. deep. This is c
This is to prevent a defect or crack from being generated in the GaN layer due to a difference in thermal expansion coefficient between the planar sapphire substrate 1 and the GaN layer. Thereafter, as shown in FIG. 1B, G on the c-plane sapphire substrate 1
A GaN layer 3 having a sufficient thickness (for example, 200 μm) is homoepitaxially grown on the aN layer 2 by a hydride VPE method.

【0030】このGaN層3の成長は、具体的には、図
2に示すハイドライドVPE装置を用いて次のように行
う。すなわち、GaN層2を成長させたc面サファイア
基板1を、図2に示すハイドライドVPE装置の石英ガ
ラス製の反応管11内に設置されたサセプタ12上に置
く。反応管11の上流部分は仕切り板13により上下二
つの部分に分離されており、その上側の部分における仕
切り板13上に単体の原料であるGa14を入れたボー
ト15を置く。このボート15が置かれた、反応管11
の仕切り板13の上側の部分には、配管16を介してH
Clガスを供給するとともに、配管17を介してN2
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。また、反応管11の仕切り板13の下側の部
分には、配管18を介してNH3 ガスを供給するととも
に、配管19を介してN2 ガスをキャリアガスとして供
給することができるようになっている。ここで、反応管
11は、外部に設置されたヒーター20により、その長
手方向に所要の温度勾配がつくように加熱しておく。符
号21〜24はガスの流量制御のためのマスフローコン
トローラーを示す。
The growth of the GaN layer 3 is specifically performed as follows using a hydride VPE apparatus shown in FIG. That is, the c-plane sapphire substrate 1 on which the GaN layer 2 has been grown is placed on a susceptor 12 installed in a quartz glass reaction tube 11 of a hydride VPE apparatus shown in FIG. The upstream part of the reaction tube 11 is separated into upper and lower parts by a partition plate 13, and a boat 15 containing Ga 14 as a single raw material is placed on the partition plate 13 in the upper part thereof. The reaction tube 11 where this boat 15 is placed
In the upper part of the partition plate 13, H
In addition to supplying Cl gas, N 2 gas can be supplied as a carrier gas via the pipe 17. Further, the lower portion of the partition plate 13 of the reaction tube 11 can be supplied with NH 3 gas via a pipe 18 and N 2 gas as a carrier gas via a pipe 19. ing. Here, the reaction tube 11 is heated by a heater 20 installed outside so that a required temperature gradient is provided in the longitudinal direction. Reference numerals 21 to 24 denote mass flow controllers for controlling the gas flow rate.

【0031】GaN層3の成長に先立ち、まず、反応管
11内において、c面サファイア基板1を成長温度に加
熱することにより、GaN層2の表面のS膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にGaN層2からN
が脱離するのを防止するために、反応管11内にはNH
3 ガスを流しておく。
Prior to the growth of the GaN layer 3, first, the c-plane sapphire substrate 1 is heated to the growth temperature in the reaction tube 11, whereby the S film on the surface of the GaN layer 2 is evaporated and removed. At this time, the GaN layer 2
Is prevented from being desorbed in the reaction tube 11.
3 Let the gas flow.

【0032】このようにしてS膜を除去した後、反応管
11の仕切り板13の上側の部分にHClガスおよびキ
ャリアガスとしてのN2 ガスを供給するとともに、反応
管11の仕切り板13の下側の部分にNH3 ガスおよび
キャリアガスとしてのN2 ガスを供給する。このとき、
反応管11の仕切り板13の上側の部分においては、H
ClとGa14との反応によりGaClが生成され、こ
のGaClと反応管11の仕切り板13の下側の部分に
供給されたNH3 とがサセプタ12の上方で合流するこ
とにより、c面サファイア基板1上のGaN層2上にG
aN層3が成長する。このGaN層3の成長速度は、4
μm/hよりも大きくかつ200μm/h以下の範囲内
で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。このと
きの典型的な成長条件の一例を挙げると、HCl流量は
20μmol/min、NH3 流量は1SLM、N2
量は0.5SLM、ボート15内のGa14の付近の温
度は800℃、サセプタ12上に置かれたc面サファイ
ア基板1の部分の温度は980℃である。なお、反応管
11内に供給されたガスは、最終的には除害装置に送ら
れて除害処理が行われる。
After removing the S film in this manner, HCl gas and N 2 gas as a carrier gas are supplied to the upper portion of the partition plate 13 of the reaction tube 11, and the lower portion of the partition plate 13 of the reaction tube 11 is supplied. An NH 3 gas and an N 2 gas as a carrier gas are supplied to the side portion. At this time,
In the upper part of the partition plate 13 of the reaction tube 11, H
The reaction between Cl and Ga 14 produces GaCl, and the GaCl and NH 3 supplied to the lower portion of the partition plate 13 of the reaction tube 11 merge above the susceptor 12, thereby forming the c-plane sapphire substrate 1. G on the upper GaN layer 2
The aN layer 3 grows. The growth rate of this GaN layer 3 is 4
The size is selected as large as possible within a range larger than 200 μm / h and 200 μm / h or less unless there is another trouble. As an example of typical growth conditions at this time, HCl flow rate is 20 μmol / min, NH 3 flow rate is 1 SLM, N 2 flow rate is 0.5 SLM, temperature near Ga 14 in boat 15 is 800 ° C., susceptor 12 The temperature of the portion of the c-plane sapphire substrate 1 placed thereon is 980 ° C. The gas supplied into the reaction tube 11 is finally sent to the abatement apparatus to perform the abatement process.

【0033】次に、このようにしてGaN層3が成長さ
れたc面サファイア基板1を反応管11から取り出した
後、図1Cに示すように、例えばCVD法によりGaN
層3上にSiO2 膜4を成膜してこのGaN層3の表面
を覆う。
Next, after taking out the c-plane sapphire substrate 1 on which the GaN layer 3 has been grown in this manner from the reaction tube 11, as shown in FIG.
An SiO 2 film 4 is formed on the layer 3 to cover the surface of the GaN layer 3.

【0034】次に、図1Dに示すように、c面サファイ
ア基板1を例えばウエットエッチング法によりエッチン
グ除去する。このウエットエッチングは、例えば、H3
PO 4 −H2 SO4 系のエッチング液(例えば、H3
4 :H2 SO4 =1:1)を用いて285℃で行う。
さらに、例えばHF系のエッチング液を用いたウエット
エッチング法によりSiO2 膜4をエッチング除去す
る。
Next, as shown in FIG. 1D, c-plane sapphire
A substrate 1 is etched, for example, by wet etching.
Removed. This wet etching is performed, for example, by using HThree
PO Four-HTwoSOFourSystem etchant (eg, HThreeP
OFour: HTwoSOFour= 1: 1) at 285 ° C.
Further, for example, wet using an HF-based etchant
SiO by etching methodTwoEtch and remove film 4
You.

【0035】この後、GaN層3の表面を成長表面とし
て用いる場合にはこのGaN層3の表面を、また、Ga
N層2の表面を成長表面として用いる場合にはこのGa
N層2の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチン
グ法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチン
グまたはポリッシングを行うことにより平坦化するとと
もに、良質な表面状態とする。
Thereafter, when the surface of GaN layer 3 is used as a growth surface, the surface of GaN layer 3 is
When the surface of the N layer 2 is used as a growth surface, the Ga
The surface of the N layer 2 is flattened by performing etching or polishing using a vapor phase etching method, a liquid phase chemical etching method, a mechanical chemical polishing method, or the like, and has a good surface state.

【0036】以上により、図1Eに示すように、MOC
VD法により成長された薄いGaN層2とその上にハイ
ドライドVPE法により成長された十分に厚いGaN層
3とからなる単結晶のGaN基板が製造される。
As described above, as shown in FIG.
A single crystal GaN substrate comprising a thin GaN layer 2 grown by the VD method and a sufficiently thick GaN layer 3 grown thereon by the hydride VPE method is manufactured.

【0037】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、c面サファイア基板1上にMOCVD法により4μ
m/h以下の成長速度で薄いGaN層2を成長させてい
ることにより、GaN層2の表面荒れやクラックの発生
が抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そし
て、この良質のGaN層2上にハイドライドVPE法に
より、4μm/hよりも大きくかつ200μm/h以下
の成長速度で、基板の主要部となる十分に厚いGaN層
3を成長させていることにより、このGaN層3の表面
荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものとす
ることができる。これによって、その後にc面サファイ
ア基板1を除去することにより、良質のGaN基板を得
ることができる。また、このGaN基板の主要部を構成
する厚いGaN層3の成長には成長速度が極めて大きい
ハイドライドVPE法を用いているので、例えば厚さ2
00μmのGaN層3を成長させるのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このGaN基板は、
使用するc面サファイア基板1の径に応じて、例えば2
インチ径以上の大面積のものとすることができる。
As described above, according to the first embodiment, 4 μm is formed on the c-plane sapphire substrate 1 by MOCVD.
By growing the thin GaN layer 2 at a growth rate of m / h or less, the generation of surface roughness and cracks of the GaN layer 2 can be suppressed, and the crystallinity can be improved. Then, a sufficiently thick GaN layer 3 serving as a main part of the substrate is grown on the high-quality GaN layer 2 at a growth rate of more than 4 μm / h and 200 μm / h or less by a hydride VPE method. The generation of surface roughness and cracks in the GaN layer 3 can be suppressed, and the crystallinity can be improved. Thereby, a high-quality GaN substrate can be obtained by removing the c-plane sapphire substrate 1 thereafter. Since the thick GaN layer 3 constituting the main part of the GaN substrate is grown by the hydride VPE method having a very high growth rate,
The time required to grow a 00 μm GaN layer 3 is:
Although it depends on the growth rate used, it takes only a few hours, for example, several hours, and the productivity is high. Furthermore, this GaN substrate
Depending on the diameter of the c-plane sapphire substrate 1 to be used, for example, 2
It can have a large area of an inch diameter or more.

【0038】このようにして製造されるGaN基板は、
窒化物系III−V族化合物半導体を用いた各種の半導
体装置の製造に用いて好適なものである。すなわち、こ
のGaN基板上にMOCVD法などにより窒化物系II
I−V族化合物半導体層を成長させることにより、各種
の半導体装置を製造することができる。特に、このGa
N基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を成長
させて半導体レーザを製造する場合には、これらの窒化
物系III−V族化合物半導体層をGaN基板とともに
劈開することにより、半導体レーザの共振器端面を容易
に形成することができる。さらに、GaN層2、3をn
型とすればn型のGaN基板を得ることができ、GaN
層2、3をp型とすればp型のGaN基板を得ることが
でき、これらの場合にはGaN基板の裏面にn型電極ま
たはp型電極を形成することができるという利点を得る
ことができる。これによって、高信頼性の半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能である。
The GaN substrate thus manufactured is
It is suitable for use in the manufacture of various semiconductor devices using a nitride III-V compound semiconductor. That is, the nitride II is formed on the GaN substrate by MOCVD or the like.
By growing an IV group compound semiconductor layer, various semiconductor devices can be manufactured. In particular, this Ga
When a nitride-based III-V compound semiconductor layer is grown on an N substrate to produce a semiconductor laser, the nitride-based III-V compound semiconductor layer is cleaved together with a GaN substrate to form a semiconductor laser. Can easily be formed. Further, the GaN layers 2 and 3 are
N type GaN substrate can be obtained.
If the layers 2 and 3 are p-type, a p-type GaN substrate can be obtained. In these cases, there is an advantage that an n-type electrode or a p-type electrode can be formed on the back surface of the GaN substrate. it can. This makes it possible to manufacture a highly reliable semiconductor laser with a high yield.

【0039】次に、この発明の第2の実施形態について
説明する。
Next, a second embodiment of the present invention will be described.

【0040】この第2の実施形態においては、GaN基
板の主要部を構成するGaN層3をハイドライドVPE
法により成長させるためのハイドライドVPE装置とし
て図3に示すようなものを用いる。その他のことは、第
1の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
In the second embodiment, the GaN layer 3 constituting the main part of the GaN substrate is
As shown in FIG. 3, a hydride VPE apparatus for growing by the method is used. Other points are the same as in the first embodiment, and a description thereof will be omitted.

【0041】図3に示すように、このハイドライドVP
E装置においては、石英ガラス製の反応管31内に設置
されたサセプタ32上に、GaN層2を成長させたc面
サファイア基板1が置かれ、また、反応管31の上流部
分は仕切り板33により上下二つの部分に分離されてい
る。この場合、Ga原料としては有機金属化合物である
TMG34を用い、このTMG34が入れられたバブラ
35内に配管36を介してN2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するTMG
ガスを配管37を介して、反応管31の仕切り板33の
上側の部分に供給するとともに、配管38を介してN2
ガスをキャリアガスとして供給する。符号39はバイパ
ス配管を示す。バブラ35から供給されるTMGガス
の、配管37とバイパス配管39との間の切り換えは、
バルブ40、41の開閉によって行う。さらに、反応管
31の仕切り板33の上側の部分には、配管42を介し
てHClガスを供給するとともに、配管43を介してN
2 ガスをキャリアガスとして供給することができるよう
になっている。一方、反応管31の仕切り板33の下側
の部分には、配管44を介してNH3 ガスを供給すると
ともに、配管45を介してN2 ガスをキャリアガスとし
て供給することができるようになっている。ここで、反
応管31は、外部に設置されたヒーター46により、そ
の長手方向に所要の温度勾配がつくように加熱してお
く。符号47〜52はガスの流量制御のためのマスフロ
ーコントローラーを示す。
As shown in FIG. 3, this hydride VP
In the E apparatus, a c-plane sapphire substrate 1 on which a GaN layer 2 has been grown is placed on a susceptor 32 installed in a reaction tube 31 made of quartz glass. Is separated into upper and lower parts. In this case, TMG 34 which is an organometallic compound is used as a Ga raw material, and N 2 gas is supplied as a carrier gas through a pipe 36 into a bubbler 35 containing the TMG 34, and TMG generated by bubbling thereby is generated.
The gas is supplied to the upper part of the partition plate 33 of the reaction tube 31 through a pipe 37, and N 2 gas is supplied through a pipe 38.
The gas is supplied as a carrier gas. Reference numeral 39 indicates a bypass pipe. Switching of the TMG gas supplied from the bubbler 35 between the pipe 37 and the bypass pipe 39 is as follows.
This is performed by opening and closing the valves 40 and 41. Further, HCl gas is supplied to the upper part of the partition plate 33 of the reaction tube 31 through a pipe 42, and N gas is supplied through a pipe 43.
Two gases can be supplied as carrier gas. On the other hand, the lower portion of the partition plate 33 of the reaction tube 31 can be supplied with the NH 3 gas via the pipe 44 and the N 2 gas as the carrier gas via the pipe 45. ing. Here, the reaction tube 31 is heated by a heater 46 provided outside so that a required temperature gradient is provided in the longitudinal direction. Reference numerals 47 to 52 denote mass flow controllers for controlling the gas flow rate.

【0042】この第2の実施形態によっても、第1の実
施形態と同様な利点を得ることができる。
According to the second embodiment, advantages similar to those of the first embodiment can be obtained.

【0043】次に、この発明の第3の実施形態について
説明する。第1の実施形態および第2の実施形態におい
ては、GaN基板を製造する場合について説明したが、
この第3の実施形態においては、Ga1-x Inx N基板
(ただし、0<x≦1)を製造する場合について説明す
る。
Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the first and second embodiments, the case of manufacturing a GaN substrate has been described.
In the third embodiment, a case where a Ga 1-x In x N substrate (where 0 <x ≦ 1) is manufactured will be described.

【0044】この第3の実施形態においては、まず、図
4Aに示すように、第1の実施形態と同様にして、例え
ばMOCVD法により、c面サファイア基板61上にG
1- x Inx N層62を4μm/h以下の成長速度で成
長させる。ここで、このGa 1-x Inx N層62におい
て、0<x≦1である。
In the third embodiment, first, FIG.
As shown in FIG. 4A, similar to the first embodiment,
For example, by MOCVD, G
a1- xInxThe N layer 62 is formed at a growth rate of 4 μm / h or less.
Lengthen. Here, this Ga 1-xInxSmell in N layer 62
Therefore, 0 <x ≦ 1.

【0045】Ga1-x Inx N層62の成長に引き続
き、MOCVD装置の反応管内において、例えばDES
を原料としてGa1-x Inx N層62上にS膜(図示せ
ず)を成長させてこのGa1-x Inx N層62の表面を
覆う。この後、c面サファイア基板61を反応管から取
り出す。このようにc面サファイア基板61を反応管か
ら取り出す前にGa1-x Inx N層62の表面をS膜で
覆っておく理由は、第1の実施形態において、c面サフ
ァイア基板1を反応管から取り出す前にGaN層2の表
面をS膜で覆っておく理由と同じである。
Following the growth of the Ga 1-x In x N layer 62, for example, DES
The S film (not shown) on the Ga 1-x In x N layer 62 as a raw material is grown to cover the surface of the Ga 1-x In x N layer 62. Thereafter, the c-plane sapphire substrate 61 is taken out of the reaction tube. The reason why the surface of the Ga 1-x In x N layer 62 is covered with the S film before the c-plane sapphire substrate 61 is taken out of the reaction tube is that the c-plane sapphire substrate 1 is reacted in the first embodiment. This is for the same reason that the surface of the GaN layer 2 is covered with the S film before being taken out of the tube.

【0046】次に、c面サファイア基板61をその裏面
側からラッピングすることにより、このc面サファイア
基板61の厚さを、次の工程でハイドライドVPE法に
より成長させるGa1-x Inx N層の厚さ以下にしてお
く。これは、c面サファイア基板61とこのGa1-x
x N層との間の熱膨張係数の違いにより、このGa
1-x Inx N層に欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするのを防止するためである。この後、図4Bに示
すように、c面サファイア基板61上のGa1-xInx
N層62上に、ハイドライドVPE法により、十分な厚
さ(例えば、200μm)のGa1-x Inx N層63を
成長させる。
Next, the c-plane sapphire substrate 61 is placed on its back surface.
By wrapping from the side, this c-plane sapphire
The thickness of the substrate 61 is changed to the hydride VPE method in the next step.
Ga to grow more1-xInxN layer thickness or less
Good. This is because the c-plane sapphire substrate 61 and the Ga1-xI
nxDue to the difference in the coefficient of thermal expansion between the N
1-xInxDefects or cracks occur in the N layer
This is to prevent the Thereafter, as shown in FIG.
As shown, Ga on the c-plane sapphire substrate 611-xInx
A sufficient thickness is formed on the N layer 62 by a hydride VPE method.
Ga (for example, 200 μm)1-xInxN layer 63
Let it grow.

【0047】このGa1-x Inx N層63の成長は、具
体的には、図5に示すハイドライドVPE装置を用いて
次のように行う。すなわち、Ga1-x Inx N層62を
成長させたc面サファイア基板61を、図5に示すハイ
ドライドVPE装置の石英ガラス製の反応管71内に設
置されたサセプタ72上に置く。反応管71の上流部分
は仕切り板73、74により三つの部分に分離されてお
り、その最上段の部分における仕切り板74上に単体の
原料であるIn75を入れたボート76を置き、中段の
部分における仕切り板73上に単体の原料であるGa7
7を入れたボート78を置く。ボート76が置かれた、
反応管71の仕切り板74の上側の部分には、配管79
を介してHClガスを供給するとともに、配管80を介
してN2ガスをキャリアガスとして供給することができ
るようになっている。また、反応管71の仕切り板73
と仕切り板74との間の部分には、配管81を介してH
Clガスを供給するとともに、配管82を介してN2
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。さらに、反応管71の最下段の部分には、配
管83を介してNH3 ガスを供給するとともに、配管8
4を介してN2 ガスをキャリアガスとして供給すること
ができるようになっている。ここで、反応管71は、外
部に設置されたヒーター85により、その長手方向に所
要の温度勾配がつくように加熱しておく。符号86〜9
1はガスの流量制御のためのマスフローコントローラー
を示す。
The growth of the Ga 1-x In x N layer 63 is specifically performed as follows using a hydride VPE apparatus shown in FIG. That is, the c-plane sapphire substrate 61 on which the Ga 1-x In x N layer 62 has been grown is placed on a susceptor 72 installed in a quartz glass reaction tube 71 of a hydride VPE apparatus shown in FIG. The upstream portion of the reaction tube 71 is separated into three portions by partition plates 73 and 74. A boat 76 containing In75, which is a single raw material, is placed on the partition plate 74 in the uppermost portion, and a middle portion is provided. Ga7 which is a single raw material on the partition plate 73
7. Put boat 78 containing 7. The boat 76 was placed,
A pipe 79 is provided above the partition plate 74 of the reaction tube 71.
, And N 2 gas can be supplied as a carrier gas through a pipe 80. The partition plate 73 of the reaction tube 71
And a partition plate 74, H
In addition to supplying Cl gas, N 2 gas can be supplied as a carrier gas through a pipe 82. Further, an NH 3 gas is supplied to the lowermost portion of the reaction tube 71 through a pipe 83, and
4, N 2 gas can be supplied as a carrier gas. Here, the reaction tube 71 is heated by a heater 85 installed outside so that a required temperature gradient is provided in the longitudinal direction. Symbols 86 to 9
Reference numeral 1 denotes a mass flow controller for controlling a gas flow rate.

【0048】Ga1-x Inx N層63の成長に先立ち、
まず、反応管71内において、c面サファイア基板61
を成長温度に加熱することにより、Ga1-x Inx N層
62の表面のS膜を蒸発させて除去する。このとき、こ
の加熱時にGa1-x Inx N層62からNが脱離するの
を防止するために、反応管71内にはNH3 ガスを流し
ておく。
Prior to the growth of the Ga 1-x In x N layer 63,
First, in the reaction tube 71, the c-plane sapphire substrate 61
Is heated to the growth temperature, thereby evaporating and removing the S film on the surface of the Ga 1-x In x N layer 62. At this time, in order to prevent N from being desorbed from the Ga 1-x In x N layer 62 during this heating, an NH 3 gas is flowed in the reaction tube 71.

【0049】このようにしてS膜を除去した後、反応管
71の仕切り板74の上側の部分にHClガスおよびキ
ャリアガスとしてのN2 ガスを供給し、反応管71の仕
切り板73と仕切り板74との間の部分にHClガスお
よびキャリアガスとしてのN 2 ガスを供給し、反応管7
1の仕切り板73の下側の部分にNH3 ガスおよびキャ
リアガスとしてのN2 ガスを供給する。このとき、反応
管71の仕切り板74の上側の部分においては、HCl
とIn75との反応によりInClが生成されるととも
に、反応管71の仕切り板73と仕切り板74との間の
部分においては、HClとGa77との反応によりGa
Clが生成される。そして、これらのInClおよびG
aClと反応管71の仕切り板73の下側の部分に供給
されたNH3 とがサセプタ72の上方で合流することに
より、c面サファイア基板61上のGa1-x Inx N層
62上にGa1-x Inx N層63が成長する。このGa
1- x Inx N層63の成長速度は、4μm/hよりも大
きくかつ200μm/h以下の範囲内で、他に支障のな
い限りできるだけ大きく選ぶ。このときの典型的な成長
条件の一例を挙げると、HCl流量は20μmol/m
in、NH3 流量は1SLM、N2 流量は0.5SL
M、ボート76内のIn75の付近の温度は750℃、
ボート78内のGa77の付近の温度は800℃、サセ
プタ72上に置かれたc面サファイア基板61の部分の
温度は980℃である。なお、反応管71内に供給され
たガスは、最終的には除害装置に送られて除害処理が行
われる。
After removing the S film in this manner, the reaction tube
HCl gas and gas are applied to the upper part of the partitioning plate 74 of FIG.
N as carrier gasTwoGas is supplied and the reaction tube 71 is
HCl gas and the like between the cut plate 73 and the partition plate 74.
And N as carrier gas TwoThe gas is supplied to the reaction tube 7
NH on the lower part of the first partition plate 73ThreeGas and cap
N as rear gasTwoSupply gas. At this time, the reaction
In the upper part of the partition plate 74 of the tube 71, HCl
InCl is produced by the reaction of
Between the partition plate 73 and the partition plate 74 of the reaction tube 71.
In the part, Ga is reacted by HCl with Ga77.
Cl is produced. And these InCl and G
aCl and supply to lower part of partition plate 73 of reaction tube 71
NHThreeAnd merge above the susceptor 72
The Ga on the c-plane sapphire substrate 611-xInxN layer
Ga on 621-xInxAn N layer 63 grows. This Ga
1- xInxThe growth rate of the N layer 63 is greater than 4 μm / h.
Within the range of 200 μm / h or less.
Choose as large as possible. Typical growth at this time
As an example of conditions, the HCl flow rate is 20 μmol / m
in, NHThreeFlow rate is 1 SLM, NTwoFlow rate is 0.5SL
M, the temperature near In75 in the boat 76 is 750 ° C,
The temperature near Ga77 in boat 78 is 800 ° C,
Of the portion of the c-plane sapphire substrate 61 placed on the
The temperature is 980 ° C. In addition, it is supplied into the reaction tube 71.
Gas is ultimately sent to the abatement equipment for abatement treatment.
Is

【0050】次に、このようにしてGa1-x Inx N層
63が成長されたc面サファイア基板61を反応管71
から取り出した後、図4Cに示すように、例えばCVD
法によりGa1-x Inx N層63上にSiO2 膜64を
成膜してこのGa1-x InxN層63の表面を覆う。
Next, the c-plane sapphire substrate 61 on which the Ga 1 -x In x N layer 63 has been grown as described above is placed on the reaction tube 71.
After being removed from the substrate, as shown in FIG.
By law Ga 1-x In and a SiO 2 film 64 on the x N layer 63 covers the surface of the Ga 1-x In x N layer 63.

【0051】次に、図4Dに示すように、c面サファイ
ア基板61を例えばウエットエッチング法によりエッチ
ング除去する。このウエットエッチングは、例えば、H
3 PO4 −H2 SO4 系のエッチング液(例えば、H3
PO4 :H2 SO4 =1:1)を用いて285℃で行
う。さらに、例えばHF系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりSiO2 膜64をエッチング除
去する。
Next, as shown in FIG. 4D, the c-plane sapphire substrate 61 is etched away by, for example, a wet etching method. This wet etching is performed, for example, by using H
3 PO 4 -H 2 SO 4 based etchant (e.g., H 3
PO 4 : H 2 SO 4 = 1: 1) at 285 ° C. Further, the SiO 2 film 64 is removed by, for example, a wet etching method using an HF-based etchant.

【0052】この後、Ga1-x Inx N層63の表面を
成長表面として用いる場合にはこのGa1-x Inx N層
63の表面を、また、Ga1-x Inx N層62の表面を
成長表面として用いる場合にはこのGa1-x Inx N層
62の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチング
法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチング
またはポリッシングを行うことにより平坦化するととも
に、良質な表面状態とする。
[0052] Thereafter, the surface of the Ga 1-x In x This Ga 1-x In the case of using the surface of the N layer 63 as a growth surface an In x N layer 63, also, Ga 1-x In x N layer 62 in the case of using the surface of the growth surface of the surface of the Ga 1-x in x N layer 62, vapor-phase etching, liquid phase chemical etching, by performing etching or polishing by using a chemical mechanical polishing method And a good surface state.

【0053】以上により、図4Eに示すように、MOC
VD法により成長された薄いGa1- x Inx N層62と
その上にハイドライドVPE法により成長された十分に
厚いGa1-x Inx N層63とからなる単結晶のGa
1-x Inx N基板が製造される。
As described above, as shown in FIG.
Single-crystal Ga comprising a thin Ga 1- x In x N layer 62 grown by the VD method and a sufficiently thick Ga 1-x In x N layer 63 grown thereon by the hydride VPE method.
A 1-x In x N substrate is manufactured.

【0054】以上のように、この第3の実施形態によれ
ば、c面サファイア基板61上にMOCVD法により4
μm/h以下の成長速度で薄いGa1-x Inx N層62
を成長させていることにより、Ga1-x Inx N層62
の表面荒れやクラックの発生が抑えられ、結晶性も良好
とすることができる。そして、この良質のGa1-x In
x N層62上にハイドライドVPE法により、4μm/
hよりも大きくかつ200μm/h以下の成長速度で、
基板の主要部となる十分に厚いGa1-x InxN層63
を成長させていることにより、このGa1-x Inx N層
63の表面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好
なものとすることができ、これによって良質のGa1-x
Inx N基板を得ることができる。また、このGa1-x
Inx N基板の主要部を構成する厚いGa1-x Inx
層63の成長には成長速度が極めて大きいハイドライド
VPE法を用いているので、例えば厚さ200μmのG
1-x Inx N基板を得るのに必要な時間は、使用する
成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時間で済
み、生産性が高い。さらに、このGa1-x Inx N基板
は、使用するc面サファイア基板61の径に応じて、例
えば2インチ径以上の大面積のものとすることができ
る。
As described above, according to the third embodiment,
For example, on the c-plane sapphire substrate 61 by MOCVD,
thin Ga at a growth rate of μm / h or less1-xInxN layer 62
Is growing, Ga1-xInxN layer 62
Surface roughness and cracks are suppressed and crystallinity is good
It can be. And this good quality Ga1-xIn
xOn the N layer 62, 4 μm /
h and at a growth rate of 200 μm / h or less,
Ga that is sufficiently thick to be the main part of the substrate1-xInxN layer 63
Is grown, this Ga1-xInxN layer
Suppresses surface roughening and cracking of 63 and has good crystallinity
And thereby a high quality Ga1-x
InxAn N substrate can be obtained. In addition, this Ga1-x
InxThick Ga forming the main part of N substrate1-xInxN
A hydride having a very high growth rate is used for the growth of the layer 63.
Since the VPE method is used, for example, a 200 μm thick G
a 1-xInxThe time required to obtain N substrate is used
Although it depends on the growth rate, it takes only a few hours, for example,
High productivity. Furthermore, this Ga1-xInxN board
Is an example according to the diameter of the c-plane sapphire substrate 61 to be used.
For example, it can be a large area with a diameter of 2 inches or more.
You.

【0055】このようにして製造されるGa1-x Inx
N基板は、窒化物系III−V族化合物半導体を用いた
各種の半導体装置の製造に用いて好適なものである。す
なわち、このGa1-x Inx N基板上にMOCVD法な
どにより窒化物系III−V族化合物半導体層を成長さ
せることにより、各種の半導体装置を製造することがで
きる。特に、このGa1-x Inx N基板上に窒化物系I
II−V族化合物半導体層を成長させて半導体レーザを
製造する場合には、これらの窒化物系III−V族化合
物半導体層をGa1-x Inx N基板とともに劈開するこ
とにより、半導体レーザの共振器端面を容易に形成する
ことができる。さらに、Ga1-x InxN層62、63
をn型とすればn型のGa1-x Inx N基板を得ること
ができ、Ga1-x Inx N層62、63をp型とすれば
p型のGa1-x Inx N基板を得ることができ、これら
の場合にはGa1-x Inx N基板の裏面にn型電極また
はp型電極を形成することができるという利点を得るこ
とができる。これによって、高信頼性の半導体レーザを
高歩留まりで製造することが可能である。
The Ga 1-x In x thus manufactured
The N substrate is suitable for use in manufacturing various semiconductor devices using a nitride III-V compound semiconductor. That is, by the Ga 1-x In x N on a substrate by MOCVD or the like growing a nitride III-V compound semiconductor layer, it is possible to manufacture various semiconductor devices. In particular, the Ga 1-x In x N nitride on the substrate I
When a semiconductor laser is manufactured by growing a group II-V compound semiconductor layer, these nitride-based group III-V compound semiconductor layers are cleaved together with a Ga 1-x In x N substrate, whereby the semiconductor laser is manufactured. The resonator end face can be easily formed. Further, Ga 1-x In x N layers 62 and 63
Is n-type, an n-type Ga 1-x In x N substrate can be obtained. If the Ga 1-x In x N layers 62 and 63 are p-type, p-type Ga 1-x In x N A substrate can be obtained, and in these cases, an advantage that an n-type electrode or a p-type electrode can be formed on the back surface of the Ga 1-x In x N substrate can be obtained. This makes it possible to manufacture a highly reliable semiconductor laser with a high yield.

【0056】次に、この発明の第4の実施形態について
説明する。第1の実施形態および第2の実施形態におい
てはGaN基板を製造する場合について説明し、第3の
実施形態においてはGa1-x Inx N基板を製造する場
合について説明したが、この第4の実施形態において
は、より一般的に、Bw Alx Gay Inz N(ただ
し、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦
1、w+x+y+z=1)基板を製造する場合について
説明する。
Next, a fourth embodiment of the present invention will be described. In the first embodiment and the second embodiment, the case of manufacturing a GaN substrate is described. In the third embodiment, the case of manufacturing a Ga 1-x In x N substrate is described. in embodiments, more generally, B w Al x Ga y in z N ( However, 0 ≦ w ≦ 1,0 ≦ x ≦ 1,0 ≦ y ≦ 1,0 ≦ z ≦
1, w + x + y + z = 1) A case of manufacturing a substrate will be described.

【0057】この第4の実施形態においては、まず、図
6Aに示すように、第1の実施形態と同様にして、例え
ばMOCVD法により、c面サファイア基板101上に
wAlx Gay Inz N層102を成長させる。ただ
し、このBw Alx Gay Inz N層102において、
0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1、w
+x+y+z=1である。
[0057] In this fourth embodiment, first, as shown in FIG. 6A, in the same manner as in the first embodiment, for example, by MOCVD, B w on the c-plane sapphire substrate 101 Al x Ga y In A zN layer 102 is grown. However, in this B w Al x Ga y In z N layer 102,
0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ z ≦ 1, w
+ X + y + z = 1.

【0058】Bw Alx Gay Inz N層102の成長
に引き続き、MOCVD装置の反応管内において、例え
ばDESを原料としてBw Alx Gay Inz N層10
2上にS膜(図示せず)を成長させてこのBw Alx
y Inz N層102の表面を覆う。この後、c面サフ
ァイア基板101を反応管から取り出す。このようにc
面サファイア基板101を反応管から取り出す前にBw
Alx Gay Inz N層102の表面をS膜で覆ってお
く理由は、第1の実施形態において、c面サファイア基
板1を反応管から取り出す前にGaN層2の表面をS膜
で覆っておく理由と同じである。
[0058] B w Al x Ga y In z N layer subsequently to 102 growth, B w Al x Ga y In z N layer 10 in the reaction tube of the MOCVD apparatus, for example, the DES as a raw material
An S film (not shown) is grown on the Bw Al x G
The surface of the a y In z N layer 102 is covered. Thereafter, the c-plane sapphire substrate 101 is taken out of the reaction tube. Thus c
Before removing the planar sapphire substrate 101 from the reaction tube, B w
Why the surface of the Al x Ga y In z N layer 102 previously covered with S film, in the first embodiment, covered with S film the surface of the GaN layer 2 before removing the c-plane sapphire substrate 1 from the reaction tube For the same reason.

【0059】次に、c面サファイア基板101をその裏
面側からラッピングすることにより、このc面サファイ
ア基板101の厚さを、次の工程でハイドライドVPE
法により成長させるBw Alx Gay Inz N層の厚さ
以下にしておく。これは、c面サファイア基板101と
このBw Alx Gay Inz N層との間の熱膨張係数の
差に起因して、このBw Alx Gay Inz N層に欠陥
が生成されたりクラックが発生したりするのを防止する
ためである。この後、図6Bに示すように、c面サファ
イア基板101上のBw Alx Gay Inz N層102
上に、ハイドライドVPE法により、十分な厚さ(例え
ば、200μm)のBw Alx Gay Inz N層103
を成長させる。
Next, the thickness of the c-plane sapphire substrate 101 is reduced in the next step by lapping the c-plane sapphire substrate 101 from the back side thereof.
Keep the following thickness of the B w Al x Ga y In z N layer is grown by law. This is due to the difference in thermal expansion coefficient between the B w Al x Ga y In z N layer of c-plane sapphire substrate 101 Toko, defects are generated in the B w Al x Ga y In z N layer This is to prevent cracking or the occurrence of cracks. Thereafter, as shown in FIG. 6B, B w on c-plane sapphire substrate 101 Al x Ga y In z N layer 102
Above, by hydride VPE, sufficient thickness (e.g., 200 [mu] m) of the B w Al x Ga y In z N layer 103
Grow.

【0060】このBw Alx Gay Inz N層103の
成長は、具体的には、図7に示すハイドライドVPE装
置を用いて次のように行う。すなわち、Bw Alx Ga
y Inz N層102を成長させたc面サファイア基板1
01を、図7に示すハイドライドVPE装置の石英ガラ
ス製の反応管111内に設置されたサセプタ112上に
置く。反応管111の上流部分は仕切り板113、11
4、115、116により五つの部分に分離されてい
る。この場合、B原料としては有機金属化合物であるト
リエチルホウ素(TEB、B(C2 5 3 )117を
用い、Al原料としては有機金属化合物であるトリメチ
ルアルミニウム(TMA、Al(CH3 3 )118を
用いる。そして、TEB117が入れられたバブラ11
9内に配管120を介してN2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するTEB
ガスを配管121を介して、反応管111の仕切り板1
16の上側の部分に供給する。この反応管111の仕切
り板116の上側の部分にはさらに、配管122を介し
てHClガスを供給する。また、TMA118が入れら
れたバブラ120´内に配管123を介してN2 ガスを
キャリアガスとして供給し、それによるバブリングによ
り発生するTMAガスを配管124を介して、反応管1
11の仕切り板115と仕切り板116との間の部分に
供給する。符号125、126はバイパス配管を示す。
ここで、バブラ119から供給されるTEBガスの、配
管121とバイパス配管125との間の切り換えは、バ
ルブ127、128の開閉によって行う。また、バブラ
120から供給されるTMAガスバイパス配管126と
の間の切り換えは、バルブ129、130の開閉によっ
て行う。反応管111の仕切り板114と仕切り板11
5との間の部分における仕切り板114上には単体の原
料であるIn131を入れたボート132を置く。この
ボート132が置かれた、反応管111の仕切り板11
4と仕切り板115との間の部分には、配管133を介
してHClガスを供給するとともに、配管134を介し
てN2 ガスをキャリアガスとして供給することができる
ようになっている。また、反応管111の仕切り板11
3と仕切り板114との間の部分における仕切り板11
3上には単体の原料であるGa135を入れたボート1
36を置く。このボート136が置かれた、反応管11
1の仕切り板113と仕切り板114との間の部分に
は、配管137を介してHClガスを供給するととも
に、配管138を介してN2 ガスをキャリアガスとして
供給することができるようになっている。さらに、反応
管111の仕切り板113の下側の部分には、配管13
9を介してNH3 ガスを供給するとともに、配管140
を介してN2 ガスをキャリアガスとして供給することが
できるようになっている。ここで、反応管111は、外
部に設置されたヒーター141により、その長手方向に
所要の温度勾配がつくように加熱しておく。符号142
〜151はガスの流量制御のためのマスフローコントロ
ーラーを示す。
This BwAlxGayInzOf the N layer 103
Specifically, the growth was performed using a hydride VPE device shown in FIG.
The procedure is as follows using a device. That is, BwAlxGa
yInzC-plane sapphire substrate 1 on which N layer 102 is grown
01 is the quartz glass of the hydride VPE device shown in FIG.
On the susceptor 112 installed in the reaction tube 111 made of
Put. The upstream part of the reaction tube 111 is provided with partition plates 113 and 11
Divided into five parts by 4, 115, 116
You. In this case, the raw material B is an organometallic compound.
Liethylboron (TEB, B (CTwoHFive)Three) 117
Used as an Al raw material is an organometallic compound,
Aluminum (TMA, Al (CHThree) Three) 118
Used. And bubbler 11 with TEB117
9 through piping 120TwoGas as carrier gas
And TEB generated by the bubbling thereby
The gas is supplied to the partition plate 1 of the reaction tube 111 through the pipe 121.
16 to the upper part. Partition of this reaction tube 111
The upper part of the strip 116 is further connected via a pipe 122.
To supply HCl gas. In addition, TMA118
N through a pipe 123 in the bubbler 120 'TwoGas
Supply as carrier gas and bubbling
The generated TMA gas is supplied to the reaction tube 1 via a pipe 124.
11 between the partition 115 and the partition 116
Supply. Reference numerals 125 and 126 indicate bypass piping.
Here, distribution of TEB gas supplied from the bubbler 119 is described.
Switching between the pipe 121 and the bypass pipe 125
The opening and closing of the lugs 127 and 128 are performed. Also Bubbler
120, a TMA gas bypass pipe 126 supplied from
Is switched by opening and closing valves 129 and 130.
Do it. Partition plate 114 and partition plate 11 of reaction tube 111
5 on the partition plate 114 at the portion between
The boat 132 containing the In131 which is a charge is placed. this
The partition plate 11 of the reaction tube 111 on which the boat 132 is placed
4 and a partition plate 115 through a pipe 133.
And supply HCl gas through
And NTwoGas can be supplied as carrier gas
It has become. Further, the partition plate 11 of the reaction tube 111
Partition plate 11 in the portion between 3 and partition plate 114
3 is a boat 1 containing Ga135 as a single raw material
Place 36. The reaction tube 11 where the boat 136 is placed
In the portion between the first partition plate 113 and the first partition plate 114
Supply HCl gas through a pipe 137
And N through the pipe 138TwoGas as carrier gas
Can be supplied. In addition, the reaction
A pipe 13 is provided below the partition plate 113 of the pipe 111.
NH through 9ThreeWhile supplying gas, piping 140
Through NTwoGas can be supplied as carrier gas
I can do it. Here, the reaction tube 111 is
In the longitudinal direction by the heater 141 installed in the section
Heat to the required temperature gradient. Reference numeral 142
151 is a mass flow controller for gas flow control
Shows the ruler.

【0061】Bw Alx Gay Inz N層103の成長
に先立ち、まず、反応管111内において、c面サファ
イア基板101を成長温度に加熱することにより、Bw
Al x Gay Inz N層102の表面のS膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にBw Alx Gay
Inz N層62からNが脱離するのを防止するために、
反応管111内にはNH3 ガスを流しておく。
BwAlxGayInzGrowth of N layer 103
First, in the reaction tube 111, a c-plane saf
By heating the ear substrate 101 to the growth temperature, Bw
Al xGayInzEvaporating the S film on the surface of the N layer 102
To remove. At this time, BwAlxGay
InzIn order to prevent N from desorbing from the N layer 62,
NH in the reaction tube 111ThreeLet the gas flow.

【0062】このようにしてS膜を除去した後、反応管
111の仕切り板116の上側の部分にTEBガスおよ
びHClガスを供給し、反応管111の仕切り板115
と仕切り板116との間の部分にTMAガスおよびHC
lガスを供給し、反応管111の仕切り板114と仕切
り板115との間の部分にHClガスおよびキャリアガ
スとしてのN2 ガスを供給し、反応管111の仕切り板
113と仕切り板114との間の部分にHClガスおよ
びキャリアガスとしてのN2 ガスを供給し、反応管11
1の仕切り板113の下側の部分にNH3 ガスおよびキ
ャリアガスとしてのN2 ガスを供給する。このとき、反
応管111の仕切り板114と仕切り板115との間の
部分においては、HClとIn131との反応によりI
nClが生成されるとともに、反応管111の仕切り板
113と仕切り板114との間の部分においては、HC
lとGa135との反応によりGaClが生成される。
そして、これらのInClおよびGaClと、反応管1
11の仕切り板116の上側の部分に供給されたTEB
ガスと、反応管111の仕切り板115と仕切り板11
6との間の部分に供給されたTMAガスと、反応管11
1の仕切り板113の下側の部分に供給されたNH3
がサセプタ112の上方で合流することにより、c面サ
ファイア基板101上のBw Alx Gay Inz N層1
02上にBwAlx Gay Inz N層103が成長す
る。このBw Alx Gay Inz N層103の成長速度
は、4μm/hよりも大きくかつ200μm/h以下の
範囲内で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。
このときの典型的な成長条件の一例を挙げると、TEB
流量は40μmol/min、TMA流量は50μmo
l/min、HCl流量は20μmol/min、NH
3 流量は1SLM、N2 流量は0.5SLM、ボート1
32内のIn131の付近の温度は750℃、ボート1
36内のGa135の付近の温度は800℃、サセプタ
112上に置かれたc面サファイア基板101の部分の
温度は980℃である。
After removing the S film in this manner, TEB gas and HCl gas are supplied to the upper portion of the partition plate 116 of the reaction tube 111, and the partition plate 115 of the reaction tube 111 is supplied.
And TMA gas and HC
1 gas is supplied, and HCl gas and N 2 gas as a carrier gas are supplied to a portion between the partition plate 114 and the partition plate 115 of the reaction tube 111, so that the partition plate 113 and the partition plate 114 of the reaction tube 111 HCl gas and N 2 gas as a carrier gas are supplied to
An NH 3 gas and a N 2 gas as a carrier gas are supplied to a lower portion of one partition plate 113. At this time, in a portion between the partition plate 114 and the partition plate 115 of the reaction tube 111, I
While nCl is generated, HC is formed in a portion of the reaction tube 111 between the partition plate 113 and the partition plate 114.
GaCl is generated by the reaction between 1 and Ga135.
Then, these InCl and GaCl are mixed with the reaction tube 1.
TEB supplied to the upper part of the eleventh partition 116
The gas, the partition plate 115 of the reaction tube 111 and the partition plate 11
6 and the TMA gas supplied to the portion between
By and NH 3 supplied to the lower part of the first partition plate 113 are joined above the susceptor 112, on the c-plane sapphire substrate 101 B w Al x Ga y In z N layer 1
02 B w Al x Ga y In z N layer 103 on the growth. The growth rate of the B w Al x Ga y In z N layer 103, within larger and less 200 [mu] m / h than 4 [mu] m / h, chosen as large as possible unless hinder other.
An example of typical growth conditions at this time is TEB
Flow rate is 40 μmol / min, TMA flow rate is 50 μmo
l / min, HCl flow rate is 20 μmol / min, NH
3 flow rate is 1 SLM, N 2 flow rate is 0.5 SLM, boat 1
The temperature near In131 in 322 is 750 ° C, and the boat 1
The temperature around Ga135 in 36 is 800 ° C., and the temperature of the portion of c-plane sapphire substrate 101 placed on susceptor 112 is 980 ° C.

【0063】次に、このようにしてBw Alx Gay
z N層103が成長されたc面サファイア基板101
を反応管111から取り出した後、図6Cに示すよう
に、例えばCVD法によりBw Alx Gay Inz N層
103上にSiO2 膜104を成膜してこのBw Alx
Gay Inz N層104の表面を覆う。
Next, in this way in the B w Al x Ga y I
n z N layer 103 c-plane sapphire substrate 101 is grown
After removal from the reaction tube 111, as shown in FIG 6C, for example, B, CVD w Al x Ga y In z N This was a SiO 2 film 104 on the layer 103 B w Al x
The surface of the Ga y In z N layer 104 is covered.

【0064】次に、図6Dに示すように、c面サファイ
ア基板101を例えばウエットエッチング法によりエッ
チング除去する。このウエットエッチングは、例えば、
3PO4 −H2 SO4 系のエッチング液(例えば、H
3 PO4 :H2 SO4 =1:1)を用いて285℃で行
う。この後、例えばHF系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりSiO2 膜104をエッチング
除去する。
Next, as shown in FIG. 6D, the c-plane sapphire substrate 101 is removed by, for example, a wet etching method. This wet etching, for example,
H 3 PO 4 -H 2 SO 4 based etchant (eg, H
3 PO 4 : H 2 SO 4 = 1: 1) at 285 ° C. Thereafter, the SiO 2 film 104 is removed by, for example, a wet etching method using an HF-based etchant.

【0065】この後、Bw Alx Gay Inz N層10
3の表面を成長表面として用いる場合にはこのBw Al
x Gay Inz N層103の表面を、また、Bw Alx
Ga y Inz N層102の表面を成長表面として用いる
場合にはこのBw Alx Ga y Inz N層102の表面
を、気相エッチング法、液相化学エッチング法、機械的
化学ポリッシング法などを用いてエッチングまたはポリ
ッシングを行うことにより平坦化するとともに、良質な
表面状態とする。
Thereafter, BwAlxGayInzN layer 10
3 is used as the growth surface.wAl
xGayInzThe surface of the N layer 103 iswAlx
Ga yInzUsing the surface of the N layer 102 as a growth surface
In this case this BwAlxGa yInzSurface of N layer 102
The gas phase etching method, liquid phase chemical etching method, mechanical
Etching or polishing using chemical polishing
Performs flattening and provides good quality
Surface condition.

【0066】以上により、図6Eに示すように、MOC
VD法により成長された薄いBw Alx Gay Inz
層102とその上にハイドライドVPE法により成長さ
れた十分に厚いBw Alx Gay Inz N層103とか
らなる単結晶のBw Alx Gay Inz N基板が製造さ
れる。
As described above, as shown in FIG.
Thin B w grown by VD method Al x Ga y In z N
B w Al x Ga y In z N substrate made of a sufficiently thick B w Al x Ga y In z N layer 103 which is grown by hydride VPE single crystal is produced layers 102 and thereon.

【0067】以上のように、この第4の実施形態によれ
ば、c面サファイア基板101上にMOCVD法により
4μm/h以下の成長速度で薄いBw Alx Gay In
z N層102を成長させていることにより、Bw Alx
Gay Inz N層102の表面荒れやクラックの発生が
抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そして、
この良質のBw Alx Gay Inz N層102上にハイ
ドライドVPE法により基板の主要部となる十分に厚い
w Alx Gay Inz N層103を成長させているこ
とにより、このBw Alx Gay Inz N層103の表
面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものと
することができ、これによって良質のB w Alx Gay
Inz N基板を得ることができる。また、このBw Al
x GayInz N基板の主要部を構成する厚いBw Al
x Gay Inz N層103の成長には成長速度が極めて
大きいハイドライドVPE法を用いているので、例えば
厚さ200μmのGaN基板を得るのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このBw AlxGa
y Inz N基板は、使用するc面サファイア基板101
の径に応じて、例えば2インチ径以上の大面積のものと
することができる。
As described above, according to the fourth embodiment,
For example, by MOCVD on the c-plane sapphire substrate 101
Thin B at a growth rate of 4 μm / h or lesswAlxGayIn
zBy growing the N layer 102, BwAlx
GayInzThe surface roughness and cracks of the N layer 102
It can be suppressed, and the crystallinity can be improved. And
This good quality BwAlxGayInzHigh on N layer 102
Thick enough to be the main part of the substrate by the dry VPE method
BwAlxGayInzThe growth of the N layer 103
By this, this BwAlxGayInzTable of N layer 103
It suppresses surface roughness and cracks and has good crystallinity.
Which allows for good quality B wAlxGay
InzAn N substrate can be obtained. Also, this BwAl
xGayInzThick B constituting the main part of N substratewAl
xGayInzThe growth rate of the N layer 103 is extremely high.
Since a large hydride VPE method is used, for example,
The time required to obtain a 200 μm thick GaN substrate is:
Depending on the growth rate used, for example, a few hours
It takes less time and productivity is high. Furthermore, this BwAlxGa
yInzThe N substrate is a c-plane sapphire substrate 101 to be used.
Depending on the diameter of the large area of, for example, 2 inches or more
can do.

【0068】このようにして製造されるBw Alx Ga
y Inz N基板は、窒化物系III−V族化合物半導体
を用いた各種の半導体装置の製造に用いて好適なもので
ある。すなわち、このBw Alx Gay Inz N基板上
にMOCVD法などにより窒化物系III−V族化合物
半導体層を成長させることにより、各種の半導体装置を
製造することができる。特に、このBw Alx Gay
z N基板上に窒化物系III−V族化合物半導体層を
成長させて半導体レーザを製造する場合には、これらの
窒化物系III−V族化合物半導体層をBw Alx Ga
y Inz N基板とともに劈開することにより、半導体レ
ーザの共振器端面を容易に形成することができる。さら
に、Bw Alx Gay Inz N層102、103をn型
とすればn型のBw Alx Gay Inz N基板を得るこ
とができ、Bw Alx Gay In z N層102、103
をp型とすればp型のBw Alx Gay Inz N基板を
得ることができ、これらの場合にはBw Alx Gay
z N基板の裏面にn型電極またはp型電極を形成する
ことができるという利点を得ることができる。これによ
って、高信頼性の半導体レーザを高歩留まりで製造する
ことが可能である。
The B manufactured as described abovewAlxGa
yInzN substrate is a nitride III-V compound semiconductor
Is suitable for use in the manufacture of various semiconductor devices using
is there. That is, this BwAlxGayInzOn N board
Nitride-based III-V compounds by MOCVD
Various semiconductor devices can be manufactured by growing semiconductor layers.
Can be manufactured. In particular, this BwAlxGayI
nzNitride III-V compound semiconductor layer on N substrate
When growing semiconductor lasers, these
The nitride III-V compound semiconductor layer is formed of BwAlxGa
yInzBy cleaving with the N substrate,
The resonator end face of the laser can be easily formed. Further
And BwAlxGayInzN layers 102 and 103 are n-type
Then n-type BwAlxGayInzGet N substrate
And BwAlxGayIn zN layers 102 and 103
Is p-type, then p-type BwAlxGayInzN board
And in these cases BwAlxGayI
nzForm an n-type electrode or a p-type electrode on the back surface of the N-substrate
Can be obtained. This
To manufacture highly reliable semiconductor lasers with high yield
It is possible.

【0069】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical idea of the present invention are possible.

【0070】例えば、上述の第1〜第4の実施形態にお
いて挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板および原料ガス
を用いてもよい。具体的には、c面サファイア基板1、
61、101の代わりに、他の面方位のサファイア基板
を用いてもよいことは勿論、SiC基板やMgAl2
4 基板などを用いてもよい。また、Ga原料としては、
TMGの代わりにTEGを用いてもよい。
For example, the numerical values, the substrate, and the raw material gas described in the first to fourth embodiments are merely examples, and different numerical values, the substrate, and the raw material gas may be used as needed. Specifically, c-plane sapphire substrate 1,
Instead of 61,101, of course it may also be a sapphire substrate of another face orientation, SiC substrate and MgAl 2 O
Four substrates or the like may be used. Further, as a Ga raw material,
TEG may be used instead of TMG.

【0071】また、上述の第1の実施形態においては、
c面サファイア基板1上にGaN層2を成長させた後に
c面サファイア基板1をその裏面側からラッピングする
ことによりc面サファイア基板1をその後にハイドライ
ドVPE法により成長される厚いGaN層3よりも薄く
しているが、最初からGaN層3よりも薄いc面サファ
イア基板1を用い、その上にGaN層2およびGaN層
3を成長させるようにしてもよい。第3および第4の実
施形態においても同様である。
In the first embodiment described above,
After growing the GaN layer 2 on the c-plane sapphire substrate 1, the c-plane sapphire substrate 1 is wrapped from the back side so that the c-plane sapphire substrate 1 is thinner than the thick GaN layer 3 that is subsequently grown by the hydride VPE method. Although it is made thin, a c-plane sapphire substrate 1 thinner than the GaN layer 3 may be used from the beginning, and the GaN layer 2 and the GaN layer 3 may be grown thereon. The same applies to the third and fourth embodiments.

【0072】また、上述の第1の実施形態におけるGa
N層2、第2の実施形態におけるGa1-x Inx N層6
2および第3の実施形態におけるBw Alx Gay In
z N層102の成長には、MBE法を用いてもよい。ま
た、保護膜としてのSiO2膜4、64、104の代わ
りに、例えばプラズマCVD法などにより成膜されたS
iN膜などを用いてもよい。
The Ga in the first embodiment described above is used.
N layer 2, Ga 1-x In x N layer 6 in the second embodiment
B w Al x Ga y In the second and third embodiments
For growth of the zN layer 102, an MBE method may be used. Also, instead of the SiO 2 films 4, 64, and 104 as protective films, for example, S
An iN film or the like may be used.

【0073】さらに、上述の第1の実施形態において
は、GaN層2の表面を覆うためのS膜はMOCVD法
により成長させているが、このS膜は、GaN層2を成
長させたc面サファイア基板1を硫化アンモニウム
((NH4 2 x )中に適当な時間、例えば1分間程
度浸すことにより形成することも可能である。この場
合、S膜を形成した後には純水で洗浄し、その後N2
ローを行うことにより乾燥させる。第3の実施形態にお
いてGa1-x Inx N層62の表面を覆うためのS膜に
ついても、第4の実施形態においてBw Alx Gay
z N層102の表面を覆うためのS膜についても、同
様である。
Further, in the above-described first embodiment, the S film for covering the surface of the GaN layer 2 is grown by MOCVD, but this S film is formed on the c-plane on which the GaN layer 2 is grown. It is also possible to form the sapphire substrate 1 by immersing it in ammonium sulfide ((NH 4 ) 2 S x ) for an appropriate time, for example, about 1 minute. In this case, after forming the S film, the film is washed with pure water and then dried by blowing N 2 . For the S film for covering the surface of the Ga 1-x In x N layer 62 in the third embodiment, B w Al x Ga y I in the fourth embodiment
For the S film for covering the surface of the n z N layer 102 is the same.

【0074】さらに、場合によっては、第1の実施形態
において、MOCVD装置の反応管内でS膜を形成しな
いでc面サファイア基板1を取り出し、ハイドライドV
PE装置の反応管内で例えば成長温度に加熱することに
より表面をサーマルクリーニングするだけで清浄表面を
得ることができることもある。
Further, in some cases, in the first embodiment, the c-plane sapphire substrate 1 is taken out without forming the S film in the reaction tube of the MOCVD apparatus, and the hydride V
In some cases, a clean surface can be obtained only by thermally cleaning the surface by heating it to a growth temperature in a reaction tube of a PE apparatus.

【0075】さらに、キャリアガスとしては、N2 以外
の不活性ガスを用いてもよく、必要に応じて水素を含む
ものであってもよい。
Further, as the carrier gas, an inert gas other than N 2 may be used, and if necessary, hydrogen gas may be used.

【0076】[0076]

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板上に第1の気相成長法により第1の所定の成長
速度で第1のBw Alx Gay Inz N層を成長させる
工程と、第1のBw Alx Gay Inz N層上に第2の
気相成長法により第1の所定の成長速度よりも大きい第
2の所定の成長速度で第2のBw Alx Gay Inz
層を成長させる工程とを有することにより、これらの第
1のBw Alx Gay In z N層および第2のBw Al
x Gay Inz N層を表面荒れやクラックがなく結晶性
も良好な良質のものとすることができる。また、第2の
w Alx Gay Inz N層を短時間で十分な厚さに成
長させることができる。そして、この後、これらの第1
のBw Alx Gay Inz N層および第2のBw Alx
Gay InzN層の成長に用いた基板を除去することに
より、Bw Alx Gay Inz N基板、具体的には例え
ばGaN基板などを高い生産性で製造することができ
る。
As described above, according to the present invention,
For example, a first predetermined growth is performed on a substrate by a first vapor deposition method.
First B at speedwAlxGayInzGrow N layer
Process and the first BwAlxGayInzThe second on the N layer
By a vapor phase growth method, a second growth rate greater than a first predetermined growth rate
2 at a predetermined growth rate of 2wAlxGayInzN
And a step of growing a layer.
1 BwAlxGayIn zN layer and second BwAl
xGayInzN layer is crystalline without surface roughness or cracks
Can also be of good quality. Also, the second
BwAlxGayInzN layer is formed to a sufficient thickness
Can be lengthened. And after this, these first
Of BwAlxGayInzN layer and second BwAlx
GayInzTo remove the substrate used to grow the N layer
Than BwAlxGayInzN-substrate, specifically
GaN substrates etc. can be manufactured with high productivity
You.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】この発明の第1の実施形態によるGaN基板の
製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a GaN substrate according to a first embodiment of the present invention.

【図2】この発明の第1の実施形態によるGaN基板の
製造に用いるハイドライドVPE装置の一例を示す略線
図である。
FIG. 2 is a schematic diagram illustrating an example of a hydride VPE device used for manufacturing a GaN substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図3】この発明の第2の実施形態によるGaN基板の
製造に用いるハイドライドVPE装置の一例を示す略線
図である。
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a hydride VPE device used for manufacturing a GaN substrate according to a second embodiment of the present invention.

【図4】この発明の第3の実施形態によるGa1-x In
x N基板の製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 shows a Ga 1-x In according to a third embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a cross-sectional view for describing the method for manufacturing the xN substrate.

【図5】この発明の第3の実施形態によるGa1-x In
x N基板の製造に用いるハイドライドVPE装置の一例
を示す略線図である。
FIG. 5 shows a Ga 1-x In according to a third embodiment of the present invention;
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a hydride VPE apparatus used for manufacturing an xN substrate.

【図6】この発明の第4の実施形態によるBw Alx
y Inz N基板の製造方法を説明するための断面図で
ある。
FIG. 6 shows B w Al x G according to a fourth embodiment of the present invention.
method for producing a y In z N substrate is a sectional view for explaining the.

【図7】この発明の第4の実施形態によるBw Alx
y Inz N基板の製造に用いるハイドライドVPE装
置の一例を示す略線図である。
FIG. 7 shows B w Al x G according to a fourth embodiment of the present invention.
FIG. 3 is a schematic diagram illustrating an example of a hydride VPE apparatus used for manufacturing an a y In z N substrate.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、61、101・・・c面サファイア基板、2、3・
・・GaN層、4、64、104・・・SiO2 膜、1
1、71、111・・・反応管、62、63・・・Ga
1-x Inx N層、102、103・・・Bw Alx Ga
y Inz N層
1, 61, 101... C-plane sapphire substrate, 2, 3,.
·· GaN layer, 4,64,104 ··· SiO 2 film, 1
1, 71, 111 ... reaction tube, 62, 63 ... Ga
1-x In x N layer, 102, 103... B w Al x Ga
y In z N layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 冨岡 聡 東京都品川区北品川6丁目7番35号 ソニ ー株式会社内 Fターム(参考) 5F045 AA03 AA04 AA05 AB09 AB14 AC08 AC12 AF02 AF09 BB09 CA11 DA53  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Satoshi Tomioka 6-35 Kita Shinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo Sony Corporation F-term (reference) 5F045 AA03 AA04 AA05 AB09 AB14 AC08 AC12 AF02 AF09 BB09 CA11 DA53

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に第1の気相成長法により第1の
所定の成長速度で第1のBw Alx Gay Inz N層
(ただし、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦
z≦1、w+x+y+z=1)を成長させる工程と、 上記第1のBw Alx Gay Inz N層上に第2の気相
成長法により上記第1の所定の成長速度よりも大きい第
2の所定の成長速度で第2のBw Alx GayInz
層(ただし、0≦w≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0
≦z≦1、w+x+y+z=1)を成長させる工程とを
有することを特徴とする窒化物系III−V族化合物半
導体層の成長方法。
1. A first B w Al x Ga y In z N layer at a first predetermined growth rate by the first vapor deposition on the substrate (where, 0 ≦ w ≦ 1,0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦
a step of z ≦ 1, w + x + y + z = 1) the growth, the greater than the first predetermined growth rate by the first B w Al x Ga y In z N second vapor deposition onto layer in second predetermined growth rate second B w Al x Ga y in z N
Layer (however, 0 ≦ w ≦ 1, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0
≦ z ≦ 1, w + x + y + z = 1). A method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer.
【請求項2】 上記第1の所定の成長速度は4μm/h
以下であり、上記第2の成長速度は4μm/hよりも大
きくかつ200μm/h以下であることを特徴とする請
求項1記載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成
長方法。
2. The first predetermined growth rate is 4 μm / h.
2. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the second growth rate is not less than 4 μm / h and not more than 200 μm / h.
【請求項3】 上記第1の気相成長法は有機金属化学気
相成長法であり、上記第2の気相成長法はハイドライド
気相エピタキシー法であることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
3. The method according to claim 1, wherein said first vapor deposition method is a metal organic chemical vapor deposition method, and said second vapor deposition method is a hydride vapor phase epitaxy method. A method for growing a nitride III-V compound semiconductor layer.
【請求項4】 上記第1の気相成長法および上記第2の
気相成長法はそれぞれ有機金属化学気相成長法であるこ
とを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V族化
合物半導体層の成長方法。
4. The nitride group III-V according to claim 1, wherein said first vapor deposition method and said second vapor deposition method are each a metal organic chemical vapor deposition method. A method for growing a compound semiconductor layer.
【請求項5】 上記第1の気相成長法は分子線エピタキ
シー法であり、上記第2の気相成長法はハイドライド気
相エピタキシー法であることを特徴とする請求項1記載
の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
5. The nitride-based system according to claim 1, wherein said first vapor deposition method is a molecular beam epitaxy method, and said second vapor deposition method is a hydride vapor phase epitaxy method. A method for growing a group III-V compound semiconductor layer.
【請求項6】 上記第1の気相成長法は分子線エピタキ
シー法であり、上記第2の気相成長法は有機金属化学気
相成長法であることを特徴とする請求項1記載の窒化物
系III−V族化合物半導体層の成長方法。
6. The method according to claim 1, wherein the first vapor deposition is a molecular beam epitaxy, and the second vapor deposition is a metal organic chemical vapor deposition. Of growing a compound III-V compound semiconductor layer.
【請求項7】 上記第1のBw Alx Gay Inz N層
の厚さは0.3〜10μmであることを特徴とする請求
項1記載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長
方法。
7. The first B w Al x Ga y In z N layer thickness nitride III-V compound semiconductor layer according to claim 1, characterized in that the 0.3~10μm of Growth method.
【請求項8】 上記第1のBw Alx Gay Inz N層
の厚さは1〜5μmであることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
8. Growth of the first B w Al x Ga y In z N nitride III-V according to claim 1, wherein the thickness is 1~5μm of layer compound semiconductor layer Method.
【請求項9】 上記第1のBw Alx Gay Inz N層
および上記第2のB w Alx Gay Inz N層はn型で
あり、n型不純物としてIV族元素であるC、Si、G
eおよびSnとVI族元素であるS、SeおよびTeと
からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含むこ
とを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V族化
合物半導体層の成長方法。
9. The first BwAlxGayInzN layer
And the second B wAlxGayInzN layer is n-type
C, Si, G which are Group IV elements as n-type impurities
e and Sn and group VI elements S, Se and Te
Contains at least one element selected from the group consisting of
The nitride-based group III-V according to claim 1, characterized in that:
Method for growing compound semiconductor layer.
【請求項10】 上記第1のBw Alx Gay Inz
層および上記第2のBw Alx Gay Inz N層はp型
であり、p型不純物としてIV族元素であるC、Si、
GeおよびSnとII族元素であるBe、Mg、Ca、
ZnおよびCdとからなる群より選ばれた少なくとも一
種の元素を含むことを特徴とする請求項1記載の窒化物
系III−V族化合物半導体層の成長方法。
10. The first B w Al x Ga y In z N
Layer and said second B w Al x Ga y In z N layer is p-type, a group IV element as the p-type impurity C, Si,
Ge and Sn and the group II elements Be, Mg, Ca,
2. The method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer according to claim 1, comprising at least one element selected from the group consisting of Zn and Cd.
【請求項11】 上記n型不純物の原料は単体、有機化
合物または水素化物であることを特徴とする請求項9記
載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
11. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor layer according to claim 9, wherein the source of the n-type impurity is a simple substance, an organic compound or a hydride.
【請求項12】 上記p型不純物の原料は単体、有機化
合物または水素化物であることを特徴とする請求項10
記載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方
法。
12. The p-type impurity raw material is a simple substance, an organic compound or a hydride.
A method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor layer as described above.
【請求項13】 III族元素であるB、Al、Gaお
よびInの原料として単体または上記III族元素を含
む有機金属化合物を用いることを特徴とする請求項1記
載の窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
13. The nitride group III-V according to claim 1, wherein a single substance or an organometallic compound containing said group III element is used as a raw material of group III elements B, Al, Ga and In. A method for growing a compound semiconductor layer.
【請求項14】 上記基板はサファイア基板、炭化ケイ
素基板またはマグネシウム・アルミニウム・スピネル基
板であることを特徴とする請求項1記載の窒化物系II
I−V族化合物半導体層の成長方法。
14. The nitride-based II according to claim 1, wherein the substrate is a sapphire substrate, a silicon carbide substrate, or a magnesium aluminum spinel substrate.
A method for growing an IV group compound semiconductor layer.
【請求項15】 少なくとも上記第2のBw Alx Ga
y Inz N層を成長させる際における上記基板の厚さが
上記第2のBw Alx Gay Inz N層の厚さ以下であ
ることを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V
族化合物半導体層の成長方法。
15. At least the second B w Al x Ga
y an In z N thickness the second of the substrate at the time of growing the layer B w Al x Ga y In z N nitride according to claim 1, wherein a is less than the thickness of the layer III -V
A method for growing a group III compound semiconductor layer.
【請求項16】 少なくとも上記第2のBw Alx Ga
y Inz N層を成長させる際における上記基板の厚さが
400μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
16. At least the second B w Al x Ga
y an In z N layer growth method of claim 1 nitride III-V compound semiconductor layer according to the thickness of the substrate at the time of growing is characterized in that at 400μm or less.
【請求項17】 少なくとも上記第2のBw Alx Ga
y Inz N層を成長させる際における上記基板の厚さが
200μm以下であることを特徴とする請求項1記載の
窒化物系III−V族化合物半導体層の成長方法。
17. At least the second B w Al x Ga
2. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor layer according to claim 1, wherein the thickness of the substrate when growing the y In z N layer is 200 [mu] m or less.
【請求項18】 上記第1のBw Alx Gay Inz
層および上記第2のBw Alx Gay Inz N層はGa
N層であることを特徴とする請求項1記載の窒化物系I
II−V族化合物半導体層の成長方法。
18. The first B w Al x Ga y In z N
Layer and said second B w Al x Ga y In z N layer is Ga
2. The nitride-based I according to claim 1, wherein the nitride-based I is an N layer.
A method for growing a II-V compound semiconductor layer.
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