JP2002164295A - 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法Info
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- JP2002164295A JP2002164295A JP2000396231A JP2000396231A JP2002164295A JP 2002164295 A JP2002164295 A JP 2002164295A JP 2000396231 A JP2000396231 A JP 2000396231A JP 2000396231 A JP2000396231 A JP 2000396231A JP 2002164295 A JP2002164295 A JP 2002164295A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】ＧａＩｎＮ成膜工程前に必要な低温と高温の２
段階の成膜工程のうち、低温の成膜工程を省略し、高温
の成膜工程のみとする方法の開発とＧａＩｎＮの発光特
性の向上。 【解決手段】大きさが３０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の
微細な凹凸を有するサファイア基板上にＡｌＧａＮを１
０００℃程度の高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長
させることで、工程の簡略化、ＧａＩｎＮの発光特性の
向上を解決する。
段階の成膜工程のうち、低温の成膜工程を省略し、高温
の成膜工程のみとする方法の開発とＧａＩｎＮの発光特
性の向上。 【解決手段】大きさが３０ｎｍ以上、２００ｎｍ以下の
微細な凹凸を有するサファイア基板上にＡｌＧａＮを１
０００℃程度の高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長
させることで、工程の簡略化、ＧａＩｎＮの発光特性の
向上を解決する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、青、緑色発光ダイ
オード、青色レーザーダイオード等に使用される窒化ガ
リウム系化合物半導体の成長方法に関する。
オード、青色レーザーダイオード等に使用される窒化ガ
リウム系化合物半導体の成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】サファイア基板上に直接、気相法で成長
させた窒化ガリウムインジウム化合物半導体（ＧａｘＩ
ｎｌ−ｘＮ、０＜Ｘ＜１、以下ＧａＩｎＮと記す。）、
あるいはサファイア基板上に気相法で高温で窒化アルミ
ニウムガリウム化合物半導体（ＡｌｘＧｌ−ｘＮ、０≦
Ｘ≦１、以下ＡｌＧａＮと記す。）を成長させ、その膜
上に成長させたＧａＩｎＮの発光特性は悪く、青、緑色
発光ダイオード、青色レーザーダイオードに使用できな
かった。そこで、発光特性の良いＧａＩｎＮを得るため
に、いったん５００℃程度の低温でＡｌＧａＮのバッフ
ァ層を成長させ、ついでそのバッファ層の成膜温度より
も高温の１０００℃程度でＡｌＧａＮを成長させ、その
後ＧａＩｎＮを成長させている。
させた窒化ガリウムインジウム化合物半導体（ＧａｘＩ
ｎｌ−ｘＮ、０＜Ｘ＜１、以下ＧａＩｎＮと記す。）、
あるいはサファイア基板上に気相法で高温で窒化アルミ
ニウムガリウム化合物半導体（ＡｌｘＧｌ−ｘＮ、０≦
Ｘ≦１、以下ＡｌＧａＮと記す。）を成長させ、その膜
上に成長させたＧａＩｎＮの発光特性は悪く、青、緑色
発光ダイオード、青色レーザーダイオードに使用できな
かった。そこで、発光特性の良いＧａＩｎＮを得るため
に、いったん５００℃程度の低温でＡｌＧａＮのバッフ
ァ層を成長させ、ついでそのバッファ層の成膜温度より
も高温の１０００℃程度でＡｌＧａＮを成長させ、その
後ＧａＩｎＮを成長させている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来のＧａＩｎＮの成
長方法では、有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と
記す。）のＧａＩｎＮ成膜工程前に、基本的に低温と高
温のＡｌＧａＮの成膜工程が必要であり、工程の複雑
化、昇温・降温による装置への負担等の問題があった。
更に、消エネルギーの観点から、ＧａＩｎＮの発光特性
の向上が必要である。
長方法では、有機金属気相成長法（以下ＭＯＣＶＤ法と
記す。）のＧａＩｎＮ成膜工程前に、基本的に低温と高
温のＡｌＧａＮの成膜工程が必要であり、工程の複雑
化、昇温・降温による装置への負担等の問題があった。
更に、消エネルギーの観点から、ＧａＩｎＮの発光特性
の向上が必要である。
【０００４】
【問題を解決するための手段】上記の問題を解決するた
めに、本発明は低温での成膜工程を省略し、高温でのみ
ＡｌＧａＮを成膜する。このために、微細な凹凸を有す
るサファイア基板上にＡｌＧａＮを高温で成長し、つい
でＧａＩｎＮを成長させる。これにより工程の簡略化と
ＧａＩｎＮの発光特性の向上を達成させる手段を採用し
た。
めに、本発明は低温での成膜工程を省略し、高温でのみ
ＡｌＧａＮを成膜する。このために、微細な凹凸を有す
るサファイア基板上にＡｌＧａＮを高温で成長し、つい
でＧａＩｎＮを成長させる。これにより工程の簡略化と
ＧａＩｎＮの発光特性の向上を達成させる手段を採用し
た。
【０００５】
【発明の実施の形態】本発明は、表面がナノレベルで制
御された凹凸を有するサファイア基板上にＡｌＧａＮを
高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長させ、発光特性
の良いＧａＩｎＮを作成するとともに、成長工程の簡略
化をはかることである。
御された凹凸を有するサファイア基板上にＡｌＧａＮを
高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長させ、発光特性
の良いＧａＩｎＮを作成するとともに、成長工程の簡略
化をはかることである。
【０００６】ナノレベルで制御された凹凸は化学的、物
理的方法で作成する。化学的方法としては、サファイア
基板表面をリン酸、ピロリン酸でエッチングするか、ス
プレー法、ゾルゲル法でサファイア基板表面にサファイ
アの結晶格子定数に近い格子定数を持つ材料を付加する
方法がある。又ゾルゲル法で付加した後、リン酸、ピロ
リン酸でエッチングするか、或いは水素でエッチングす
るという組み合わせた方法もある。物理的方法として
は、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッター、プ
ラズマ法でサファイアの結晶格子定数に近い格子定数を
持つ材料を表面に付加する方法がある。これらの物理的
方法に、薬液、水素ガス処理を組み合わせても良い。
理的方法で作成する。化学的方法としては、サファイア
基板表面をリン酸、ピロリン酸でエッチングするか、ス
プレー法、ゾルゲル法でサファイア基板表面にサファイ
アの結晶格子定数に近い格子定数を持つ材料を付加する
方法がある。又ゾルゲル法で付加した後、リン酸、ピロ
リン酸でエッチングするか、或いは水素でエッチングす
るという組み合わせた方法もある。物理的方法として
は、真空蒸着、イオンプレーティング、スパッター、プ
ラズマ法でサファイアの結晶格子定数に近い格子定数を
持つ材料を表面に付加する方法がある。これらの物理的
方法に、薬液、水素ガス処理を組み合わせても良い。
【０００７】ＡｌＧａＮが二次元成長するために、付加
される物はサファイア基板の方位に対して一定の関係が
ある方位であることが必要であり、同じ方位であること
が好ましい。このために、サファイアの結晶格子定数に
近い格子定数を持つ材料がよい。サファイアと同じ材質
のＡｌ２Ｏ２，あるいは格子定数が近いＭｇＡｌ
２Ｏ４、ＺｎＯが好ましい。
される物はサファイア基板の方位に対して一定の関係が
ある方位であることが必要であり、同じ方位であること
が好ましい。このために、サファイアの結晶格子定数に
近い格子定数を持つ材料がよい。サファイアと同じ材質
のＡｌ２Ｏ２，あるいは格子定数が近いＭｇＡｌ
２Ｏ４、ＺｎＯが好ましい。
【０００８】サファイア基板の凸部の平均的大きさ（概
略直径）は３次元表面構造解析顕微鏡で測定し、３０ｎ
ｍから２００ｎｍで、特に５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
が好ましい。高さは凸部上でのＡｌＧａＮの横方向成長
が凹部から成長してきたＡｌＧａＮに阻害されない高さ
が好ましく、ほぼ同じ高さが好ましい。高さはＡｌＧａ
Ｎの成長速度、凸部の密度により決まる。大きさが約１
００ｎｍの場合で、高さは３次元表面構造解析顕微鏡で
約５０ｎｍ程度である。凹凸の存在状態は、凸部が粒界
で接する或いはつながった状態よりは、凸部がひとつひ
とつ島状的に分離され、高密度に存在する状態が好まし
い。凸部の密度は、大きさが１００ｎｍであれば、サフ
ァイア基板１ｃｍ２当たり１０１０以下、大きさが３０
ｎｍであれば１ｃｍ２当たり１０１１程度以下が好まし
い。
略直径）は３次元表面構造解析顕微鏡で測定し、３０ｎ
ｍから２００ｎｍで、特に５０ｎｍ以上１００ｎｍ以下
が好ましい。高さは凸部上でのＡｌＧａＮの横方向成長
が凹部から成長してきたＡｌＧａＮに阻害されない高さ
が好ましく、ほぼ同じ高さが好ましい。高さはＡｌＧａ
Ｎの成長速度、凸部の密度により決まる。大きさが約１
００ｎｍの場合で、高さは３次元表面構造解析顕微鏡で
約５０ｎｍ程度である。凹凸の存在状態は、凸部が粒界
で接する或いはつながった状態よりは、凸部がひとつひ
とつ島状的に分離され、高密度に存在する状態が好まし
い。凸部の密度は、大きさが１００ｎｍであれば、サフ
ァイア基板１ｃｍ２当たり１０１０以下、大きさが３０
ｎｍであれば１ｃｍ２当たり１０１１程度以下が好まし
い。
【０００９】微細な凹凸を有するサファイア基板上の成
膜はＭＯＣＶＤ法で行う。ＡｌＧａＮを成長する温度範
囲は９００℃から１２００℃で、２次元的成長がしやす
い９００℃以上が好ましく、又１１５０℃以上では、Ａ
ｌＧａＮの分解が激しくなるので、１１５０℃以下が好
ましい。ＧａＩｎＮの成長温度範囲は５００℃から９０
０℃で、発光特性を良くするために６００℃以上が好ま
しく、又ＧａＩｎＮの分解が８００℃以上では激しくな
るので、８００℃以下が好ましい。
膜はＭＯＣＶＤ法で行う。ＡｌＧａＮを成長する温度範
囲は９００℃から１２００℃で、２次元的成長がしやす
い９００℃以上が好ましく、又１１５０℃以上では、Ａ
ｌＧａＮの分解が激しくなるので、１１５０℃以下が好
ましい。ＧａＩｎＮの成長温度範囲は５００℃から９０
０℃で、発光特性を良くするために６００℃以上が好ま
しく、又ＧａＩｎＮの分解が８００℃以上では激しくな
るので、８００℃以下が好ましい。
【００１０】ＡｌＧａＮの成長中にトリメチルガリウム
（ＴＭＧａ、以下ＴＭＧと記す。）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ、以下ＴＭＡと記す。）等の原料の供
給を制御して、膜の組成、成長速度を成膜中に変えても
よい。例えば、成膜初期にはＡｌＮの材質で０．５ミク
ロン／時の成長速度で０．０３ミクロン積み、ついでＡ
ｌＧａＮを１．５ミクロン／時の成長速度で積む例であ
る。
（ＴＭＧａ、以下ＴＭＧと記す。）、トリメチルアルミ
ニウム（ＴＭＡｌ、以下ＴＭＡと記す。）等の原料の供
給を制御して、膜の組成、成長速度を成膜中に変えても
よい。例えば、成膜初期にはＡｌＮの材質で０．５ミク
ロン／時の成長速度で０．０３ミクロン積み、ついでＡ
ｌＧａＮを１．５ミクロン／時の成長速度で積む例であ
る。
【００１１】微細な凹凸を有するサファイア基板上にＡ
ｌＧａＮを高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長させ
ることで、ＧａＩｎＮの発光特性の向上がはかれたの
は、成長初期のＡｌＧａＮの大きさが凸部の大きさ以下
程度で、平滑なサファイア基板上の成長に見られる大き
な多結晶に成長しにくいこと、凹部の空間があるために
ＡｌＧａＮ成長膜の歪みが小さくなること、又凸部の側
面部の方位がリン酸、高温水素等の処理によりほぼそろ
っているために一定方向に成長しやすくＡｌＧａＮのツ
イストが小さくなることのために、成長膜の結晶性が向
上したものと考えている。
ｌＧａＮを高温で成長し、ついでＧａＩｎＮを成長させ
ることで、ＧａＩｎＮの発光特性の向上がはかれたの
は、成長初期のＡｌＧａＮの大きさが凸部の大きさ以下
程度で、平滑なサファイア基板上の成長に見られる大き
な多結晶に成長しにくいこと、凹部の空間があるために
ＡｌＧａＮ成長膜の歪みが小さくなること、又凸部の側
面部の方位がリン酸、高温水素等の処理によりほぼそろ
っているために一定方向に成長しやすくＡｌＧａＮのツ
イストが小さくなることのために、成長膜の結晶性が向
上したものと考えている。
【００１２】
【実施例１】アルミナ成分の濃度が２０％のアルミナゾ
ルに、アルミナのシード成分を加え、攪拌機で混合し、
粘度を１０センチポアズにした。アルミナのシード成分
の作成方法は次のように行った。アルミナのポットミル
に高純度のアルミナボールと純水を入れ、３日間回転さ
せた後、液体を１．５万ｒｐｍの遠心分離器にかけた。
そしてその上澄み液をアルミナのシード成分として用い
た。シードを加えたアルミナゾルをｃ面の平滑なサファ
イア基板上に、スピンコーターで１５秒間、１５００ｒ
ｐｍの条件で薄く塗布した。これを加熱炉に入れ７０℃
で５時間、１２０℃で５時間、２５０℃で３時間、３５
０℃で５時間、４５０℃で５時間、６５０℃で３時間、
７５０℃で３時間順次加熱処理し、ついで焼結のため
に、この基板を１２００℃の温度の加熱炉に３分間保持
するように、急速加熱し、２００℃／分で急速冷却し
た。炉から取りだし、１１０℃に加熱した混酸（硫酸：
リン酸＝３：１）中で３０分処理し、ついで２３０℃の
リン酸に１５分間浸せき後、純水で良く水洗し乾燥し
た。凸部の平均的大きさは約７５ｎｍ、高さは約４０ｎ
ｍで、ほぼ６角形状で島状的であった。
ルに、アルミナのシード成分を加え、攪拌機で混合し、
粘度を１０センチポアズにした。アルミナのシード成分
の作成方法は次のように行った。アルミナのポットミル
に高純度のアルミナボールと純水を入れ、３日間回転さ
せた後、液体を１．５万ｒｐｍの遠心分離器にかけた。
そしてその上澄み液をアルミナのシード成分として用い
た。シードを加えたアルミナゾルをｃ面の平滑なサファ
イア基板上に、スピンコーターで１５秒間、１５００ｒ
ｐｍの条件で薄く塗布した。これを加熱炉に入れ７０℃
で５時間、１２０℃で５時間、２５０℃で３時間、３５
０℃で５時間、４５０℃で５時間、６５０℃で３時間、
７５０℃で３時間順次加熱処理し、ついで焼結のため
に、この基板を１２００℃の温度の加熱炉に３分間保持
するように、急速加熱し、２００℃／分で急速冷却し
た。炉から取りだし、１１０℃に加熱した混酸（硫酸：
リン酸＝３：１）中で３０分処理し、ついで２３０℃の
リン酸に１５分間浸せき後、純水で良く水洗し乾燥し
た。凸部の平均的大きさは約７５ｎｍ、高さは約４０ｎ
ｍで、ほぼ６角形状で島状的であった。
【００１３】このナノメーターレベルの凹凸のあるサフ
ァイア基板を横型のＭＯＣＶＤ装置内部の基板ホルダに
設置し、水素ガスを流しながら、基板表面温度を１１５
０℃に５分間保持し基板表面のクリーニングを行なっ
た。
ァイア基板を横型のＭＯＣＶＤ装置内部の基板ホルダに
設置し、水素ガスを流しながら、基板表面温度を１１５
０℃に５分間保持し基板表面のクリーニングを行なっ
た。
【００１４】その後、基板表面温度を１０５０℃まで降
下させ、この状態で主キャリアガスとして水素ガスを１
６リットル／分、アンモニアを０．５リットル／分流し
ながら、ＴＭＡ用のキャリアガスを１０ｃｃ／分流し３
分保持し、その後、主キャリアガスとして水素ガスを１
６リットル／分、アンモニアを１リットル／分を流し、
ＴＭＧ用のキャリアガスを４０ｃｃ／分とＴＭＡ用のキ
ャリアガスを２０ｃｃ／分、水素ガスで１０ｐｐｍに希
釈したシランガスを３ｃｃ／分で６０分同時に流しなが
ら、１．５ミクロン厚さのｎ型ＡｌＧａＮ膜を得た。
下させ、この状態で主キャリアガスとして水素ガスを１
６リットル／分、アンモニアを０．５リットル／分流し
ながら、ＴＭＡ用のキャリアガスを１０ｃｃ／分流し３
分保持し、その後、主キャリアガスとして水素ガスを１
６リットル／分、アンモニアを１リットル／分を流し、
ＴＭＧ用のキャリアガスを４０ｃｃ／分とＴＭＡ用のキ
ャリアガスを２０ｃｃ／分、水素ガスで１０ｐｐｍに希
釈したシランガスを３ｃｃ／分で６０分同時に流しなが
ら、１．５ミクロン厚さのｎ型ＡｌＧａＮ膜を得た。
【００１５】ｎ型ＡｌＧａＮ層成長後、温度を７５０℃
にして、主キャリアガスを窒素ガスに切り替え、窒素ガ
スを８リットル／分、アンモニアを４リットル／分、Ｔ
ＭＧ用のキャリアガスを５ｃｃ／分、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩｎ、以下ＴＭＩと記す。）用のキャリアガ
スを１５０ｃｃ／分流しながら、アンドープＧａＩｎＮ
を３分間成長させた。
にして、主キャリアガスを窒素ガスに切り替え、窒素ガ
スを８リットル／分、アンモニアを４リットル／分、Ｔ
ＭＧ用のキャリアガスを５ｃｃ／分、トリメチルインジ
ウム（ＴＭＩｎ、以下ＴＭＩと記す。）用のキャリアガ
スを１５０ｃｃ／分流しながら、アンドープＧａＩｎＮ
を３分間成長させた。
【００１６】次に、基板表面温度を１０５０℃にして、
主キャリアガスとして窒素ガスを１２リットル／分、水
素ガスを４リットル／分、アンモニアを１リットル／分
を流し、ＴＭＧ用のキャリアガスを４０ｃｃ／分とＭｇ
源であるＣｐ２Ｍｇ用のキャリアガスを７０ｃｃ／分で
５分間同時に流しながら、０．１ミクロン厚さのｐ型Ｇ
ａＮ膜を得た。
主キャリアガスとして窒素ガスを１２リットル／分、水
素ガスを４リットル／分、アンモニアを１リットル／分
を流し、ＴＭＧ用のキャリアガスを４０ｃｃ／分とＭｇ
源であるＣｐ２Ｍｇ用のキャリアガスを７０ｃｃ／分で
５分間同時に流しながら、０．１ミクロン厚さのｐ型Ｇ
ａＮ膜を得た。
【００１７】成長後、ＴＭＧ用のキャリアガス、トリメ
チルインジウム用のキャリアガス、水素ガス、アンモニ
アを止めて窒素ガスを１２リットル／分で流しながら室
温まで冷却し、ＭＯＣＶＤ装置からウエーハを取り出し
た。
チルインジウム用のキャリアガス、水素ガス、アンモニ
アを止めて窒素ガスを１２リットル／分で流しながら室
温まで冷却し、ＭＯＣＶＤ装置からウエーハを取り出し
た。
【００１８】このようにして形成したｎ型ＡｌＧａＮと
アンドープＧａＩｎＮとｐ型ＧａＮとの積層構造からな
る量子井戸構造を含むｐｎ接合に対して、ｐ型ＧａＮ層
およびアンドープＧａＩｎＮ層の一部をエッチングして
ｎ型ＡｌＧａＮの一部を露出させ、ｐ型ＧａＮおよびｎ
型ＡｌＧａＮそれぞれの層にオーミック電極であるｐ型
電極とｎ型電極を形成した。
アンドープＧａＩｎＮとｐ型ＧａＮとの積層構造からな
る量子井戸構造を含むｐｎ接合に対して、ｐ型ＧａＮ層
およびアンドープＧａＩｎＮ層の一部をエッチングして
ｎ型ＡｌＧａＮの一部を露出させ、ｐ型ＧａＮおよびｎ
型ＡｌＧａＮそれぞれの層にオーミック電極であるｐ型
電極とｎ型電極を形成した。
【００１９】この後、サファイアの基板の裏面を研磨し
て１００ミクロン程度まで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離する。このチップをｐｎ接合形成面を上向
きにしてステムに接着した後、チップのｎ側電極および
ｐ側電極を各々ステム上の電極にワイヤで結線し、その
後樹脂モールドして発光素子を作成した。
て１００ミクロン程度まで薄くし、スクライブによりチ
ップ状に分離する。このチップをｐｎ接合形成面を上向
きにしてステムに接着した後、チップのｎ側電極および
ｐ側電極を各々ステム上の電極にワイヤで結線し、その
後樹脂モールドして発光素子を作成した。
【００２０】この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆
動したところ、順方向電圧は３．８ｖ、発光出力は３ｍ
Ｗ、波長は４５０ｎｍで青色発光を呈した。
動したところ、順方向電圧は３．８ｖ、発光出力は３ｍ
Ｗ、波長は４５０ｎｍで青色発光を呈した。
【００２１】
【実施例２】実施例１のシードをいれたアルミナゾルに
硝酸を添加し、ゾルの粘度を２０センチポアズにした。
これを実施例１において述べたものと同等の方法で、ｃ
面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。凸部が
一部つながった状態で、平均的大きさは約２００ｎｍ、
高さは約６０ｎｍであった。
硝酸を添加し、ゾルの粘度を２０センチポアズにした。
これを実施例１において述べたものと同等の方法で、ｃ
面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。凸部が
一部つながった状態で、平均的大きさは約２００ｎｍ、
高さは約６０ｎｍであった。
【００２２】ついで、実施例１において述べたものと同
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は４．０ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、
波長は４５０ｎｍで青色発光を呈した。
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は４．０ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、
波長は４５０ｎｍで青色発光を呈した。
【００２３】
【実施例３】実施例１のシードをいれたアルミナゾルに
硝酸を添加し、ゾルの粘度を５センチポアズにした。こ
れを実施例１において述べたものと同等の方法で、ｃ面
の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。凸部の平
均的大きさは約５０ｎｍで、粒界で接する状態であっ
た。
硝酸を添加し、ゾルの粘度を５センチポアズにした。こ
れを実施例１において述べたものと同等の方法で、ｃ面
の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。凸部の平
均的大きさは約５０ｎｍで、粒界で接する状態であっ
た。
【００２４】ついで、実施例１において述べたものと同
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は３．９ｖ、発光出力は２．４ｍＷ、
波長は４５５ｎｍで青色発光を呈した。
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は３．９ｖ、発光出力は２．４ｍＷ、
波長は４５５ｎｍで青色発光を呈した。
【００２５】
【実施例４】実施例１のシードをいれたアルミナゾルに
硝酸を添加し、ゾルの粘度を５センチポアズにした。焼
結温度を実施例１の１２００℃から１１５０℃に変更し
た以外は、実施例１において述べたものと同等の方法
で、ｃ面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。
凸部の平均的大きさは約３０ｎｍで、粒界で接する状態
であった。
硝酸を添加し、ゾルの粘度を５センチポアズにした。焼
結温度を実施例１の１２００℃から１１５０℃に変更し
た以外は、実施例１において述べたものと同等の方法
で、ｃ面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。
凸部の平均的大きさは約３０ｎｍで、粒界で接する状態
であった。
【００２６】ついで、実施例１において述べたものと同
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は４ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、波長
は４４５ｎｍで青色発光を呈した。
等の方法で、成膜、冷却を行った。その後、発光素子作
製を実施例１において述べたものと同等の方法で行っ
た。この発光素子を２０ｍＡの順方向電流で駆動したと
ころ、順方向電圧は４ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、波長
は４４５ｎｍで青色発光を呈した。
【００２７】
【実施例５】実施例１において述べたものと同等の方法
で、ｃ面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。
で、ｃ面の平滑なサファイア基板上に凸部を作製した。
【００２８】ｎ型ＡｌＧａＮの成膜時のＴＭＧ用キャリ
アガスとＴＭＡ用キャリアガスの流量を実施例１の各々
４０ｃｃ／分と２０ｃｃ／分から３５ｃｃ／分と３０ｃ
ｃ／分に変更した以外は、実施例１において述べたもの
と同等の方法で成膜、冷却した。
アガスとＴＭＡ用キャリアガスの流量を実施例１の各々
４０ｃｃ／分と２０ｃｃ／分から３５ｃｃ／分と３０ｃ
ｃ／分に変更した以外は、実施例１において述べたもの
と同等の方法で成膜、冷却した。
【００２９】その後、発光素子作製を実施例１において
述べたものと同等の方法で行った。この発光素子を２０
ｍＡの順方向電流で駆動したところ、順方向電圧は４
ｖ、発光出力は１．８ｍＷ、波長は４４５ｎｍで青色発
光を呈した。
述べたものと同等の方法で行った。この発光素子を２０
ｍＡの順方向電流で駆動したところ、順方向電圧は４
ｖ、発光出力は１．８ｍＷ、波長は４４５ｎｍで青色発
光を呈した。
【００３０】
【比較例１】ｃ面の平滑なサファイア基板を横型のＭＯ
ＣＶＤ装置内部の基板ホルダに設置し、水素ガスを流し
ながら、基板表面温度を１１５０℃に５分間保持しサフ
ァイア基板表面のクリーニングを行なった。
ＣＶＤ装置内部の基板ホルダに設置し、水素ガスを流し
ながら、基板表面温度を１１５０℃に５分間保持しサフ
ァイア基板表面のクリーニングを行なった。
【００３１】実施例１において述べたものと同等の方法
で成膜、冷却し、ついで発光素子を作製し、発光特性の
評価を行ったが、抵抗が高く全く光らなかった。
で成膜、冷却し、ついで発光素子を作製し、発光特性の
評価を行ったが、抵抗が高く全く光らなかった。
【００３２】
【比較例２】ｃ面の平滑なサファイア基板を横型のＭＯ
ＣＶＤ装置内部の基板ホルダに設置し、水素ガスを流し
ながら、基板表面温度を１１５０℃に５分間保持し基板
表面のクリーニングを行なった。
ＣＶＤ装置内部の基板ホルダに設置し、水素ガスを流し
ながら、基板表面温度を１１５０℃に５分間保持し基板
表面のクリーニングを行なった。
【００３３】次に温度を５００℃まで下げ、この状態で
主キャリアガスとして水素ガスを６リットル／分、アン
モニア３リットル／分を流しながら、ＴＭＡ用キャリア
ガスを１６ｃｃ／分流し３分保持した。
主キャリアガスとして水素ガスを６リットル／分、アン
モニア３リットル／分を流しながら、ＴＭＡ用キャリア
ガスを１６ｃｃ／分流し３分保持した。
【００３４】次に温度を１０５０℃まで上げ、主キャリ
アガスとして水素ガスを１６リットル／分、アンモニア
を１ットル／分流し、ＴＭＧ用キャリアガスを４０ｃｃ
／分とＴＭＡ用キャリアガスを２０ｃｃ／分、水素ガス
で１０ｐｐｍに希釈したシランガスを３ｃｃ／分で６０
分同時に流しながら、１．５ミクロン厚さのｎ型ＡｌＧ
ａＮ膜を得た。
アガスとして水素ガスを１６リットル／分、アンモニア
を１ットル／分流し、ＴＭＧ用キャリアガスを４０ｃｃ
／分とＴＭＡ用キャリアガスを２０ｃｃ／分、水素ガス
で１０ｐｐｍに希釈したシランガスを３ｃｃ／分で６０
分同時に流しながら、１．５ミクロン厚さのｎ型ＡｌＧ
ａＮ膜を得た。
【００３５】ついで、アンドープＧａＩｎＮ、ｐ型Ｇａ
Ｎを実施例１において述べたものと同等の方法で成膜
し、冷却した。その後、発光素子作製を実施例１におい
て述べたものと同等の方法で行った。この発光素子を２
０ｍＡの順方向電流で駆動したところ、順方向電圧は
３．８ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、波長は４５０ｎｍで
青色発光を呈した。
Ｎを実施例１において述べたものと同等の方法で成膜
し、冷却した。その後、発光素子作製を実施例１におい
て述べたものと同等の方法で行った。この発光素子を２
０ｍＡの順方向電流で駆動したところ、順方向電圧は
３．８ｖ、発光出力は１．５ｍＷ、波長は４５０ｎｍで
青色発光を呈した。
【００３６】
【発明の効果】従来ＧａＩｎＮ成膜工程前に、ＡｌＧａ
Ｎの基本的に５００℃程度の低温と１０００℃程度の高
温の２段階のＡｌＧａＮ成膜工程が必要であったが、本
発明の成長方法によると、１０００℃程度の高温成長工
程のみですみ、工程の簡略化がはかれると同時に、Ｇａ
ＩｎＮの発光特性が向上し、コスト、性能の２点で産業
上の価値が大きい。
Ｎの基本的に５００℃程度の低温と１０００℃程度の高
温の２段階のＡｌＧａＮ成膜工程が必要であったが、本
発明の成長方法によると、１０００℃程度の高温成長工
程のみですみ、工程の簡略化がはかれると同時に、Ｇａ
ＩｎＮの発光特性が向上し、コスト、性能の２点で産業
上の価値が大きい。
Claims (1)
- 【請求項１】凸部の直径が３０ナノメーター以上、２０
０ナノメーター以下である微細な凹凸を有するサファイ
ア基板上に有機金属気相成長法により、窒化アルミニウ
ムガリウム化合物半導体を９００℃〜１２００℃の高温
で成長させ、ついで窒化アルミニウムガリウム化合物半
導体の成長温度より低い温度で窒化ガリウムインジウム
化合物半導体を成長させることを特徴とする窒化ガリウ
ム系化合物半導体の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396231A JP2002164295A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000396231A JP2002164295A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002164295A true JP2002164295A (ja) | 2002-06-07 |
Family
ID=18861559
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000396231A Pending JP2002164295A (ja) | 2000-11-22 | 2000-11-22 | 窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002164295A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101186233B1 (ko) * | 2005-10-07 | 2012-09-27 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 휨이 감소된 사파이어/질화갈륨 적층체 |
| JP2017149629A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | 旭化成株式会社 | サファイア基板及び窒化物半導体基板 |
-
2000
- 2000-11-22 JP JP2000396231A patent/JP2002164295A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101186233B1 (ko) * | 2005-10-07 | 2012-09-27 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 휨이 감소된 사파이어/질화갈륨 적층체 |
| JP2017149629A (ja) * | 2016-02-26 | 2017-08-31 | 旭化成株式会社 | サファイア基板及び窒化物半導体基板 |
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