JP2002176197A - Substrate for photonic device and its fabricating method - Google Patents

Substrate for photonic device and its fabricating method

Info

Publication number
JP2002176197A
JP2002176197A JP2001114067A JP2001114067A JP2002176197A JP 2002176197 A JP2002176197 A JP 2002176197A JP 2001114067 A JP2001114067 A JP 2001114067A JP 2001114067 A JP2001114067 A JP 2001114067A JP 2002176197 A JP2002176197 A JP 2002176197A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
substrate
buffer layer
composition
multilayer film
film
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2001114067A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP4131618B2 (en
Inventor
Tomohiko Shibata
智彦 柴田
Keiichiro Asai
圭一郎 浅井
Akiyo Nagai
晃余 長井
Mitsuhiro Tanaka
光浩 田中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
NGK Insulators Ltd
Original Assignee
NGK Insulators Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by NGK Insulators Ltd filed Critical NGK Insulators Ltd
Priority to JP2001114067A priority Critical patent/JP4131618B2/en
Priority to US09/854,925 priority patent/US6495894B2/en
Priority to KR1020010027650A priority patent/KR20010107604A/en
Priority to EP01112409.6A priority patent/EP1160882B1/en
Priority to CNB011372893A priority patent/CN1193439C/en
Publication of JP2002176197A publication Critical patent/JP2002176197A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP4131618B2 publication Critical patent/JP4131618B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Light Receiving Elements (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for obtaining a photonic device, and its fabricating method, in which an AlGaInN buffer layer having excellent crystallinity is formed on a sapphire substrate with no crack, and an AlGaInN device multilayer film having excellent crystallinity is formed thereon with no crack. SOLUTION: In the photonic device where an AlGaInN device multilayer film is deposited to satisfy a relation AlxGayInzN (x+y+z=1, x, y, z>=0) on a substrate comprising a sapphire substrate body and an AlGaInN buffer layer formed on the surface thereof, minimum Al composition in the buffer layer is set not lower than the Al composition of the thickest layer in the device multilayer film and Al composition x of the buffer layer is decreased continuously or stepwise toward the device multilayer film from the opposite side thereof.

Description

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

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、III−V族窒化物
半導体材料の多層薄膜を、エピタキシャル成長により堆
積成膜して構成されたフォトニックデバイス用基板およ
びその製造方法に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a photonic device substrate formed by depositing a multilayer thin film of a III-V nitride semiconductor material by epitaxial growth and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】上述したIII−V族窒化物半導体材料と
しては、AlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)が広く使用されている。このようなAl
GaInN(x+y+z=1,x,y,z≧0)膜
は、MOCVD法によるエピタキシャル成長によって成
膜されるが、III族の原料ガスとしては、AlN膜を成
膜する際にはTMA(トリメチルアルミニューム)が用
いられ、GaN膜を成膜する際にはTMG(トリメチル
ガリウム)が用いられ、InN膜を成膜する際にはトリ
メチルインジウム)が用いられ、何れの場合にもV族の
原料ガスとしては、NH(アンモニア)が一般に用い
られ、キャリアガスとしてはNおよびHが用いられ
ている。
2. Description of the Related Art As the above-mentioned group III-V nitride semiconductor materials, Al x Ga y In z N (x + y + z = 1, x,
(y, z ≧ 0) is widely used. Such Al x
The Ga y In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) film is formed by epitaxial growth by MOCVD. As a group III source gas, when forming an AlN film, TMA is used. (Trimethylaluminum), TMG (trimethylgallium) is used when forming a GaN film, and trimethylindium is used when forming an InN film. As a raw material gas, NH 3 (ammonia) is generally used, and N 2 and H 2 are used as carrier gases.

【0003】一般に、AlGaInN(x+y+
z=1,x,y,z≧0)膜を成膜する際には、上述し
たIII族の原料ガスの供給割合を制御して所望の組成のI
II−V族窒化物半導体薄膜を得るようにしているが、A
lNのバンドギャップEgが6.2eVであり、GaN
のバンドギャップが3.4eVであり、InNのバンド
ギャップが1.9eVであり、発光波長λとバンドギャ
ップEgとの間には、λ=1240/Egなる関係があ
るので、これらの窒化物半導体材料を用いた発光デバイ
スから放射される光の波長は、それぞれほぼ200n
m、365nmおよび653nmとなる。また、 これ
らの窒化物半導体材料を用いた受光デバイスにおいて
は、上述した波長以下の光を検出できる。
[0003] In general, Al x Ga y In z N (x + y +
z = 1, x, y, z ≧ 0) When a film is formed, the supply ratio of the above-mentioned group III source gas is controlled to control the I
It is intended to obtain a II-V nitride semiconductor thin film.
The band gap Eg of 1N is 6.2 eV and GaN
Is 3.4 eV, the band gap of InN is 1.9 eV, and there is a relationship of λ = 1240 / Eg between the emission wavelength λ and the band gap Eg. The wavelength of light emitted from the light emitting device using the material is approximately 200 n each.
m, 365 nm and 653 nm. Further, in the light receiving device using these nitride semiconductor materials, light having the above-mentioned wavelength or less can be detected.

【0004】また、上述したIII族の原料ガスの混合比
を調整することによって、成膜される窒化物半導体材料
薄膜の組成を制御することができ、これによって所望の
発光波長や受光波長を得ることができる。例えば、TM
AとTMGとを混合して、AlGa1−xN混結晶薄
膜を成膜した場合、バンドギャップEgは、ほぼ6.2
x+3.4(1−x)と近似でき、発光波長λも、12
40/{6.2x+3.4(1−x)}と近似できる。
したがって、例えば、x=0.3とすると、発光波長λ
はほぼ292nmとなる。同様に、受光波長については
上述した式で規定される波長以下の波長に感度を有する
ことになる。
Further, by adjusting the mixing ratio of the above-mentioned group III source gas, the composition of the nitride semiconductor material thin film to be formed can be controlled, whereby a desired emission wavelength or light reception wavelength can be obtained. be able to. For example, TM
When A and TMG are mixed to form an Al x Ga 1 -xN mixed crystal thin film, the band gap Eg becomes approximately 6.2.
x + 3.4 (1-x), and the emission wavelength λ is 12
40 / {6.2x + 3.4 (1-x)}.
Therefore, for example, if x = 0.3, the emission wavelength λ
Is approximately 292 nm. Similarly, the light receiving wavelength has sensitivity at a wavelength equal to or less than the wavelength defined by the above-described formula.

【0005】上述したように、III−V族窒化物半導体材
料であるAlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)多層薄膜構造を有するフォトニックデバイ
スを製造するに当たり、サファイア基板のC―面上にM
OCVDによって直接AlGaInN薄膜をエピ
タキシャル成長させると、AlGaInN薄膜は
多くの欠陥を含み、結晶性が非常に悪いものとなり、効
率が非常に低いものとなってしまう。
[0005] As described above, a group III-V nitride semiconductor material Al x Ga y In z N ( x + y + z = 1, x,
y, z ≧ 0) In manufacturing a photonic device having a multilayer thin film structure, M is formed on a C-plane of a sapphire substrate.
When direct Al x Ga y In z N film is epitaxially grown by OCVD, Al x Ga y In z N film contains many defects, crystallinity becomes very bad, efficiency becomes extremely low .

【0006】そこで、サファイア基板の表面にAl
InN(x+y+z=1,x,y,z≧0)のデ
バイス多層膜を直接形成せず、バッファ層として作用す
るGaN膜を低温CVDのエピタキシャル成長により形
成することが提案されている。このような低温のCVD
によるエピタキシャル成長で成膜したバッファ層を介在
させることにより、サファイア基板の格子定数と、デバ
イス多層膜の格子定数との10%以上の差異が補償さ
れ、結晶性が良好なデバイス多層膜を成膜することがで
きる。また、バッファ層としては、GaN膜の代わりに
AlN膜を低温CVDのエピタキシャル成長により形成
することも提案されている。
Accordingly, Al x G is applied to the surface of the sapphire substrate.
It has been proposed to form a GaN film serving as a buffer layer by low-temperature CVD epitaxial growth without directly forming a device multilayer film of a y In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0). Such low temperature CVD
By interposing the buffer layer formed by the epitaxial growth according to the present invention, a difference of 10% or more between the lattice constant of the sapphire substrate and the lattice constant of the device multilayer film is compensated, and a device multilayer film having good crystallinity is formed. be able to. It has also been proposed to form an AlN film as a buffer layer by low-temperature CVD epitaxial growth instead of a GaN film.

【0007】従来の発光デバイスは、主として発光波長
λが400nm以上の長波長のものであるが、上述した
ように短波長の青色光や紫外線を発光させるには、デバ
イス多層膜中のAl組成を増大させる必要がある。ま
た、緑色から青色の従来の発光デバイスにおいても、発
光層の光閉じ込めを効率的に行うため、発光層以外のA
l組成を増大させる必要がある。このようにアルミリッ
チなAlGaInN(x+y+z=1,x,y,
z≧0)のデバイス多層膜を上述したように低温のCV
Dによるエピタキシャル成長で形成したバッファ層の上
に成膜すると、クラックが発生したり、結晶性が著しく
劣化してしまう。
[0007] Conventional light-emitting devices have a long-wavelength emission wavelength λ of 400 nm or more, but as described above, in order to emit short-wavelength blue light or ultraviolet light, the Al composition in the device multilayer film must be adjusted. Need to increase. Also, in a conventional light emitting device of green to blue, in order to efficiently confine light in the light emitting layer, A
l The composition must be increased. Thus aluminum-rich Al x Ga y In z N ( x + y + z = 1, x, y,
z ≧ 0) as described above.
When a film is formed on the buffer layer formed by the epitaxial growth using D, cracks are generated and crystallinity is significantly deteriorated.

【0008】その理由は、アルミリッチな(格子定数の
小さな)AlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)薄膜をアルミ組成が小さな(格子定数が大
きな)バッファ層上に成膜するとデバイス多層膜に引っ
張り応力が発生してクラックが発生すると共に、アルミ
リッチなAlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)薄膜の横方向成長速度は遅く、結晶性の悪
い低温バッファ層は、AlGaInN(x+y+
z=1,x,y,z≧0)のデバイス多層膜の結晶性の
向上を阻害するためであると考えられる。紫外光を受光
する受光デバイスにおいても、このような結晶性の劣化
により、受光感度が劣化してしまうという問題がある。
[0008] The reason is that (a small lattice constant) aluminum-rich Al x Ga y In z N ( x + y + z = 1, x,
y, z ≧ 0) thin film with aluminum composition a small (lattice constant larger) tensile stress device multilayer film when deposited on the buffer layer is generated cracks, aluminum-rich Al x Ga y In z N (x + y + z = 1, x,
y, z ≧ 0) the lateral growth rate of the thin film is slow, poor crystallinity low-temperature buffer layer, Al x Ga y In z N (x + y +
This is considered to prevent the improvement of the crystallinity of the device multilayer film (z = 1, x, y, z ≧ 0). Even in a light receiving device that receives ultraviolet light, there is a problem that the light receiving sensitivity is deteriorated due to such deterioration of crystallinity.

【0009】このような欠点を解消するために、例えば
特開平9―64477号公報には、サファイア基板の上
に、AlGa1−xN(1≧x>0)膜をバッファ層
として形成し、その上にアルミリッチなAlGa
N(x+y+z=1,x,y,z≧0)デバイス多
層膜を成膜した発光デバイスが提案されている。
In order to solve such a defect, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-64477 discloses an Al x Ga 1 -xN (1 ≧ x> 0) film formed on a sapphire substrate as a buffer layer. then, aluminum rich on the Al x Ga y I
n z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) emitting device which was formed a device multilayer film has been proposed.

【0010】さらに、特開平5―291618号公報に
は、サファイア基板本体の上にGa1−x−yIn
N(1≧x≧0,1≧y≧0)薄膜を形成し、その
組成xおよび/またはyを変化させて最終的にGa
1−a−bInAl N(1≧a≧0,1≧b≧0)
の組成となるようにしてバッファ層を成膜し、その上
に、Ga1−a−bInAlN(1≧a≧0,1≧
b≧0)からなるデバイス多層膜を成膜した発光デバイ
スが開示されている。
Further, Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-291618 discloses
Is the Ga on the sapphire substrate body.1-xyInxA
lyN (1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0) thin film is formed, and
By changing the composition x and / or y, finally Ga
1-abInaAl bN (1 ≧ a ≧ 0, 1 ≧ b ≧ 0)
A buffer layer is formed to have a composition of
And Ga1-abInaAlbN (1 ≧ a ≧ 0,1 ≧
b> 0)
Has been disclosed.

【0011】[0011]

【発明が解決すべき課題】上述した特開平9―6447
7号公報に記載された技術では、高温AlGaNバッフ
ァ層を有する基板を用いることにより、その上にアルミ
リッチなAlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)のデバイス多層膜を良好な結晶性を有する
ものとして成膜することができると共に、デバイス多層
膜中におけるクラックの発生も抑止することができる。
SUMMARY OF THE INVENTION The above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 9-6447.
In the technique described in 7 JP, high temperature AlGaN by using a substrate having a buffer layer, an aluminum-rich Al x thereon Ga y In z N (x + y + z = 1, x,
(y, z ≧ 0) can be formed as having good crystallinity, and the generation of cracks in the device multilayer film can be suppressed.

【0012】しかしながら、AlGaNバッファ層を成
膜する際の成膜温度を1300℃以上と高くする必要が
ある。また、AlGaNバッファ層の成膜後に、150
0℃程度の高い温度でアニールをする必要がある。この
ように、高温の処理が必要であるため、MOCVD装置
のヒータへの負担が非常に大きくなり、メンテナンスが
非常に面倒になり、製造コストも上昇する欠点がある。
However, it is necessary to increase the film forming temperature for forming the AlGaN buffer layer to 1300 ° C. or higher. After the formation of the AlGaN buffer layer,
It is necessary to perform annealing at a high temperature of about 0 ° C. As described above, since high-temperature processing is required, the burden on the heater of the MOCVD apparatus becomes very large, maintenance becomes very troublesome, and there is a drawback that the manufacturing cost increases.

【0013】特に、上述したように短波長の光を発光あ
るいは受光するフォトニックデバイスを実現するために
は、デバイス多層膜にアルミリッチなAlGa In
N(x+y+z=1,x,y,z≧0)層を設ける必
要があるが、このようなアルミリッチな層の縦横方向の
成長速度は遅いので、成膜温度を非常に高くする必要が
あり、装置への負担が特に大きくなるという問題があ
る。
In particular, as described above, light having a short wavelength is emitted.
Or to realize photonic devices that receive light
Is an aluminum-rich AlxGa yIn
zN (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) layers must be provided.
It is important that the aluminum-rich layer
Because the growth rate is slow, the deposition temperature needs to be very high
And there is a problem that the load on the device becomes particularly large.
You.

【0014】ここで成膜温度を1200℃程度に低くす
ると、0.3μm程度の膜厚でバッファ層にクラックが
発生してしまうと共に、バッファ層の結晶性が不十分で
あり、良好な結晶性を有するデバイス多層膜を成膜する
ことができなくなる。
If the film formation temperature is lowered to about 1200 ° C., cracks occur in the buffer layer at a thickness of about 0.3 μm, and the crystallinity of the buffer layer is insufficient. It becomes impossible to form a device multilayer film having the above.

【0015】また、上述した特開平5―291618号
公報に記載された技術では、Ga1−x−yInAl
N(1≧x≧0,1≧y≧0)バッファ層の組成xお
よび/またはyを変化させて最終的にGa1−a−b
AlN(1≧a≧0,1≧b≧0)の組成となる
ようにして基板を形成し、その上に、Ga 1−a−b
AlN(1≧a≧0,1≧b≧0)からなるデバ
イス多層膜を成膜したものであるので、デバイス多層膜
の結晶性は良好となると共にクラックの発生も有効に抑
止されている。さらに、バッファ層の成膜温度も、70
0℃程度と低温であるので、ヒータに対する負荷も小さ
くなっている。
In addition, the above-mentioned Japanese Patent Application Laid-Open No. 5-291618
In the technology described in the publication, Ga1-xyInxAl
yN (1 ≧ x ≧ 0, 1 ≧ y ≧ 0) Composition x
And / or y to finally change Ga1-abI
naAlbN (1 ≧ a ≧ 0, 1 ≧ b ≧ 0)
A substrate is formed as described above, and Ga 1-abI
naAlbDevice consisting of N (1 ≧ a ≧ 0, 1 ≧ b ≧ 0)
Device multi-layer film
Improves crystallinity and effectively suppresses cracking
Has been stopped. Furthermore, the film formation temperature of the buffer
Since the temperature is as low as 0 ° C, the load on the heater is small.
Is getting worse.

【0016】しかしながら、この公知技術においては、
バッファ層とデバイス多層膜とが連続的につながるよう
に組成を制御している。このように、バッファ層とデバ
イス多層膜との界面で組成が連続的につながっている
と、デバイス多層膜からバッファ層への電流の漏れが発
生し、その部分での抵抗による損失が発生し、効率が低
下してしまうという欠点がある。
However, in this known technique,
The composition is controlled so that the buffer layer and the device multilayer film are continuously connected. As described above, when the composition is continuously connected at the interface between the buffer layer and the device multilayer film, a current leaks from the device multilayer film to the buffer layer, and a loss due to resistance occurs at that portion, There is a disadvantage that the efficiency is reduced.

【0017】したがって、本発明の目的は、サファイア
基板、SiC基板、GaN基板などの上に、クラックが
なく、結晶性に優れたAlGaInN(x+y+
z=1,x,y,z≧0)バッファ層を有し、その上に
エピタキシャル成長によってクラックがなく、結晶性に
優れたAlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)デバイス多層膜を成膜して効率の高いフォ
トニックデバイスを得ることができる基板およびそのよ
うなフォトニックデバイス用基板を製造できる方法を提
供しようとするものである。
[0017] Accordingly, an object of the present invention, a sapphire substrate, SiC substrate, on such a GaN substrate, no cracks, excellent crystallinity Al x Ga y In z N ( x + y +
z = 1, x, y, z ≧ 0) a buffer layer, no crack by epitaxial growth thereon, excellent crystallinity Al x Ga y In z N ( x + y + z = 1, x,
(y, z ≧ 0) It is an object of the present invention to provide a substrate capable of obtaining a highly efficient photonic device by forming a device multilayer film and a method capable of manufacturing such a photonic device substrate.

【0018】[0018]

【課題を解決するための手段】サファイア、ZnO、S
iC、Si、GaAs、GaNなどを基板本体として、
その一方の表面に堆積形成されたAlGaIn
(x+y+z=1,x,y,z≧0)バッファ層と、こ
のバッファ層の表面にエピタキシャル成長により堆積形
成されたAlGaInN(x+y+z=1,x,
y,z≧0)デバイス多層膜とを具えるフォトニックデ
バイス用基板において、前記バッファ層中の、Al組成
が最少の部分のAl組成を、前記デバイス多層膜中の少
なくとも最大膜厚の層のAl組成以上とし、前記バッフ
ァ層のAl組成xを、前記デバイス多層膜とは反対側よ
りデバイス多層膜に向けて、連続的またはステップ状に
Al組成比xの値が小さくなるように構成したことを特
徴とする。
[MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] Sapphire, ZnO, S
iC, Si, GaAs, GaN, etc.
Al x Ga y In z N that is deposited on one surface thereof
(X + y + z = 1 , x, y, z ≧ 0) and the buffer layer, Al was deposited epitaxially grown on the surface of the buffer layer x Ga y In z N (x + y + z = 1, x,
y, z ≧ 0) In a photonic device substrate comprising a device multilayer film, the Al composition in the buffer layer having the minimum Al composition is determined by changing the Al composition of at least the maximum film thickness in the device multilayer film. Al composition or more, the Al composition x of the buffer layer is configured so that the value of the Al composition ratio x decreases continuously or stepwise from the side opposite to the device multilayer film toward the device multilayer film. It is characterized by.

【0019】このような本発明によるフォトニックデバ
イス用基板は、発光デバイスや受光デバイス用の基板と
して使用することができる。本発明のフォトニックデバ
イス用基板の好適な実施例においては、前記バッファ層
中の、Al組成が最少の部分のAl組成を、AlGa
InN(x+y+z=1,1.0≧x≧0.5)と
し、さらには、1.0≧x≧0.7とすることが好まし
い。本発明によるフォトニックデバイス用基板の好適な
実施例においては、前記バッファ層の、前記基体本体に
最も近い部分がAlNなる組成を有する。これによっ
て、バッファ層内の組成の自由度が高くなるので、所望
の特性を有するデバイス多層膜を容易に実現することが
できる。
Such a substrate for a photonic device according to the present invention can be used as a substrate for a light emitting device or a light receiving device. In a preferred embodiment of the substrate for a photonic device of the present invention, the Al composition of the buffer layer having the minimum Al composition is represented by Al x Ga
y In z N (x + y + z = 1, 1.0 ≧ x ≧ 0.5), and more preferably 1.0 ≧ x ≧ 0.7. In a preferred embodiment of the photonic device substrate according to the present invention, a portion of the buffer layer closest to the base body has a composition of AlN. This increases the degree of freedom of the composition in the buffer layer, so that a device multilayer film having desired characteristics can be easily realized.

【0020】また、前記バッファ層中において、Al組
成の差が10原子%以上である界面を有することが好ま
しい。同様に、前記デバイス多層膜と前記バッファ層と
の間において、Al組成の差が10原子%以上の界面を
有することが好ましい。このように隣接する層間にAl
組成の段差を設けることによって、特に、転位がこのA
l段差を越えて上方に伝搬することがなくなる。したが
って、このAl組成の段差の上方部分における転位量を
抑制することができ、結晶性に優れたデバイス多層膜を
得ることができる。
It is preferable that the buffer layer has an interface having a difference in Al composition of 10 atomic% or more. Similarly, it is preferable that a difference in Al composition between the device multilayer film and the buffer layer has an interface of 10 atomic% or more. As described above, the Al
By providing a step in the composition, particularly, dislocations
It does not propagate upward beyond the 1 step. Therefore, the amount of dislocation in the portion above the step of the Al composition can be suppressed, and a device multilayer film having excellent crystallinity can be obtained.

【0021】さらには、本発明によるフォトニックデバ
イス用基板は、デバイス多層膜中の、Al組成が最大の
層中におけるAl組成をAlGaInN(x+y
+z=1,1.0≧x≧0.3)とした、短波長光放射
用の発光デバイスや短波長光受光用の受光デバイスなど
において適用することが好ましい。
[0021] Further, a substrate for a photonic device according to the invention, in the device multi-layer film, the Al composition in the Al composition up in the layer Al x Ga y In z N ( x + y
+ Z = 1, 1.0 ≧ x ≧ 0.3), and is preferably applied to a light-emitting device for short-wavelength light emission, a light-receiving device for short-wavelength light reception, and the like.

【0022】また、本発明のフォトニックデバイス用基
板の製造方法は、サファイア、ZnO、SiC、Si、
GaAs、GaNなどを基板本体として、その一方の表
面に堆積形成されたAlGaInN(x+y+z
=1,x,y,z≧0)バッファ層と、このバッファ層
の表面にエピタキシャル成長により堆積形成されたAl
GaInN(x+y+z=1,x,y,z≧0)
デバイス多層膜とを具えるフォトニックデバイス用基板
の製造方法において、前記バッファ層中の、Al組成が
最少の部分のAl組成を、前記デバイス多層膜中の少な
くとも最大膜厚の層のAl組成以上とし、前記バッファ
層のAl組成xを、前記デバイス多層膜とは反対側より
デバイス多層膜に向けて、連続的またはステップ状にA
l組成比xの値が小さくなるように構成することを特徴
とする。
Further, the method for manufacturing a substrate for a photonic device according to the present invention is characterized in that sapphire, ZnO, SiC, Si,
GaAs, GaN or the like as the substrate main body, Al x was deposited on the one surface Ga y In z N (x + y + z
= 1, x, y, z ≧ 0) buffer layer and Al deposited on the surface of this buffer layer by epitaxial growth
x Ga y In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0)
In the method for manufacturing a photonic device substrate comprising a device multilayer film, the Al composition of the buffer layer having a minimum Al composition is at least the Al composition of at least the maximum thickness layer in the device multilayer film. The Al composition x of the buffer layer is continuously or stepwise changed from the opposite side to the device multilayer film toward the device multilayer film.
It is characterized in that the composition ratio x is reduced.

【0023】このような本発明により製造方法の好適な
実施例においては、前記バッファ層を、前記デバイス多
層膜の成膜温度よりも高い基板表面温度でMOCVD法
によりエピタキシャル成長させて形成する。具体的に
は、バッファ層の成膜温度を1100℃以上とすること
が好ましい。
In a preferred embodiment of the manufacturing method according to the present invention, the buffer layer is formed by epitaxial growth by MOCVD at a substrate surface temperature higher than the film forming temperature of the device multilayer film. Specifically, it is preferable that the film formation temperature of the buffer layer be 1100 ° C. or higher.

【0024】また、前記AlGaInN(x+y
+z=1,x,y,z≧0)なる組成のバッファ層を成
膜する際にキャリアガスとして使用する水素ガス及び窒
素ガスの流量比(水素ガス/窒素ガス)を、前記デバイ
ス多層膜を成膜する際にキャリアガスとして使用する水
素ガス及び窒素ガスの流量比(水素ガス/窒素ガス)よ
りも大きくすることが好適である。
Further, the Al x Ga y In z N ( x + y
+ Z = 1, x, y, z ≧ 0) The flow ratio (hydrogen gas / nitrogen gas) of hydrogen gas and nitrogen gas used as a carrier gas when forming a buffer layer having the composition of It is preferable that the flow rate be larger than a flow ratio of hydrogen gas and nitrogen gas (hydrogen gas / nitrogen gas) used as a carrier gas at the time of film formation.

【0025】また、前記AlGaInN(x+y
+z=1,x,y,z≧0)なる組成のバッファ層を成
膜する際に使用するV族原料ガスの、III族原料ガスに対
する流量比(V族原料ガス/III族原料ガス)を、前記
デバイス多層膜を成膜する際に使用するV族原料の、II
I族原料に対する流量比(V族原料ガス/III族原料ガ
ス)よりも小さくすることも好適である。ここで、III
族原料ガスの流量に関しては、二量体化などの重合化が
起こっていないとして飽和蒸気圧から計算する。
Further, the Al x Ga y In z N ( x + y
+ Z = 1, x, y, z ≧ 0) The flow ratio (Group V source gas / Group III source gas) of the Group V source gas to the Group III source gas used for forming the buffer layer having the composition of: A group V raw material used in forming the device multilayer film, II
It is also preferable to make the flow rate ratio smaller than the group I source material (group V source gas / group III source gas). Where III
The flow rate of the group raw material gas is calculated from the saturated vapor pressure on the assumption that polymerization such as dimerization has not occurred.

【0026】さらに、Alを含むIII族原料ガスとV族
原料ガスを用いる場合、基板上部での反応管内における
前記原料ガスを含んだ平均ガス流速が1m/秒以上であ
ることが好ましい。この場合の平均ガス流速は、以下の
式(1)によって表される。
Furthermore, when a group III source gas containing Al and a group V source gas are used, the average gas flow rate including the source gas in the reaction tube above the substrate is preferably 1 m / sec or more. The average gas flow velocity in this case is represented by the following equation (1).

【0027】[0027]

【数1】 {0℃換算のガス流量の合計(リットル/分)/60×103×基板中心上部での反応管断面積 (m2)}×{760/反応管内圧力(Torr)} (1)[Equation 1] 合計 Total gas flow rate converted at 0 ° C. (liter / min) / 60 × 10 3 × reactor tube cross-sectional area above substrate center (m 2 )} × {760 / reactor tube pressure (Torr)} ( 1)

【0028】すなわち、全ガス流量が多いほど、また反
応管断面積が小さいほど、あるいは反応管内圧力が小さ
いほど、平均ガス流速が大きくなる。したがって、気相
中での原料ガスの反応を抑制し、バッファ層の結晶性を
より効果的に向上させることができる。
That is, the average gas flow velocity increases as the total gas flow rate increases, as the cross-sectional area of the reaction tube decreases, or as the pressure in the reaction tube decreases. Therefore, the reaction of the source gas in the gas phase can be suppressed, and the crystallinity of the buffer layer can be more effectively improved.

【0029】さらに、本発明によるフォトニックデバイ
ス用基板においては、前記バッファ層を、サファイア、
SiC、GaNなどの基板本体で支持したものとするこ
とができるが、バッファ層を形成した後に、この基体本
体を除去することもできる。
Further, in the photonic device substrate according to the present invention, the buffer layer may be made of sapphire,
Although it can be supported by a substrate body such as SiC or GaN, it is also possible to remove the substrate body after forming the buffer layer.

【0030】また、上述した本発明によるフォトニック
デバイス用基板を用いたフォトニックデバイスにおいて
は、前記デバイス多層膜中のAl組成が最大の層の組成
を、AlGaInN(x+y+z=1,1.0≧
x≧0.3)とすることが好ましい。本発明では紫外線
領域でのフォトニックデバイスの実現を主たる目的とし
ているので、デバイス多層膜中の発光層のAl組成xは
大きなものとなる。したがって、その周囲に積層される
膜のAl組成はさらに大きくなる。例えば発光波長λを
300nm程度の紫外線を想定すると、Al組成xは
0.3となる。
Further, in the photonic device using a substrate for a photonic device according to the present invention described above, the composition of the Al composition greatest layer in the device multi-layer film, Al x Ga y In z N (x + y + z = 1,1.0 ≧
x ≧ 0.3). In the present invention, since the main object is to realize a photonic device in the ultraviolet region, the Al composition x of the light emitting layer in the device multilayer film becomes large. Therefore, the Al composition of the film stacked therearound further increases. For example, assuming ultraviolet light having a light emission wavelength λ of about 300 nm, the Al composition x is 0.3.

【0031】さらに、本発明においては、前記バッファ
層中の、Al組成が最少の部分のAl組成を、前記デバ
イス多層膜中の最大膜厚の層のAl組成以上とするが、
この構成は膜中に発生する恐れのあるクラックを抑止す
るための条件である。デバイス多層膜中の最大膜厚の層
の部分では最も大きな応力が発生し、クラックが発生す
る確率が最も高い部分となる。この最大膜厚の部分に引
っ張り応力が発生すると、クラックが発生することにな
る。この層に圧縮応力を発生させてクラックの発生を抑
止するためには、この層よりもバッファ層のAl組成を
大きくすることが必要となる。
Further, in the present invention, the Al composition in the portion having the minimum Al composition in the buffer layer is set to be equal to or more than the Al composition in the layer having the maximum thickness in the device multilayer film.
This configuration is a condition for suppressing cracks that may occur in the film. The largest stress is generated in the layer portion having the maximum thickness in the device multilayer film, and the portion having the highest probability of crack generation is formed. When a tensile stress is generated in the portion having the maximum film thickness, a crack is generated. In order to suppress the occurrence of cracks by generating a compressive stress in this layer, it is necessary to make the Al composition of the buffer layer larger than that of this layer.

【0032】また、本発明においては、前記バッファ層
のAl組成xを、前記基板本体側よりデバイス多層膜に
向けて、連続的またはステップ状にAl組成比xの値が
小さくなるように構成するが、この要件は本発明の最も
特徴的なものである。本発明は、従来のような1300
℃以上の高温を使用せず、1200℃程度の低温で結晶
性が良好なバッファ層を成膜することを目的とするもの
であるが、1200℃程度の低温で良好な結晶性を有す
るAlGaInN(x+y+z=1,x,y,z
≧0)バッファ層を成膜するためには、バッファ層の膜
厚を1μmから2μm程度まで厚くする必要がある。
In the present invention, the Al composition x of the buffer layer is configured such that the value of the Al composition ratio x decreases continuously or stepwise from the substrate body side toward the device multilayer film. However, this requirement is the most characteristic of the present invention. The present invention uses the conventional 1300
An object is to form a buffer layer having good crystallinity at a low temperature of about 1200 ° C. without using a high temperature of not less than 1200 ° C. However, Al x having good crystallinity at a low temperature of about 1200 ° C. Ga y In z N (x + y + z = 1, x, y, z
≧ 0) In order to form the buffer layer, it is necessary to increase the thickness of the buffer layer from about 1 μm to about 2 μm.

【0033】しかしながら、バッファ層の膜厚をこのよ
うに厚くするとクラックが発生してしまうという問題が
ある。その理由は、バッファ層を形成していく際に引っ
張り応力が発生し、バッファ層を厚くすればするほど格
子定数が大きくなってクラックが入り易くなるためであ
る。これについては、さらに後に詳述する。
However, when the thickness of the buffer layer is increased as described above, there is a problem that cracks occur. The reason for this is that tensile stress is generated when the buffer layer is formed, and the thicker the buffer layer, the larger the lattice constant and the more likely it is for cracks to occur. This will be described in more detail later.

【0034】このような問題を解決するためには、クラ
ックが入る前に、バッファ層の材料を格子定数の大きな
材料に変えてしまえば良いことになる。上述したよう
に、バッファ層のAlGaInN(x+y+z=
1,x,y,z≧0)組成のAl組成を減らしていくこ
とによって格子定数が大きくなるため、バッファ層内部
での応力を防ぐことができ、その結果として1200℃
程度の低温でも、クラックを発生することなくバッファ
層の膜厚を厚くすることができ、結晶性を良好とするこ
とができる。また、バッファ層にGaを添加することに
よって、横方向の成長速度を促進する効果も副次的にあ
るため、転位抑制効果もある。
In order to solve such a problem, it is only necessary to change the material of the buffer layer to a material having a large lattice constant before cracking. As described above, the buffer layer Al x Ga y In z N ( x + y + z =
By reducing the Al composition of (1, x, y, z ≧ 0) composition, the lattice constant increases, so that the stress inside the buffer layer can be prevented, and as a result, 1200 ° C.
Even at a low temperature, the thickness of the buffer layer can be increased without generating cracks, and the crystallinity can be improved. Also, by adding Ga to the buffer layer, the effect of accelerating the growth rate in the lateral direction is also secondary, and therefore, it also has the effect of suppressing dislocation.

【0035】さらに、本発明においては、バッファ層
を、前記デバイス多層膜よりも高い基板表面温度で形成
するものであるが、これはバッファ層の方がデバイス多
層膜に比べてAl組成が多いため、その成膜には高い温
度が必要となるためである。したがって、本発明のバッ
ファ層は、高温バッファ層ともいうべきものである。
Further, in the present invention, the buffer layer is formed at a substrate surface temperature higher than that of the device multilayer film. This is because the buffer layer has a higher Al composition than the device multilayer film. This is because a high temperature is required for the film formation. Therefore, the buffer layer of the present invention can be called a high-temperature buffer layer.

【0036】上述したように、バッファ層を形成してい
く際に引っ張り応力が発生することによって、クラック
が入り易くなるが、このことについてさらに説明する。
図1は、横軸にバッファ層の基体本体側におけるAlN
部分の膜厚を取り、縦軸にこのAlN膜の結晶性の目安
となる(002)ピークのX線ロッキングカーブの半値
巾(FWHM)を示すものである。AlN膜の膜厚が厚
くなるにしたがって半値巾が小さくなり、結晶性が良好
となることがわかる。
As described above, when a tensile stress is generated during the formation of the buffer layer, cracks are easily formed. This will be further described.
FIG. 1 shows the AlN on the base body side of the buffer layer on the horizontal axis.
The film thickness of the portion is taken, and the vertical axis shows the half width (FWHM) of the X-ray rocking curve of the (002) peak which is a measure of the crystallinity of this AlN film. It can be seen that the half width decreases as the thickness of the AlN film increases, and the crystallinity improves.

【0037】図2AおよびBは、横軸にAlN膜の膜厚
を取り、縦軸にAlN膜の格子定数aおよびbをそれぞ
れ取って示すものである。ここで、格子定数aおよびb
は図3に示すように、サファイア基板本体のC−面上に
成膜されるAlN結晶の六角柱の底面の一辺の長さおよ
び高さにそれぞれ対応している。これらの図において、
太い実線はAlN膜の理想的な格子定数を示すものであ
る。これらグラフから明らかなように、AlN膜の膜厚
が厚くなるにしたがって、格子定数aが延び、格子定数
cが縮むことがわかる。
FIGS. 2A and 2B show the AlN film thickness on the horizontal axis and the lattice constants a and b of the AlN film on the vertical axis. Where the lattice constants a and b
Corresponds to the length and height of one side of the bottom surface of the hexagonal prism of the AlN crystal formed on the C-plane of the sapphire substrate body, as shown in FIG. In these figures,
The thick solid line indicates the ideal lattice constant of the AlN film. As is clear from these graphs, as the thickness of the AlN film increases, the lattice constant a increases and the lattice constant c decreases.

【0038】以上のことから、AlN膜の膜厚が厚くな
るにしたがって結晶性が良好になると共に、面内の格子
定数aが延びていくことがわかる。すなわち、AlN膜
の膜厚が厚くなると、面内で引っ張り応力が働き、クラ
ックが入り易くなることがわかる。
From the above, it can be seen that as the thickness of the AlN film increases, the crystallinity improves and the in-plane lattice constant a increases. That is, it is understood that when the thickness of the AlN film is increased, tensile stress acts in the plane, and cracks are easily formed.

【0039】また、本発明の製造方法においても、前記
バッファ層内において、Al組成の差が10原子%以上
である界面を形成することが好ましく、前記デバイス多
層膜と前記バッファ層との間において、Al組成の差が
10原子%以上である界面を形成することが好ましい。
これによって、上述したように、結晶性に優れたデバイ
ス多層膜を製造することができる。
Also in the manufacturing method of the present invention, it is preferable that an interface having a difference in Al composition of 10 atomic% or more is formed in the buffer layer, and that an interface between the device multilayer film and the buffer layer is formed. It is preferable to form an interface having a difference in Al composition of 10 atomic% or more.
Thereby, as described above, a device multilayer film having excellent crystallinity can be manufactured.

【0040】[0040]

【発明の実施の形態】図4は、本発明によるフォトニッ
クデバイス用基板の一実施例を製造する一例の工程を示
すものである。本例のフォトニックデバイス用基板は、
紫外線を放射する発光デバイス用の基板である。C面サ
ファイア(Al)基板本体1をMOCVD室に導
入し、この基板本体の表面温度、すなわち成膜温度をほ
ぼ1200℃に保つと共に成膜圧力を15Torrに保
って、TMAをIII族の原料ガスとし、アンモニアをV族
の原料ガスとし、水素ガスをキャリアガスとして、全ガ
ス流量が10リットル/分となるように導入して気相成
長を行い、AlN膜3を約0.5μmの膜厚に成膜す
る。
FIG. 4 shows an example of a process for manufacturing an embodiment of a substrate for a photonic device according to the present invention. The substrate for the photonic device of this example is
It is a substrate for a light emitting device that emits ultraviolet light. The C-plane sapphire (Al 2 O 3 ) substrate main body 1 is introduced into the MOCVD chamber, and the surface temperature of the substrate main body, that is, the film forming temperature is maintained at approximately 1200 ° C., and the film forming pressure is maintained at 15 Torr, and TMA is group III The gaseous growth was performed by introducing ammonia at a total gas flow rate of 10 liters / minute, using ammonia as a group V source gas and hydrogen gas as a carrier gas to form an AlN film 3 of about 0.5 μm. To a film thickness of

【0041】キャリアガスとして使用する水素ガス及び
窒素ガスの流量比(H流量/N流量)は無限大とな
る。また、III族原料ガス流量に対するV族原料ガス流
量の比(V族原料ガス流量/III族の原料ガス流量)は
450とし、成膜速度が1μm/時間となるように原料
ガスの供給量を制御した。この場合、基板中心部上部で
の反応管断面積が5×10−3の横型反応管を用い
ているため、(1)式より平均ガス流速を計算すると、
1.7m/秒となる。
The flow ratio (H 2 flow rate / N 2 flow rate) of the hydrogen gas and the nitrogen gas used as the carrier gas becomes infinite. The ratio of the flow rate of the group V source gas to the flow rate of the group III source gas (group V source gas flow rate / group III source gas flow rate) is 450, and the supply rate of the source gas is set so that the film forming rate is 1 μm / hour. Controlled. In this case, since a horizontal reaction tube having a reaction tube cross-sectional area of 5 × 10 −3 m 2 at the center upper portion of the substrate is used, when the average gas flow rate is calculated from Expression (1),
1.7 m / sec.

【0042】本例では、バッファ層2の基板本体1に最
も近い部分をAlN膜で形成する。続いてIII族の原料
ガスとしてTMGを加えて、Al0.985Ga
0.015N膜4をほぼ0.5μmの膜厚に成膜し、さ
らにTMA原料とTMG原料の流量比を変えて、Al
0.85Ga0.15N膜5をほぼ0.5μmの膜厚に
成膜する。このようにしてサファイア基板本体1のC−
面上に合計でほぼ1.5μmの膜厚の、AlN膜3、A
0.985Ga0.015N膜4及びAl 0.85
0.15N膜5からなるバッファ層2を形成した基板
を形成する。
In this example, the substrate body 1 of the buffer layer 2 is
Is formed with an AlN film. Next, group III raw materials
Add TMG as gas0.985Ga
0.015An N film 4 is formed to a thickness of approximately 0.5 μm.
Further, by changing the flow ratio of the TMA raw material and the TMG raw material,
0.85Ga0.15N film 5 to a thickness of approximately 0.5 μm
Form a film. In this manner, the C-
AlN film 3, A having a total thickness of about 1.5 μm on the surface
l0.985Ga0.015N film 4 and Al 0.85G
a0.15Substrate on which buffer layer 2 made of N film 5 is formed
To form

【0043】ここで、ガス(V族の原料ガス流量/III
族の原料ガス流量)を一定にするように原料ガス供給量
を調整している以外、AlN膜3の成膜条件からガス流
量は変更させていない。
Here, the gas (group V material gas flow rate / III
The flow rate of the gas is not changed from the conditions for forming the AlN film 3 except that the supply rate of the raw material gas is adjusted so as to keep the group gas flow rate constant.

【0044】この場合において、バッファ層の(00
2)ピークのロッキングカーブ半値幅(FWHM)は5
0arcsecであった。また、AlGaN膜4及び5
間におけるAl組成の差が10%以上となっているの
で、AlGaN膜4内に比較的多量の転位を含んでいた
としても、この転位がAlGaN膜5に伝搬する割合は
減少する。
In this case, (00) of the buffer layer
2) Peak rocking curve half width (FWHM) is 5
0 arcsec. Also, the AlGaN films 4 and 5
Since the difference in the Al composition between them is 10% or more, even if the AlGaN film 4 contains a relatively large amount of dislocations, the rate at which the dislocations propagate to the AlGaN film 5 decreases.

【0045】図5は、上述したようにして形成した本発
明によるフォトニックデバイス用基板のバッファ層2の
表面に、MOCVDによるエピタキシャル成長によりデ
バイス多層膜を形成した紫外線発光デバイスの構成を示
す断面図である。この場合、上述したように基板本体1
の表面にバッファ層2を成膜した本発明によるフォトニ
ックデバイス用基板をMOCVD装置から一旦取り出し
てからデバイス多層膜を形成しても良いが、引き続いて
AlGaInN(x+y+z=1,x,y,z≧
0)のデバイス多層膜をエピタキシャル成長により成膜
することもできる。
FIG. 5 is a sectional view showing the structure of an ultraviolet light emitting device in which a device multilayer film is formed on the surface of the buffer layer 2 of the photonic device substrate according to the present invention formed as described above by epitaxial growth by MOCVD. is there. In this case, as described above, the substrate body 1
Surface may be formed a device multilayer film substrate for a photonic device according to the invention was deposited a buffer layer 2 from the once removed from the MOCVD apparatus, but subsequently Al x Ga y In z N ( x + y + z = 1 , X, y, z ≧
The device multilayer film of 0) can also be formed by epitaxial growth.

【0046】成膜時の基板表面温度は上述したバッファ
層2を形成する際の基板表面温度である1200℃より
も低い1050℃とし、キャリアガスとして使用する水
素および窒素ガスの流量比(H流量/N流量)を、
上述したバッファ層2を成膜する場合の流量比以下の1
に設定し、デバイス多層膜を成膜する際のV族の原料ガ
スの流量とIII族の原料ガスの流量比(V族の原料ガス流
量/III族の原料ガス流量)を上述したバッファ層2を
成膜する際の流量比以上の2000に設定する。
The substrate surface temperature at the time of film formation is 1050 ° C., which is lower than 1200 ° C. which is the substrate surface temperature at the time of forming the buffer layer 2, and the flow ratio (H 2) of hydrogen and nitrogen gas used as a carrier gas is set. Flow rate / N 2 flow rate)
When the above-mentioned buffer layer 2 is formed, the flow rate ratio is not more than 1
And the ratio of the flow rate of the group V source gas to the flow rate of the group III source gas (the flow rate of the group V source gas / the flow rate of the group III source gas) when the device multilayer film is formed. Is set to 2000, which is equal to or higher than the flow rate ratio when forming a film.

【0047】このようにキャリアガスとして使用する水
素ガスおよび窒素ガスの流量比を、バッファ層2を成膜
する場合の流量比以下とするが、その理由は、バッファ
層2として良好な結晶性を有するAlGaIn
(x+y+z=1,x,y,z≧0)膜を成膜するに
は、水素ガスの流量を多くするのが望ましいためであ
る。実際に水素ガス流量比を低下させた場合結晶性が劣
化し、(002)ピークのX線ロッキングカーブの半値
幅(FWHM)が100arcsec以上となった。さ
らに、バッファ層2を成膜する際のV族の原料ガスの流
量とIII族の原料ガスの流量比を、デバイス多層膜を成
膜する際のV族の原料ガスの流量とIII族の原料ガスの流
量比よりも小さくするが、これは、良好な結晶性を有す
るバッファ層2を得る上で重要である。
As described above, the flow ratio of the hydrogen gas and the nitrogen gas used as the carrier gas is set to be equal to or less than the flow ratio in the case of forming the buffer layer 2 because the buffer layer 2 has good crystallinity. Al x Ga y In z N with
This is because in order to form a film (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0), it is desirable to increase the flow rate of hydrogen gas. When the hydrogen gas flow ratio was actually reduced, the crystallinity deteriorated, and the half-width (FWHM) of the (002) peak X-ray rocking curve became 100 arcsec or more. Further, the ratio of the flow rate of the group V source gas to the flow rate of the group III source gas when forming the buffer layer 2 is determined by comparing the flow rate of the group V source gas and the group III source material when forming the device multilayer film. The flow rate ratio is made smaller than the gas flow ratio, which is important for obtaining the buffer layer 2 having good crystallinity.

【0048】ここで、デバイス多層膜の成膜について
も、水素ガスの流量を多くし、V族の原料ガスの流量とI
II族の原料ガスの流量比を小さくすると、発光特性が劣
化する恐れがある。その理由は、AlGaIn
膜中のGa及びIn濃度が高くなると、水素ガスによる
エッチングをより受け易くなり、その結果、前記膜の結
晶性が劣化してしまうためである。このため、デバイス
多層膜全体としての発光特性および電気特性が劣化して
しまうものと考えられる。
Here, also for the formation of the device multilayer film, the flow rate of the hydrogen gas is increased, and
When the flow rate ratio of the group II source gas is reduced, the emission characteristics may be deteriorated. The reason is, Al x Ga y In z N
This is because when the concentration of Ga and In in the film is high, the film is more susceptible to etching by hydrogen gas, and as a result, the crystallinity of the film is deteriorated. For this reason, it is considered that the light emission characteristics and the electric characteristics of the entire device multilayer film deteriorate.

【0049】以下に、フォトニックデバイスとしての発
光デバイスを形成する場合について説明する。図5に示
すように、最初に、上述したような、バッファ層2の表
面に、n型のGaN膜6を厚さ3μmに形成する。この
場合において、バッファ層2の最上層を構成するAl
0.85Ga0.15N膜5及びGaN膜6間における
Al組成の差が10%以上となっているので、Al
0.85Ga0. 15N膜5中に比較的多量の転位を含
んでいたとしても、この転位がGaN膜6内に伝搬する
割合は減少する。
Hereinafter, the case where a light emitting device as a photonic device is formed will be described. As shown in FIG. 5, first, an n-type GaN film 6 having a thickness of 3 μm is formed on the surface of the buffer layer 2 as described above. In this case, Al constituting the uppermost layer of the buffer layer 2
Since the difference in Al composition between the 0.85 Ga 0.15 N film 5 and the GaN film 6 is 10% or more,
0.85 Ga 0. Even if the 15N film 5 contains a relatively large amount of dislocations, the rate at which these dislocations propagate into the GaN film 6 decreases.

【0050】このGaN膜6はデバイス多層膜中で最大
の膜厚を有するものであるが、これはAlを全く含んで
いないため、バッファ層中のAl組成の最小値が、デバ
イス多層膜中の少なくとも膜厚最大の層におけるAl組
成以上であるという要件を満足する。
The GaN film 6 has the largest film thickness in the device multilayer film. However, since it does not contain any Al, the minimum value of the Al composition in the buffer layer is smaller than that in the device multilayer film. It satisfies the requirement that the composition be at least equal to the Al composition in the layer having the largest thickness.

【0051】次いで、GaN膜6上にn型のAl
0.10Ga0.90N膜7を厚さ0.1μmに形成す
る。次いで、このAl0.10Ga0.90N膜7上に
発光層としてのIn0.15Ga0.85N膜8を厚さ
0.05μmに形成する。さらに、In0.15Ga
0.85N膜8上にp型のAl0.10Ga0.9
膜9を厚さ0.1μmに形成した後、このAl0.10
Ga0.90N膜9上に、低抵抗p型のGaN膜10を
厚さ0.5μmに形成する。
Next, an n-type Al
A 0.10 Ga 0.90 N film 7 is formed to a thickness of 0.1 μm. Next, an In 0.15 Ga 0.85 N film 8 as a light emitting layer is formed on the Al 0.10 Ga 0.90 N film 7 to a thickness of 0.05 μm. Further, In 0.15 Ga
0.85 Al of p-type on the N layer 8 0.10 Ga 0.9 0 N
After forming the film 9 to a thickness of 0.1 μm, this Al 0.10
On the Ga 0.90 N film 9, a low-resistance p-type GaN film 10 is formed to a thickness of 0.5 μm.

【0052】最後に、GaN膜6〜p型のGaN膜10
の一部分をエッチングにより除去し、GaN膜6の一部
の表面を露出させる。そして、GaN膜6の露出した表
面上に電極11を形成するとともに、低抵抗のGaN膜
10の表面上にも電極12を形成して、目的とする発光
デバイスを得る。
Finally, the GaN film 6 to the p-type GaN film 10
Is partially removed by etching to expose a part of the surface of the GaN film 6. Then, the electrode 11 is formed on the exposed surface of the GaN film 6 and the electrode 12 is also formed on the surface of the low-resistance GaN film 10 to obtain a desired light emitting device.

【0053】また、上述した発光デバイスの変型例とし
て、以下に示すような発光デバイスを例示することもで
きる。図5に示すようにバッファ層2の表面に、先ず,
Al組成が0.8のn型のAlGaInN膜6を1〜2
μmの膜厚に形成する。このAlGaInN膜6は、デ
バイス多層膜中で最大の膜厚を有するものであるが、本
発明においては、バッファ層2のAl組成の最小値を、
この膜厚最大のAlGaInN膜のAl組成以上とす
る。
Further, as a modified example of the above-mentioned light emitting device, the following light emitting device can be exemplified. As shown in FIG. 5, first, on the surface of the buffer layer 2,
An n-type AlGaInN film 6 having an Al composition of 0.8
It is formed to a thickness of μm. The AlGaInN film 6 has the largest thickness in the device multilayer film, but in the present invention, the minimum value of the Al composition of the buffer layer 2 is
The Al composition of the AlGaInN film having the maximum thickness is equal to or more than the Al composition.

【0054】さらに、図5に示すように、AlGaIn
N膜6の上に、Al組成が0.50のn型のAlGaI
nN膜7をほぼ0.5μmの膜厚に成膜する。この場合
において、AlGaInN膜6及び7間におけるAl組
成の差が10%以上となっているので、AlGaInN
膜6内に比較的多量の転位を含んでいたとしても、この
転位がAlGaInN膜7に伝搬する割合が減少する。
Further, as shown in FIG.
On the N film 6, an n-type AlGaI having an Al composition of 0.50
An nN film 7 is formed to a thickness of about 0.5 μm. In this case, since the difference in Al composition between the AlGaInN films 6 and 7 is 10% or more, the AlGaInN
Even if the film 6 contains a relatively large amount of dislocations, the rate at which the dislocations propagate to the AlGaInN film 7 decreases.

【0055】次いで、AlGaInN膜7上に発光層と
してAl組成が0.4のAlGaInN膜8をほぼ0.
1μmの膜厚に成膜する。この発光層であるAlGaI
nN膜7の上に、Al組成が0.5のp型のAlGaI
nN膜9をほぼ0.5μmの膜厚に成膜し、最後にAl
組成が0.1以下の低抵抗のp型のAlGaInN膜1
0をほぼ0.5μmの膜厚に成膜する。最後に、AlG
aInN膜6〜10の一部分をエッチングにより除去し
てn型のAlGaInN膜6の一部の表面を露出させ、
そこに電極11を形成すると共に低抵抗のp型AlGa
InN膜10の上にも電極12を形成する。
Next, an AlGaInN film 8 having an Al composition of 0.4 is formed on the AlGaInN film 7 as a light-emitting layer in a thickness of about 0.1.
The film is formed to a thickness of 1 μm. This light emitting layer, AlGaI
On the nN film 7, a p-type AlGaI having an Al composition of 0.5
An nN film 9 is formed to a thickness of approximately 0.5 μm.
Low-resistance p-type AlGaInN film 1 having a composition of 0.1 or less
0 is formed into a film thickness of approximately 0.5 μm. Finally, AlG
removing a part of the aInN films 6 to 10 by etching to expose a part of the surface of the n-type AlGaInN film 6;
An electrode 11 is formed thereon and a low-resistance p-type AlGa
An electrode 12 is also formed on the InN film 10.

【0056】図6は、本発明によるフォトニックデバイ
スの一実施例である紫外線に感度を有するpinタイプの
フォトダイオードを製造する一例の工程を示すものであ
る。図6に示すように基板1の表面に、AlN膜3、A
0.985Ga 0.015N膜4およびAl0.85
Ga0.15N膜5より成るバッファ層2を形成した
後、このバッファ層2の表面に、先ず,Al組成が0.
5のn型のAlGaInN膜6を1〜2μmの膜厚に形
成する。
FIG. 6 shows a photonic device according to the present invention.
Pin type with sensitivity to ultraviolet light
FIG. 3 shows an example of a process for manufacturing a photodiode.
You. As shown in FIG. 6, an AlN film 3, A
l0.985Ga 0.015N film 4 and Al0.85
Ga0.15The buffer layer 2 made of the N film 5 was formed.
Thereafter, on the surface of the buffer layer 2, first, the Al composition is set to 0.1.
The n-type AlGaInN film 6 of FIG.
To achieve.

【0057】このAlGaInN膜6は、デバイス多層
膜中で最大の膜厚を有するものであるが、本発明におい
ては、バッファ層2のAl組成の最小値を、この膜厚最
大のAlGaInN膜6のAl組成以上とする。
The AlGaInN film 6 has the largest film thickness in the device multilayer film. In the present invention, the minimum value of the Al composition of the buffer layer 2 is set to the value of the AlGaInN film 6 having the largest film thickness. Al composition or more.

【0058】さらに、図6に示すように、AlGaIn
N膜6の上に、Al組成が0.5のnon-dopeのAlGa
InN膜7をほぼ100Åの膜厚に成膜し、さらに、A
l組成が0.15のp型のAlGaInN膜8をほぼ1
00nmの膜厚に成膜し、最後に、AlGaInN膜6〜
8の一部分をエッチングにより除去してn型のAlGa
InN膜6の一部の表面を露出させ、そこに電極11を
形成すると共にp型AlGaInN膜8の上にも電極1
2を形成してpinタイプのフォトダイオードを完成す
る。
Further, as shown in FIG.
On the N film 6, non-dope AlGa having an Al composition of 0.5
An InN film 7 is formed to a thickness of about 100 °, and
The p-type AlGaInN film 8 having a composition of 0.15
The AlGaInN films 6 to
8 is removed by etching to remove n-type AlGa.
A part of the surface of the InN film 6 is exposed, an electrode 11 is formed thereon, and the electrode 1 is formed on the p-type AlGaInN film 8.
2 is formed to complete a pin type photodiode.

【0059】図6に示すフォトダイオードの受光面は電
極12を透明電極として図の上側とすることもできる
し、基板1を透明とする場合には基板側とすることもで
きる。
The light receiving surface of the photodiode shown in FIG. 6 can be on the upper side of the figure using the electrode 12 as a transparent electrode, or can be on the substrate side when the substrate 1 is transparent.

【0060】上述したように、バッファ層2の成膜条件
として、上記(1)式で求めた平均ガス流速を1m/秒
以上とする。図7は、横軸に平均ガス流速を取り、縦軸
に結晶性を表すX線ロッキングカーブの半値巾(FWH
M)を取って示すものである。図7に示されたプロット
は、種々のガス流量、反応管断面積、及び反応管内圧力
から(1)式を用いて導出した平均ガス流速のデータで
ある。図7から明らかなように、平均ガス流速を1m/
秒以上とすることにより、半値巾FWHMが90arcsec
以下となり、良好な結晶性を有するバッファ層2が形成
できることが確認されている。
As described above, as the conditions for forming the buffer layer 2, the average gas flow rate obtained by the above equation (1) is set to 1 m / sec or more. FIG. 7 shows the average gas flow velocity on the horizontal axis and the half width (FWH) of the X-ray rocking curve representing the crystallinity on the vertical axis.
M). The plot shown in FIG. 7 is data of the average gas flow rate derived from various gas flow rates, the cross-sectional area of the reaction tube, and the pressure in the reaction tube using the equation (1). As is clear from FIG. 7, the average gas flow velocity was 1 m /
The half width FWHM is 90 arcsec
The results are as follows, and it has been confirmed that the buffer layer 2 having good crystallinity can be formed.

【0061】本発明は上述した実施例にのみ限定される
ものではなく、幾多の変更や変型が可能である。例え
ば、上述した実施例では基板本体を、C−面のサファイ
アを以て形成したが、サファイアの他の結晶面、ZnO
などの酸化物結晶、SiC、Si、GaAs、GaNな
どの半導体結晶で形成された基板本体を用いることもで
きる。さらに、上述した実施例では、紫外線を放射する
発光デバイス用の基板あるいはpinタイプのフォトダイ
オード用基板としたが、青色などの他の色の光を発生す
る発光ダイオードや、レーザダイオードなどの他の発光
デバイス用の基板、あるいはショットキータイプのフォ
トダイオードなどの他の受光デバイス用の基板とするこ
ともできる。
The present invention is not limited only to the above-described embodiment, and many modifications and variations are possible. For example, in the above-described embodiment, the substrate main body is formed with sapphire of C-plane, but other crystal plane of sapphire, ZnO
A substrate body formed of an oxide crystal such as SiC, a semiconductor crystal such as SiC, Si, GaAs, or GaN can also be used. Furthermore, in the above-described embodiment, the substrate for a light emitting device that emits ultraviolet light or the substrate for a pin type photodiode is used. However, other types of light emitting diodes such as a laser diode and a light emitting diode that emits light of another color such as blue are used. A substrate for a light emitting device or a substrate for another light receiving device such as a Schottky type photodiode can also be used.

【0062】また、上述した実施例では、サファイア基
板本体の上にバッファ層をエピタキシャル成長により成
膜してフォトニックデバイス用基板としたが、基板本体
上に100μm程度の厚みでバッファ層を形成した後、
基板本体を除去することもできる。
In the above-described embodiment, a buffer layer is formed on the sapphire substrate main body by epitaxial growth to form a substrate for a photonic device, but after forming the buffer layer with a thickness of about 100 μm on the substrate main body. ,
The substrate body can also be removed.

【0063】上述したように、本発明によるフォトニッ
クデバイス用基板およびその製造方法においては、クラ
ックの発生がなく、良好な結晶性を有するAlGa
InN(x+y+z=1,x,y,z≧0)のバッフ
ァ層を有し、したがってその上に、良好な結晶性を有す
るAlGaInN(x+y+z=1,x,y,z
≧0)のデバイス多層膜を成膜することができるフォト
ニックデバイス用基板を提供することができ、特に青色
光から紫外線に亘る短波長の光を発光あるいは受光し、
効率が良好で、電気的な特性も良好なフォトニックデバ
イスを実現するための基板を提供することができる。
[0063] As described above, in the photonic device substrate and a manufacturing method thereof according to the present invention, there is no occurrence of cracks, Al x Ga y with good crystallinity
In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) having a buffer layer, and thus on its, Al x Ga y In z N (x + y + z = 1, x having a good crystallinity, y, z
≧ 0) can provide a substrate for a photonic device on which a device multilayer film can be formed, and in particular, emits or receives light having a short wavelength ranging from blue light to ultraviolet light,
A substrate for realizing a photonic device with good efficiency and good electrical characteristics can be provided.

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

【図1】AlNバッファ層の膜厚と、結晶性との関係を
示すグラフである。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the thickness of an AlN buffer layer and crystallinity.

【図2】AおよびBは、AlNバッファ層の膜厚と、格
子定数aおよびbとの関係を示すグラフである。
FIGS. 2A and 2B are graphs showing the relationship between the thickness of an AlN buffer layer and lattice constants a and b.

【図3】AlNの結晶構造を模式的に示す線図である。FIG. 3 is a diagram schematically showing a crystal structure of AlN.

【図4】本発明によるフォトニックデバイス用基板の一
実施例を示す断面図である。
FIG. 4 is a sectional view showing one embodiment of a substrate for a photonic device according to the present invention.

【図5】図4に示した基板の上にデバイス多層膜を形成
して構成した発光デバイスを示す断面図である。
5 is a cross-sectional view showing a light emitting device formed by forming a device multilayer film on the substrate shown in FIG.

【図6】本発明によるフォトニックデバイス用基板を用
いて形成した受光デバイスを示す断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view showing a light receiving device formed using the photonic device substrate according to the present invention.

【図7】バッファ層成膜時における平均ガス流速とその
結晶性との関係を示すグラフである。
FIG. 7 is a graph showing the relationship between the average gas flow rate and the crystallinity during the formation of a buffer layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 C−面サファイア基板本体、 2 バッファ層、
3 AlN膜、 4、5AlGaN膜、 6、7 n型
AlGaInN膜、 8 発光層、 9 p型AlGa
InN膜、 10 低抵抗p型AlGaInN膜、 1
1、12 電極
1 C-plane sapphire substrate main body, 2 buffer layer,
3 AlN film, 4, 5 AlGaN film, 6, 7 n-type AlGaInN film, 8 light emitting layer, 9 p-type AlGa
InN film, 10 Low resistance p-type AlGaInN film, 1
1,12 electrodes

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 長井 晃余 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 (72)発明者 田中 光浩 愛知県名古屋市瑞穂区須田町2番56号 日 本碍子株式会社内 Fターム(参考) 5F041 AA03 CA22 CA34 CA65 5F045 AA04 AB18 AC08 AC12 AC18 AD15 AD16 AF01 AF02 AF03 AF04 AF07 AF09 BB12 BB13 BB16 CA12 CA19 DA53 DA58 5F049 MA04 MB02 NA13 PA04 QA18 SE12 SS01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Akiyo Nagai 2-56, Suda-cho, Mizuho-ku, Nagoya-shi, Aichi Japan Inside Nihon Insulators Co., Ltd. No. 56 F-term in Nihon Insulators Co., Ltd. (reference) 5F041 AA03 CA22 CA34 CA65 5F045 AA04 AB18 AC08 AC12 AC18 AD15 AD16 AF01 AF02 AF03 AF04 AF07 AF09 BB12 BB13 BB16 CA12 CA19 DA53 DA58

Claims (18)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】サファイア、ZnO、SiC、Si、Ga
As、GaNなどを基板本体として、その一方の表面に
堆積形成されたAlGaInN(x+y+z=
1,x,y,z≧0)バッファ層と、このバッファ層の
表面にエピタキシャル成長により堆積形成されたAl
GaInN(x+y+z=1,x,y,z≧0)デ
バイス多層膜とを具えるフォトニックデバイス用基板に
おいて、前記バッファ層中の、Al組成が最少の部分の
Al組成を、前記デバイス多層膜中の少なくとも最大膜
厚の層のAl組成以上とし、前記バッファ層のAl組成
xを、前記デバイス多層膜とは反対側よりデバイス多層
膜に向けて、連続的またはステップ状にAl組成比xの
値が小さくなるように構成したことを特徴とする、フォ
トニックデバイス用基板。
1. Sapphire, ZnO, SiC, Si, Ga
The as, GaN or the like as the substrate main body, Al x was deposited on the one surface Ga y In z N (x + y + z =
1, x, y, z ≧ 0) buffer layer and Al x deposited on the surface of the buffer layer by epitaxial growth
In a substrate for a photonic device including a device multilayer film of Ga y In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0), the Al composition of the buffer composition having the minimum Al composition is obtained by: The Al composition of at least the layer having the maximum thickness in the device multilayer film is equal to or more than the Al composition, and the Al composition x of the buffer layer is continuously or stepwise shifted toward the device multilayer film from the side opposite to the device multilayer film. A substrate for a photonic device, characterized in that the ratio x is reduced.
【請求項2】前記バッファ層中の、Al組成が最少の部
分のAl組成を、AlGaInN(x+y+z=
1,1.0≧x≧0.5)としたことを特徴とする、請
求項1に記載のフォトニックデバイス用基板。
Wherein said buffer layer, Al composition of the Al composition of the minimal portion, Al x Ga y In z N (x + y + z =
2. The substrate for a photonic device according to claim 1, wherein (1.0, x ≧ 0.5).
【請求項3】前記基板本体に最も近いバッファ層の部分
が、AlNなる組成を有することを特徴とする、請求項
1又は2に記載のフォトニックデバイス用基板。
3. The photonic device substrate according to claim 1, wherein a portion of the buffer layer closest to the substrate body has a composition of AlN.
【請求項4】前記バッファ層を構成するAlGa
N(x+y+z=1,x,y,z≧0)は、(00
2)ピークにおけるX線ロッキングカーブの半値巾FW
HMが90arcsec(ωスキャン)以下であることを特徴
とする、請求項1〜3のいずれか一に記載のフォトニッ
クデバイス用基板。
4. forming the buffer layer Al x Ga y I
nz N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) is (00
2) FWHM of X-ray rocking curve at peak
The photonic device substrate according to any one of claims 1 to 3, wherein HM is 90 arcsec (ω scan) or less.
【請求項5】前記バッファ層を、前記デバイス多層膜よ
りも高い基板表面温度で形成したことを特徴とする、請
求項1〜4のいずれか一に記載のフォトニックデバイス
用基板。
5. The photonic device substrate according to claim 1, wherein said buffer layer is formed at a substrate surface temperature higher than that of said device multilayer film.
【請求項6】前記バッファ層内、又は前記バッファ層と
前記デバイス多層膜との間において、Al組成の差が1
0原子%以上の界面を有することを特徴とする、請求項
1〜5のいずれか一に記載のフォトニックデバイス用基
板。
6. The semiconductor device according to claim 1, wherein a difference in Al composition in the buffer layer or between the buffer layer and the device multilayer film is 1 or more.
The photonic device substrate according to any one of claims 1 to 5, having an interface of 0 atomic% or more.
【請求項7】前記バッファ層を、サファイア、ZnO、
SiC、Si、GaAs、GaNなどの基板本体で支持
したことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記
載のフォトニックデバイス用基板。
7. The buffer layer is made of sapphire, ZnO,
The photonic device substrate according to any one of claims 1 to 6, wherein the substrate is supported by a substrate body made of SiC, Si, GaAs, GaN, or the like.
【請求項8】前記デバイス多層膜中のAl組成が最大の
層の組成を、AlGa InN(x+y+z=1,
1.0≧x≧0.3)としたことを特徴とする、請求項
1〜7のいずれか一に記載のフォトニックデバイス用基
板。
8. The device according to claim 1, wherein the Al composition in the device multilayer film is the largest.
The composition of the layer is AlxGa yInzN (x + y + z = 1,
1.0 ≧ x ≧ 0.3).
A base for a photonic device according to any one of 1 to 7
Board.
【請求項9】サファイア、ZnO、SiC、Si、Ga
As、GaNなどを基板本体として、その一方の表面に
堆積形成されたAlGaInN(x+y+z=
1,x,y,z≧0)バッファ層と、このバッファ層の
表面にエピタキシャル成長により堆積形成されたAl
GaInN(x+y+z=1,x,y,z≧0)デ
バイス多層膜とを具えるフォトニックデバイス用基板の
製造方法において、前記バッファ層中の、Al組成が最
少の部分のAl組成を、前記デバイス多層膜中の少なく
とも最大膜厚の層のAl組成以上とし、前記バッファ層
のAl組成xを、前記デバイス多層膜とは反対側よりデ
バイス多層膜に向けて、連続的またはステップ状にAl
組成比xの値が小さくなるように構成することを特徴と
する、フォトニックデバイス用基板の製造方法。
9. Sapphire, ZnO, SiC, Si, Ga
The as, GaN or the like as the substrate main body, Al x was deposited on the one surface Ga y In z N (x + y + z =
1, x, y, z ≧ 0) buffer layer and Al x deposited on the surface of the buffer layer by epitaxial growth
In a method for manufacturing a substrate for a photonic device, comprising: a Ga y In z N (x + y + z = 1, x, y, z ≧ 0) device multilayer film, an Al composition in a portion of the buffer layer having a minimum Al composition. The Al composition of at least the layer having the maximum thickness in the device multilayer film, and the Al composition x of the buffer layer is continuously or stepwise shifted toward the device multilayer film from the side opposite to the device multilayer film. To Al
A method for producing a substrate for a photonic device, wherein the composition ratio is configured to be small.
【請求項10】前記バッファ層を、前記デバイス多層膜
の成膜温度よりも高い基板表面温度でMOCVD法によ
りエピタキシャル成長させて形成することを特徴とす
る、請求項9に記載のフォトニックデバイス用基板の製
造方法。
10. The photonic device substrate according to claim 9, wherein said buffer layer is formed by epitaxial growth by MOCVD at a substrate surface temperature higher than a film forming temperature of said device multilayer film. Manufacturing method.
【請求項11】前記バッファ層の成膜時の基板表面温度
は1100℃以上とすることを特徴とする、請求項10
に記載のフォトニックデバイス用基板の製造方法。
11. The substrate surface temperature at the time of forming said buffer layer is 1100 ° C. or higher.
3. The method for producing a substrate for a photonic device according to item 1.
【請求項12】前記バッファ層の成膜時の基板表面温度
は1300℃未満とすることを特徴とする、請求項11
に記載のフォトニックデバイス用基板の製造方法。
12. The method according to claim 11, wherein the substrate surface temperature at the time of forming the buffer layer is less than 1300 ° C.
3. The method for producing a substrate for a photonic device according to item 1.
【請求項13】前記バッファ層を成膜する際に、キャリ
アガスとして使用する水素ガス及び窒素ガスの流量比
(水素ガス/窒素ガス)を、前記デバイス多層膜を成膜
する際にキャリアガスとして使用する水素ガス及び窒素
ガスの流量比(水素ガス/窒素ガス)よりも大きくする
ことを特徴とする、請求項9〜12のいずれか一に記載
のフォトニックデバイス用基板の製造方法。
13. The method according to claim 1, wherein a flow rate ratio of hydrogen gas and nitrogen gas (hydrogen gas / nitrogen gas) used as a carrier gas when forming the buffer layer is determined as a carrier gas when forming the device multilayer film. The method for manufacturing a substrate for a photonic device according to any one of claims 9 to 12, wherein a flow rate ratio of hydrogen gas and nitrogen gas (hydrogen gas / nitrogen gas) to be used is made larger.
【請求項14】前記バッファ層を成膜する際に使用する
V族原料ガスの、III族原料ガスに対する流量比(V族原
料ガス/III族原料ガス)を、前記デバイス多層膜を成
膜する際に使用するV族原料ガスの、III族原料ガスに対
する流量比(V族原料ガス/III族原料ガス)よりも小
さくすることを特徴とする、請求項9〜13の何れかに
記載のフォトニックデバイス用基板の製造方法。
14. A method for forming the buffer layer according to claim 1.
The flow rate ratio of the group V source gas to the group III source gas (group V source gas / group III source gas) is determined by the flow rate of the group V source gas used for forming the device multilayer film to the group III source gas. 14. The method for manufacturing a substrate for a photonic device according to claim 9, wherein the ratio is set to be smaller than the ratio (group V source gas / group III source gas).
【請求項15】前記バッファ層の成膜時における平均ガ
ス流量が1m/秒以上であることを特徴とする、請求項
9〜14のいずれか一に記載のフォトニックデバイス用
基板の製造方法。
15. The method for manufacturing a substrate for a photonic device according to claim 9, wherein an average gas flow rate at the time of forming the buffer layer is 1 m / sec or more.
【請求項16】前記バッファ層を、サファイア、Si
C、GaNなどの基板本体の表面に形成した後、この基
体本体によってバッファ層を支持した状態で、前記デバ
イス多層膜を成膜することを特徴とする、請求項9〜1
5のいずれか一に記載のフォトニックデバイス用基板の
製造方法。
16. The method according to claim 16, wherein the buffer layer is made of sapphire, Si
The device multilayer film is formed after forming on a surface of a substrate body such as C or GaN, with the buffer layer supported by the substrate body.
5. The method for manufacturing a substrate for a photonic device according to any one of 5.
【請求項17】前記バッファ層内、又は前記バッファ層
と前記デバイス多層膜との間において、Al組成の差が
10原子%以上の界面を形成することを特徴とする、請
求項9〜16のいずれか一に記載のフォトニックデバイ
ス用基板の製造方法。
17. The method according to claim 9, wherein an interface having a difference in Al composition of 10 atomic% or more is formed in said buffer layer or between said buffer layer and said device multilayer film. A method for manufacturing the substrate for a photonic device according to any one of the above.
【請求項18】前記デバイス多層膜中のAl組成が最大
の層の組成が、AlGaInN(x+y+z=
1,1.0≧x≧0.3)であることを特徴とする、請
求項9〜17のいずれか一に記載のフォトニックデバイ
ス用基板の製造方法。
18. The Al composition in the device multilayer film composition of the largest layer, Al x Ga y In z N (x + y + z =
The method for manufacturing a substrate for a photonic device according to any one of claims 9 to 17, wherein (1, 1.0? X? 0.3).
JP2001114067A 2000-05-22 2001-04-12 Manufacturing method of substrate for photonic device Expired - Lifetime JP4131618B2 (en)

Priority Applications (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2001114067A JP4131618B2 (en) 2000-05-22 2001-04-12 Manufacturing method of substrate for photonic device
US09/854,925 US6495894B2 (en) 2000-05-22 2001-05-14 Photonic device, a substrate for fabricating a photonic device, a method for fabricating the photonic device and a method for manufacturing the photonic device-fabricating substrate
KR1020010027650A KR20010107604A (en) 2000-05-22 2001-05-21 A photonic device, a substrate for fabricating a photonic device, a method for fabricating the photonic device and a method for manufacturing the photonic device-fabricating substrate
EP01112409.6A EP1160882B1 (en) 2000-05-22 2001-05-21 Method for manufacturing a photonic device
CNB011372893A CN1193439C (en) 2000-05-22 2001-05-22 Luminous element, substrate for mfg. same, and mfg. method for mfg. them

Applications Claiming Priority (5)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000149191 2000-05-22
JP2000-149191 2000-05-22
JP2000-293846 2000-09-27
JP2000293846 2000-09-27
JP2001114067A JP4131618B2 (en) 2000-05-22 2001-04-12 Manufacturing method of substrate for photonic device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2002176197A true JP2002176197A (en) 2002-06-21
JP4131618B2 JP4131618B2 (en) 2008-08-13

Family

ID=27343446

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2001114067A Expired - Lifetime JP4131618B2 (en) 2000-05-22 2001-04-12 Manufacturing method of substrate for photonic device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4131618B2 (en)

Cited By (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005129939A (en) * 2003-10-21 2005-05-19 Lumileds Lighting Us Llc Photonic crystal light emitting device
JP2006191142A (en) * 2000-11-21 2006-07-20 Ngk Insulators Ltd Method for manufacturing group iii nitride film, ground film for manufacturing the group iii nitride film and method for manufacturing the same
WO2006080376A1 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Rohm Co., Ltd Nitride semiconductor device and method of growing nitride semiconductor crystal layer
JP2007273724A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Ngk Insulators Ltd Photodetector and method of manufacturing same
JP2008235769A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd METHOD OF FORMING AlGaN CRYSTAL LAYER
WO2009113458A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 昭和電工株式会社 Group iii nitride semiconductor device and method for manufacturing the same, group iii nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same, and lamp
JP2012074740A (en) * 2011-12-28 2012-04-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor light-emitting element
KR101254539B1 (en) 2004-04-28 2013-04-19 버티클 인코퍼레이티드 Vertical structure semiconductor devices
JP2013128103A (en) * 2011-11-17 2013-06-27 Sanken Electric Co Ltd Nitride semiconductor device and nitride semiconductor device manufacturing method
WO2016009577A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 キヤノンアネルバ株式会社 Method for forming nitride semiconductor layer and method for manufacturing semiconductor device
JP2016058512A (en) * 2014-09-09 2016-04-21 住友電気工業株式会社 Epitaxial layer-deposited gallium nitride film composite substrate and method for manufacturing the same
JP2021073702A (en) * 2015-09-11 2021-05-13 国立大学法人三重大学 Nitride semiconductor substrate

Cited By (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006191142A (en) * 2000-11-21 2006-07-20 Ngk Insulators Ltd Method for manufacturing group iii nitride film, ground film for manufacturing the group iii nitride film and method for manufacturing the same
JP2005129939A (en) * 2003-10-21 2005-05-19 Lumileds Lighting Us Llc Photonic crystal light emitting device
KR101264322B1 (en) * 2004-04-28 2013-05-22 버티클 인코퍼레이티드 Vertical structure semiconductor devices
KR101254539B1 (en) 2004-04-28 2013-04-19 버티클 인코퍼레이티드 Vertical structure semiconductor devices
WO2006080376A1 (en) * 2005-01-27 2006-08-03 Rohm Co., Ltd Nitride semiconductor device and method of growing nitride semiconductor crystal layer
JP2007273724A (en) * 2006-03-31 2007-10-18 Ngk Insulators Ltd Photodetector and method of manufacturing same
JP2008235769A (en) * 2007-03-23 2008-10-02 Ngk Insulators Ltd METHOD OF FORMING AlGaN CRYSTAL LAYER
KR101159995B1 (en) * 2008-03-13 2012-06-25 쇼와 덴코 가부시키가이샤 Group iii nitride semiconductor device and method for manufacturing the same, group iii nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same, and lamp
US8569794B2 (en) 2008-03-13 2013-10-29 Toyoda Gosei Co., Ltd. Group III nitride semiconductor device and method for manufacturing the same, group III nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same, and lamp
JPWO2009113458A1 (en) * 2008-03-13 2011-07-21 昭和電工株式会社 Group III nitride semiconductor device and group III nitride semiconductor light emitting device
JP4644754B2 (en) * 2008-03-13 2011-03-02 昭和電工株式会社 Group III nitride semiconductor device and group III nitride semiconductor light emitting device
JP2010272887A (en) * 2008-03-13 2010-12-02 Showa Denko Kk Method of manufacturing group iii nitride semiconductor element and method of manufacturing the group iii nitride semiconductor light-emitting device
WO2009113458A1 (en) * 2008-03-13 2009-09-17 昭和電工株式会社 Group iii nitride semiconductor device and method for manufacturing the same, group iii nitride semiconductor light-emitting device and method for manufacturing the same, and lamp
JP2013128103A (en) * 2011-11-17 2013-06-27 Sanken Electric Co Ltd Nitride semiconductor device and nitride semiconductor device manufacturing method
JP2012074740A (en) * 2011-12-28 2012-04-12 Sumitomo Electric Ind Ltd Semiconductor light-emitting element
WO2016009577A1 (en) * 2014-07-18 2016-01-21 キヤノンアネルバ株式会社 Method for forming nitride semiconductor layer and method for manufacturing semiconductor device
KR20160020401A (en) * 2014-07-18 2016-02-23 캐논 아네르바 가부시키가이샤 Film forming method of nitride semiconductor layer and manufacturing method of semiconductor device
JP6001194B2 (en) * 2014-07-18 2016-10-05 キヤノンアネルバ株式会社 Method for forming nitride semiconductor layer and method for manufacturing semiconductor device
KR101687595B1 (en) * 2014-07-18 2016-12-19 캐논 아네르바 가부시키가이샤 Film forming method of nitride semiconductor layer and manufacturing method of semiconductor device
JP2016058512A (en) * 2014-09-09 2016-04-21 住友電気工業株式会社 Epitaxial layer-deposited gallium nitride film composite substrate and method for manufacturing the same
JP2021073702A (en) * 2015-09-11 2021-05-13 国立大学法人三重大学 Nitride semiconductor substrate
JP7244116B2 (en) 2015-09-11 2023-03-22 国立大学法人三重大学 nitride semiconductor substrate

Also Published As

Publication number Publication date
JP4131618B2 (en) 2008-08-13

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6495894B2 (en) Photonic device, a substrate for fabricating a photonic device, a method for fabricating the photonic device and a method for manufacturing the photonic device-fabricating substrate
US7998773B2 (en) Method of growing semiconductor heterostructures based on gallium nitride
US8183071B2 (en) Method for producing nitride semiconductor optical device and epitaxial wafer
JP2001160627A (en) Group iii nitride compound semiconductor light emitting element
US7645622B2 (en) Method of producing nitride-based semiconductor device, and light-emitting device produced thereby
TW201145584A (en) Process for production of nitride semiconductor element, nitride semiconductor light-emitting element, and light-emitting device
JPH11135832A (en) Gallium nitride group compound semiconductor and manufacture therefor
JPH1084132A (en) Semiconductor light emitting element
US20180182916A1 (en) Group iii nitride semiconductor light-emitting device and production method therefor
JPH09293897A (en) Semiconductor element and manufacture thereof
JP4734786B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP5073624B2 (en) Method for growing zinc oxide based semiconductor and method for manufacturing semiconductor light emitting device
JP2000091234A (en) Manufacture of iii-v nitride compound semiconductor
WO2004086521A1 (en) Light-emitting device and method for manufacturing light-emitting device
JPH05110139A (en) Growing method for crystal of gallium-aluminum nitride semiconductor
JP2002176197A (en) Substrate for photonic device and its fabricating method
JP3626423B2 (en) Photonic device manufacturing method
WO2010098163A1 (en) Light emitting element producing method and light emitting element
JPH0832113A (en) Manufacture of p-type gan semiconductor
JPH11145063A (en) Semiconductor device having gallium nitride semiconductor layer and its manufacture
JP2009023853A (en) Group iii-v nitride semiconductor substrate, method for manufacturing the same, and group iii-v nitride semiconductor device
EP1869717B1 (en) Production method of group iii nitride semioconductor element
KR100998234B1 (en) Nitride semiconductor light emitting device and method for fabricating the same
US10461214B2 (en) Method for producing group III nitride semiconductor light-emitting device
JP2004014587A (en) Nitride compound semiconductor epitaxial wafer and light emitting element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20050121

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20070910

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20071113

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080115

RD03 Notification of appointment of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423

Effective date: 20080115

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20080304

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20080502

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20080527

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20080527

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110606

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Ref document number: 4131618

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

S201 Request for registration of exclusive licence

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R314201

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120606

Year of fee payment: 4

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130606

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140606

Year of fee payment: 6

EXPY Cancellation because of completion of term