JP2002367906A - 半導体多層構造を成長させる方法 - Google Patents

半導体多層構造を成長させる方法

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＢＥによって高品質な窒化物半導体層を成
長させること。 【解決手段】 本発明による分子線エピタキシーによっ
て（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を成長させる方法は、ａ）成
長チャンバ内に基板を配置する工程と、ｂ）少なくとも
６５０℃の基板温度で、基板上に第１のインジウムモル
分率を有する第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる工
程と、ｃ）成長チャンバへのインジウムの供給速度を変
化させ、少なくとも６５０℃の基板温度で第１の（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｎ層上に第１のインジウムモル分率と異なる
第２のインジウムモル分率を有する第２の（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ層を成長させる工程とを包含し、成長チャンバへ
のアンモニアおよびガリウムの供給速度は、第１の層お
よび該第２の層の成長中実質的に一定である。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＩＩＩ族窒化物半
導体材料をエピタキシャル成長させるための分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法に関する。より詳細には、本発明
は、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ量子井戸構造または多重量子井戸
構造をエピタキシャル成長させるの分子線エピタキシー
（ＭＢＥ）法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩｎxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）材料系
は、便宜上本明細書中では「（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ」と呼
ぶ。用語「ＩｎＧａＮ」は、インジウムのモル分率が０
より大きく、１未満である複数の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ系を
表すために用いられる。
【０００３】分子線エピタキシー（ＭＢＥ）または化学
的気相成長法（ＣＶＤ）によって、ＩＩＩ族窒化物半導
体材料を基板上にエピタキシャル成長させることができ
る。この化学的気相成長法（ＣＶＤ）は、気相エピタキ
シー（ＶＰＥ）としても知られている。
【０００４】ＣＶＤ（またはＶＰＥ）は、通常大気圧
（ただし、典型的には約１０ｋＰａのわずかに減圧した
場合もある）の装置内で行われる。エピタキシャル成長
が行われると、エピタキシャル成長に用いられるアンモ
ニアと、１つ以上のＩＩＩ族元素を提供する化学種と
が、実質的に同時に基板表面に供給され、従って基板表
面に隣接し、かつ基板表面全体にわたって流れる境界層
を形成する。このガス状の境界層において、エピタキシ
ャル堆積される窒素および他の元素を形成するように分
解がおこって、気相平衡状態によりエピタキシャル成長
が生じる。
【０００５】ＣＶＤと異なり、ＭＢＥは高真空環境で行
われる。（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ系にＭＢＥを適用する場合、
典型的には、約１×１０-3Ｐａ程度の超高真空（ＵＨ
Ｖ）環境が用いられる。供給管により窒素前駆体をＭＢ
Ｅチャンバに供給し、ガリウムおよび／またはイリジウ
ムを提供する化学種、おそらくドーパント化学種もま
た、加熱された蒸発セル内の適切なソースから供給され
る。この蒸発セルには、エピタキシャル成長時に、ＭＢ
Ｅチャンバ内に供給される化学種の量を制御するための
制御可能なシャッターが取付けられている。蒸発セルか
らのシャッター制御された排出口と窒素供給管とが、エ
ピタキシャル成長が起こる基板表面と面する。窒素前駆
体および蒸発セルから供給される化学種は、ＭＢＥチャ
ンバを横切って、堆積力学によって引き起こされるエピ
タキシャル成長が生じる基板へと到達する。
【０００６】現在、高品質の窒化物半導体層の成長は、
その大半が有機金属化学的気相成長（ＭＯＣＶＤ）法を
用いて行われている。ＭＯＣＶＤ法は、１０００：１を
十分に超えるＶ／ＩＩＩ比で成長を起こすことができ
る。Ｖ／ＩＩＩ比とは、成長プロセス中のＶ族元素対Ｉ
ＩＩ族元素のモル比である。より高い基板温度を用いる
ことでより高品質な半導体層を得ることができるため、
高Ｖ／ＩＩＩ比が好ましい。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】現在、ＭＢＥによって
高品質な窒化物半導体層を成長させることは、ＭＯＣＶ
Ｄによってこのような窒化物半導体層を成長させるより
も困難である。主な問題は、成長プロセス時に十分な窒
素を供給することにある。ＭＢＥにより窒化物半導体層
を成長させる際に、１０：１以上のＶ／ＩＩＩ比を得る
ことは困難である。窒化物層のＭＢＥ成長で通常用いら
れる窒素ソースは、２つあり、プラズマ励起分子窒素ま
たはアンモニアである。
【０００８】ＩｎＧａＮ層の１つの特別のアプリケーシ
ョンは、青−緑領域のスペクトルで光を発する発光ダイ
オードおよびレーザダイオードの製造である。このスペ
クトル領域で発光する発光ダイオードおよびレーザダイ
オードは、ＩＩＩ族窒化物半導体の層構造を用いて製造
され得る。このことは、Ｓ．Ｎａｋａｍｕｒａおよび
Ｇ．Ｆａｓｏｌの「Ｔｈｅ Ｂｌｕｅ Ｌａｓｅｒ Ｄ
ｉｏｄｅ」（Ｓｐｒｉｎｇｅｒ−Ｖｅｒｌａｇ （１９
９７年））に開示されている。（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ量子井
戸構造は、これらの発光ダイオードおよびレーザダイオ
ードの活性領域に必須の構成要素である。
【０００９】青−緑領域のスペクトルで発光する市販の
発光ダイオードまたはレーザダイオードの（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ量子井戸構造は、ＭＯＣＶＤ成長法を用いて成長
させたものである。このようなレーザダイオードまたは
発光ダイオードのＭＯＣＶＤによる市販の成長について
は、（上述の）ＮａｋａｍｕｒａおよびＦａｓｏｌ、な
らびに「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅ
ｒｓ」Ｖｏｌ．６８、ｐ３１４７（１９９６年）におい
てＳ．Ｋｅｌｌｅｒらが報告している。
【００１０】（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ量子井戸構造のＭＢＥ成
長の成功例の報告もいくつかある。例えば、ＭＢＥによ
るＩｎＧａＮ量子井戸構造を６７０℃の成長温度で成長
させたという報告が、Ｈ．Ｒｉｅｃｈｅｒｔらによる
「Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ Ｉｎｔｅｒｎａｔｉ
ｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎｃｅ ａｎｄ Ｎｉｔｒｉ
ｄｅ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ」（Ｔｏｋｕｓｈ
ｉｎａ、Ｊａｐａｎ（１９９７年））、およびＷ．Ｄ
Ｈｅｒｚｏｇらによる「Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ
ｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ ７０、ｐ１３３３（１９
９７年）においてなされた。これらの文献の両方におい
て、成長プロセスに必要な活性化した窒素を生成するた
めに、プラズマソースが用いられた。
【００１１】Ｎ．Ｇｒａｎｄｊｅａｎらは、「Ａｐｐｌ
ｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ」Ｖｏｌ．
７４、ｐ３６１６（１９９９年）において、窒素ソース
としてアンモニアを用いた（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ多重量子井
戸構造のＭＢＥ成長を報告した。しかしながら、この成
長プロセスは、５７０℃〜６２０℃の範囲の低成長温度
で行われた。Ｖ／ＩＩＩ比が低くなる成長チャンバへの
アンモニアのフラックスが低いために低成長温度が得ら
れた。
【００１２】低成長温度の結果、これら従来技術のＭＢ
Ｅ法によって成長されたＩｎＧａＮ層の品質は、ＭＯＣ
ＶＤによって成長されたＩｎＧａＮ層の品質と比べては
るかに低い。
【００１３】米国特許第５ ６０２ ４１８号は、基板
上に多結晶層を成長させる方法を開示している。この方
法によって、基板に対して格子不整合な単結晶層が、多
結晶層上に成長することができる。上記特許は、単結晶
層上にさらなる層を続いて成長させることについては言
及していない。上記方法では、Ｒ面サファイア基板上へ
のＩｎＧａＮ層の成長を含む複数の材料系について説明
している。米国特許第５ ６０２ ４１８号では、Ｉｎ
ＧａＮ単結晶層に関して７００℃の成長温度について言
及しているが、このような成長温度がどのようにして達
成され得るかについては何ら言及していない。
【００１４】
【課題を解決するための手段】本発明による分子線エピ
タキシーによって（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を成長 させ
る方法は、ａ）成長チャンバ内に基板を配置する工程
と、ｂ）少なくとも６５０℃の基板温度で、該基板上に
第１のインジウムモル分率を有する第１の（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ層を成長させる工程と、ｃ）該成長チャンバへの
インジウムの供給速度を変化させ、少なくとも６５０℃
の基板温度で該第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上に該第１の
インジウムモル分率と異なる第２のインジウムモル分率
を有する第２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる工程と
を包含し、該成長チャンバへのアンモニアおよびガリウ
ムの供給速度は、該第１の層および該第２の層の成長中
実質的に一定であり、これにより上記目的を達成する。
【００１５】ｄ）前記成長チャンバへのインジウムの供
給速度を変化させ、少なくとも６５０℃の基板温度で前
記第２の層上に前記第２のインジウムモル分率と異なる
第３のインジウムモル分率を有する第３の（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ層を成長させる工程をさらに包含してもよい。
【００１６】ｅ）前記成長チャンバへのインジウムの供
給速度を変化させ、少なくとも６５０℃の基板温度で前
記第３の層上に前記第２のインジウムモル分率を有する
第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる工程と、ｆ）該
成長チャンバへのインジウムの供給速度を変化させ、少
なくとも６５０℃の基板温度で該第４の層上に前記第３
のインジウムモル分率を有する第５の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ
層を成長させる工程とをさらに包含してもよい。
【００１７】ＩｎＧａＮ層の各層を成長させる間、前記
基板温度は６５０℃〜８００℃の範囲であってもよい。
【００１８】前記成長チャンバへのアンモニアの流量
と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
量とのモル比は、少なくとも１０：１となるように選択
されてもよい。
【００１９】前記成長チャンバへのアンモニアの流量
と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
量とのモル比は、少なくとも５００：１となるように選
択されてもよい。
【００２０】前記成長チャンバへのアンモニアの流量
と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
量とのモル比は、１０，０００：１未満となるように選
択されてもよい。
【００２１】前記成長チャンバに供給されるアンモニア
のビーム等価圧は、１×１０-4ｍｂａｒより大きくても
よい。
【００２２】前記成長チャンバに供給されるアンモニア
のビーム等価圧は、２×１０-2ｍｂａｒ以下であっても
よい。
【００２３】前記成長チャンバに供給されるインジウム
およびガリウムのビーム等価圧は、１×１０-8ｍｂａｒ
以上であってもよい。
【００２４】前記成長チャンバに供給されるインジウム
およびガリウムのビーム等価圧は、１×１０-4ｍｂａｒ
未満であってもよい。
【００２５】前記第２のインジウムモル分率は、前記第
１のインジウムモル分率よりも大きくてもよい。
【００２６】前記第１のインジウムモル分率は０であ
り、前記第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層はＧａＮ層であって
もよい。
【００２７】前記第３のインジウムモル分率は約０．０
５であってもよい。
【００２８】前記第２のインジウムモル分率は約０．２
であってもよい。
【００２９】各層は、実質的に同じ基板温度で成長して
もよい。
【００３０】（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造が、上記に記載の
方法によって成長されてもよい。
【００３１】（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層レーザダイオードが、
上記に記載の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を含んでもよい。
【００３２】（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ発光ダイオードが、上記
に記載の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を含んでもよい。
【００３３】本発明の第１の局面は、分子線エピタキシ
ーによって（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を成長させる方法を
提供する。上記方法は、（ａ）成長チャンバ内に基板を
配置する工程と、（ｂ）少なくとも６５０℃の基板温度
でその基板上に第１のインジウムモル分率を有する第１
の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる工程と、（ｃ）成長
チャンバへのインジウムの供給速度を変化させ、それに
より少なくとも６５０℃の基板温度で第１のインジウム
モル分率と異なる第２のインジウムモル分率を有する第
２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層上
に成長させる工程とを包含する。その成長チャンバへの
アンモニアおよびガリウムの供給速度は、第１の層およ
び第２の層が成長する間、実質的に一定に維持される。
【００３４】最大約０．２までのインジウムモル分率に
相当する低いインジウム供給速度では、（Ｉｎ，Ｇａ）
Ｎ層の成長速度は、主にガリウムの供給速度によって決
定される。従って、第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および第
２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる間、ガリウムの供
給速度を実質的に一定に維持することによって、第１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の成長速度は、第２の（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ層の成長速度に実質的に等しくなることを保証
し、このことによって層構造の成長品質は向上する。
【００３５】本発明の方法は、成長プロセスに必要な窒
素ソースとしてアンモニアガスを用いる。これにより、
プラズマソースを提供する場合に比べて簡便となる。上
記方法は、より高い成長温度を用いるために、例えばＧ
ｒａｎｄｊｅａｎらの方法によって成長された層よりも
高品質な（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ構造を生成する。
【００３６】上記方法は、（ｄ）成長チャンバへのイン
ジウムの供給速度を変化させ、それにより少なくとも６
５０℃の基板温度で、第２のインジウムモル分率と異な
る第３のインジウムモル分率を有する第３の（Ｉｎ，Ｇ
ａ）Ｎ層を第２の層上に成長させる工程をさらに包含し
てもよい。
【００３７】上記方法は、（ｅ）成長チャンバへのイン
ジウムの供給速度を変化させ、それにより少なくとも６
５０℃の基板温度で、第２のインジウムモル分率を有す
る第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を第３の層上に成長させる
工程と、（ｆ）成長チャンバへのインジウムの供給速度
を変化させ、それにより少なくとも６５０℃の基板温度
で、第３のインジウムモル分率を有する第５の（Ｉｎ，
Ｇａ）Ｎ層を第４の層上に成長する工程とをさらに包含
してもよい。
【００３８】ガリウムおよびアンモニアの供給速度は、
第３の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる間、実質的に一
定に保持される。また第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層および
第５の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が提供される場合にも、これ
らガリウムおよびアンモニアの供給速度は実質的に一定
に保持される。ガリウムの供給速度が、成長プロセス全
体を通して実質的に一定に保持されるため、上記構造の
すべての層は、同じ成長速度で成長する。
【００３９】ＩｎＧａＮ層の成長時の基板温度は、６５
０℃〜８００℃の範囲であり得る。基板温度が上昇する
につれて、インジウムは、新たに成長したＩｎＧａＮ層
から脱離しようとする。インジウムの脱離を防ぐため、
成長チャンバ内の圧力を上げる必要がある。基板温度が
８００℃をはるかに超えている場合、成長チャンバに必
要な圧力は非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢＥの
成長条件よりもＭＯＣＶＤの成長条件により近くなり、
この成長プロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスでなく
なる。従って、８００℃以下の基板温度を用いることが
好ましい。
【００４０】アンモニアが成長チャンバへ流れる流量
と、インジウムおよびガリウムが成長チャンバへ流れる
流量とのモル比は、少なくとも１０：１となるように選
択され得る。成長温度および層の品質は、１０：１以下
のＶ：ＩＩＩ比の場合に対して劣る。アンモニアが成長
チャンバへ流れる流量と、インジウムおよびガリウムが
成長チャンバへ流れる流量とのモル比は、少なくとも５
００：１となるように選択されてもよい。
【００４１】アンモニアが成長チャンバへ流れる流量
と、インジウムおよびガリウムが成長チャンバへ流れる
流量とのモル比は、１０，０００：１未満となるように
選択されてもよい。１０，０００：１よりもはるかに大
きな比の値の場合も同様に、成長チャンバに必要なガス
圧は非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢＥの成長条
件よりもＭＯＣＶＤの成長条件により近くなり、この成
長プロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスでなくなる。
【００４２】成長チャンバへ供給されるアンモニアのビ
ーム等価圧（ｂｅａｍ ｅｑｕｉｖａｌｅｎｔ ｐｒｅ
ｓｓｕｒｅ）は、１×１０-4ｍｂａｒより高くあり得
る。１×１０-4ｍｂａｒ以下のアンモニアのビーム等価
圧の場合、成長速度は非常に低くなり、高品質な層を確
実に成長させることができなくなる。
【００４３】成長チャンバへ供給されるアンモニアのビ
ーム等価圧は、２×１０-2ｍｂａｒ以下であり得る。２
×１０-2ｍｂａｒをはるかに超えるアンモニアのビーム
等価圧の場合も同様に、成長チャンバに必要なガス圧は
非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢＥの成長条件よ
りもＭＯＣＶＤの成長条件により近くなり、この成長プ
ロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスでなくなる。
【００４４】成長チャンバに供給されるインジウムおよ
びガリウムのビーム等価圧は、１×１０-8ｍｂａｒ以上
であり得る。１×１０-8ｍｂａｒ未満のインジウムおよ
びガリウムのビーム等価圧の場合、成長速度は非常に低
くなり、高品質な層を確実に成長させることができなく
なる。
【００４５】成長チャンバに供給されるインジウムおよ
びガリウムのビーム等価圧は、１×１０-4ｍｂａｒ未満
であり得る。１×１０-4ｍｂａｒをはるかに超えるアン
モニアのビーム等価圧の場合も同様に、成長チャンバに
必要なガス圧は非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢ
Ｅの成長条件よりもＭＯＣＶＤの成長条件により近くな
り、この成長プロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスで
なくなる。
【００４６】第２のインジウムモル分率は、第１のイン
ジウムモル分率よりも大きくてもよい。
【００４７】第１のインジウムモル分率はゼロであって
もよく、第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層はＧａＮ層であって
もよい。
【００４８】第３のインジウムモル分率は、約０．０５
であってもよい。
【００４９】第２のインジウムモル分率は、約０．２で
あってもよい。
【００５０】各層は、実質的に同じ基板温度で成長され
てもよい。これにより、１つ目の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の
成長と次の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の成長との間で、基板温
度を変更する必要がある場合に必要とされる成長プロセ
スにおける中断をなくすことができ、その結果、層の品
質は向上する。
【００５１】本発明の第２の局面は、上述に規定の方法
によって成長された（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造を提供す
る。
【００５２】本発明の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造は、例え
ば、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎレーザダイオードまたは（Ｉｎ，
Ｇａ）Ｎ発光ダイオードに組み込まれてもよい。
【００５３】
【発明の実施の形態】次に、本発明の好適な実施形態を
添付の図面を参照しながら図示される例を用いて説明す
る。
【００５４】図１は、典型的なＩｎＧａＮ層構造１の模
式的な断面図である。この構造は、基板２上に成長した
複数の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ半導体層（図１の例では５層を
示す）からなる。（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３〜７は異なるイ
ンジウムモル分率を有しており、これによりこれらの層
間で禁止帯が変化する。層のインジウム含有量は、高イ
ンジウムモル分率の層がそれより低いインジウムモル分
率を有する２つの層間に配置されるといったように変化
する。逆の場合も同様である。その結果、図１の（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｎ層構造は、低いバンドギャップを有する
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層が、それよりも高いバンドギャップ
を有する２つの（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層間に挟まれた状態で
形成される。従って、図１の構造は、多重量子井戸構造
として知られている。
【００５５】図１の実施形態において、第２の（Ｉｎ，
Ｇａ）Ｎ層４および第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層６は、第
１の層３、第３の層５および第５の層７よりも高いイン
ジウムモル分率を有する。第２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層４
および第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層６は、便宜上「インジ
ウムリッチ層」と呼ぶ。
【００５６】図１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造において、
インジウムリッチ層４、６のインジウムモル分率は、
０．２である。図１の量子井戸構造において、第１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３のインジウム含有量は０であり、
従ってこの第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３は、ＧａＮ層で
ある。第３の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層５および第５の（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｎ層７のインジウムモル分率は０．０５であ
る。しかしながら、層構造は、これらの特定のインジウ
ム含有量値に限定されない。あるいは、例えば、第３の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層５および第５の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層
７のインジウム含有量が０であり、従ってこれらの層は
ＧａＮ層であってもよい。第１の低インジウム層３のイ
ンジウム含有量は、好ましくは、第２の低インジウム層
５、７よりも低い。
【００５７】図１には５個の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を示す
が、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造は、５個の（Ｉｎ，Ｇａ）
Ｎ層よりも少なくてもよいし、多くてもよい。原則とし
て、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造は、第１の（Ｉｎ，Ｇａ）
Ｎ層３および第２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層４のみからなり
得る。
【００５８】図１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造のＭＢＥ成
長法を次に説明する。
【００５９】まず、適切な基板２を任意の従来の方法で
準備し洗浄する。次に、その基板２を適切なＭＢＥ装置
の成長チャンバ内へ導入する。基板は、ＧａＮまたはＡ
ｌyＧａ1-yＮ（０＜ｙ＜１）のバルク基板であり得る。
または、基板は、例えば、ＧａＮのエピタキシャル層
が、サファイア、ＳｉＣ、Ｓｉ、ＺｎＯまたはＭｇＯの
ベース基板上に堆積されたものからなってもよい。
【００６０】まず、この基板を所定の成長温度まで加熱
する。本発明によれば、この成長温度は、少なくとも６
５０℃である。６５０℃よりも高い成長温度を用いても
よく、層が成長する成長温度が高ければ高いほど、この
層の品質は向上する。以下に説明するように、ＩｎＧａ
Ｎ層を成長させるには、８００℃未満の基板温度が好ま
しい。
【００６１】ＧａＮは、約８００℃以上の温度まで加熱
されると分解し始める。この分解は、ＧａＮの表面に窒
素ガスまたはアンモニアガスを超過圧力下で供給するこ
とによって防ぐことができる。従って、用いられる基板
がＧａＮ基板またはＧａＮのエピタキシャル層がベース
基板に堆積された基板の場合、基板の熱分解を防ぐため
に、基板温度が上昇する間、成長チャンバにアンモニア
ガスを供給することが好ましい。原則として、実質的に
８００℃未満の基板温度では、アンモニアガスを供給す
る必要はないが、加熱工程の期間全体にわたって、アン
モニアガスを供給する方がより好都合である。
【００６２】基板温度が所望の成長温度まで上昇する速
度は、基板の温度分布が不均一になると基板に熱応力を
引き起こすため、基板の温度分布が不均一とならないよ
うに大きすぎてはいけない。１分あたり１０〜１２０℃
の範囲の温度上昇速度が適切であるとわかっている。
【００６３】図１に示す（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造におい
て、基板２上に成長される第１の層３は、ＧａＮ層また
は低インジウム含有量を有するＩｎＧａＮ層である。こ
のような層を成長させるための適切な成長温度は、６５
０℃〜１，０００℃の範囲である。従って、基板温度
は、第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３の成長を始める前に、
この範囲の温度まで上昇される。
【００６４】ＭＢＥによりＩｎＧａＮ層を成長させるた
めには、窒素、ガリウムおよびインジウムを成長チャン
バへ供給する必要がある。本発明において、成長プロセ
スに必要な窒素は、アンモニアガスを成長チャンバに供
給することによって提供される。従って、基板が、Ｉｎ
ＧａＮ多重量子井戸構造の第１の層の所望の成長温度に
達すると、（例えば、基板が所望の成長温度まで加熱さ
れているが、アンモニアガスの供給がまだ開始していな
い場合に）成長チャンバへのアンモニアガスの供給が開
始する。本発明によれば、アンモニアガスの成長チャン
バへの供給は、ＩｎＧａＮ量子井戸構造の成長の間ずっ
と連続して維持される。
【００６５】基板が第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３の所望
の成長温度に達すると、好ましくは、最大３０分間この
温度を維持して、基板をベーキングし、それによって基
板から不純物を除去する。
【００６６】ベーキング工程が終了すると（または、ベ
ーキング工程がない場合には、基板２の温度が第１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３の適切な成長温度に達すると）、
成長チャンバへのガリウムの供給が開始する。この成長
チャンバへのガリウムの供給は、図２ａに示すように、
時刻ｔ0で生じる。次に、ガリウムおよび窒素の両方が
成長チャンバへと供給されて、その結果、ＭＢＥによっ
て基板２上にＧａＮ層３が成長する。ＧａＮ層３の成長
は、層３が所望の厚さに達するまで続く。
【００６７】層３を所望の厚さまで成長するために必要
な時間に相当する成長期間の後、成長チャンバへのイン
ジウムの供給が、図２ｂに示されるように時刻ｔ1で開
始する。ここでインジウム、ガリウムおよび窒素が、成
長チャンバに供給されて、その結果ＧａＮ層３上にＩｎ
ＧａＮ層４がエピタキシャル成長する。この成長プロセ
スの段階は、ＩｎＧａＮ層４が所望の厚さまで成長する
のに必要な時間続く。
【００６８】ＩｎＧａＮ層４の成長時のインジウムフラ
ックスは、この層の所望のインジウムモル分率を得るよ
うに選択される。例えば、所望のインジウムモル分率が
０．２（すなわち、層４がＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎ層）である
場合、時刻ｔ1〜ｔ2の間に成長チャンバへ供給されるイ
ンジウムフラックスが適切に選択される。
【００６９】ＩｎＧａＮ層４が所望の厚さまで成長する
と、成長チャンバへのインジウムの供給は、時刻ｔ2で
停止する。窒素およびガリウムの供給は維持されて、そ
の結果ＩｎＧａＮ層４上にさらなるＧａＮ層５が成長す
る。
【００７０】第２のインジウムリッチＩｎＧａＮ層６を
成長させるために、次の成長プロセスの間のインジウム
の供給は、時刻ｔ3で開始する。ＩｎＧａＮ層６を所望
の厚さまで成長させるのに必要な時間の後、次に時刻ｔ
4でインジウムの供給が停止し、続いてＧａＮ層７が成
長する。最後に、ＧａＮ層７の成長が終了すると、時刻
ｔ5でガリウムの供給が停止する。
【００７１】図２ａおよび２ｂから、ガリウムフラック
スが、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ量子井戸構造１の成長の全体に
わたって実質的に一定値であることが分かる。成長され
た層の組成は、インジウムフラックスを変化させること
によって変化する。この実施形態では、インジウムフラ
ックスは、単純に０（「オフ」）とプリセット値（「オ
ン」）との間で変化させた。これにより、ＧａＮ層とＩ
ｎＧａＮ層とが交互に成長する。（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ量子
井戸構造１を成長させる間、ガリウムフラックスを一定
に維持することによって、成長速度も一定となるという
利点も有する。これは、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層の成長速度
が、インジウムの供給速度が低い場合には、主にガリウ
ムの供給速度によって決定されるからである。従って、
成長プロセス全体を通して、ガリウムの供給速度を実質
的に一定に維持することによって、量子井戸構造１の各
層が同じ成長速度で成長することを保証し、この結果、
量子井戸構造１の成長品質は向上する。
【００７２】図２ａおよび２ｂの実施形態では、第１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３、第３の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層５お
よび第５の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層７がＧａＮ層である。別
の実施形態では、これらの層のうち任意の１以上の層
が、第２のＩｎＧａＮ層４および第４のＩｎＧａＮ層６
よりも低いインジウムモル分率を有する、ＩｎＧａＮ層
であってもよい。
【００７３】図２ｃは、本発明の別の実施形態のインジ
ウムフラックスの模式図である。この実施形態におい
て、第３の層５および第５の層７は、ＩｎＧａＮ層であ
ることが望ましい。但し、これらの層５および７は、第
２の層４および第４の層６よりも低いインジウム含有量
を有する。（この実施形態でも同様に、第１の層２はＧ
ａＮ層である。）従って、これらの実施形態において、
第３の層および第５の層を成長させるためのインジウム
フラックスは、第２の層および第４の層を成長させるた
めに用いられるインジウムフラックスよりも低いが０で
ない値に設定される。従って、インジウムフラックス
は、時刻ｔ2およびｔ4において減少し、完全にはオフに
ならない。
【００７４】ＩｎＧａＮ層５、７の成長時のインジウム
フラックスは、この層の所望のインジウムモル分率を得
るように選択される。例えば、所望のインジウムモル分
率が０．０５である（すなわち、層５、７のそれぞれ
が、Ｉｎ0.05Ｇａ0.95Ｎ層である）場合、ｔ2〜ｔ3の間
およびｔ4〜ｔ5の間に成長チャンバに供給されるインジ
ウムフラックスは、適切に選択される。
【００７５】所望ならば、第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層３
はまた、第２の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層４および第４の（Ｉ
ｎ，Ｇａ）Ｎ層６よりも低いインジウムモル分率を有す
るＩｎＧａＮ層として成長され得る。このことは、ｔ0
〜ｔ1の期間に成長チャンバ５にゼロでないインジウム
フラックスを供給することによって為され得る。
【００７６】上述の実施形態において、ＧａＮ層および
ＩｎＧａＮ層へのドーピングは、成長プロセス時に意図
的に行っていない。しかしながら、ＭＢＥ成長プロセス
時に、周知の方法で適切なドーパントを導入することに
よってＧａＮ層またはＩｎＧａＮ層にドーピングするこ
とが可能である。適切なドーパントには、シリコン、す
ず、ゲルマニウム、マグネシウム、カルシウム、カーボ
ンおよびベリリウムが含まれる。ＧａＮ層の場合には、
ドーパントとしてインジウムを用いてもよい。
【００７７】ＩｎＧａＮ多重量子井戸構造が、本発明の
分子線エピタキシー法によって成長されると、さらなる
半導体層が多重量子井戸構造上に成長し、例えば、（Ａ
ｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎ電子デバイスまたは光電子デバイス
を製造することができる。例えば、本発明の方法によっ
て成長されたＩｎＧａＮ多重量子井戸構造層は、波長範
囲３８０〜４５０ｎｍの光を発するレーザダイオードま
たは発光ダイオードの基礎として用いられ得る。
【００７８】本発明によれば、インジウムリッチ層４、
６の成長に必要な基板温度は、６５０℃より高い。成長
プロセス中の基板温度が高いと、インジウムが新たに成
長したＩｎＧａＮ層から脱離しようとする。インジウム
の脱離を防ぐために、成長チャンバ内の圧力を上げる必
要がある。基板温度が８００℃をはるかに超える場合に
は、インジウムの脱離を防ぐために成長チャンバに必要
なガス圧は非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢＥの
成長条件よりもＭＯＣＶＤの成長条件により近くなり、
この成長プロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスでなく
なる。従って、インジウムリッチ層を成長させる場合に
は、８００℃以下の基板温度を用いることが好ましい。
【００７９】ＧａＮ層または低インジウムモル分率を有
するＩｎＧａＮ層の成長温度は、インジウムリッチＩｎ
ＧａＮ層の成長温度よりも高くあり得る。原則として、
ＧａＮ層または低インジウムモル分率を有するＩｎＧａ
Ｎ層の場合には、約１０００℃の基板温度が用いられ得
る。しかしながら、同じ基板温度で多重量子井戸構造の
すべての層を成長させることが好ましい。この理由は、
多重量子井戸構造の２つの層を成長させる間で基板温度
が変化すると、基板温度が一方の層に用いた温度から次
の層に用いられる温度へと変化する間、成長プロセスを
中断する必要があるためである。このような成長プロセ
スにおける中断によって、多重量子井戸構造の品質が損
なわれる恐れがあり、インジウムリッチＩｎＧａＮ層よ
りも高い成長温度でＧａＮ層または低インジウムＩｎＧ
ａＮ層を成長することによって得られるいくつかの利点
を損ない得る。
【００８０】多重量子井戸構造全体が１つの成長温度で
成長される場合、成長温度は、上述の理由から、少なく
とも６５０℃となるように選択され、好ましくは６５０
℃〜約８００℃となるように選択される。
【００８１】この成長プロセスでは、アンモニアガス
が、成長プロセス中連続して成長チャンバに供給され
る。アンモニアは、好ましくは、１×１０-4ｍｂａｒよ
り高い範囲のビーム等価圧で供給される。元素ガリウム
または元素ガリウムおよびインジウムのビーム等価圧
は、好ましくは、１×１０-8以上である（インジウムお
よびガリウムの両方が供給される場合には、インジウム
のビーム等価圧とガリウムのビーム等価圧とを合わせた
値が１×１０-8以上であることが好ましい）。アンモニ
アのビーム等価圧が１×１０-4ｍｂａｒ以下であるか、
あるいはインジウムまたはインジウムおよびガリウムの
ビーム等価圧が１×１０-8ｍｂａｒ未満である場合、成
長速度は非常に遅くなり、高品質な層を確実に成長させ
ることができなくなる。
【００８２】アンモニアは、好ましくは、２×１０-2ｍ
ｂａｒ以下のビーム等価圧で供給される。元素ガリウム
または元素ガリウムおよびインジウムのビーム等価圧
は、好ましくは、１×１０-4ｍｂａｒよりも低い。アン
モニアのビーム等価圧が、２×１０-2ｍｂａｒをはるか
に超えるか、あるいは、元素ガリウムまたは元素ガリウ
ムおよびインジウムのビーム等価圧が、１×１０-4ｍｂ
ａｒをはるかに超えてしまった場合、成長チャンバに必
要なガス圧は非常に高くなるので、成長条件は、ＭＢＥ
の成長条件よりもＭＯＣＶＤの成長条件により近くな
り、この成長プロセスは、事実上ＭＢＥ成長プロセスで
なくなる。
【００８３】好適な１実施形態では、以下のパラメータ
を用いた。
【００８４】 基板温度 ：６５０〜７００℃ Ｖ／ＩＩＩ比 ：約５００：１ ガリウムのビーム等価圧 ：１×１０-7〜３×１０-7ｍ
ｂａｒ インジウムのビーム等価圧：１×１０-7〜３×１０-7ｍ
ｂａｒ アンモニアのビーム等価圧：約１×１０-4ｍｂａｒ この実施形態において、所望の基板温度は、６５０℃〜
７００℃の範囲内の温度となるように選択され、層構造
の成長全体を通して基板温度を意図的に変化させなかっ
た（但し、たとえ基板温度を意図的に変化させない場合
であっても、基板温度の微小な変動が発生する可能性が
あることに留意されたい）。
【００８５】ガリウムのビーム等価圧は、１×１０-7〜
３×１０-7ｍｂａｒの範囲内となるように選択され、実
質的に成長速度を一定に維持するように、層構造の成長
全体を通して、ビーム等価圧を意図的に変化させなかっ
た。
【００８６】各層が所望のインジウムモル分率となるよ
うに、インジウムのビーム等価圧を変化させた。ガリウ
ムのビーム等価圧が１×１０-7〜３×１０-7ｍｂａｒの
範囲内である場合、インジウムリッチ層のためのインジ
ウムのビーム等価圧は、１×１０-7〜３×１０-7ｍｂａ
ｒの範囲内である。
【００８７】図３は、本発明の方法によって成長された
図１に示すタイプの意図的なドーピングを行っていない
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の光ルミネセンス
スペクトルである。このスペクトルは、約４４０ｎｍの
波長に中心を有する鋭く明確なピークによって特徴付け
られていることが分かる。これは、高品質なＩｎＧａＮ
／ＧａＮ多重量子井戸を示す。
【００８８】図４は、本発明の方法によって成長された
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の断面の透過型電
子顕微鏡写真である。個々のＧａＮ層およびＩｎＧａＮ
層が明瞭に示され、この構造全体にわたって平坦である
ことが分かる。これもまた、高品質なＩｎＧａＮ／Ｇａ
Ｎ多重量子井戸を示す。
【００８９】本発明は、成長プロセス時に１０：１より
も高いＶ／ＩＩＩ比を達成し、好ましくは、成長プロセ
ス時に５００：１よりも高いＶ／ＩＩＩ比を達成するこ
とが可能なＭＢＥ成長装置を必要とする。本発明の成長
プロセス時に高Ｖ／ＩＩＩ比を用いることによって、Ｉ
ｎＧａＮ窒化物半導体層が、従来技術によるＭＢＥ法で
用いられた温度よりも十分に高い温度で成長することが
可能となる。これにより材料の品質は向上する。本発明
のＭＢＥ成長プロセスは、従来のＭＯＣＶＤプロセスで
行う場合に比べて少なくとも１０００分の１のアンモニ
アガスのみを必要とする。
【００９０】このような高Ｖ／ＩＩＩ比は、例えば、ア
ンモニアガスが供給管を通って成長チャンバ内に導入さ
れるＭＢＥ成長装置で達成可能である。このＭＢＥ成長
装置の供給管の放出口の端は、基板からの放射熱を受け
ることなく、可能なかぎり基板に近づけて配置される。
このような放射熱は、供給管の放出口の局所的な過度の
加熱を引き起こす。従来の蒸発セルを用いて、元素ガリ
ウムおよび元素インジウムが成長チャンバ内に導入され
る。必要に応じてさらなる蒸発セルを用いれば、アルミ
ニウムおよび／または単一のドーパントを供給して、エ
ピタキシャル成長材料内に取り入れることができる。
【００９１】図５は、本発明の方法による分子線エピタ
キシーによって窒化物半導体材料を成長するために適切
な装置の模式図である。この装置は、基板Ｓを支持しか
つ加熱するように構成された加熱支持体１２が内部に配
置された成長チャンバ１０を備える。成長チャンバ１０
は、成長チャンバ１０内に延びる排気管１６を介して超
高真空ポンプ１４に接続されている。排気管１６の内部
の端は、成長チャンバ１０の真空排出部１８を規定す
る。真空排出部１８は、基板支持体１２に隣接して配置
される。
【００９２】成長チャンバ１０には、成長チャンバ内に
延びる第１の供給管２０がさらに設けられる。これによ
り、第１の供給管２０の排出部２２は、エピタキシャル
成長が生じる基板Ｓの表面に隣接し、面する。第１の供
給管２０は、第１の供給管２０の排出部２２と基板Ｓの
エピタキシャル成長表面との間の比較的短い距離が、エ
ピタキシャル成長プロセス中に変更できるように、チャ
ンバに対して調節可能に取付けられ得る。第１の供給管
２０の長手方向の軸は、エピタキシャル成長面に対して
実質的に垂直である。
【００９３】第１の供給管２０は、エピタキシャル成長
プロセスに必要な窒素前駆体であるアンモニアを供給す
るために用いられる。第１の供給管２０の排出部２２
が、基板Ｓに比較的近くに位置しているので、ポンプ１
４によって成長チャンバ１０内の超高真空環境を達成で
きるようにした状態で、比較的高いアンモニア蒸気圧
が、エピタキシャル成長している材料の表面に局所的に
集中する。高アンモニア蒸気圧によって、成長プロセス
時に高Ｖ／ＩＩＩ比が達成され得る。
【００９４】上記装置は、独立して動作可能なシャッタ
ーによって制御された蒸発セル２４、２６（このような
２つのセルを図５に示す）をさらに備える。これらの蒸
発セルは、元素ガリウムのソースおよびエピタキシャル
成長プロセスのためのソースを含む。これら蒸発セル２
４、２６は、従来通りの位置に配置され、第２およびさ
らなる供給管をそれぞれ規定する。成長プロセス時に、
例えば、ドーパント化学種を供給するために、さらなる
蒸発セルを設けてもよい。
【００９５】上述のタイプのＭＢＥ装置は、欧州特許出
願第９８３０１８４２．５号に記載されている。同特許
出願の内容を本明細書中において参考として援用する。
しかしながら、本発明は、欧州特許出願第９８３０１８
４２．５／０ ８６４ ６７２号に記載のタイプのＭＢ
Ｅ装置に限定されるのではなくて、必要なＶ／ＩＩＩ比
を提供することが可能な任意のＭＢＥ成長装置で実行さ
れ得ることを理解されたい。
【００９６】
【発明の効果】上述的多様に、本発明は、分子線エピタ
キシーによる（Ｉｎ，Ｇａ）多層構造を成長させる方法
を提供する。多層構造におけるＧａＮまたはＩｎＧａＮ
層の各々が、少なくとも６５０℃の基板温度で成長し、
これによって材料品質が向上する。成長プロセスのため
の窒素ソースとして、アンモニアガスを用いる。アンモ
ニアおよびガリウムは、実質的に一定の速度で成長チャ
ンバに供給され、成長される層の所望の組成を選択する
ように、成長チャンバへのインジウムの供給速度を変化
させる。これにより、上記構造は、実質的に一定の成長
速度で成長することができる。基板温度は、好ましく
は、成長プロセス中一定である。これにより、一方の層
の成長と別の層の成長との間で基板温度を変化させるた
めに、成長プロセスを中断する必要性をなくすことがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は、（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ多重量子井戸構造の
模式的な断面図である。
【図２ａ】図２ａは、本発明の１実施形態による図１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ多重量子井戸構造を成長させるための
ガリウムの流量の模式的な図である。
【図２ｂ】図２ｂは、本発明の１実施形態による図１の
（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ多重量子井戸構造を成長させるための
インジウムの流量の模式的な図である。
【図２ｃ】図２ｃは、本発明の別の実施形態によるイン
ジウムの流量の模式的な図である。
【図３】図３は、本発明の方法にしたがって成長された
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の光ルミネセンス
スペクトルを示す。
【図４】図４は、本発明の方法にしたがって成長された
ＩｎＧａＮ／ＧａＮ多重量子井戸構造の断面の透過型電
子顕微鏡写真である。
【図５】図５は、本発明の方法を実行するための適切な
装置の模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ジェニファー メアリ バーンズ イギリス国 ティーダブリュー12 １イー エフ ミドルセックス， ハンプトン， レクトリー グローブ 98 (72)発明者 ヴァレリー ブスケ イギリス国 オーエックス４ ４ワイエヌ オックスフォード， サンドフォド オ ン テムズ， ヘンリー ロード， マナ ー ハウス， ザ トップ フラット (72)発明者 ジョナサン フェファナン イギリス国 オーエックス２ ９ビーダブ リュー オックスフォード， エインシャ ム ロード， デントン クローズ 45 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 BE15 DA05 EA02 EF05 HA02 SC03 5F052 DA04 DB06 JA07 KA01 KA05 5F103 AA04 DD01 GG01 HH03 HH04 LL02 LL03 NN01 NN10 RR04

Claims (19)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 分子線エピタキシーによって（Ｉｎ，Ｇ
    ａ）Ｎ層構造を成長させる方法であって、 ａ）成長チャンバ内に基板を配置する工程と、 ｂ）少なくとも６５０℃の基板温度で、該基板上に第１
    のインジウムモル分率を有する第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ
    層を成長させる工程と、 ｃ）該成長チャンバへのインジウムの供給速度を変化さ
    せ、少なくとも６５０℃の基板温度で該第１の（Ｉｎ，
    Ｇａ）Ｎ層上に該第１のインジウムモル分率と異なる第
    ２のインジウムモル分率を有する第２の（Ｉｎ，Ｇａ）
    Ｎ層を成長させる工程とを包含し、該成長チャンバへの
    アンモニアおよびガリウムの供給速度は、該第１の層お
    よび該第２の層の成長中実質的に一定である、方法。
  2. 【請求項２】 ｄ）前記成長チャンバへのインジウムの
    供給速度を変化させ、少なくとも６５０℃の基板温度で
    前記第２の層上に前記第２のインジウムモル分率と異な
    る第３のインジウムモル分率を有する第３の（Ｉｎ，Ｇ
    ａ）Ｎ層を成長させる工程をさらに包含する、請求項１
    に記載の方法。
  3. 【請求項３】 ｅ）前記成長チャンバへのインジウムの
    供給速度を変化させ、少なくとも６５０℃の基板温度で
    前記第３の層上に前記第２のインジウムモル分率を有す
    る第４の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層を成長させる工程と、 ｆ）該成長チャンバへのインジウムの供給速度を変化さ
    せ、少なくとも６５０℃の基板温度で該第４の層上に前
    記第３のインジウムモル分率を有する第５の（Ｉｎ，Ｇ
    ａ）Ｎ層を成長させる工程とをさらに包含する、請求項
    ２に記載の方法。
  4. 【請求項４】 ＩｎＧａＮ層の各層を成長させる間、前
    記基板温度は６５０℃〜８００℃の範囲である、請求項
    １に記載の方法。
  5. 【請求項５】 前記成長チャンバへのアンモニアの流量
    と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
    量とのモル比は、少なくとも１０：１となるように選択
    される、請求項１に記載の方法。
  6. 【請求項６】 前記成長チャンバへのアンモニアの流量
    と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
    量とのモル比は、少なくとも５００：１となるように選
    択される、請求項５に記載の方法。
  7. 【請求項７】 前記成長チャンバへのアンモニアの流量
    と、該成長チャンバへのインジウムおよびガリウムの流
    量とのモル比は、１０，０００：１未満となるように選
    択される、請求項１に記載の方法。
  8. 【請求項８】 前記成長チャンバに供給されるアンモニ
    アのビーム等価圧は、１×１０-4ｍｂａｒより大きい、
    請求項１に記載の方法。
  9. 【請求項９】 前記成長チャンバに供給されるアンモニ
    アのビーム等価圧は、２×１０-2ｍｂａｒ以下である、
    請求項１に記載の方法。
  10. 【請求項１０】 前記成長チャンバに供給されるインジ
    ウムおよびガリウムのビーム等価圧は、１×１０-8ｍｂ
    ａｒ以上である、請求項１に記載の方法。
  11. 【請求項１１】 前記成長チャンバに供給されるインジ
    ウムおよびガリウムのビーム等価圧は、１×１０-4ｍｂ
    ａｒ未満である、請求項１に記載の方法。
  12. 【請求項１２】 前記第２のインジウムモル分率は、前
    記第１のインジウムモル分率よりも大きい、請求項１に
    記載の方法。
  13. 【請求項１３】 前記第１のインジウムモル分率は０で
    あり、前記第１の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層はＧａＮ層であ
    る、請求項１に記載の方法。
  14. 【請求項１４】 前記第３のインジウムモル分率は約
    ０．０５である、請求項１に記載の方法。
  15. 【請求項１５】 前記第２のインジウムモル分率は約
    ０．２である、請求項１に記載の方法。
  16. 【請求項１６】 各層は、実質的に同じ基板温度で成長
    する、請求項１に記載の方法。
  17. 【請求項１７】 請求項１に記載の方法によって成長し
    た（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層構造。
  18. 【請求項１８】 請求項１７に記載の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ
    層構造を含む（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ層レーザダイオード。
  19. 【請求項１９】 請求項１７に記載の（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ
    層構造を含む（Ｉｎ，Ｇａ）Ｎ発光ダイオード。
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