JP2002518826A - トレンチ側壁からの横方向成長による窒化ガリウム半導体層の製造 - Google Patents
トレンチ側壁からの横方向成長による窒化ガリウム半導体層の製造Info
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Abstract
(57)【要約】
基礎的窒化ガリウム層（１０６）の側壁（１０５）を、この基礎的窒化ガリウム層にあるトレンチ（１０７）内に横方向に成長させて、これにより横方向の窒化ガリウム半導体層（１０８ａ）を形成する。次に、マイクロ電子デバイスをこの横方向の窒化ガリウム層内に形成する。転位欠陥は側壁から基礎的窒化ガリウム層にあるトレンチ内にほとんど伝播しないので、横方向の窒化ガリウム半導体層には比較的欠陥がない。さらに、この側壁の成長は、横方向の窒化ガリウム層の成長の間に、基礎的窒化ガリウム層の部分をマスクする必要なしに行うことができる。横方向の窒化ガリウム半導体層の欠陥密度は、横方向の窒化ガリウム層から第２の窒化ガリウム半導体層を成長させることによって、さらに減少させることができる。
Description
【０００１】
本発明はマイクロ電子デバイス及び製造方法に関し、より詳細には、窒化ガリ
ウム半導体デバイス及びその製造方法に関する。
ウム半導体デバイス及びその製造方法に関する。
【０００２】
窒化ガリウムは、トランジスタ、電界エミッタ、及び光電子デバイスを含むマ
イクロ電子デバイスに対して広く研究されているが、これらに限定されているわ
けではない。本願で使用されるように、「窒化ガリウム」には、窒化アルミニウム
ガリウム、窒化インジウムガリウム、及び窒化アルミニウムインジウムガリウム
などの窒化ガリウムの合金も含まれることは理解されよう。
イクロ電子デバイスに対して広く研究されているが、これらに限定されているわ
けではない。本願で使用されるように、「窒化ガリウム」には、窒化アルミニウム
ガリウム、窒化インジウムガリウム、及び窒化アルミニウムインジウムガリウム
などの窒化ガリウムの合金も含まれることは理解されよう。
【０００３】
窒化ガリウムベースのマイクロ電子デバイスを製造する上での主な問題は、小
さい欠陥密度を有する窒化ガリウム半導体層を製造することである。欠陥密度に
対する１つの誘因は、窒化ガリウム層を成長させるのに用いる基板にあることは
周知である。このため、窒化ガリウム層をサファイア基板上で成長させるが、そ
れ自体炭化ケイ素基板上に形成される窒化アルミニウムのバッファ層上に窒化ガ
リウム層を成長させることによって、欠陥密度が減少することは周知である。こ
のような進歩にも関わらず、欠陥密度を引き続き減少させることが望ましい。
さい欠陥密度を有する窒化ガリウム半導体層を製造することである。欠陥密度に
対する１つの誘因は、窒化ガリウム層を成長させるのに用いる基板にあることは
周知である。このため、窒化ガリウム層をサファイア基板上で成長させるが、そ
れ自体炭化ケイ素基板上に形成される窒化アルミニウムのバッファ層上に窒化ガ
リウム層を成長させることによって、欠陥密度が減少することは周知である。こ
のような進歩にも関わらず、欠陥密度を引き続き減少させることが望ましい。
【０００４】 マスク内の開口部を通して窒化ガリウムの構造体を製造することも周知である
。例えば、電界エミッタのアレイを製造する場合、窒化ガリウムをストライプ状
又は円形状の基板上に選択的に成長させることも周知である。例えば、Ｎａｍら
の、１９９６年１２月、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ中の“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ
ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１) Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物、及びＪ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第
３６巻、第２号、Ｎｏ. ５Ａ、１９９７年５月、ページＬ−５３２〜Ｌ−５３５
の“Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｅ
ｎｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏ
ｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物を参照のこと。これらの刊行物
で開示されているように、望まれていないリッジ成長(ｒｉｄｇｅ ｇｒｏｗｔｈ
)すなわち横方向のオーバーグロース（ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ
）が、ある条件のもとで発生することがある。
。例えば、電界エミッタのアレイを製造する場合、窒化ガリウムをストライプ状
又は円形状の基板上に選択的に成長させることも周知である。例えば、Ｎａｍら
の、１９９６年１２月、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ中の“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ
ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１) Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物、及びＪ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第
３６巻、第２号、Ｎｏ. ５Ａ、１９９７年５月、ページＬ−５３２〜Ｌ−５３５
の“Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｅ
ｎｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏ
ｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物を参照のこと。これらの刊行物
で開示されているように、望まれていないリッジ成長(ｒｉｄｇｅ ｇｒｏｗｔｈ
)すなわち横方向のオーバーグロース（ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ
）が、ある条件のもとで発生することがある。
【０００５】 従って、本発明の目的は、窒化ガリウム半導体層を製造する改良された方法、
及びそのようにして製造された改良された窒化ガリウムの層を提供することであ
る。
及びそのようにして製造された改良された窒化ガリウムの層を提供することであ
る。
【０００６】 本発明の別の目的は、欠陥密度が小さい窒化ガリウム半導体層を製造する方法
、及びそのようにして製造された窒化ガリウム半導体を提供することである。
、及びそのようにして製造された窒化ガリウム半導体を提供することである。
【０００７】
本発明によれば、基礎的窒化ガリウム層の側壁（ｓｉｄｅｗａｌｌ）をこの基
礎的窒化ガリウム層内のトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）内に横方向に成長させて、こ
れにより、横方向の窒化ガリウム層（ｌａｔｅｒａｌ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔ
ｒｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を形成することによって、これらの及び他の目的が提供
される。その際に、マイクロ電子デバイスが前記横方向の窒化ガリウム層の中に
形成されてもよい。
礎的窒化ガリウム層内のトレンチ（ｔｒｅｎｃｈ）内に横方向に成長させて、こ
れにより、横方向の窒化ガリウム層（ｌａｔｅｒａｌ ｇａｌｌｉｕｍ ｎｉｔ
ｒｉｄｅ ｌａｙｅｒ）を形成することによって、これらの及び他の目的が提供
される。その際に、マイクロ電子デバイスが前記横方向の窒化ガリウム層の中に
形成されてもよい。
【０００８】 本発明によれば、転位欠陥は側壁から基礎的窒化ガリウム層内のトレンチ内に
ほとんど伝播しないので、横方向の窒化ガリウム半導体層には比較的欠陥がない
ことが見出されている。この側壁の成長は、横方向の窒化ガリウム層の成長の間
に、基礎的窒化ガリウム層の部分をマスクする必要なしに行うことができる。
ほとんど伝播しないので、横方向の窒化ガリウム半導体層には比較的欠陥がない
ことが見出されている。この側壁の成長は、横方向の窒化ガリウム層の成長の間
に、基礎的窒化ガリウム層の部分をマスクする必要なしに行うことができる。
【０００９】 本発明の別の態様によれば、基礎的窒化ガリウム層の一対の側壁が、これらの
一対の側壁の間の基礎的窒化ガリウム層内のトレンチ内に、これらの成長した側
壁がトレンチ内に結合するまで、横方向に成長される。横方向の窒化ガリウム半
導体層は、金属有機気相エピタキシー（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ
ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）を用いて横方向に成長させること
ができる。例えば、横方向の窒化ガリウム層は、１０００〜１１００℃及び４５
Ｔｏｒｒにおいてトリエチルガリウム（ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ：ＴＥ
Ｇ）とアンモニア（ＮＨ3）のプリカーサを用いて、横方向に成長させることが
できる。１３〜３９μｍｏｌ／分のＴＥＧ及び１５００ｓｃｃｍのＮＨ3を３０
００ｓｃｃｍのＨ2希釈剤と組み合わせて使用することが好ましい。温度が１１
００℃で４５Ｔｏｒｒにおいて、２６μｍｏｌ／分のＴＥＧ、１５００ｓｃｃｍ
のＮＨ3、及び３０００ｓｃｃｍのＨ2を使用することが最も好ましい。基礎的窒
化ガリウム層が、６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)などの基板上に形成され、この基板自
体が窒化アルミニウムなどのバッファ層を上に含むことが好ましい。サファイア
などの他の基板や低温窒化ガリウムなどの他のバッファ層も使用することができ
る。多層基板や多層のバッファ層も使用することができる。
一対の側壁の間の基礎的窒化ガリウム層内のトレンチ内に、これらの成長した側
壁がトレンチ内に結合するまで、横方向に成長される。横方向の窒化ガリウム半
導体層は、金属有機気相エピタキシー（Ｍｅｔａｌｏｒｇａｎｉｃ ｖａｐｏｒ
ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｙ：ＭＯＶＰＥ）を用いて横方向に成長させること
ができる。例えば、横方向の窒化ガリウム層は、１０００〜１１００℃及び４５
Ｔｏｒｒにおいてトリエチルガリウム（ｔｒｉｅｔｈｙｌｇａｌｌｉｕｍ：ＴＥ
Ｇ）とアンモニア（ＮＨ3）のプリカーサを用いて、横方向に成長させることが
できる。１３〜３９μｍｏｌ／分のＴＥＧ及び１５００ｓｃｃｍのＮＨ3を３０
００ｓｃｃｍのＨ2希釈剤と組み合わせて使用することが好ましい。温度が１１
００℃で４５Ｔｏｒｒにおいて、２６μｍｏｌ／分のＴＥＧ、１５００ｓｃｃｍ
のＮＨ3、及び３０００ｓｃｃｍのＨ2を使用することが最も好ましい。基礎的窒
化ガリウム層が、６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)などの基板上に形成され、この基板自
体が窒化アルミニウムなどのバッファ層を上に含むことが好ましい。サファイア
などの他の基板や低温窒化ガリウムなどの他のバッファ層も使用することができ
る。多層基板や多層のバッファ層も使用することができる。
【００１０】 側壁を含んでいる基礎的窒化ガリウム層は、基礎的窒化ガリウム層中にトレン
チを形成することによって、トレンチが側壁を含むようにして形成することがで
きる。別の方法では、基礎的窒化ガリウム層上に、側壁を含みトレンチを規定す
るポストを形成することによって、側壁を形成することができる。別の一連のト
レンチやポストが複数の側壁を形成するように形成されることが好ましい。トレ
ンチやポストは、選択的なエッチング、選択的なエピタキシャル成長、エッチン
グと成長との組合せ、又は他の技術によって形成することができる。トレンチは
、バッファ層及び基板内に伸びていてもよい。
チを形成することによって、トレンチが側壁を含むようにして形成することがで
きる。別の方法では、基礎的窒化ガリウム層上に、側壁を含みトレンチを規定す
るポストを形成することによって、側壁を形成することができる。別の一連のト
レンチやポストが複数の側壁を形成するように形成されることが好ましい。トレ
ンチやポストは、選択的なエッチング、選択的なエピタキシャル成長、エッチン
グと成長との組合せ、又は他の技術によって形成することができる。トレンチは
、バッファ層及び基板内に伸びていてもよい。
【００１１】 基礎的窒化ガリウム層の側壁はトレンチ内に横方向に成長して、これにより、
基礎的窒化ガリウム層の欠陥密度よりも小さい欠陥密度の横方向の窒化ガリウム
層を形成する。いくらかの縦方向の成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ）も
起きることもある。横方向に成長した窒化ガリウム層は、より小さい欠陥密度を
広めながら縦方向に成長する。縦方向の成長は、横方向の成長と同時に起きるこ
ともある。
基礎的窒化ガリウム層の欠陥密度よりも小さい欠陥密度の横方向の窒化ガリウム
層を形成する。いくらかの縦方向の成長（ｖｅｒｔｉｃａｌ ｇｒｏｗｔｈ）も
起きることもある。横方向に成長した窒化ガリウム層は、より小さい欠陥密度を
広めながら縦方向に成長する。縦方向の成長は、横方向の成長と同時に起きるこ
ともある。
【００１２】 第２の窒化ガリウム半導体層を横方向の窒化ガリウム層から成長させることに
よって、過度成長した窒化ガリウム半導体層の欠陥密度をさらに減少させること
ができる。ある実施形態においては、この横方向の窒化ガリウム層は、中に開口
部のアレイを含むマスクを用いてマスクされる。横方向の窒化ガリウム層は、開
口部のアレイを通ってマスク上に成長し、過度成長した窒化ガリウム半導体層を
形成する。他の実施形態においては、横方向の窒化ガリウム層は縦方向に成長す
る。複数の第２の側壁が縦方向に成長した窒化ガリウム層内に形成されて、複数
の第２のトレンチを規定する。この縦方向に成長した横方向の窒化ガリウム層の
複数の第２の側壁は、次に、複数の第２のトレンチ内に横方向に成長し、これに
より、第２の横方向の窒化ガリウム層を形成する。次に、マイクロ電子デバイス
がこの窒化ガリウム半導体層内に形成される。基礎的窒化ガリウム層の複数の側
壁を、前述したように、金属有機気相エピタキシーを用いて成長させることがで
きる。第２の側壁を、前述したように、エッチングやトレンチやポストの選択的
なエピタキシャル成長によって成長させることができる。
よって、過度成長した窒化ガリウム半導体層の欠陥密度をさらに減少させること
ができる。ある実施形態においては、この横方向の窒化ガリウム層は、中に開口
部のアレイを含むマスクを用いてマスクされる。横方向の窒化ガリウム層は、開
口部のアレイを通ってマスク上に成長し、過度成長した窒化ガリウム半導体層を
形成する。他の実施形態においては、横方向の窒化ガリウム層は縦方向に成長す
る。複数の第２の側壁が縦方向に成長した窒化ガリウム層内に形成されて、複数
の第２のトレンチを規定する。この縦方向に成長した横方向の窒化ガリウム層の
複数の第２の側壁は、次に、複数の第２のトレンチ内に横方向に成長し、これに
より、第２の横方向の窒化ガリウム層を形成する。次に、マイクロ電子デバイス
がこの窒化ガリウム半導体層内に形成される。基礎的窒化ガリウム層の複数の側
壁を、前述したように、金属有機気相エピタキシーを用いて成長させることがで
きる。第２の側壁を、前述したように、エッチングやトレンチやポストの選択的
なエピタキシャル成長によって成長させることができる。
【００１３】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体は、側壁を有するトレンチを含む基
礎的窒化ガリウム層と、この基礎的窒化ガリウム層の側壁からトレンチ内に伸び
る横方向の窒化ガリウム層とを備えている。縦方向の窒化ガリウム層は、この横
方向の窒化ガリウム層から伸びる。複数のマイクロ電子デバイスは、この縦方向
の窒化ガリウム層内に含まれる。一連の別のトレンチやポストを設けて、複数の
側壁を規定することができる。基礎的窒化ガリウム層は所定の欠陥密度を含んで
おり、横方向の窒化ガリウム層の欠陥密度は、この所定の欠陥密度よりも小さい
。
礎的窒化ガリウム層と、この基礎的窒化ガリウム層の側壁からトレンチ内に伸び
る横方向の窒化ガリウム層とを備えている。縦方向の窒化ガリウム層は、この横
方向の窒化ガリウム層から伸びる。複数のマイクロ電子デバイスは、この縦方向
の窒化ガリウム層内に含まれる。一連の別のトレンチやポストを設けて、複数の
側壁を規定することができる。基礎的窒化ガリウム層は所定の欠陥密度を含んで
おり、横方向の窒化ガリウム層の欠陥密度は、この所定の欠陥密度よりも小さい
。
【００１４】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の別の実施形態は、横方向の窒化ガ
リウム層及びこの横方向の窒化ガリウム層から開口部を通ってマスク上に伸びる
縦方向の窒化ガリウム層上に、開口部のアレイを含むマスクを含んでいる。ある
いはまた、縦方向窒化ガリウム層は、横方向の窒化ガリウム層から伸びて、複数
の第２の側壁を中に含んでいる。第２の横方向の窒化ガリウム層は、この複数の
第２の側壁から伸びる。マイクロ電子デバイスが、この第２の横方向の窒化ガリ
ウム層内に含まれている。このため欠陥密度が小さい窒化ガリウム半導体層を作
ることができ、これにより、高性能なマイクロ電子デバイスを作ることができる
。
リウム層及びこの横方向の窒化ガリウム層から開口部を通ってマスク上に伸びる
縦方向の窒化ガリウム層上に、開口部のアレイを含むマスクを含んでいる。ある
いはまた、縦方向窒化ガリウム層は、横方向の窒化ガリウム層から伸びて、複数
の第２の側壁を中に含んでいる。第２の横方向の窒化ガリウム層は、この複数の
第２の側壁から伸びる。マイクロ電子デバイスが、この第２の横方向の窒化ガリ
ウム層内に含まれている。このため欠陥密度が小さい窒化ガリウム半導体層を作
ることができ、これにより、高性能なマイクロ電子デバイスを作ることができる
。
【００１５】
本発明をここで、添付した図面を参照することによって、以下により詳細に説
明する。これらの図面には、本発明の好ましい実施形態が示されている。しかし
ながら、多くの種々の方式で本発明を具体化することができ、また本願に記載し
た実施形態に限定されるものとして本発明を解釈すべきではない。むしろ、この
開示が綿密で完全であり、また発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、これ
らの実施形態が提供される。図面においては、層や領域の厚さは、簡潔に説明す
るため誇張されている。全体を通して、同じ番号は同様のエレメントを指してい
る。層、領域又は基板などのあるエレメントが別のエレメントの「上に」あると
言われる場合、そのエレメントは別のエレメントの直接上にあるか、又は介在す
るエレメントが存在することもあることは理解されよう。さらに、本願で説明さ
れ図示されたそれぞれの実施形態には、その相補的な導電性タイプの実施形態も
同様に含まれる。
明する。これらの図面には、本発明の好ましい実施形態が示されている。しかし
ながら、多くの種々の方式で本発明を具体化することができ、また本願に記載し
た実施形態に限定されるものとして本発明を解釈すべきではない。むしろ、この
開示が綿密で完全であり、また発明の範囲を当業者に十分に伝えるように、これ
らの実施形態が提供される。図面においては、層や領域の厚さは、簡潔に説明す
るため誇張されている。全体を通して、同じ番号は同様のエレメントを指してい
る。層、領域又は基板などのあるエレメントが別のエレメントの「上に」あると
言われる場合、そのエレメントは別のエレメントの直接上にあるか、又は介在す
るエレメントが存在することもあることは理解されよう。さらに、本願で説明さ
れ図示されたそれぞれの実施形態には、その相補的な導電性タイプの実施形態も
同様に含まれる。
【００１６】 図１〜図５を参照して、本発明の第１の実施形態による窒化ガリウム半導体の
構造体を製造する方法を説明する。図１に示すように、基礎的窒化ガリウム層１
０４が基板１０２上に成長している。この基板１０２は、６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１)基板１０２ａと窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂとを含むことができ
る。本願で使用される結晶学的な記号の規約については、この分野の技術を有す
るものには周知であり、これ以上説明する必要はない。窒化ガリウム層１０４は
、厚さが１．０〜２．０μｍの間にあり、高温(１１００℃)の窒化アルミニウム
のバッファ層１０２ｂ上で１０００℃で成長させることができる。この窒化アル
ミニウムのバッファ層１０２ｂは、２６μｍｏｌ／分のトリエチルガリウム、１
５００ｓｃｃｍのアンモニア及び３０００ｓｃｃｍの水素溶液を用いるコールド
ウォール垂直及び誘導加熱式の金属有機気相エピタキシーのシステムで、６Ｈ−
ＳｉＣ(０００１)基板１０２ａ上に蒸着された。この成長技術の別の詳細は、Ｗ
ｅｅｋｓらの、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第６７巻、３
号、１９９５年７月１７日、ページ４０１〜４０３の“ＧａＮ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌ
ｍｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ｏｎ α(６Ｈ)−ＳｉＣ(０００１) Ｕｓｉｎｇ Ｈ
ｉｇｈ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＡＩＮ Ｂ
ｕｆｆｅｒ Ｌａｙｅｒｓ”と題する出版物の中に見出すことができる。この出
版物は、参照することによって本願に組み入れる。別のバッファ層を用いる基板
又は用いない基板も使用することができる。
構造体を製造する方法を説明する。図１に示すように、基礎的窒化ガリウム層１
０４が基板１０２上に成長している。この基板１０２は、６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１)基板１０２ａと窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂとを含むことができ
る。本願で使用される結晶学的な記号の規約については、この分野の技術を有す
るものには周知であり、これ以上説明する必要はない。窒化ガリウム層１０４は
、厚さが１．０〜２．０μｍの間にあり、高温(１１００℃)の窒化アルミニウム
のバッファ層１０２ｂ上で１０００℃で成長させることができる。この窒化アル
ミニウムのバッファ層１０２ｂは、２６μｍｏｌ／分のトリエチルガリウム、１
５００ｓｃｃｍのアンモニア及び３０００ｓｃｃｍの水素溶液を用いるコールド
ウォール垂直及び誘導加熱式の金属有機気相エピタキシーのシステムで、６Ｈ−
ＳｉＣ(０００１)基板１０２ａ上に蒸着された。この成長技術の別の詳細は、Ｗ
ｅｅｋｓらの、Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第６７巻、３
号、１９９５年７月１７日、ページ４０１〜４０３の“ＧａＮ Ｔｈｉｎ Ｆｉｌ
ｍｓ Ｄｅｐｏｓｉｔｅｄ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ
Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ ｏｎ α(６Ｈ)−ＳｉＣ(０００１) Ｕｓｉｎｇ Ｈ
ｉｇｈ−Ｔｅｍｐｅｒａｔｕｒｅ Ｍｏｎｏｃｒｙｓｔａｌｌｉｎｅ ＡＩＮ Ｂ
ｕｆｆｅｒ Ｌａｙｅｒｓ”と題する出版物の中に見出すことができる。この出
版物は、参照することによって本願に組み入れる。別のバッファ層を用いる基板
又は用いない基板も使用することができる。
【００１７】 図１をさらに参照すると、基礎的窒化ガリウム層１０４は複数の側壁１０５を
中に含む。側壁１０５は、「メサ（ｍｅｓｓａ）」、「ペデスタル（ｐｅｄｅｓ
ｔａｌ）」又は「カラム（ｃｏｌｕｍｎ）」と呼ぶこともできる、複数の間隔を
空けたポスト１０６によって規定されると考えることができることは、この分野
の技術を有するものには理解されよう。側壁１０５は、基礎的窒化ガリウム層１
０４内の「ウェル（ｗｅｌｌ）」とも呼ばれる、複数のトレンチ１０７によって
規定されると考えることもできる。側壁１０５は、一連の別のトレンチ１０７及
びポスト１０６によって規定されると考えることもできる。側壁１０５を規定す
るポスト１０６及びトレンチ１０７は、選択的なエッチングや選択的なエピタキ
シャル成長や他の従来の技術によって製造することができることは理解されよう
。さらに、側壁は基板１０２に直交している必要はなく、斜めであっても良いこ
とも理解されよう。最後に、側壁１０５は図１では断面で示されているが、ポス
ト１０６及びトレンチ１０７は、直立した、Ｖ字形又は他の形状の細長い領域を
規定することができることも理解されよう。図１に示すように、トレンチ１０７
は、後続の窒化ガリウムの成長がトレンチフロア上ではなく側壁１０５上に優先
的に起こるように、バッファ層１０２ｂ内また基板１０２ａ内に伸びることがで
きる。他の実施形態においては、例えば、トレンチの幾何学的な配置及び窒化ガ
リウムの縦横の成長比率により、トレンチは基板１０２ａ内にまたバッファ層１
０２ｂ内に伸びないことがある。
中に含む。側壁１０５は、「メサ（ｍｅｓｓａ）」、「ペデスタル（ｐｅｄｅｓ
ｔａｌ）」又は「カラム（ｃｏｌｕｍｎ）」と呼ぶこともできる、複数の間隔を
空けたポスト１０６によって規定されると考えることができることは、この分野
の技術を有するものには理解されよう。側壁１０５は、基礎的窒化ガリウム層１
０４内の「ウェル（ｗｅｌｌ）」とも呼ばれる、複数のトレンチ１０７によって
規定されると考えることもできる。側壁１０５は、一連の別のトレンチ１０７及
びポスト１０６によって規定されると考えることもできる。側壁１０５を規定す
るポスト１０６及びトレンチ１０７は、選択的なエッチングや選択的なエピタキ
シャル成長や他の従来の技術によって製造することができることは理解されよう
。さらに、側壁は基板１０２に直交している必要はなく、斜めであっても良いこ
とも理解されよう。最後に、側壁１０５は図１では断面で示されているが、ポス
ト１０６及びトレンチ１０７は、直立した、Ｖ字形又は他の形状の細長い領域を
規定することができることも理解されよう。図１に示すように、トレンチ１０７
は、後続の窒化ガリウムの成長がトレンチフロア上ではなく側壁１０５上に優先
的に起こるように、バッファ層１０２ｂ内また基板１０２ａ内に伸びることがで
きる。他の実施形態においては、例えば、トレンチの幾何学的な配置及び窒化ガ
リウムの縦横の成長比率により、トレンチは基板１０２ａ内にまたバッファ層１
０２ｂ内に伸びないことがある。
【００１８】 ここで図２を参照すると、基礎的窒化ガリウム層１０４の側壁１０５が横方向
に成長して、トレンチ１０７内に横方向の窒化ガリウム層１０８ａを形成する。
横方向の窒化ガリウムの成長は、１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおい
て得られる。１３〜３９μｍｏｌ／分のプリカーサのＴＥＧ及び１５００ｓｃｃ
ｍのＮＨ3を、３０００ｓｃｃｍのＨ2溶液と組み合わせて使用してもよい。窒化
ガリウムの合金が形成される場合、例えば、別の従来のアルミニウム又はインジ
ウムのプリカーサも使用することができる。本願で使用するように、「横方向の
」という用語は側壁１０５に直交する方向を意味する。ポスト１０６上のいくら
かの縦方向の成長は、側壁１０５からの横方向の成長の間に発生することができ
るも理解されよう。本願で使用するように、「縦方向の」という用語は側壁１０
５に平行な方向を意味する。
に成長して、トレンチ１０７内に横方向の窒化ガリウム層１０８ａを形成する。
横方向の窒化ガリウムの成長は、１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおい
て得られる。１３〜３９μｍｏｌ／分のプリカーサのＴＥＧ及び１５００ｓｃｃ
ｍのＮＨ3を、３０００ｓｃｃｍのＨ2溶液と組み合わせて使用してもよい。窒化
ガリウムの合金が形成される場合、例えば、別の従来のアルミニウム又はインジ
ウムのプリカーサも使用することができる。本願で使用するように、「横方向の
」という用語は側壁１０５に直交する方向を意味する。ポスト１０６上のいくら
かの縦方向の成長は、側壁１０５からの横方向の成長の間に発生することができ
るも理解されよう。本願で使用するように、「縦方向の」という用語は側壁１０
５に平行な方向を意味する。
【００１９】 ここで図３を参照する。横方向の窒化ガリウム層１０８ａの連続した成長によ
って、基礎的窒化ガリウム層１０４上へ、特に、ポスト１０６上への縦方向の成
長が発生して、縦方向の窒化ガリウム層１０８ｂが形成される。縦方向の成長に
ついての成長条件は、図２に関連して説明されたように維持することができる。
図３に示すように、トレンチ１０７内への連続した縦方向の成長は、トレンチの
底部で発生してもよい。
って、基礎的窒化ガリウム層１０４上へ、特に、ポスト１０６上への縦方向の成
長が発生して、縦方向の窒化ガリウム層１０８ｂが形成される。縦方向の成長に
ついての成長条件は、図２に関連して説明されたように維持することができる。
図３に示すように、トレンチ１０７内への連続した縦方向の成長は、トレンチの
底部で発生してもよい。
【００２０】 ここで図４を参照する。横方向の成長前部がトレンチ１０７内の界面１０８ｃ
で結合するまで成長を継続することができて、連続的な窒化ガリウム半導体層を
トレンチ内に形成することができる。全体の成長時間は約６０分である。図５に
示すように、次に、マイクロ電子デバイス１１０を、横方向の窒化ガリウム半導
体層１０８ａ内に形成することができる。デバイスを、縦方向の窒化ガリウム層
１０８ｂ内に形成することもできる。
で結合するまで成長を継続することができて、連続的な窒化ガリウム半導体層を
トレンチ内に形成することができる。全体の成長時間は約６０分である。図５に
示すように、次に、マイクロ電子デバイス１１０を、横方向の窒化ガリウム半導
体層１０８ａ内に形成することができる。デバイスを、縦方向の窒化ガリウム層
１０８ｂ内に形成することもできる。
【００２１】 従って、図５では、本発明の第１の実施形態による窒化ガリウム半導体の構造
体１００が示されている。この窒化ガリウムの構造体１００には、基板１０２が
含まれている。この基板は、サファイア又は窒化ガリウム又は他の従来の基板で
あっても良い。しかしながら、この基板には、６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)基板１０
２ａと、炭化ケイ素基板１０２ａ上の窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂと
が含まれることが好ましい。この窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂの厚さ
は０．０１μｍである。
体１００が示されている。この窒化ガリウムの構造体１００には、基板１０２が
含まれている。この基板は、サファイア又は窒化ガリウム又は他の従来の基板で
あっても良い。しかしながら、この基板には、６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)基板１０
２ａと、炭化ケイ素基板１０２ａ上の窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂと
が含まれることが好ましい。この窒化アルミニウムのバッファ層１０２ｂの厚さ
は０．０１μｍである。
【００２２】 基板１０２の製造は、この分野の技術を有するものには周知であり、これ以上
説明する必要はない。炭化ケイ素基板の製造については、例えば、Ｐａｌｍｏｕ
ｒの米国特許第４,８６５,６８５号、Ｄａｖｉｓらの米国特許第３４,８６１号
、Ｋｏｎｇらの米国特許第４,９１２,０６４号、及びＰａｌｍｏｕｒらの米国特
許第４,９４６,５４７号の中に記載されている。これらの開示は、引用すること
によって本明細書に組み込まれるものとする。
説明する必要はない。炭化ケイ素基板の製造については、例えば、Ｐａｌｍｏｕ
ｒの米国特許第４,８６５,６８５号、Ｄａｖｉｓらの米国特許第３４,８６１号
、Ｋｏｎｇらの米国特許第４,９１２,０６４号、及びＰａｌｍｏｕｒらの米国特
許第４,９４６,５４７号の中に記載されている。これらの開示は、引用すること
によって本明細書に組み込まれるものとする。
【００２３】 基礎的窒化ガリウム層１０４も、基板１０２ａに対向するバッファ層１０２ｂ
上に含まれる。この基礎的窒化ガリウム層１０４の厚さは、約１．０〜２．０μ
ｍの間にあり、金属有機気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）を用いて形成すること
ができる。この基礎的窒化ガリウム層には、一般に、望ましくない比較的高い欠
陥密度を有する。例えば、約１０8 〜１０10 ｃｍ-2の間の転位密度が基礎的窒
化ガリウム層内で示される。これらの高い欠陥密度は、バッファ層１０２ｂと基
礎的窒化ガリウム層１０４との間の格子パラメータにおけるミスマッチや他の原
因の結果発生する。これらの高い欠陥密度は、基礎的窒化ガリウム層１０４内に
形成されたマイクロ電子デバイスの性能に悪影響を与えることがある。
上に含まれる。この基礎的窒化ガリウム層１０４の厚さは、約１．０〜２．０μ
ｍの間にあり、金属有機気相エピタキシー（ＭＯＶＰＥ）を用いて形成すること
ができる。この基礎的窒化ガリウム層には、一般に、望ましくない比較的高い欠
陥密度を有する。例えば、約１０8 〜１０10 ｃｍ-2の間の転位密度が基礎的窒
化ガリウム層内で示される。これらの高い欠陥密度は、バッファ層１０２ｂと基
礎的窒化ガリウム層１０４との間の格子パラメータにおけるミスマッチや他の原
因の結果発生する。これらの高い欠陥密度は、基礎的窒化ガリウム層１０４内に
形成されたマイクロ電子デバイスの性能に悪影響を与えることがある。
【００２４】 図５の説明をさらに続ける。基礎的窒化ガリウム層１０４には、複数のペデス
タル１０６や複数のトレンチ１０７によって規定することができる複数の側壁１
０５が含まれる。前述したように、側壁は斜めでもまた様々な細長い形状であっ
ても良い。
タル１０６や複数のトレンチ１０７によって規定することができる複数の側壁１
０５が含まれる。前述したように、側壁は斜めでもまた様々な細長い形状であっ
ても良い。
【００２５】 図５の説明を続ける。横方向の窒化ガリウム層１０８ａは、基礎的窒化ガリウ
ム層１０４の複数の側壁１０５から伸びている。横方向の窒化ガリウム層１０８
ａは、約１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおいて金属有機気相エピタキ
シーを用いて形成することができる。１３〜３９μｍｏｌ／分のトリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）及び１５００ｓｃｃｍのアンモニア（ＮＨ3）のプリカーサを、
３０００ｓｃｃｍ Ｈ2溶液と組み合わせて使用して、横方向の窒化ガリウム層１
０８ａを形成することができる。
ム層１０４の複数の側壁１０５から伸びている。横方向の窒化ガリウム層１０８
ａは、約１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおいて金属有機気相エピタキ
シーを用いて形成することができる。１３〜３９μｍｏｌ／分のトリエチルガリ
ウム（ＴＥＧ）及び１５００ｓｃｃｍのアンモニア（ＮＨ3）のプリカーサを、
３０００ｓｃｃｍ Ｈ2溶液と組み合わせて使用して、横方向の窒化ガリウム層１
０８ａを形成することができる。
【００２６】 図５の説明をさらに続けると、窒化ガリウム半導体の構造体１００は、ポスト
１０６から縦方向に延びる縦方向の窒化ガリウム層１０８ｂも含んでいる。
１０６から縦方向に延びる縦方向の窒化ガリウム層１０８ｂも含んでいる。
【００２７】 図５に示すように、横方向の窒化ガリウム層１０８ａは界面１０８ｃで結合し
て、連続的な横方向の窒化ガリウム半導体層１０８ａをトレンチ内に形成する。
基礎的窒化ガリウム層１０４内の転位密度は、一般に、基礎的窒化ガリウム層１
０４から縦方向に広がる密度と同じ密度で側壁１０５から横方向に伝播すること
はないことが判明している。このため、横方向の窒化ガリウム層１０８ａは、例
えば、１０4 ｃｍ-2以下の比較的低い欠陥密度を持つことができる。従って、横
方向の窒化ガリウム層１０８ａは、良質の窒化ガリウム半導体材料によるデバイ
スを形成することができる。これにより、図５に示すように、マイクロ電子デバ
イス１１０を、横方向の窒化ガリウム層１０８ａ内に形成することができる。横
方向の成長は側壁１０５から導かれるため、図５の窒化ガリウム半導体の構造体
１００を製造するためにマスクを使用する必要はないことも理解されよう。
て、連続的な横方向の窒化ガリウム半導体層１０８ａをトレンチ内に形成する。
基礎的窒化ガリウム層１０４内の転位密度は、一般に、基礎的窒化ガリウム層１
０４から縦方向に広がる密度と同じ密度で側壁１０５から横方向に伝播すること
はないことが判明している。このため、横方向の窒化ガリウム層１０８ａは、例
えば、１０4 ｃｍ-2以下の比較的低い欠陥密度を持つことができる。従って、横
方向の窒化ガリウム層１０８ａは、良質の窒化ガリウム半導体材料によるデバイ
スを形成することができる。これにより、図５に示すように、マイクロ電子デバ
イス１１０を、横方向の窒化ガリウム層１０８ａ内に形成することができる。横
方向の成長は側壁１０５から導かれるため、図５の窒化ガリウム半導体の構造体
１００を製造するためにマスクを使用する必要はないことも理解されよう。
【００２８】 今度は図６〜図１０を参照すると、本発明による窒化ガリウム半導体の構造体
及び製造方法の第２の実施形態がここで説明される。最初は、図４の窒化ガリウ
ム半導体の構造体が、図１〜図４に関連してすでに説明したように製造される。
次に、図６を参照すれば、中に開口部のアレイを含むマスク２０６を用いて、ポ
スト１０６がマスクされる。このマスクは厚さが１０００Åの二酸化ケイ素から
成り、４１０℃の低圧化学蒸着法（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＰＣＶＤ）を用いて蒸着することが
できる。別のマスキング材料も使用することができる。このマスクは、標準的な
フォトリソグラフィ技術を用いてパターン化し、ＨＦ緩衝溶液でエッチングする
ことができる。ある実施形態においては、開口部は、３〜４０μｍの距離で平行
に延び、横方向の窒化ガリウム層１０８ａ上の＜１１００＞方向に沿った方向に
配向された幅３μｍの開口部である。プロセスをさらに進める前に、この構造体
を５０％の塩酸（ＨＣｌ）溶液に浸けて、表面の酸化物を取り除く。マスク２０
６をポスト１０６上に配置することが好ましいが、マスクをポストからずらすこ
ともできることは理解されよう。
及び製造方法の第２の実施形態がここで説明される。最初は、図４の窒化ガリウ
ム半導体の構造体が、図１〜図４に関連してすでに説明したように製造される。
次に、図６を参照すれば、中に開口部のアレイを含むマスク２０６を用いて、ポ
スト１０６がマスクされる。このマスクは厚さが１０００Åの二酸化ケイ素から
成り、４１０℃の低圧化学蒸着法（ｌｏｗ ｐｒｅｓｓｕｒｅ ｃｈｅｍｉｃａ
ｌ ｖａｐｏｒ ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：ＬＰＣＶＤ）を用いて蒸着することが
できる。別のマスキング材料も使用することができる。このマスクは、標準的な
フォトリソグラフィ技術を用いてパターン化し、ＨＦ緩衝溶液でエッチングする
ことができる。ある実施形態においては、開口部は、３〜４０μｍの距離で平行
に延び、横方向の窒化ガリウム層１０８ａ上の＜１１００＞方向に沿った方向に
配向された幅３μｍの開口部である。プロセスをさらに進める前に、この構造体
を５０％の塩酸（ＨＣｌ）溶液に浸けて、表面の酸化物を取り除く。マスク２０
６をポスト１０６上に配置することが好ましいが、マスクをポストからずらすこ
ともできることは理解されよう。
【００２９】 ここで、図７を参照する。横方向の窒化ガリウム半導体層１０８ａが開口部の
アレイを通って成長して、開口部の中に縦方向の窒化ガリウム層２０８ａを形成
する。窒化ガリウムの成長は、図２に関連して説明したように得られる。
アレイを通って成長して、開口部の中に縦方向の窒化ガリウム層２０８ａを形成
する。窒化ガリウムの成長は、図２に関連して説明したように得られる。
【００３０】 二次元の成長を使用して、過度成長した窒化ガリウム半導体層を形成すること
ができることは理解されよう。特に、＜１１００＞及び＜１１２０＞などの２つ
の直交する方向に沿って延びる開口部のアレイを含むようにマスク２０６をパタ
ーン化することができる。このため、開口部は直交する長方形のストライプ状の
パターンを形成することができる。この場合、長方形のエッジの比率は、｛１１ ２ ０｝及び[１１０１]面の成長速度の比率、例えば１．４：１に比例することが
好ましい。開口部は、＜１１００＞及び＜１１２０＞のような方向に関して等三
角形とすることができる。
ができることは理解されよう。特に、＜１１００＞及び＜１１２０＞などの２つ
の直交する方向に沿って延びる開口部のアレイを含むようにマスク２０６をパタ
ーン化することができる。このため、開口部は直交する長方形のストライプ状の
パターンを形成することができる。この場合、長方形のエッジの比率は、｛１１ ２ ０｝及び[１１０１]面の成長速度の比率、例えば１．４：１に比例することが
好ましい。開口部は、＜１１００＞及び＜１１２０＞のような方向に関して等三
角形とすることができる。
【００３１】 ここで図８を参照すると、縦方向の窒化ガリウム層２０８ａの連続した成長に
よって、マスク２０６上に横方向の成長が起こり、第２の横方向の窒化ガリウム
層２０８ｂが形成される。オーバーグロースの条件は、図７に関連して説明した
ように維持することができる。
よって、マスク２０６上に横方向の成長が起こり、第２の横方向の窒化ガリウム
層２０８ｂが形成される。オーバーグロースの条件は、図７に関連して説明した
ように維持することができる。
【００３２】 ここで、図９を参照する。横方向のオーバーグロースが、横方向の成長前部が
マスク２０６上の第２の界面２０８ｃで結合するまで継続することができて、連
続的な過度成長した窒化ガリウム半導体層２０８を形成する。全体の成長時間は
約６０分である。図１０に示すように、この後マイクロ電子デバイス２１０を、
この第２の横方向の窒化ガリウム層２０８ｂ内に形成することができる。マイク
ロ電子デバイスを縦方向の窒化ガリウム層２０８ａ内に形成することもできる。
マスク２０６上の第２の界面２０８ｃで結合するまで継続することができて、連
続的な過度成長した窒化ガリウム半導体層２０８を形成する。全体の成長時間は
約６０分である。図１０に示すように、この後マイクロ電子デバイス２１０を、
この第２の横方向の窒化ガリウム層２０８ｂ内に形成することができる。マイク
ロ電子デバイスを縦方向の窒化ガリウム層２０８ａ内に形成することもできる。
【００３３】 これにより、第２の横方向の成長層２０８ｂを提供することによって、連続し
た窒化ガリウム半導体層１０８内に存在した欠陥をさらに減少させて、窒化ガリ
ウム半導体の構造体２００内に良質の窒化ガリウムのデバイスを得ることができ
る。
た窒化ガリウム半導体層１０８内に存在した欠陥をさらに減少させて、窒化ガリ
ウム半導体の構造体２００内に良質の窒化ガリウムのデバイスを得ることができ
る。
【００３４】 ここで図１１〜図１５を参照して、本発明による窒化ガリウム半導体の構造体
及び製造方法の第３の実施形態を説明する。最初は、図４の窒化ガリウム半導体
の構造体が、図１〜図４に関連してすでに説明したように製造される。次に、複
数の第２の側壁３０５を形成する。第２の側壁３０５は、第２のポスト３０６の
選択的なエピタキシャル成長や第１のポスト１０６内に第２のトレンチ３０７を
エッチングすること及びその組合せによって形成することができる。すでに説明
したように、第２の側壁３０５は基板１０２に直交する必要はなく、斜めであっ
ても良い。第２のトレンチ３０７は、第１のポスト１０６のまっすぐ上にある必
要はなく、そこから横方向にずれていても良い。横方向の成長が第２のトレンチ
３０６の底部よりも側壁３０５上で優先的に起こるように、第２のトレンチが深
いことが望ましい。
及び製造方法の第３の実施形態を説明する。最初は、図４の窒化ガリウム半導体
の構造体が、図１〜図４に関連してすでに説明したように製造される。次に、複
数の第２の側壁３０５を形成する。第２の側壁３０５は、第２のポスト３０６の
選択的なエピタキシャル成長や第１のポスト１０６内に第２のトレンチ３０７を
エッチングすること及びその組合せによって形成することができる。すでに説明
したように、第２の側壁３０５は基板１０２に直交する必要はなく、斜めであっ
ても良い。第２のトレンチ３０７は、第１のポスト１０６のまっすぐ上にある必
要はなく、そこから横方向にずれていても良い。横方向の成長が第２のトレンチ
３０６の底部よりも側壁３０５上で優先的に起こるように、第２のトレンチが深
いことが望ましい。
【００３５】 ここで図１２を参照する。第２のポスト３０６や第２のトレンチ３０７の第２
の側壁３０５を横方向に成長させて、第２のトレンチ３０７内に第２の横方向の
窒化ガリウム層３０８ａを形成する。すでに説明したように、窒化ガリウムの横
方向の成長は、１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおいて得られる。１３
〜３９μｍｏｌ／分のプリカーサのＴＥＧ及び１５００ｓｃｃｍのＮＨ3を、３
０００ｓｃｃｍのＨ2溶液と組み合わせて使用することができる。窒化ガリウム
の合金が形成される場合、例えば、アルミニウム又はインジウムの別の従来のプ
リカーサも使用することができる。第２のポスト３０６上のいくらかの縦方向の
成長は、第２の側壁３０５からの横方向の成長の間に発生することができること
も理解されよう。
の側壁３０５を横方向に成長させて、第２のトレンチ３０７内に第２の横方向の
窒化ガリウム層３０８ａを形成する。すでに説明したように、窒化ガリウムの横
方向の成長は、１０００〜１１００℃及び４５Ｔｏｒｒにおいて得られる。１３
〜３９μｍｏｌ／分のプリカーサのＴＥＧ及び１５００ｓｃｃｍのＮＨ3を、３
０００ｓｃｃｍのＨ2溶液と組み合わせて使用することができる。窒化ガリウム
の合金が形成される場合、例えば、アルミニウム又はインジウムの別の従来のプ
リカーサも使用することができる。第２のポスト３０６上のいくらかの縦方向の
成長は、第２の側壁３０５からの横方向の成長の間に発生することができること
も理解されよう。
【００３６】 ここで図１３を参照する。第２の横方向の窒化ガリウム層３０８ａの連続した
成長によって、第２のポスト３０６上に縦方向の成長が発生して、第２の縦方向
の窒化ガリウム層３０８ｂが形成される。また図示するように、第２のトレンチ
フロアからまた第２のポストの頂部からの縦方向の成長も起こる。縦方向の成長
の成長条件は、図１２に関連して説明したように維持される。
成長によって、第２のポスト３０６上に縦方向の成長が発生して、第２の縦方向
の窒化ガリウム層３０８ｂが形成される。また図示するように、第２のトレンチ
フロアからまた第２のポストの頂部からの縦方向の成長も起こる。縦方向の成長
の成長条件は、図１２に関連して説明したように維持される。
【００３７】 ここで図１４を参照する。成長が横方向の成長前部が第２のトレンチ３０７内
の第２の界面３０８ｃで結合するまで継続することができて、第２の連続的な窒
化ガリウム半導体層３０８を形成する。全体の成長時間は約６０分である。図１
５に示すように、次に、マイクロ電子デバイス３１０を、第２の連続的な窒化ガ
リウム半導体層３０８内に形成することができる。
の第２の界面３０８ｃで結合するまで継続することができて、第２の連続的な窒
化ガリウム半導体層３０８を形成する。全体の成長時間は約６０分である。図１
５に示すように、次に、マイクロ電子デバイス３１０を、第２の連続的な窒化ガ
リウム半導体層３０８内に形成することができる。
【００３８】 従って、本発明による第３の実施形態の窒化ガリウム半導体の構造体３００の
を、横方向の成長を規定する目的のために窒化ガリウムをマスクする必要なく形
成することができる。むしろ、第１及び第２の側壁からの横方向の成長を使用で
きる。２つの別個の横方向の成長を行うことによって、欠陥密度を相当減少させ
ることができる。
を、横方向の成長を規定する目的のために窒化ガリウムをマスクする必要なく形
成することができる。むしろ、第１及び第２の側壁からの横方向の成長を使用で
きる。２つの別個の横方向の成長を行うことによって、欠陥密度を相当減少させ
ることができる。
【００３９】 本発明の方法と構造体の付加的な説明をここで行う。第１及び第２のトレンチ
１０７及び３０７及びマスク２０６内の開口部は、基礎的窒化ガリウム層１０４
又は第１の横方向の窒化ガリウム層１０８ａ上において＜１１２０＞や＜１１０
０＞方向に沿って延びる長方形のトレンチ及び開口部であることが好ましい。（
１１０１）斜面及び狭い（０００１）頂面を有する面取りした三角形のストライ
プを、＜１１２０＞方向に沿ってトレンチやマスク開口部に対して得ることがで
きる。（０００１）頂面、（１１２０）垂直側面、及び（１１０１）斜面を有す
る長方形のストライプを、＜１１００＞方向に沿って成長させることができる。
最大３分の成長時間に対して、方向とは無関係に同様の形態を得ることができる
。成長が継続する場合、ストライプは違った形状に発展する。
１０７及び３０７及びマスク２０６内の開口部は、基礎的窒化ガリウム層１０４
又は第１の横方向の窒化ガリウム層１０８ａ上において＜１１２０＞や＜１１０
０＞方向に沿って延びる長方形のトレンチ及び開口部であることが好ましい。（
１１０１）斜面及び狭い（０００１）頂面を有する面取りした三角形のストライ
プを、＜１１２０＞方向に沿ってトレンチやマスク開口部に対して得ることがで
きる。（０００１）頂面、（１１２０）垂直側面、及び（１１０１）斜面を有す
る長方形のストライプを、＜１１００＞方向に沿って成長させることができる。
最大３分の成長時間に対して、方向とは無関係に同様の形態を得ることができる
。成長が継続する場合、ストライプは違った形状に発展する。
【００４０】 横方向の成長の量は、一般に、トレンチやマスク開口部の方向に強い依存性を
示す。＜１１００＞に配向されたトレンチやマスク開口部の横方向の成長速度は
、一般に、＜１１２０＞に沿ったトレンチやマスク開口部よりもはるかに早い。
このため、トレンチやマスク開口部を基礎的窒化ガリウム層１０４又は第１の横
方向の窒化ガリウム層１０８ａの＜１１００＞方向に沿って延びるように配向さ
れることが、最も好ましい。
示す。＜１１００＞に配向されたトレンチやマスク開口部の横方向の成長速度は
、一般に、＜１１２０＞に沿ったトレンチやマスク開口部よりもはるかに早い。
このため、トレンチやマスク開口部を基礎的窒化ガリウム層１０４又は第１の横
方向の窒化ガリウム層１０８ａの＜１１００＞方向に沿って延びるように配向さ
れることが、最も好ましい。
【００４１】 トレンチやマスク開口部の方向の関数として形態上の発達が異なることは、窒
化ガリウムの構造体における結晶面の安定性に関係すると思われる。＜１１２０
＞に沿って方向付けられたトレンチやマスク開口部は、広い（１１００）斜面及
び、成長条件に依存して極めて狭い（０００１）頂面か又は（０００１）頂面が
ないかのいずれかを持つことができる。これは、（１１０１）は窒化ガリウムの
ウルツ鉱の結晶構造において最も安定した面であり、この面の成長速度は他の面
の速度よりも遅いためである。＜１１００＞に配向されたトレンチやマスク開口
部の[１１０１]面は波打っていて、このことは、ミラー指数が１より大きいこと
を意味している。選択された[１１０１]面の競合成長が、デポジションの間に発
生してこれがこれらの面を不安定にし、またそれらの成長速度を＜１１２０＞に
沿って配向されたトレンチやマスク開口部の(１１０１)の速度と比較して増加さ
せると思われる。
化ガリウムの構造体における結晶面の安定性に関係すると思われる。＜１１２０
＞に沿って方向付けられたトレンチやマスク開口部は、広い（１１００）斜面及
び、成長条件に依存して極めて狭い（０００１）頂面か又は（０００１）頂面が
ないかのいずれかを持つことができる。これは、（１１０１）は窒化ガリウムの
ウルツ鉱の結晶構造において最も安定した面であり、この面の成長速度は他の面
の速度よりも遅いためである。＜１１００＞に配向されたトレンチやマスク開口
部の[１１０１]面は波打っていて、このことは、ミラー指数が１より大きいこと
を意味している。選択された[１１０１]面の競合成長が、デポジションの間に発
生してこれがこれらの面を不安定にし、またそれらの成長速度を＜１１２０＞に
沿って配向されたトレンチやマスク開口部の(１１０１)の速度と比較して増加さ
せると思われる。
【００４２】 ＜１１００＞に沿って方向付けられたトレンチやマスク開口部から選択的に成
長した窒化ガリウム層の形態も、一般に、成長温度の強い関数である。１０００
℃で成長した層は、面取りされた三角形の形状をしている。この形態は、成長温
度が増加するにつれて、長方形の断面に徐々に変化していく。この形状の変化は
、成長温度の増加に伴う拡散係数の増加、及びこれによる(０００１)頂面に沿っ
た[１１０１]面へのガリウム種のフラックスの増加を結果として発生する。この
結果、(０００１)面の成長速度が低下し、[１１０１]の成長速度が増加する。こ
の現象は、二酸化ケイ素上のヒ化ガリウムの選択的な成長においても観察されて
いる。従って、１１００℃の温度が最も好ましいと思われる。
長した窒化ガリウム層の形態も、一般に、成長温度の強い関数である。１０００
℃で成長した層は、面取りされた三角形の形状をしている。この形態は、成長温
度が増加するにつれて、長方形の断面に徐々に変化していく。この形状の変化は
、成長温度の増加に伴う拡散係数の増加、及びこれによる(０００１)頂面に沿っ
た[１１０１]面へのガリウム種のフラックスの増加を結果として発生する。この
結果、(０００１)面の成長速度が低下し、[１１０１]の成長速度が増加する。こ
の現象は、二酸化ケイ素上のヒ化ガリウムの選択的な成長においても観察されて
いる。従って、１１００℃の温度が最も好ましいと思われる。
【００４３】 窒化ガリウム領域の形態上の発達は、ＴＥＧの流速にも依存すると思われる。
ＴＥＧの供給が増加すると、一般に、成長速度が横方向及び縦方向の両方で増加
する。しかしながら、横方向／縦方向の成長速度の比率は、ＴＥＧの流速が１３
μｍｏｌ／分における１．７から３９μｍｏｌ／分における０．８６に減少する
。＜１１２０＞の成長速度に関して＜０００１＞に沿った成長速度に対するＴＥ
Ｇの流速による影響がこのように増加することは、使用した反応炉のタイプに関
係する可能性がある。この反応炉では、反応ガスは垂直にまた基板に対して直角
に流れる。表面上のガリウム種の密度がかなり増加することにより、それらの[
１１０１]面への拡散が十分に妨げられて、化学吸着及び窒化ガリウムの成長が
より敏速に(０００１)面上で発生する。
ＴＥＧの供給が増加すると、一般に、成長速度が横方向及び縦方向の両方で増加
する。しかしながら、横方向／縦方向の成長速度の比率は、ＴＥＧの流速が１３
μｍｏｌ／分における１．７から３９μｍｏｌ／分における０．８６に減少する
。＜１１２０＞の成長速度に関して＜０００１＞に沿った成長速度に対するＴＥ
Ｇの流速による影響がこのように増加することは、使用した反応炉のタイプに関
係する可能性がある。この反応炉では、反応ガスは垂直にまた基板に対して直角
に流れる。表面上のガリウム種の密度がかなり増加することにより、それらの[
１１０１]面への拡散が十分に妨げられて、化学吸着及び窒化ガリウムの成長が
より敏速に(０００１)面上で発生する。
【００４４】 連続的な厚さが２μｍの窒化ガリウム層は、１１００℃及びＴＥＧの流速が２
６μｍｏｌ／分において、間隔が７μｍで＜１１００＞に沿って配向された幅３
μｍのトレンチやマスク開口部を用いて得ることができる。連続した窒化ガリウ
ム半導体層は、２つの成長前部が結合するとき形成される平面下に間隙（ｖｏｉ
ｄｓ）を含むことがある。これらの間隙は、横方向の成長条件として、縦方向に
[１１２０]側面を有する長方形のトレンチやマスク開口部により発達させる成長
条件を用いると最も頻繁に発生する。
６μｍｏｌ／分において、間隔が７μｍで＜１１００＞に沿って配向された幅３
μｍのトレンチやマスク開口部を用いて得ることができる。連続した窒化ガリウ
ム半導体層は、２つの成長前部が結合するとき形成される平面下に間隙（ｖｏｉ
ｄｓ）を含むことがある。これらの間隙は、横方向の成長条件として、縦方向に
[１１２０]側面を有する長方形のトレンチやマスク開口部により発達させる成長
条件を用いると最も頻繁に発生する。
【００４５】 連続した窒化ガリウム半導体層は、極めて平坦でピットがない平面を有してい
る。横方向に成長した窒化ガリウム層の表面は、平均ステップ高さが０．３２ｎ
ｍのテラス構造を含む。このテラス構造は、横方向に成長した窒化ガリウムに関
連付けることができる。その理由は、テラス構造は、一般に、窒化アルミニウム
のバッファ層上にのみ成長したずっと大きな領域のフィルム内には含まれないか
らである。粗さの平方自乗平均の値は、基礎的窒化ガリウム層１０４に対して得
られた値と同様である。
る。横方向に成長した窒化ガリウム層の表面は、平均ステップ高さが０．３２ｎ
ｍのテラス構造を含む。このテラス構造は、横方向に成長した窒化ガリウムに関
連付けることができる。その理由は、テラス構造は、一般に、窒化アルミニウム
のバッファ層上にのみ成長したずっと大きな領域のフィルム内には含まれないか
らである。粗さの平方自乗平均の値は、基礎的窒化ガリウム層１０４に対して得
られた値と同様である。
【００４６】 基礎的窒化ガリウム層１０４とバッファ層１０２ｂとの間の界面から始まるス
レッディング転位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ）は、基礎
的窒化ガリウム層１０４の上面に伝播するように思われる。これらの領域内の転
位密度は、約１０9 ｃｍ-2である。対照してみると、スレッディング転位が横方
向に容易に伝播するとは思われない。むしろ、この横方向の窒化ガリウム領域１
０８ａ及び３０８ａには、数個の転位しか含まれていない。これらの数個の転位
は、再成長した領域内で９０゜湾曲した後の、縦方向のスレッディング転位の延
長部を介して、(０００１)面に平行に形成される。これらの転位は、過度成長し
た窒化ガリウム層の頂面まで伝播するとは思われない。
レッディング転位（ｔｈｒｅａｄｉｎｇ ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎｓ）は、基礎
的窒化ガリウム層１０４の上面に伝播するように思われる。これらの領域内の転
位密度は、約１０9 ｃｍ-2である。対照してみると、スレッディング転位が横方
向に容易に伝播するとは思われない。むしろ、この横方向の窒化ガリウム領域１
０８ａ及び３０８ａには、数個の転位しか含まれていない。これらの数個の転位
は、再成長した領域内で９０゜湾曲した後の、縦方向のスレッディング転位の延
長部を介して、(０００１)面に平行に形成される。これらの転位は、過度成長し
た窒化ガリウム層の頂面まで伝播するとは思われない。
【００４７】 前述したように、選択的に成長した窒化ガリウム層の形成メカニズムは横方向
のエピタキシーである。このメカニズムの２つの主なステージは、縦方向の成長
と横方向の成長である。マスクを通って縦方向に成長する間は、蒸着した窒化ガ
リウムは、マスク上で成長するよりも急速にマスクの開口部内で選択的に成長す
る。その理由は、明らかに、ガリウム原子の固着係数（ｓｔｉｃｋｉｎｇ ｃｏ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ｓが、窒化ガリウム表面（ｓ＝１）上ではマスク（ｓ＜＜
１）上と比較するとはるかに大きいためである。SiO2の結合強度は７９９.６ ｋ
Ｊ／ｍｏｌであり、Ｓｉ−Ｎ (４３９ ｋＪ／ｍｏｌ)、Ｇａ−Ｎ (１０３ ｋＪ
／ｍｏｌ)、及びＧａ−Ｏ (３５３.６ ｋＪ／ｍｏｌ)の結合強度よりもはるかに
大きいので、Ｇａ原子又はＮ原子は数の上でまた窒化ガリウムの核を形成させる
ための十分な時間に対して、マスク表面に容易に固着しない。それらの原子は蒸
発するか、又はマスク表面に沿ってマスク内の開口部に、すなわち現れた縦方向
の窒化ガリウムの表面に向かって拡散する。横方向に成長する間は、窒化ガリウ
ムは、縦方向及び横方向の両方に同時に成長する。
のエピタキシーである。このメカニズムの２つの主なステージは、縦方向の成長
と横方向の成長である。マスクを通って縦方向に成長する間は、蒸着した窒化ガ
リウムは、マスク上で成長するよりも急速にマスクの開口部内で選択的に成長す
る。その理由は、明らかに、ガリウム原子の固着係数（ｓｔｉｃｋｉｎｇ ｃｏ
ｅｆｆｉｃｉｅｎｔ）ｓが、窒化ガリウム表面（ｓ＝１）上ではマスク（ｓ＜＜
１）上と比較するとはるかに大きいためである。SiO2の結合強度は７９９.６ ｋ
Ｊ／ｍｏｌであり、Ｓｉ−Ｎ (４３９ ｋＪ／ｍｏｌ)、Ｇａ−Ｎ (１０３ ｋＪ
／ｍｏｌ)、及びＧａ−Ｏ (３５３.６ ｋＪ／ｍｏｌ)の結合強度よりもはるかに
大きいので、Ｇａ原子又はＮ原子は数の上でまた窒化ガリウムの核を形成させる
ための十分な時間に対して、マスク表面に容易に固着しない。それらの原子は蒸
発するか、又はマスク表面に沿ってマスク内の開口部に、すなわち現れた縦方向
の窒化ガリウムの表面に向かって拡散する。横方向に成長する間は、窒化ガリウ
ムは、縦方向及び横方向の両方に同時に成長する。
【００４８】 窒化ガリウム上のガリウム及び窒素の表面拡散は、窒化ガリウムの選択的な成
長の中では小さな役割しか演じない。主な材料源は、気相から生じると思われる
。このことは、ＴＥＧの流速が増加すると、(０００１)頂面の成長速度を(１１
０１)側面よりも早く発達させて、このようにして横方向の成長をコントロール
するという事実によって実証することができる。
長の中では小さな役割しか演じない。主な材料源は、気相から生じると思われる
。このことは、ＴＥＧの流速が増加すると、(０００１)頂面の成長速度を(１１
０１)側面よりも早く発達させて、このようにして横方向の成長をコントロール
するという事実によって実証することができる。
【００４９】 横方向に成長した窒化ガリウムは、下側のマスクに十分に強く固着するので、
それは一般に冷却しても剥がれることはない。しかしながら、ＳｉＯ2マスク内
の横方向のクラッキングが、冷却時に発生する熱ストレスにより発生することが
ある。１０５０℃におけるＳｉＯ2の粘度（ρ）は約１０15.5ポイズ（ｐｏｉｓ
ｅ）であり、この値は、歪み点（ｓｔｒａｉｎ ｐｏｉｎｔ）（約１０14.5ポイ
ズ）よりも１桁大きい。この歪み点で、バルクのアモルファス材料内で応力緩和
が約６時間以内に発生する。このため、ＳｉＯ2のマスクは、冷却に対する適合
性は限定される。アモルファスのＳｉＯ2表面上の原子配列が、ＧａＮ表面上の
原子配列とはまったく異なるため、適当な原子の対が極めて接近している場合の
み、化学結合が行われる。シリコン、酸素、ガリウム、及び窒素原子のそれぞれ
の表面上やＳｉＯ2のバルク内の極めて小さい応力緩和が、窒化ガリウムを受け
入れて、それを酸化物に結合させることがある。これにより、図１〜図５及び図
１１〜図１５のマスクを必要としない実施形態は、特に好都合である。
それは一般に冷却しても剥がれることはない。しかしながら、ＳｉＯ2マスク内
の横方向のクラッキングが、冷却時に発生する熱ストレスにより発生することが
ある。１０５０℃におけるＳｉＯ2の粘度（ρ）は約１０15.5ポイズ（ｐｏｉｓ
ｅ）であり、この値は、歪み点（ｓｔｒａｉｎ ｐｏｉｎｔ）（約１０14.5ポイ
ズ）よりも１桁大きい。この歪み点で、バルクのアモルファス材料内で応力緩和
が約６時間以内に発生する。このため、ＳｉＯ2のマスクは、冷却に対する適合
性は限定される。アモルファスのＳｉＯ2表面上の原子配列が、ＧａＮ表面上の
原子配列とはまったく異なるため、適当な原子の対が極めて接近している場合の
み、化学結合が行われる。シリコン、酸素、ガリウム、及び窒素原子のそれぞれ
の表面上やＳｉＯ2のバルク内の極めて小さい応力緩和が、窒化ガリウムを受け
入れて、それを酸化物に結合させることがある。これにより、図１〜図５及び図
１１〜図１５のマスクを必要としない実施形態は、特に好都合である。
【００５０】 結論として、横方向のエピタキシャルのオーバーグロースを、基礎的窒化ガリ
ウム層の側壁からＭＯＶＰＥを介して得ることができる。この成長は、側壁の配
向性、成長温度、及びＴＥＧの流速に大きく依存する。転位密度が極めて低く表
面が平坦でピットがない領域を形成するための、過度成長した窒化ガリウム領域
の結合は、１１００℃及びＴＥＧの流速が２６μｍｏｌ／分において、幅が７μ
ｍのポスト間の＜１１００＞方向に沿って延びる、幅３μｍのトレンチによって
達成することができる。側壁からＭＯＶＰＥを介しての窒化ガリウムの横方向の
過度成長を使用して、マイクロ電子デバイス用の低い欠陥密度の領域を、マスク
を使用する必要なしに得ることができる。
ウム層の側壁からＭＯＶＰＥを介して得ることができる。この成長は、側壁の配
向性、成長温度、及びＴＥＧの流速に大きく依存する。転位密度が極めて低く表
面が平坦でピットがない領域を形成するための、過度成長した窒化ガリウム領域
の結合は、１１００℃及びＴＥＧの流速が２６μｍｏｌ／分において、幅が７μ
ｍのポスト間の＜１１００＞方向に沿って延びる、幅３μｍのトレンチによって
達成することができる。側壁からＭＯＶＰＥを介しての窒化ガリウムの横方向の
過度成長を使用して、マイクロ電子デバイス用の低い欠陥密度の領域を、マスク
を使用する必要なしに得ることができる。
【００５１】 図面及び明細書の中で、本発明の典型的な好ましい実施形態を開示してきた。
また、特定の用語を使用したが、一般的な説明する感覚でのみそれらの用語を用
いたのであって、限定する目的のためではない。
また、特定の用語を使用したが、一般的な説明する感覚でのみそれらの用語を用
いたのであって、限定する目的のためではない。
【図１】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第１の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図２】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第１の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図３】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第１の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図４】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第１の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図５】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第１の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図６】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第２の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図７】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第２の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図８】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第２の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図９】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第２の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１０】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第２の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１１】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第３の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１２】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第３の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１３】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第３の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１４】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第３の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【図１５】 本発明による窒化ガリウム半導体の構造体の第３の実施形態の、中間製造段階
の間の断面図である。
の間の断面図である。
【手続補正書】特許協力条約第３４条補正の翻訳文提出書
【提出日】平成１２年５月９日（２０００．５．９）
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】特許請求の範囲
【補正方法】変更
【補正内容】
【特許請求の範囲】
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００４
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００４】 マスク内の開口部を通して窒化ガリウムの構造体を製造することも周知である
。例えば、電界エミッタのアレイを製造する場合、窒化ガリウムをストライプ状
又は円形状の基板上に選択的に成長させることも周知である。例えば、Ｎａｍら
の、１９９６年１２月、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ中の“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ
ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１) Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物、及びＪ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第
３６巻、第２号、Ｎｏ. ５Ａ、１９９７年５月、ページＬ−５３２〜Ｌ−５３５
の“Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｅ
ｎｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏ
ｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物を参照のこと。これらの刊行物
で開示されているように、望まれていないリッジ成長(ｒｉｄｇｅ ｇｒｏｗｔｈ
)すなわち横方向のオーバーグロース（ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ
）が、ある条件のもとで発生することがある。 欧州特許出願第０５５１７２１号公報は、窒化ガリウムタイプの半導体デバイ
スについて説明している。この半導体デバイスには、シリコン基板、中間層、及
び(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎyＮ(０≦ｘ≦１,０≦ｘ≦１,ｘ＝１, ｙ＝０の場合を
除く)の結晶層が含まれる。中間層には、シリコン基板上に形成された少なくと
もアルミニウム及び窒素を含む化合物が含まれる。このアルミニウム／窒素の中
間層により、結晶欠陥の発生が押さえられ、このため、(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎy Ｎ層は、極めて高度な結晶体と平坦度とを有する。製造方法においては、シリコ
ンの単結晶基板を４００〜１３００℃の温度に保ち、少なくともアルミニウムと
窒素とを含む金属有機化合物雰囲気内に保持して、少なくともアルミニウムと窒
素とを含む薄い中間層をこの単結晶基板の一部又は全体の面上に形成する。次に
、(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎyＮの単結晶の少なくとも１層又は複数の層を中間層上
に形成する。 ＮａｍらのＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７１巻、１８
号、１９９７年１１月３日、ページ２６３８〜２６４０の“Ｌａｔｅｒａｌ Ｅ
ｐｉｔａｒｙ Ｏｆ Ｌｏｗ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＧａＮ Ｌａｙｅｒｓ
Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ”と題する出版物は、３μｍの間隔を空けた３μｍ幅のウィンドウ内に蒸着し
、ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)基板上のＳｉＯ2マスク内に含まれ
たＧａＮストライプから始まる有機金属気相横方向エピタキシー及びＧａＮ層の
結合について報告している。横方向オーバーグロースの大きさとミクロ構造の特
性とは、ストライプの方向性の強い関数であった。ＡｌＮバッファ層が付いた基
礎的ＧａＮの界面から始まるスレッディング転位の高い密度が、ウィンドウ領域
から成長したＧａＮ内に含まれていた。対照的に、オーバーグロース領域の転位
密度は極めて低かった。結合した層の表面粗さの平方自乗平均は０．２５ｎｍで
あった。
。例えば、電界エミッタのアレイを製造する場合、窒化ガリウムをストライプ状
又は円形状の基板上に選択的に成長させることも周知である。例えば、Ｎａｍら
の、１９９６年１２月、Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇ ｏｆ Ｍａｔｅｒｉａｌｓ Ｒ
ｅｓｅａｒｃｈ Ｓｏｃｉｅｔｙ中の“Ｓｅｌｅｃｔｉｖｅ Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ
ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００
１) Ｍｕｌｔｉｌａｙｅｒ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔ
ａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物、及びＪ
ａｐａｎｅｓｅ Ｊｏｕｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ、第
３６巻、第２号、Ｎｏ. ５Ａ、１９９７年５月、ページＬ−５３２〜Ｌ−５３５
の“Ｇｒｏｗｔｈ ｏｆ ＧａＮ ａｎｄ Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎ ｏｎ Ｐａｔｔｅｒｅ
ｎｅｄ Ｓｕｂｓｔｒａｔｅｓ ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏ
ｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ”と題する刊行物を参照のこと。これらの刊行物
で開示されているように、望まれていないリッジ成長(ｒｉｄｇｅ ｇｒｏｗｔｈ
)すなわち横方向のオーバーグロース（ｌａｔｅｒａｌ ｏｖｅｒｇｒｏｗｔｈ
）が、ある条件のもとで発生することがある。 欧州特許出願第０５５１７２１号公報は、窒化ガリウムタイプの半導体デバイ
スについて説明している。この半導体デバイスには、シリコン基板、中間層、及
び(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎyＮ(０≦ｘ≦１,０≦ｘ≦１,ｘ＝１, ｙ＝０の場合を
除く)の結晶層が含まれる。中間層には、シリコン基板上に形成された少なくと
もアルミニウム及び窒素を含む化合物が含まれる。このアルミニウム／窒素の中
間層により、結晶欠陥の発生が押さえられ、このため、(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎy Ｎ層は、極めて高度な結晶体と平坦度とを有する。製造方法においては、シリコ
ンの単結晶基板を４００〜１３００℃の温度に保ち、少なくともアルミニウムと
窒素とを含む金属有機化合物雰囲気内に保持して、少なくともアルミニウムと窒
素とを含む薄い中間層をこの単結晶基板の一部又は全体の面上に形成する。次に
、(Ｇａ1-xＡｌx)1-yＩｎyＮの単結晶の少なくとも１層又は複数の層を中間層上
に形成する。 ＮａｍらのＡｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ Ｌｅｔｔｅｒｓ、第７１巻、１８
号、１９９７年１１月３日、ページ２６３８〜２６４０の“Ｌａｔｅｒａｌ Ｅ
ｐｉｔａｒｙ Ｏｆ Ｌｏｗ Ｄｅｆｅｃｔ Ｄｅｎｓｉｔｙ ＧａＮ Ｌａｙｅｒｓ
Ｖｉａ Ｏｒｇａｎｏｍｅｔａｌｌｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉｔａｘ
ｙ”と題する出版物は、３μｍの間隔を空けた３μｍ幅のウィンドウ内に蒸着し
、ＧａＮ／ＡｌＮ／６Ｈ−ＳｉＣ(０００１)基板上のＳｉＯ2マスク内に含まれ
たＧａＮストライプから始まる有機金属気相横方向エピタキシー及びＧａＮ層の
結合について報告している。横方向オーバーグロースの大きさとミクロ構造の特
性とは、ストライプの方向性の強い関数であった。ＡｌＮバッファ層が付いた基
礎的ＧａＮの界面から始まるスレッディング転位の高い密度が、ウィンドウ領域
から成長したＧａＮ内に含まれていた。対照的に、オーバーグロース領域の転位
密度は極めて低かった。結合した層の表面粗さの平方自乗平均は０．２５ｎｍで
あった。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，Ｅ Ａ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ ，ＴＭ)，ＡＥ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ， ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，Ｇ Ｈ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ， ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，Ｍ Ｗ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ， ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＡ，Ｚ Ｗ (72)発明者 トムソン，ダレン・ビー アメリカ合衆国ノースカロライナ州27511， ケアリー，バーゲイト・ドライヴ 312− ディー (72)発明者 スミス，スコット・エイ アメリカ合衆国オハイオ州45458，センタ ーヴィル，クロウリー・ラン 505，＃101 (72)発明者 リンシカム，ケヴィン・ジェイ アメリカ合衆国ノースカロライナ州27501， アンギア，クロスリンク・ドライヴ 474 (72)発明者 ゲールケ，トーマス アメリカ合衆国ノースカロライナ州27510， カーボロ，ビム・ストリート 116ビー (72)発明者 デイヴィス，ロバート・エフ アメリカ合衆国ノースカロライナ州27612， ローリー，カルトン・ドライヴ 5705 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB06 EF03 HA06 5F045 AA04 AB14 AC07 AC09 AC12 AD14 AD15 AE23 AF02 BB12 DA53 DA63 DB09 HA02 5F052 KA01
Claims (45)
- 【請求項１】 基礎的窒化ガリウム層の側壁を前記基礎的窒化ガリウム層に
あるトレンチ内に横方向に成長させて、これにより横方向の窒化ガリウム半導体
層を形成するステップを含んでなる窒化ガリウム半導体層の製造方法。 - 【請求項２】 前記横方向に成長させるステップに続いて、前記横方向の窒
化ガリウム半導体層の中にマイクロ電子デバイスを形成するステップを含む請求
項１に記載の方法。 - 【請求項３】 前記横方向に成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリウ
ム層の一対の側壁を前記一対の側壁の間の前記基礎的窒化ガリウム層内のトレン
チ内に、前記成長した一対の側壁が前記トレンチ内で結合するまで成長させるス
テップを含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項４】 前記横方向に成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリウ
ム層の前記側壁を金属有機気相エピタキシーを用いて横方向に成長させるステッ
プを含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項５】 前記横方向に成長させるステップに先立って、基板上の前記
側壁を含む前記基礎的窒化ガリウム層を形成するステップがある請求項１に記載
の方法。 - 【請求項６】 前記形成するステップが、 基板上にバッファ層を形成するステップと、 前記基礎的窒化ガリウム層を前記基板に対向する前記バッファ層上に形成する
ステップと を含んでいる請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 前記形成するステップが、前記基礎的窒化ガリウム層内に、
前記側壁を含む前記トレンチを形成するステップを含んでいる請求項５に記載の
方法。 - 【請求項８】 前記形成するステップが、前記基礎的窒化ガリウム層上に、
前記側壁を含み、前記トレンチを規定するポストを形成するステップを含んでい
る請求項５に記載の方法。 - 【請求項９】 前記基礎的窒化ガリウム層が所定の欠陥密度を含み、 前記基礎的窒化ガリウム層の側壁を前記基礎的窒化ガリウム層にあるトレンチ内
に横方向に成長させて、これにより横方向の窒化ガリウム層を形成するステップ
が、 前記基礎的窒化ガリウム層の側壁を横方向に成長させ、これにより前記所定の
欠陥密度よりも低い欠陥密度の前記横方向の窒化ガリウム層を形成するステップ
と、 前記低い欠陥密度を伝播しながら前記横方向の窒化ガリウム層を縦方向に成長
させるステップと を含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 前記成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリウム層の
側壁を、１０００℃〜１１００℃の温度において、１３〜３９μｍｏｌ／分のト
リエチルガリウム及び１５００ｓｃｃｍのアンモニアの金属有機気相エピタキシ
ーを用いて成長させるステップを含んでいる請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 前記トレンチを形成するステップが、前記基礎的窒化ガリ
ウム層を選択的にエッチングして、前記側壁を含む前記トレンチを形成するステ
ップを含んでいる請求項７に記載の方法。 - 【請求項１２】 前記ポストを形成するステップが、前記基礎的窒化ガリウ
ム層を選択的に成長させて、前記側壁を含む前記ポストを形成するステップを含
んでいる請求項８に記載の方法。 - 【請求項１３】 側壁を有するトレンチを含む基礎的窒化ガリウム層と、 前記基礎的窒化ガリウム層から前記トレンチ内に伸びる横方向の窒化ガリウム
層と を含んでいる窒化ガリウム半導体の構造体。 - 【請求項１４】 前記横方向の窒化ガリウム層から伸びる縦方向の窒化ガリ
ウム層をさらに含んでいる請求項１３に記載の構造体。 - 【請求項１５】 前記縦方向の窒化ガリウム層内に複数のマイクロ電子デバ
イスをさらに含んでいる請求項１３に記載の構造体。 - 【請求項１６】 基板をさらに含み、かつ前記基礎的窒化ガリウム層が前記
基板上にある請求項１３に記載の構造体。 - 【請求項１７】 前記基板と前記基礎的窒化ガリウム層との間にバッファ層
をさらに含んでいる請求項１６に記載の構造体。 - 【請求項１８】 前記トレンチが一対の側壁を含み、かつ前記横方向の窒化
ガリウム層が前記一対の側壁から伸びて連続的な横方向の窒化ガリウム層を規定
する請求項１３に記載の構造体。 - 【請求項１９】 前記基礎的窒化ガリウム層が前記基礎的窒化ガリウム層上
にポストを含み、前記ポストが前記側壁を含み、かつ前記トレンチを規定する請
求項１３に記載の構造体。 - 【請求項２０】 前記基礎的窒化ガリウム層が所定の欠陥密度を含み、前記
横方向の窒化ガリウム層の欠陥密度が前記所定の欠陥密度よりも低い請求項１３
に記載の構造体。 - 【請求項２１】 基礎的窒化ガリウム層の複数の側壁を前記窒化ガリウム層
内の複数のトレンチへと横方向に成長させて、これにより横方向の窒化ガリウム
層を形成するステップを含んでいる窒化ガリウム半導体層を製造する方法。 - 【請求項２２】 前記横方向に成長させるステップに続いて、 開口部のアレイを中に含むマスクを用いて前記横方向の窒化ガリウム層をマス
クするステップと、 前記横方向の窒化ガリウム層を前記開口部のアレイを通って前記マスク上に成
長させて、これにより過度成長した窒化ガリウム半導体層を形成するステップと
がある請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記成長させるステップに続いて、 前記横方向の窒化ガリウム層を縦方向に成長させるステップと、 前記縦方向に成長した横方向の窒化ガリウム層内に複数の第２の側壁を形成し
て、複数の第２のトレンチを規定するステップと、 前記縦方向に成長した横方向の窒化ガリウム層の前記複数の第２の側壁を、前
記複数の第２のトレンチ内に横方向に成長させて、これにより第２の横方向の窒
化ガリウム半導体層を形成するステップと がある請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２４】 前記横方向に成長したステップに続いて、前記過度成長し
た窒化ガリウム半導体層内にマイクロ電子デバイスを形成するステップがある請
求項２２に記載の方法。 - 【請求項２５】 前記複数の第２の側壁を前記横方向に成長させるステップ
に続いて、前記第２の横方向の窒化ガリウム半導体層内にマイクロ電子デバイス
を形成するステップがある請求項２３に記載の方法。 - 【請求項２６】 前記横方向に成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリ
ウム層の前記複数の側壁を前記基礎的窒化ガリウム層にある前記複数のトレンチ
内に、前記複数の成長した側壁が前記トレンチ内で結合するまで成長させるステ
ップを含んでいる請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２７】 前記成長させるステップが、前記横方向の窒化ガリウム層
を前記開口部のアレイを通って前記マスク上に、前記成長した横方向の窒化ガリ
ウム層が前記マスク上で結合して、連続し過度成長した窒化ガリウム半導体層を
形成するまで成長させるステップを含んでいる請求項２２に記載の方法。 - 【請求項２８】 前記複数の第２の側壁を横方向に成長させるステップが、
前記縦方向に成長した横方向の窒化ガリウム層の前記複数の第２の側壁を前記複
数の第２のトレンチ内に、前記複数の横方向に成長した第２の側壁が前記複数の
第２のトレンチ内で結合するまで、横方向に成長させるステップを含んでいる請
求項２３に記載の方法。 - 【請求項２９】 前記横方向に成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリ
ウム層の前記複数の側壁を、金属有機気相エピタキシーを用いて横方向に成長さ
せるステップを含んでいる請求項２１に記載の方法。 - 【請求項３０】 前記横方向に成長させるステップに先立って、基板上に前
記複数の側壁を含む前記基礎的窒化ガリウム層を形成するステップがある請求項
２１に記載の方法。 - 【請求項３１】 前記形成するステップが、 基板上にバッファ層を形成するステップと、 前記基礎的窒化ガリウム層を前記基板に対向する前記バッファ層上に形成する
ステップと を含んでいる請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３２】 前記形成するステップが、前記基礎的窒化ガリウム層内に
、前記複数の側壁を含む前記複数のトレンチを形成するステップを含んでいる請
求項３０に記載の方法。 - 【請求項３３】 前記形成するステップが、前記基礎的窒化ガリウム層内に
複数のポストを形成し、前記複数のポストが前記複数の側壁を含みかつ前記複数
のトレンチを規定するステップを含んでいる請求項３０に記載の方法。 - 【請求項３４】 前記基礎的窒化ガリウム層が所定の欠陥密度を含み、 前記基礎的窒化ガリウム層の複数の側壁を前記複数の基礎的窒化ガリウム層にあ
る前記複数のトレンチ内に横方向に成長させて、これにより横方向の窒化ガリウ
ム層を形成するステップが、 前記基礎的窒化ガリウム層の前記複数の側壁を前記複数のトレンチ内に横方向
に成長させ、これにより前記所定の欠陥密度よりも低い欠陥密度の横方向の窒化
ガリウム半導体層を形成するステップと、 前記低い欠陥密度を伝播しながら前記横方向の窒化ガリウム層を縦方向に成長
させるステップと を含んでいる請求項２１に記載の方法。 - 【請求項３５】 前記横方向に成長させるステップが、前記基礎的窒化ガリ
ウム層の前記複数の側壁を、１０００℃〜１１００℃の温度において、１３〜３
９μｍｏｌ／分のトリエチルガリウム及び１５００ｓｃｃｍのアンモニアの金属
有機気相エピタキシーを用いて横方向に成長させるステップを含んでいる請求項
２１に記載の方法。 - 【請求項３６】 複数の側壁を有する複数のトレンチを含む基礎的窒化ガリ
ウム層と、 前記基礎的窒化ガリウム層の前記複数の側壁から前記複数のトレンチ内に伸び
る横方向の窒化ガリウム層と を含んでいる窒化ガリウム半導体の構造体。 - 【請求項３７】 前記横方向の窒化ガリウム層上の開口部のアレイを中に含
むマスクと、 前記横方向の窒化ガリウム層から前記開口部を通って前記マスク上へ伸びる縦
方向の窒化ガリウム層と をさらに含んでいる請求項３６に記載の構造体。 - 【請求項３８】 前記横方向の窒化ガリウム層から伸びる、複数の第２の側
壁を中に含む縦方向の窒化ガリウム層と、 前記複数の第２の側壁から伸びる第２の横方向の窒化ガリウム層と をさらに含んでいる請求項３６に記載の構造体。 - 【請求項３９】 前記横方向の窒化ガリウム層内に複数のマイクロ電子デバ
イスをさらに含んでいる請求項３７に記載の構造体。 - 【請求項４０】 前記第２の横方向の窒化ガリウム層内に複数のマイクロ電
子デバイスをさらに含んでいる請求項３８に記載の構造体。 - 【請求項４１】 基板をさらに含み、前記基礎的窒化ガリウム層が前記基板
上に存在する請求項３６に記載の構造体。 - 【請求項４２】 前記基板と前記基礎的窒化ガリウム層との間にバッファ層
をさらに含んでいる請求項４１に記載の構造体。 - 【請求項４３】 前記横方向の窒化ガリウム層が、前記複数の側壁から前記
複数のトレンチ内に伸びて、前記トレンチ内に連続した横方向の窒化ガリウム層
を規定する請求項３６に記載の構造体。 - 【請求項４４】 前記基礎的窒化ガリウム層が、前記基礎的窒化ガリウム層
上に複数のポストを含み、前記複数のポストが前記複数の側壁を含みかつ前記複
数のトレンチを規定する請求項３６に記載の構造体。 - 【請求項４５】 前記基礎的窒化ガリウム層が所定の欠陥密度を含み、前記
横方向の窒化ガリウム層の欠陥密度が前記所定の欠陥密度よりも低い請求項３６
に記載の構造体。
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