JP2004146605A

JP2004146605A - 窒化物半導体ウェハの製造方法および発光デバイスの製造方法

Info

Publication number: JP2004146605A
Application number: JP2002310025A
Authority: JP
Inventors: Satoyuki Tamura; 田村　聡之; Masahiro Ogawa; 小川　雅弘
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-10-24
Filing date: 2002-10-24
Publication date: 2004-05-20

Abstract

【課題】転位密度のさらなる低減が可能な窒化物半導体のウェハの製造方法およびそのウェハを用いた発光デバイスの製造方法を提供する。
【解決手段】サファイア基板１の上に、ＡｌＧａＮ層（図示せず）を挟んでＧａＮ層２を形成する。そして、ＧａＮ層２のアモルファス化の起こりにくい条件で、ＧａＮ層２にＳｉ^２９のイオン注入を行なう。このとき、Ｓｉ^２９によって転位３が位置する領域のＮの未結合手が終端される。その後、ＧａＮ層２の上にＧａＮ層４を形成する。これにより、ＧａＮ層２に含まれる転位がＧａＮ層４に引き継がれにくくなるので、転位の少ないＧａＮ層４を得ることができる。
【選択図】　　　　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、窒化物半導体のウェハの製造方法に関し、特に、青紫色レーザや高速トランジスタに用いられるＧａＮ系化合物半導体の製造方法に関する。また、これらの窒化物半導体のウェハを用いた発光デバイスの製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＮに代表される窒化物半導体は、そのバンドギャップが１．９〜６．２ｅＶと広範囲にわたっているため、赤色から紫外までの波長の光を発する光源として期待されている。
【０００３】
窒化物半導体のウェハを得るための１つ目の手法として、サファイア、ＳｉＣあるいはＧａＡｓ等の基板の上に窒化物半導体層をヘテロエピタキシャル成長させる方法がある。ヘテロエピタキシャル成長法では、基板の格子定数と、その上の成長層の格子定数とは異なり、これらの格子定数差が大きい場合には成長層に多数の転位が生じる。例えば、サファイアとＧａＮとの格子定数差は約１６％と大きく、サファイア基板上にＧａＮ層を成長させると、ＧａＮ層内には１０^９　ｃｍ^−２　もの密度で転位が生じてしまう。
【０００４】
また、ＳｉＣとＧａＮとの格子定数差は約３％と比較的小さい。しかしながら、ＳｉＣ基板上にＧａＮ層を成長させることは困難であり、この場合のＧａＮ層には、上述したサファイア基板上のＧａＮ層よりも高い密度の転位が形成されてしまう。
【０００５】
窒化物半導体のウェハを得るための２つ目の方法として、窒化物半導体の基板上に窒化物半導体層をホモエピタキシャル成長させる方法がある。この方法によると、基板の上に成長層を形成させた後に基板を除去することによりフリースタンディング窒化物半導体のウェハを得ることができる。なお、フリースタンディング窒化物半導体のウェハとは、窒化物半導体層のみから構成され、その他の層を含まないウェハのことをいう。しかしながら、基板自体が非常に多くの欠陥を有しているため、フリースタンディング窒化物半導体のウェハにも多数の転位が引き継がれてしまう。
【０００６】
現在では、転位密度を低減させる方法としてＥＬＯＧやＦＩＥＬＯといった横方向成長を利用した方法が開発されている（例えば、非特許文献１参照）。この文献の方法によると、ＧａＮ層中の転位は１０^６〜１０^７ｃｍ^−２にまで低減させることができる。
【０００７】
【非特許文献１】
応用物理、第６８巻、第７号、１９９９
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＥＬＯＧやＦＩＥＬＯによりＧａＮのウェハを形成した場合でも、以下のような不具合が生じていた。
【０００９】
ＥＬＯＧやＦＩＥＬＯによりＧａＮ層のウェハを形成すると、従来よりも転位の発生を抑制することができる。それにもかかわらず、このＧａＮ層のウェハをデバイスに用いると、ウェハ内の転位がキャリアリークパスや非発光再結合中心として作用してしまうので、様々なデバイス特性の劣化が生じるおそれがある。そこで、ＧａＮ内の転位をより少なくする方法が求められようになった。
【００１０】
現状では、ＧａＮ層内に発生する転位の抑制を単一の技術で成し遂げるのは困難であり、複数の技術を組み合わせる方法が考えられている。すなわち、上記文献の横方向成長技術と、他の技術とを組み合わせてＧａＮの成長層を形成することが考えられている。これを実現するためにも、ＧａＮ層内の転位密度を低減することが可能で、かつ簡易なプロセスで行なえる技術の確立が必須である。
【００１１】
本発明では、転位密度のさらなる低減が可能な窒化物半導体のウェハの製造方法およびそのウェハを用いた発光デバイスの製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】
本発明の窒化物半導体ウェハの製造方法は、第１窒化物半導体層内に不純物のイオンを導入することにより、上記第１窒化物半導体層に含まれる転位におけるＮの未結合手を終端させる工程（ａ）と、上記第１窒化物半導体層の上に、第２窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる工程（ｂ）とを備える。
【００１３】
これにより、上記工程（ｂ）では、上面付近に位置する転位が少ない状態の第１窒化物半導体層の上に第２窒化物半導体層を形成することができるので、第１窒化物半導体層から第２窒化物半導体層に引き継がれる転位が少なくなり、転位の少ない第２窒化物半導体層を得ることができる。
【００１４】
上記工程（ａ）では、上記第１窒化物半導体層内に上記イオンをイオン注入により導入し、上記イオン注入の注入エネルギーおよびドーズ量を、上記第１窒化物半導体層のアモルファス化を妨げる条件に設定することが好ましい。
【００１５】
上記不純物はＳｉであることにより、ＳｉはＮの未結合手と結合しやすいので、効率よく転位におけるＮの未結合手を終端させることができる。
【００１６】
上記第１窒化物半導体層および上記第２窒化物半導体層は、ＧａＮ層であってもよい。
【００１７】
上記工程（ａ）の前または上記工程（ｂ）の前に、上記第１窒化物半導体層の上に開口部を有するマスクを設け、上記工程（ｂ）では、上記開口部の底面に露出する上記第１窒化物半導体層の上と、上記マスクの上とに上記第２窒化物半導体層を成長させることにより、マスクの上において横方向に第２窒化物半導体層を成長させることができるので、さらに第２窒化物半導体層内の転位を少なくすることができる。
【００１８】
上記マスクは、酸化シリコン、窒化シリコン、タングステンのうちのいずれかからなることが好ましい。
【００１９】
本発明の発光デバイスの製造方法は、第１窒化物半導体層内に不純物のイオンを導入することにより、上記第１窒化物半導体層に含まれる転位におけるＮの未結合手を終端させる工程（ａ）と、上記第１窒化物半導体層の上に、第１導電型の第２窒化物半導体層を成長させる工程（ｂ）と、上記第２窒化物半導体層の上に、活性層を形成する工程（ｃ）と、上記活性層の上に、第２導電型の第３窒化物半導体層を形成する工程（ｄ）と、上記第３窒化物半導体層と電気的に接続される第１電極を形成する工程（ｅ）と、上記工程（ｅ）の前または後に、上記第２窒化物半導体層と電気的に接続される第２電極を形成する工程（ｆ）とを備える。
【００２０】
これにより、上記工程（ｂ）では、上面付近に位置する転位が少ない状態の第１窒化物半導体層の上に第２窒化物半導体層を形成することができるので、第１窒化物半導体層から第２窒化物半導体層に引き継がれる転位が少なくなり、転位の少ない第２窒化物半導体層を得ることができる。さらに、活性層や第３窒化物半導体層の転位も低減させることができる。これらにより、良好な発光効率を有する発光デバイスを得ることができる。
【００２１】
上記工程（ａ）では、上記第１窒化物半導体層内に上記イオンをイオン注入により導入し、上記イオン注入の注入エネルギーおよびドーズ量を、上記第１窒化物半導体層のアモルファス化を妨げる条件に設定することが好ましい。
【００２２】
上記工程（ａ）または上記工程（ｂ）の前に、上記第１窒化物半導体層の上に開口部を有するマスクを設け、上記工程（ｂ）では、上記開口部の底面に露出する上記第１窒化物半導体層の上と、上記マスクの上とに上記第２窒化物半導体層を成長させることにより、マスクの上において横方向に第２窒化物半導体層を成長させることができるので、さらに第２窒化物半導体層内の転位を少なくすることができる。
【００２３】
【発明の実施の形態】
（第１の実施形態）
本発明の第１の実施形態における窒化物半導体のウェハの製造方法について、図１（ａ）〜（ｃ）を参照しながら説明する。図１（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。なお、以下の説明では、窒化物半導体のうちＧａＮを例に用いて説明する。
【００２４】
まず、図１（ａ）に示す工程で、２インチ（０００１）サファイア基板１の上に、有機金属気相エピタキシャル成長（以下ではＭＯＶＰＥとよぶ）法によってＡｌＧａＮ緩衝層（図示せず）を形成する。そして、サファイア基板１の上に、ＡｌＧａＮ緩衝層を介して厚さ約１μｍのＧａＮ層２を成長させる。ＧａＮ層２の成長は、温度１０３０℃で、Ｇａ原料であるトリメチルガリウムＧａ（ＣＨ_３）_３と、Ｎ原料であるＮＨ_３とを１時間供給することにより行なう。このようにして形成されたＧａＮ層２は転位３を有しており、その転位密度は１０^８〜１０^９ｃｍ^−３程度である。ここでは、転位３は非常に多く形成されているといえる。
【００２５】
次に、図１（ｂ）に示す工程で、ＧａＮ層２にＳｉ^２９のイオン注入を行なう。Ｓｉ^２９のイオン注入は、注入加速電圧２０ｋｅＶで、ドーズ量１×１０^１３ｃｍ^−２の条件で行なう。注入加速電圧やドーズ量の条件は、ＧａＮ層２のアモルファス化が起こりにくいような条件に設定することが好ましい。アモルファス化が起こると、その後にアニール等の手法で再結晶化を行っても単結晶にはなりにくく、多結晶化してしまうことが多いからである。
【００２６】
次に、図１（ｃ）に示す工程で、イオン注入がされた後のＧａＮ層２の上に厚さ約１μｍのＧａＮ層４を形成する。ＧａＮ層４は、ＧａＮ層２の成長条件と同様の条件で成長させる。このとき、ＧａＮ層４は転位５を有している。転位５の密度は１０^７〜１０^８ｃｍ^−３程度であり、ＧａＮ層２の転位密度よりも１桁〜２桁低減された値となっている。
【００２７】
イオン注入によって生じる現象の詳しいメカニズムは不明であるが、以下のように推察される。
【００２８】
ＧａＮ層２を成長させた時点では、ＧａＮ層２中には転位３が多数存在している。このとき、転位芯では、Ｎボンド（Ｎの未結合手）が露出しているとされている。この状態でＧａＮ層２にイオン注入を行なうと、転位３の位置する領域のＧａとＮとの間の結合が切断され、さらにＮボンドが露出する。同時に、転位３の位置する領域にはＳｉが供給されてくるので、Ｎボンドが露出しているＮとＳｉとが結合し、Ｎボンドが終端される。なお、この現象はＧａＮ層２の最表面で生じるのが望ましいため、イオン注入の際の注入加速電圧は小さいほうがが好ましい。
【００２９】
イオンを注入した時点では、ＧａＮ層２内のＮの未結合手がＳｉによって終端されない場合も考えられる。しかし、ＧａＮ層４の形成時に基板温度を昇温させるので、この昇温工程においてＧａＮ層２内にＳｉを拡散させることができる。これによって、より確実にＧａＮ層２のＮの未結合手をＳｉによって終端させることができる。
【００３０】
以上のように、本実施形態では、転位の未結合手を終端させたＧａＮ層の上に、ＧａＮ層を形成するので、転位密度の低いＧａＮを得ることができる。
【００３１】
なお、本実施形態では、ＧａＮ層２へのＳｉの拡散を促進するための熱処理をＧａＮ層４の形成時の昇温工程と兼ねさせた。しかしながら、本発明では、ＧａＮ層４を形成するための昇温工程とは別工程として、ＧａＮ層２へＳｉを拡散させるためのアニールを行なってもよい。
【００３２】
なお、本実施形態の方法によると、イオン注入により転位３以外の部分でもＧａとＮの結合が切断され、それが原因で新たな欠陥が発生するのではないかという懸念が生じる。しかしながら、本実施形態のイオン注入では、注入エネルギーおよびドーズ量が非常に小さい値であるので、生じる欠陥の数は非常に少ない。また、生じた若干の欠陥も、ＧａＮ層４形成のための昇温工程や他のアニール工程等によって回復すると思われるので大きな不具合は生じない。
【００３３】
なお、本実施形態では、ＧａＮ層２に注入するイオン種としてＳｉを用いたが、本発明においては他のイオン種を用いてもよい。用いるイオン種としては、転位芯で露出しているＮボンドと結合しやすいものが好ましく、例えばＣなどが挙げられる。
【００３４】
なお、本実施形態ではＧａＮを例にして説明したが、本発明は他の窒化物半導体にも適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３５】
また、本発明は、窒化物半導体の他にＡｌＧａＡｓ系の材料にも適用することができ、同様の効果を得ることができる。
【００３６】
（第２の実施形態）
第２の実施形態では、基板として、第１の実施形態で用いたサファイア基板上のＧａＮ層のかわりに、フリースタンディングＧａＮ層を用いる。
【００３７】
以下に、本実施形態における窒化物半導体のウェハの製造方法について、図２（ａ），（ｂ）を参照しながら説明する。図２（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。
【００３８】
まず、図２（ａ）に示す工程で、フリースタンディングＧａＮ基板１１にＳｉ^２９のイオン注入を行なう。Ｓｉ^２９のイオン注入は、注入加速電圧２０ｋｅＶで、ドーズ量１×１０^１３ｃｍ^−２の条件で行なう。注入加速電圧やドーズ量の条件は、ＧａＮ基板１１のアモルファス化が起こりにくいような条件に設定することが好ましい。アモルファス化が起こると、その後にアニール等の手法で再結晶化を行なっても単結晶にはなりにくく、多結晶化してしまうことが多いからである。フリースタンディングＧａＮ層１１内には転位１２が形成されている。
【００３９】
次に、図２（ｂ）に示す工程で、ＭＯＶＰＥ法により、フリースタンディングＧａＮ層１１の上に厚さ約１μｍのＧａＮ層１３を形成する。
【００４０】
本実施形態では、イオン注入を行なうことにより、フリースタンディングＧａＮ層１１内の転位１２を終端させる。そのため、フリースタンディングＧａＮ層１１内の転位１２がＧａＮ層１３中に引き継がれにくくなり、ＧａＮ層１３の転位密度が低減される。これは、第１の実施形態と同様のイオン注入の効果によるものである。なお、それ以外において第１の実施形態と同様の点は説明を省略しているが、本実施形態の方法は、第１の実施形態と同様の範囲に適応できるものとする。
【００４１】
（第３の実施形態）
以下に、本実施形態における窒化物半導体のウェハの製造工程について、図３（ａ）〜（ｄ）を参照しながら説明する。図３（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。
【００４２】
まず、図３（ａ）に示す工程で、第１の実施形態と同様の方法により、２インチのサファイア基板２１の（０００１）面上にＧａＮ層２２を形成する。この時点では、ＧａＮ層２２内に転位２３が形成されている。
【００４３】
次に、図３（ｂ）に示す工程で、ＧａＮ層２２の上に、酸化シリコン膜を堆積する。そして、酸化シリコン膜のパターニングを行なうことにより、ストライプ状の開口２４を有するマスク２５を形成する。なお、マスク２５の材料として、酸化シリコンの他に窒化シリコンやタングステンなどを用いてもよい。
【００４４】
次に、図３（ｃ）に示す工程で、ＧａＮ層２２にＳｉ^２９のイオン注入を行なう。Ｓｉ^２９のイオン注入は、注入加速電圧２０ｋｅＶで、ドーズ量１×１０^１３ｃｍ^−２の条件で行なう。注入加速電圧やドーズ量の条件は、ＧａＮ層２２のアモルファス化が起こりにくいような条件に設定することが好ましい。アモルファス化が起こると、その後にアニール等の手法で再結晶化を行なっても単結晶にはなりにくく、多結晶化してしまうことが多いからである。なお、このイオン注入によって、Ｓｉ^２９は、マスク２５を通過する場合もあれば、マスク２５により遮られる場合もあるが、どちらの場合であってもよい。言い換えると、ＧａＮ層２２のうちマスク２５の下に位置する部分にはＳｉ^２９が注入されてもよいし、注入されなくてもよい。また、このイオン注入はマスク２５を形成する前に行なってもよい。
【００４５】
次に、図３（ｄ）に示す工程で、マスク２５の上と、マスク２５の開口２４内に露出しているＧａＮ層２２の上とに、縦方向ＧａＮ層２６ａと横方向ＧａＮ層２６ｂとを含むＧａＮ層２６を形成する。ＧａＮ層２６の成長は、温度１０３０℃で、Ｇａ原料であるトリメチルガリウムＧａ（ＣＨ_３）_３と、Ｎ原料であるＮＨ_３　とを１時間供給することにより行なう。
【００４６】
ここで、ＧａＮ層２６のうち開口２４内に位置する部分は、縦方向に結晶が成長しやすい縦方向ＧａＮ層２６ａとなる。縦方向ＧａＮ層２６ａの成長を開始する時点では、開口２４に露出するＧａＮ層２２の上面付近では、Ｓｉ^２９のイオン注入により転位が終端されている。そのため、そのＧａＮ層２２の上にＧａＮ層２６を形成すると、そのＧａＮ層２６では、Ｓｉ^２９のイオン注入を行なう前のＧａＮ層２２と比較して転位密度が１桁から２桁ほど低減される。
【００４７】
一方、ＧａＮ層２６のうちマスク２５の上に位置する部分は、横方向に結晶が成長しやすい横方向ＧａＮ層２６ｂとなる。マスク２５の上に形成された横方向ＧａＮ層２６ｂでは、ＧａＮ層２２の転位が引き継がれないので、転位密度が低減される。
【００４８】
以上のことから、横方向にＧａＮ層を成長させることに加えてイオン注入を行なうことにより転位を終端させる。つまり、縦方向ＧａＮ層２６ａおよび横方向ＧａＮ層２６ｂの両方において転位が少なくなるので、ＧａＮ層２６の転位密度は大きく低減される。
【００４９】
（第４の実施形態）
本実施形態では、第１〜第３の実施形態において製造されたウェハを用いた発光デバイスを製造する方法について説明する。以下では、発光デバイスの例として青色発光ダイオードを用いて説明する。
【００５０】
図４は、第４の実施形態の発光デバイスの構造を示す断面図である。図４に示すように、本実施形態の発光デバイスはチップの状態になっており、サファイア基板３１と、サファイア基板３１の上に設けられた厚さ１μｍのＧａＮ層３２と、ＧａＮ層３２の上に設けられた厚さ４μｍのｎ型ＧａＮ層３３と、ｎ型ＧａＮ層３３の上に設けられた厚さ２０ｎｍのＩｎＧａＮ活性層３４と、ＩｎＧａＮ活性層３４の上に設けられた厚さ０．８μｍのｐ型ＧａＮ層３５と、ｐ型ＧａＮ層３５の一部の上に設けられたＮｉ／Ａｌからなるオーミック電極３７と、段差部３６の底面に露出するｎ型ＧａＮ層３３の上に設けられたＴｉ／Ａｌからなるオーミック電極３８とから構成されている。
【００５１】
段差部３６は、チップの外縁部のうちの一部において、ｐ型ＧａＮ層３５と、ＩｎＧａＮ活性層３４と、ｎ型ＧａＮ層３３のうちの上部とが除去されることにより形成されている。
【００５２】
次に、本実施形態の発光デバイスの製造方法について、図５（ａ）〜（ｆ）を参照しながら説明する。図５（ａ）〜（ｆ）は、第４の実施形態の発光デバイスの製造工程を示す断面図である。この製造工程においては、まず、窒化物半導体層を含むウェハを形成し、このウェハをチップ領域ごとに切断することにより複数のチップに分割される。
【００５３】
まず、図５（ａ）に示す工程で、２インチ（０００１）サファイア基板３１を準備する。
【００５４】
そして、サファイア基板３１の上に、ＡｌＧａＮからなる低温緩衝層（図示せず）を形成する。そして、サファイア基板３１の上に、低温緩衝層を挟んで、厚さ１μｍのＧａＮ層３２を成長させる。ＧａＮ層３２の成長は、基板１をＭＯＶＰＥ（有機金属気相成長）装置内に導入して、温度１０３０℃で、Ｇａ原料のトリメチルガリウムＧａ（ＣＨ_３）_３と、Ｎ原料のＮＨ_３と、キャリアガスのＨ_２とを供給することにより行なう。
【００５５】
次に、図５（ｂ）に示す工程で、第１〜第３の実施形態と同様の方法で、ＧａＮ層３２にＳｉ^２９のイオン注入を行なう。このイオン注入は、注入加速電圧２０ｋｅＶで、ドーズ量１×１０^１３ｃｍ^−２の条件で行なう。ここで、第１〜第３の実施形態と同様に、注入加速電圧やドーズ量の条件は、ＧａＮ層３２のアモルファス化が起こりにくいような条件に設定することが好ましい。
【００５６】
次に、図５（ｃ）に示す工程で、ＧａＮ層３２の上に厚さ４μｍのｎ型ＧａＮ層３３を形成する。ｎ型ＧａＮ層３３の成長は、温度１０３０℃で、ドナー不純物であるＳｉの原料としてＳｉＨ_４　を供給することにより行なう。
【００５７】
その後、成長温度を８００℃に高温して、キャリアガスをＮ_２　に切り替え、Ｇａ原料のトリメチルガリウムＧａ（ＣＨ_３）_３と、Ｎ原料のＮＨ_３　と、Ｉｎ原料のトリメチルインジウム（Ｉｎ（ＣＨ_３）_３）とを供給することにより、膜厚２０ｎｍのＩｎＧａＮ活性層３４を成長させる。このＩｎＧａＮ活性層３４からは、波長４７０ｎｍの青色発光が生じる。
【００５８】
次に、温度を１０２０℃まで昇温し、アクセプタ不純物であるＭｇの原料としてシクロペンタジエニルマグネシウムを用いて、厚さ０．８μｍのｐ型ＧａＮ層３５を成長させる。ｐ型ＧａＮ層３５を成長した後、ウェハをアニーリング装置内に導入する。そして、窒素雰囲気下で、７００℃の温度で２０分間のアニールを行なうことにより、ｐ型ＧａＮ層３５の低抵抗化を行なう。
【００５９】
次に、図５（ｄ）に示す工程でエッチングを行なうことにより、各チップ領域Ｒｃごとに、ｐ型ＧａＮ層３５およびＩｎＧａＮ活性層３４を貫通してｎ型ＧａＮ層３３のうちの上部を除去してなる凹部３６ａを形成する。凹部３６ａは、チップ領域Ｒｃの外縁部のうちの一部に形成される。このときのエッチング方法としては、Ｒｅａｃｔｉｖｅ　Ｉｏｎ　Ｅｔｃｈｉｎｇ（以降、ＲＩＥと記す）やＩｎｄｕｃｔｏｒｙ　Ｃｏｕｐｌｅｄ　Ｐｌａｓｍａ（以降、ＩＣＰと記す）などのドライエッチングが最適である。また、一般的に、ガスとしては塩素系ガスが用いられる。
【００６０】
次に、図５（ｅ）に示す工程で、各チップ領域Ｒｃごとに、ｐ型ＧａＮ層３５の上の一部にＮｉ／Ａｕからなるオーミック電極３７を形成する。そして、凹部３６ａの側面に露出しているｎ型ＧａＮ層３３の上に、Ｔｉ／Ａｌからなるオーミック電極３８を形成する。
【００６１】
次に、図５（ｆ）に示す工程で、ウェハを３００μｍ角のチップ領域Ｒｃごとに切断する。このとき、凹部３６ａは段差部３６となる。以上の工程により、チップの状態の発光ダイオードが形成される。
【００６２】
このようにして作成された発光ダイオードでは、ｎ型ＧａＮ層３３、ＩｎＧａＮ活性層３４、ｐ型ＧａＮ層３５中の転位が非常に少ないため、良好な発光効率特性が得られる。
【００６３】
なお、本実施形態では、発光デバイスとして発光ダイオードを例として説明したが、レーザダイオードを作製しても同様の効果を得ることができる。レーザダイオードを作成した場合には、発光効率が大きくなるだけではなく、寿命が長くなるという効果も得られる。
【００６４】
また、本実施形態では、基板としてサファイア基板３１を用いた。しかし、本発明では、基板としてサファイア基板の上にＥｐｉｔａｘｉａｌ　Ｌａｔｅｒａｌ　Ｏｖｅｒ　Ｇｒｏｗｔｈ（以降、ＥＬＯＧと記す）形成したものを用いたり、サファイア基板の上面を段差形状に加工したものを用いてもよい。また、サファイア基板のかわりとして、ＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、ＺｎＯ基板、スピネル構造を有する基板あるいはＳｉ基板などを用いてもよい。
【００６５】
また、本実施形態では、第１の実施形態と同様に、サファイア基板３１の上に形成されたＧａＮ層３２にイオン注入を行なった。しかし、本発明では、ＧａＮ層３２のかわりに第２の実施形態のようなフリースタンディングＧａＮ基板を用いてもよいし、第３の実施形態のようにＧａＮ層の上にマスクを形成したものを用いてもよい。
【００６６】
【発明の効果】
本発明の窒化物半導体ウェハの製造方法によれば、転位密度の低い窒化物半導体ウェハを得ることができる。そのため、このウェハを用いて半導体レーザ、発光ダイオードあるいは電界効果トランジスタ等のデバイスを作成した場合には、デバイスの高品質化を実現することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）〜（ｃ）は、第１の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。
【図２】（ａ），（ｂ）は、第２の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。
【図３】（ａ）〜（ｄ）は、第３の実施形態におけるウェハの製造工程を示す断面図である。
【図４】第４の実施形態の発光デバイスの構造を示す断面図である。
【図５】（ａ）〜（ｆ）は、第４の実施形態の発光デバイスの製造工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１　　　　サファイア基板
２　　　　ＧａＮ層
３　　　　転位
４　　　　ＧａＮ層
５　　　　転位
１１　　　ＧａＮ層
１２　　　転位
１３　　　ＧａＮ層
２１　　　サファイア基板
２２　　　ＧａＮ層
２３　　　転位
２４　　　開口
２５　　　マスク
２６　　　ＧａＮ層
２６ａ　　縦方向ＧａＮ層
２６ｂ　　横方向ＧａＮ層
３１　　　サファイア基板
３２　　　ＧａＮ層
３３　　　ｎ型ＧａＮ層
３４　　　ＩｎＧａＮ活性層
３５　　　ｐ型ＧａＮ層
３６　　　段差部
３６ａ　　凹部
３７　　　オーミック電極
３８　　　オーミック電極

Claims

第１窒化物半導体層内に不純物のイオンを導入することにより、上記第１窒化物半導体層に含まれる転位におけるＮの未結合手を終端させる工程（ａ）と、
上記第１窒化物半導体層の上に、第２窒化物半導体層をエピタキシャル成長させる工程（ｂ）と
を備える窒化物半導体ウェハの製造方法。
請求項１に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法において、上記工程（ａ）では、上記第１窒化物半導体層内に上記イオンをイオン注入により導入し、上記イオン注入の注入エネルギーおよびドーズ量を、上記第１窒化物半導体層のアモルファス化を妨げる条件に設定することを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
請求項１または２に記載の窒化物半導体ウェハの製造方法において、
上記不純物はＳｉであることを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
請求項１〜３のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体ウェハの製造方法において、
上記第１窒化物半導体層および上記第２窒化物半導体層は、ＧａＮ層であることを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
請求項１〜４のうちいずれか１つに記載の窒化物半導体ウェハの製造方法において、
上記工程（ａ）の前または上記工程（ｂ）の前に、上記第１窒化物半導体層の上に開口部を有するマスクを設け、
上記工程（ｂ）では、上記開口部の底面に露出する上記第１窒化物半導体層の上と、上記マスクの上とに上記第２窒化物半導体層を成長させることを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
請求項５に記載の窒化物半導体ウェハの製造工程において、上記マスクは、酸化シリコン、窒化シリコン、タングステンのうちのいずれか１つからなることを特徴とする窒化物半導体ウェハの製造方法。
第１窒化物半導体層内に不純物のイオンを導入することにより、上記第１窒化物半導体層に含まれる転位におけるＮの未結合手を終端させる工程（ａ）と、
上記第１窒化物半導体層の上に、第１導電型の第２窒化物半導体層を成長させる工程（ｂ）と、
上記第２窒化物半導体層の上に、活性層を形成する工程（ｃ）と、
上記活性層の上に、第２導電型の第３窒化物半導体層を形成する工程（ｄ）と、
上記第３窒化物半導体層と電気的に接続される第１電極を形成する工程（ｅ）と、
上記工程（ｅ）の前または後に、上記第２窒化物半導体層と電気的に接続される第２電極を形成する工程（ｆ）と
を備える発光デバイスの製造方法。
請求項７に記載の発光デバイスの製造方法において、
上記工程（ａ）では、上記第１窒化物半導体層内に上記イオンをイオン注入により導入し、上記イオン注入の注入エネルギーおよびドーズ量を、上記第１窒化物半導体層のアモルファス化を妨げる条件に設定することを特徴とする発光デバイスの製造方法。
請求項７または８に記載の発光デバイスの製造方法において、
上記工程（ａ）または上記工程（ｂ）の前に、上記第１窒化物半導体層の上に開口部を有するマスクを設け、
上記工程（ｂ）では、上記開口部の底面に露出する上記第１窒化物半導体層の上と、上記マスクの上とに上記第２窒化物半導体層を成長させることを特徴とする発光デバイスの製造方法。