JP2007277077A - 窒化ガリウム系材料及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth)法によって窒化ガリウム系材料を成長させる。この成長は、H2ガスを含むキャリアガスG1と、GaClガスG2と、NH3ガスG3とを反応室10に供給し、成長温度を900(℃)以上かつ1200(℃)以下とし、成長圧力を8.08×104(Pa)以上かつ1.21×105(Pa)以下とし、GaClガスG2の分圧を1.0×102(Pa)以上かつ1.0×104(Pa)以下とし、NH3ガスG3の分圧を9.1×102(Pa)以上かつ2.0×104(Pa)以下として実施する。
【選択図】図1
Description
レーザーフラッシュ法は、図2に示すように、直径10(mm)、厚さ1〜5(mm)程度の円板状試料Sの表面をパルス幅が数百μsのレーザー光により均一に加熱した後の試料Sの裏面温度変化から熱拡散率を算出する測定法である。断熱条件を仮定した理論解によれば、パルス加熱後の試料Sの裏面温度は図2のように上昇し、試料S内の温度分布が均一化されるのに伴って一定値に収束する。レーザーフラッシュ法は、小さい試料を短時間に測定することができ、解析法が簡明であり、室温から200(℃)以上の高温に至るまでの計測が可能であるため、熱拡散率の標準的かつ実用的計測法として広く用いられる。
本発明に係るGaN系材料で構成される基板或いは部材は、例えば、半導体レーザー、発光ダイオード、電子デバイス等のデバイスのエピタキシャル膜成長用基板として好適である。
下地基板として表面が(0001)面からなる厚さ430(μm)、直径2インチのサファイア基板を用意し、これを前処理として有機溶剤で洗浄した。その後、MOCVD装置により下地基板の上に厚さ2(μm)の下地GaN層を成長させた。
まず、反応温度を1000(℃)とする以外は実施例1と同様の条件で、下地GaN層上にGaN層を成長させた。
まず、反応温度を1100(℃)とする以外は実施例1と同様の条件で、下地GaN層上にGaN層を成長させた。
下地基板として表面が(0001)面からなる厚さ430(μm)、直径2インチのサファイア基板を用意し、これを前処理として有機溶剤で洗浄した。その後、MOCVD装置により下地基板の上に厚さ2(μm)の下地GaN層を成長させた。
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下地基板として表面が(0001)面からなる厚さ430(μm)、直径2インチのサファイア基板を用意し、これを前処理として有機溶剤で洗浄した。その後、MOCVD装置により下地基板の上に厚さ2(μm)の下地GaN層を成長させた。
10 反応室
20 ヒータ
30 基板支持部
30S 支持面
40 導入室
S 下地基板
G1 キャリアガス
G2 GaClガス
G3 NH3ガス
200、300 半導体製品
210 半導体デバイス
212 基板
214 多層構造部
230 サブマウント
240 ヒートシンク
250 ヒートシンク
Claims (30)
- 窒化ガリウム系材料の製造方法であって、
HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxial Growth)法によって窒化ガリウム系材料を成長させる成長工程を含み、
前記成長工程では、
H2ガスを含むキャリアガスと、GaClガスと、NH3ガスとを反応室に供給し、
成長温度を900(℃)以上かつ1200(℃)以下とし、
成長圧力を8.08×104(Pa)以上かつ1.21×105(Pa)以下とし、
GaClガスの分圧を1.0×102(Pa)以上かつ1.0×104(Pa)以下とし、
NH3ガスの分圧を9.1×102(Pa)以上かつ2.0×104(Pa)以下とする、
ことを特徴とする窒化ガリウム系材料の製造方法。 - 前記キャリアガスが実質的にH2ガスのみからなることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記キャリアガスがN2ガスを更に含むことを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- (H2ガスの分圧)/((H2ガスの分圧)+(N2ガスの分圧))が0.1以上かつ1未満の範囲となるように前記キャリアガスの供給を調整することを特徴とする請求項3に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- (H2ガスの分圧)/((H2ガスの分圧)+(N2ガスの分圧))が0.6以上かつ1未満の範囲となるように前記キャリアガスの供給を調整することを特徴とする請求項3に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- (H2ガスの分圧)/((H2ガスの分圧)+(N2ガスの分圧))が0.7以上かつ1未満の範囲となるように前記キャリアガスの供給を調整することを特徴とする請求項3に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記反応室には、下地基板を支持する支持部が配置され、前記成長工程では、前記下地基板に窒化ガリウム系材料を成長させ、
前記反応室には、前記反応室に連通するように配置された導入室から前記キャリアガス、前記GaClガス及び前記NH3ガスが導入され、
前記導入室の平均断面積が前記反応室の平均断面積よりも小さい、
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。 - 前記導入室の平均断面積が前記反応室の平均断面積の2/3以下であることを特徴とする請求項7に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記導入室における前記キャリアガスの流速が0.3(m/min)以上かつ2.5(m/min)以下であることを特徴とする請求項7又は8に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記導入室における前記キャリアガスの流速が0.5(m/min)以上かつ1.7(m/min)以下であることを特徴とする請求項7又は8に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記反応室には、下地基板を支持面上に支持する支持部が配置され、前記成長工程では、前記下地基板に窒化ガリウム系材料を成長させ、
前記反応室には、前記反応室に連通するように配置された導入室から前記キャリアガス、前記GaClガス及び前記NH3ガスが導入され、
前記導入室の平均断面積が前記反応室の前記支持面を含む断面における断面積よりも小さい、
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。 - 前記導入室の平均断面積が前記反応室の前記支持面を含む断面における断面積の2/3以下であることを特徴とする請求項11に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記導入室における前記キャリアガスの流速が0.3(m/min)以上かつ2.5(m/min)以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- 前記導入室における前記キャリアガスの流速が0.5(m/min)以上かつ1.7(m/min)以下であることを特徴とする請求項11又は12に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。
- (H2ガスの分圧)/((H2ガスの分圧)+(N2ガスの分圧))が0.1以上かつ1未満の範囲となるように前記キャリアガスの供給を調整し、
前記反応室には、下地基板を支持する支持部が配置され、前記成長工程では、前記下地基板に窒化ガリウム系材料を成長させ、
前記反応室には、前記反応室に連通するように配置された導入室から前記キャリアガス、前記GaClガス及び前記NH3ガスが導入され、
前記導入室の断面積が前記反応室の断面積よりも小さく、
前記導入室における前記キャリアガスの流速が0.3(m/min)以上かつ2.5(m/min)以下である、
ことを特徴とする請求項3に記載の窒化ガリウム系材料の製造方法。 - 25(℃)における熱伝導率が2.8×102(W/m・K)以上であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 25(℃)における熱伝導率が3.0×102(W/m・K)以上であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 25(℃)における熱伝導率が3.0×102(W/m・K)以上かつ3.8×102(W/m・K)以下であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 25(℃)における熱伝導率が3.3×102(W/m・K)以上かつ3.8×102(W/m・K)以下であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 25(℃)における熱伝導率が3.5×102(W/m・K)以上かつ3.8×102(W/m・K)以下であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- (002)面におけるX線ロッキングカーブの半値幅が300(arcsec)以下であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- (102)面におけるX線ロッキングカーブの半値幅が500(arcsec)以下であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 酸素濃度が5×1017(atoms/cm3)未満であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 炭素濃度が1×1017(atoms/cm3)未満であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 水素濃度が1×1018(atoms/cm3)未満であることを特徴とする窒化ガリウム系材料。
- 請求項16乃至25のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系材料を含む部材。
- 請求項16乃至25のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系材料を含む熱伝達用部材。
- 請求項16乃至25のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系材料を含むサブマウント。
- 請求項16乃至25のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系材料を含むヒートシンク。
- 請求項16乃至25のいずれか1項に記載の窒化ガリウム系材料からなる基板。
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