JP2009004798A - GaN基板及びその製造方法、並びに窒化物半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 本発明に係るGaN基板28は、GaN単結晶からなる基板14と、基板14上にエピタキシャル成長された、AlGaN(0<x≦1)からなる中間層24と、中間層24上にエピタキシャル成長された、GaNからなる上層26とを備えることを特徴とする。中間層24はAlGaNからなり、このAlGaNは、汚染物質が付着している領域を含む主面14aの全域に成長する。そのため、中間層24は基板14上に正常に成長しており、その成長面24aは平坦である。このように中間層24の成長面24aが平坦であるため、中間層24上にエピタキシャル成長される上層26の成長面26aも平坦となっている。
【選択図】 図3
Description
図1は、本発明の第1実施形態に係るGaN基板の作製に用いる気相成長装置を示した図である。この気相成長装置10は、気体流路が水平方向に形成された石英製のフローチャネル12を有する、いわゆる横型のMOCVD装置である。GaN基板の作製に用いる基板14は、ヒータ16を有するサセプタ18上のトレイ20内に設置され、サセプタ18は基板14を回転自在に支持する。
次に、本発明の第2実施形態に係る窒化物半導体素子及びその製造方法について、図6を参照しつつ説明する。図6は、本実施形態に係る窒化物半導体素子として、発光素子1Aの構成を示す側面断面図である。なお、本実施形態では、発光素子1Aとして青色LEDを例示する。
続いて、上記第2実施形態に対する実施例を示す。まず、第1実施例として、青色光を発光する発光素子1Aを作成した。
続いて、第2実施例として、青色光を発光する発光素子1Bを作成した。まず、基板14をトレイ20に配置し、第1実施例と同様にして主面14aのクリーニングを行った。次に、基板温度を1050℃に、炉内圧力を101kPaにそれぞれ保持しながら、フローチャネル12内にTMA、TMG、NH3、及びSiH4を導入し、厚さ10nmのn型Al0.14Ga0.86N、厚さ10nmのn型GaNを交互に10周期積層して、中間層を成長させた。その後、第1実施例と同様にしてn型バッファ層、発光層、p型クラッド層、及びp型コンタクト層を成長させた。こうして成長させたp型コンタクト層表面を微分干渉顕微鏡によって観察したところ、第1実施例と同様に該表面が平坦に形成されていた。
続いて、上記各実施例の効果を検証するための比較例を示す。ここでは、比較例として、中間層を備えない発光素子を作成した。
Claims (27)
- 周囲の低欠陥領域より欠陥密度が高く主面において点状に分布する欠陥集中領域を有し、GaNからなる基板と、
前記基板の前記主面上にエピタキシャル成長された、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層と、
前記中間層上にエピタキシャル成長された、GaNからなる上層と
を備える、GaN基板。 - 前記基板の前記主面における前記欠陥集中領域の密度が100[個/cm2]以上である、請求項1に記載のGaN基板。
- GaN単結晶からなる基板と、
前記基板上にエピタキシャル成長された、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層と、
前記中間層上にエピタキシャル成長された、GaNからなる上層と
を備える、GaN基板。 - 前記中間層は、ドーパントが添加されてn型またはp型の伝導性を有する、請求項1〜3のいずれか一項に記載のGaN基板。
- 前記中間層は、前記AlxGa1−xNとは組成の異なるAlyGa1−yN(0≦y≦1、y≠x)からなる第2の中間層を備えた超格子構造である、請求項1〜4のいずれか一項に記載のGaN基板。
- 前記中間層の間に挟まれるInzGa1−zN(0<z≦1)エピタキシャル層をさらに備える、請求項1〜5のいずれか一項に記載のGaN基板。
- 前記中間層は、厚さ(−5x+1.2)μm未満のAlxGa1−xN(0<x<0.24)からなる、請求項1〜6のいずれか一項に記載のGaN基板。
- 周囲の低欠陥領域より欠陥密度が高く主面において点状に分布する欠陥集中領域を有し、GaNからなる基板の前記主面上に、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層をエピタキシャル成長させる中間層形成ステップと、
前記中間層上に、GaNからなる上層をエピタキシャル成長させる上層形成ステップと
を有する、GaN基板の製造方法。 - 前記基板の前記主面における前記欠陥集中領域の密度が100[個/cm2]以上である、請求項8に記載のGaN基板の製造方法。
- GaN単結晶からなる基板上に、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層をエピタキシャル成長させる中間層形成ステップと、
前記中間層上に、GaNからなる上層をエピタキシャル成長させる上層形成ステップと
を有する、GaN基板の製造方法。 - 前記中間層形成ステップの際にドーパントを添加して、前記中間層をn型またはp型にする、請求項8〜10のいずれか一項に記載のGaN基板の製造方法。
- 前記中間層形成ステップに割り込んで、前記中間層の間に挟まれる、前記AlxGa1−xNとは組成の異なるAlyGa1−yN(0≦y≦1、y≠x)からなる第2の中間層を形成する第2の中間層形成ステップをさらに備え、
前記中間層と前記第2の中間層とによって超格子構造を形成する、請求項8〜11のいずれか一項に記載のGaN基板の製造方法。 - 前記中間層形成ステップに割り込んで、前記中間層の間に挟まれるようにInzGa1−zN(0<z≦1)エピタキシャル層を形成するInGaNエピタキシャル層形成ステップをさらに備える、請求項8〜12のいずれか一項に記載のGaN基板の製造方法。
- 前記中間層形成ステップの際に、AlxGa1−xN(0<x<0.24)からなる前記中間層を厚さ(−5x+1.2)μm未満に成長させる、請求項8〜13のいずれか一項に記載のGaN基板の製造方法。
- 前記中間層及び前記上層を80kPa以上の圧力下で成長させる、請求項8〜14のいずれか一項に記載のGaN基板の製造方法。
- 周囲の低欠陥領域より欠陥密度が高く主面において点状に分布する欠陥集中領域を有し、GaNからなる基板と、
前記基板の前記主面上にエピタキシャル成長された、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層と、
前記中間層上に設けられたn型窒化物半導体領域及びp型窒化物半導体領域と
を備える、窒化物半導体素子。 - 前記基板の前記主面における前記欠陥集中領域の密度が100[個/cm2]以上である、請求項16に記載の窒化物半導体素子。
- 前記n型窒化物半導体領域または前記p型窒化物半導体領域は、前記中間層上にエピタキシャル成長されたGaNからなる上層を含む、請求項16または17に記載の窒化物半導体素子。
- 前記n型窒化物半導体領域と前記p型窒化物半導体領域との間に発光層をさらに備え、
前記n型窒化物半導体領域及び前記p型窒化物半導体領域のそれぞれがクラッド層を含むことを特徴とする、請求項16または17に記載の窒化物半導体素子。 - 前記発光層における発光領域が、少なくとも一部の前記欠陥集中領域上にわたっている、請求項19に記載の窒化物半導体素子。
- 前記中間層は、ドーパントが添加されてn型またはp型の伝導性を有する、請求項16〜20のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。
- 前記中間層は、前記AlxGa1−xN層と、前記AlxGa1−xN層とは組成の異なるAlyGa1−yN(0≦y≦1、y≠x)層とが交互に積層された超格子構造を有する、請求項16〜21のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。
- 前記中間層の間に挟まれるInzGa1−zN(0<z≦1)エピタキシャル層をさらに備える、請求項16〜22のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。
- 前記中間層は、厚さ(−5x+1.2)μm未満のAlxGa1−xN(0<x<0.24)からなる、請求項16〜23のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子。
- 周囲の低欠陥領域より欠陥密度が高く主面において点状に分布する欠陥集中領域を有し、GaNからなる基板の前記主面上に、AlxGa1−xN(0<x≦1)からなる中間層をエピタキシャル成長させる中間層形成ステップと、
前記中間層上に、n型窒化物半導体領域及びp型窒化物半導体領域を形成する半導体領域形成ステップと
を有し、
前記中間層、前記n型窒化物半導体領域、及び前記p型窒化物半導体領域のそれぞれを80kPa以上の圧力下で成長させる、窒化物半導体素子の製造方法。 - 前記基板の前記主面における前記欠陥集中領域の密度が100[個/cm2]以上である、請求項25に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
- 前記中間層形成ステップの際に、AlxGa1−xN(0<x<0.24)からなる前記中間層を厚さ(−5x+1.2)μm未満に成長させる、請求項25または26に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
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