JP2010199598A - Iii−v族窒化物系半導体基板 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】自立したIII−V族窒化物系半導体基板の表面の任意の位置においてフォトルミネッセンスを測定してそのバンド端ピークの発光強度をN1とし、前記測定位置に対応する同一基板上の裏面側のバンド端ピークの発光強度をN2としたときに、その強度比α=N1/N2が0.01≦α≦0.98となるときに良品歩留のIII−V族窒化物系半導体基板とする。
【選択図】図3
Description
PL強度は基板表面の加工ダメージ層、基板のキャリア濃度および結晶欠陥に左右される。加工歪や結晶欠陥が膜中に存在するとバンド端発光強度は強くなったり、弱くなったりする。例えば、膜中の結晶欠陥や不純物は、バンドギャップ中に準位を形成し、結晶中のキャリア密度を増加させてしまう。そのため、励起光源が同じパワー密度ならキャリア密度が多いほうがPL強度は増加する。
[実施例]
GaN自立基板を、以下の方法により作製した。
まず、φ2インチC面サファイア基板上にHVPE法でGaCl、窒素、水素、アンモニア混合ガスを1000℃以上に加熱されたサファイア基板上に吹き付けてGaN単結晶層を約330μm成長させた。成長したGaN層は、表面がC面のガリウム面である。
なお、当該GaN層には、n型の不純物をドーピングした。
次に、9種類の特徴を持ったGaN自立基板のPLプロファイルをHe−Cdレーザ(波長:325nm)を用いて室温で測定した。
本測定において、基板表面におけるGaNバンド端発光(ピーク波長356nm)の発光強度N1と、同一位置に対応する裏面のPL測定のGaNバンド端発光強度N2の比α=N1/N2を、各特徴をもった基板ごとに求めた。測定は基板の中央と周辺部4点の計5点の平均とした。実施例1〜実施例9において、同一基板内であれば測定位置に依らずαはほぼ同一の値が得られた。
図1を参照して、前記各基板を用いたLEDの作製方法を説明する。
LED構造の作製にはMOVPE法を用いた。LED構造はInGaNなどの多重量子井戸層である。有機金属原料として、トリメチルガリウム(TMG),トリメチルアルミニウム(TMA),トリメチルインジウム(TMI),ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(Cp2Mg)を用いた。ガス原料として、アンモニア(NH3),シラン(SiH4)を用いた。また、キャリアガスとして、水素及び窒素を用いた。
これより、図1に示す構造のLEDが得られた。
図2に、この実施例の鏡面研磨されたGaN自立基板の表裏のPLスペクトルを示す。この図からも明らかなように、波長356nmでの裏面側PL強度は1.4×106(a.u.)、表面側PL強度は0.18×106(a.u.)であり、強度比のα値は0.13であった。
基板No.2上に前記の方法でLEDを作製し良品取得率を調べたところ、LEDデバイスの良品取得率は65%であった。
LEDチップの良品取得率を左右する要因は多数あるにもかかわらず、図3より、PLのα値と良い相関を示し、α値が1を超えると、LEDチップの良品歩留りは極端に低下することが確認できた。高いLEDチップの良品歩留りを得るためには、α値は0.1≦α≦0.5の範囲にあることが望ましいことが分かった。
10 InGaN系活性層
11 InGaN井戸層
12 GaN障壁層
21 p型AlGaNクラッド層
22 p型GaNコンタクト層
24 n側電極
25 p側電極
Claims (4)
- 表裏両面が鏡面に研磨された、自立したIII−V族窒化物系半導体結晶からなり、その表面の任意の測定位置におけるフォトルミネッセンス測定のバンド端ピークの発光強度をN1とし、前記測定位置に対応する裏面側のバンド端ピークの発光強度をN2としたときに、その強度比α=N1/N2が0.01≦α≦0.98であることを特徴とするIII−V族窒化物系半導体基板。
- 前記強度比αが0.1≦α≦0.5であることを特徴とする請求項1記載のIII−V族窒化物系半導体基板。
- 前記半導体結晶が六方晶系を有する窒化ガリウム単結晶であり、その表面がC面のガリウム面であることを特徴とする請求項1記載のIII−V族窒化物系半導体基板。
- 前記半導体結晶が、n型の不純物がドーピングされた導電性結晶であることを特徴とする請求項1記載のIII−V族窒化物系半導体基板。
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