JP2985908B2 - 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は青色発光ダイオード、青
色発光レーザーダイオード等に用いることのできる窒化
ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法および素子に関
し、特に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上さ
せることができる結晶成長方法に関する。
色発光レーザーダイオード等に用いることのできる窒化
ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法および素子に関
し、特に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上さ
せることができる結晶成長方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】青色発光デバイスは、II-VI族のＺｎＳ
ｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等を用いて研究
が進められ、最近、その中でも窒化ガリウム系化合物半
導体［ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）］が、常温で、比
較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。
ｅ、IV-IV族のＳｉＣ、III-V族のＧａＮ等を用いて研究
が進められ、最近、その中でも窒化ガリウム系化合物半
導体［ＧａXＡｌ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）］が、常温で、比
較的優れた発光を示すことが発表され注目されている。
【０００３】窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させる方法として、有機金属化合物気相成長法（以下Ｍ
ＯＣＶＤ法という。）、分子線エピタキシー法（以下Ｍ
ＢＥ法という。）等の気相成長法がよく知られている。
例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いた方法について簡単に説明
すると、この方法は、サファイア基板を設置した反応容
器内に反応ガスとして有機金属化合物ガス（トリメチル
ガリウム、トリメチルアルミニウム、アンモニア等）を
供給し、結晶成長温度をおよそ９００℃〜１１００℃の
高温に保持して、基板上に窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層を成長させ、必要に応じて他の反応
ガスを供給しながら窒化ガリウム系化合物半導体をｎ
型、ｐ型（ｐ型は未だ実現していない。）に積層する方
法である。
させる方法として、有機金属化合物気相成長法（以下Ｍ
ＯＣＶＤ法という。）、分子線エピタキシー法（以下Ｍ
ＢＥ法という。）等の気相成長法がよく知られている。
例えば、ＭＯＣＶＤ法を用いた方法について簡単に説明
すると、この方法は、サファイア基板を設置した反応容
器内に反応ガスとして有機金属化合物ガス（トリメチル
ガリウム、トリメチルアルミニウム、アンモニア等）を
供給し、結晶成長温度をおよそ９００℃〜１１００℃の
高温に保持して、基板上に窒化ガリウム系化合物半導体
のエピタキシャル層を成長させ、必要に応じて他の反応
ガスを供給しながら窒化ガリウム系化合物半導体をｎ
型、ｐ型（ｐ型は未だ実現していない。）に積層する方
法である。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ＭＯＣＶＤ法、ＭＢＥ
法のように窒化ガリウム系化合物半導体を気相成長させ
る場合において最も重要なことは、如何に優れた結晶性
を有する化合物半導体の結晶を積層するかということで
ある。
法のように窒化ガリウム系化合物半導体を気相成長させ
る場合において最も重要なことは、如何に優れた結晶性
を有する化合物半導体の結晶を積層するかということで
ある。
【０００５】例えばＧａＮの場合、高温でサファイア基
板上に直接エピタキシャル成長を行うと、結晶層の表面
状態、結晶性が著しく悪くなるため、高温でエピタキシ
ャル成長を行う前に、まず６００℃前後の低温でＡｌＮ
よりなるバッファ層を形成し、続いてバッファ層の上
に、高温でエピタキシャル成長を行うことによりＧａＮ
の結晶性が格段に向上することが明らかにされている
（特開平２−２２９４７６号公報）。また本発明者は先
に特願平３−８９８４０号において、ＡｌＮをバッファ
層とする従来の方法よりもＧａＮをバッファ層とする方
が優れた結晶性の窒化ガリウム系化合物半導体が積層で
きることを示した。
板上に直接エピタキシャル成長を行うと、結晶層の表面
状態、結晶性が著しく悪くなるため、高温でエピタキシ
ャル成長を行う前に、まず６００℃前後の低温でＡｌＮ
よりなるバッファ層を形成し、続いてバッファ層の上
に、高温でエピタキシャル成長を行うことによりＧａＮ
の結晶性が格段に向上することが明らかにされている
（特開平２−２２９４７６号公報）。また本発明者は先
に特願平３−８９８４０号において、ＡｌＮをバッファ
層とする従来の方法よりもＧａＮをバッファ層とする方
が優れた結晶性の窒化ガリウム系化合物半導体が積層で
きることを示した。
【０００６】このように、バッファ層を形成することに
よって窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性は非常に良
くなっているが、例えば、高出力の青色発光ダイオー
ド、青色レーザー等のように極めて優れた結晶性を要求
される発光デバイスを実用化するには未だ不十分であ
る。それは、結晶性に優れた層同士のｐ−ｎ接合が実現
できないからである。
よって窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性は非常に良
くなっているが、例えば、高出力の青色発光ダイオー
ド、青色レーザー等のように極めて優れた結晶性を要求
される発光デバイスを実用化するには未だ不十分であ
る。それは、結晶性に優れた層同士のｐ−ｎ接合が実現
できないからである。
【０００７】本発明はこのような事情を鑑み成されたも
のであり、その目的とするところは高出力青色発光ダイ
オード、青色発光レーザー等を実用化するために、結晶
性に優れた窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を得るこ
とができるその成長方法を提供するものである。
のであり、その目的とするところは高出力青色発光ダイ
オード、青色発光レーザー等を実用化するために、結晶
性に優れた窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を得るこ
とができるその成長方法を提供するものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の結晶成長方法は
サファイア基板上に、ＧａＮまたはＡｌＮで表されるバ
ッファ層を２００℃〜９００℃で成長させ、さらにその
バッファ層の上にｎ型ＧａＮ層を成長させた後、そのｎ
型ＧａＮ層上に、薄膜のＡｌＮ層とＧａＮ層とを交互に
成長させた多層膜層を成長させることを特徴とする。
サファイア基板上に、ＧａＮまたはＡｌＮで表されるバ
ッファ層を２００℃〜９００℃で成長させ、さらにその
バッファ層の上にｎ型ＧａＮ層を成長させた後、そのｎ
型ＧａＮ層上に、薄膜のＡｌＮ層とＧａＮ層とを交互に
成長させた多層膜層を成長させることを特徴とする。
【０００９】本発明の結晶成長方法を、例えばＭＯＣＶ
Ｄ法を用いてサファィア基板のＣ面にＧａＮの結晶を成
長させる場合について説明する。まず、予め洗浄された
サファイア基板を反応容器内のサセプターに設置し、還
元雰囲気中、高周波加熱等でサセプターを１０００℃以
上に加熱して基板上の酸化物を除去する。加熱後、徐冷
し、サセプターの温度を６００℃前後にまで下げた後、
反応容器内に反応ガスを供給し、まず基板上にＧａXＡ
ｌ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）のバッファ層を成長させる。反
応ガスはＧａ源として、例えばトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）等の有機金属化合物ガス、Ｎ源としてアンモニアガ
スを用いる。バッファ層を成長させた後、サセプターの
温度を９００℃以上の高温にし、１０５０℃に保持し
て、ＴＭＧガスとアンモニアガスを流しながらＧａＮの
結晶を成長させる。ｎ型のＧａＮ層を得る場合には、通
常、それらのガスと共にシランガスを流しＧａＮ結晶中
にＳｉをドープする。ここで、本発明の多層膜層をｎ型
層中に入れる場合には、そのｎ型ＧａＮ層の成長途中に
ＴＭＧガス、ＴＭＡガスを交互に流しながらＧａＮとＡ
ｌＮの薄膜を積層することによって形成することができ
る。なお、この多層膜層の成長途中、シランガスは特に
流さなくてもよいが、流した方がより結晶性の高いｎ型
層が得られる。多層膜層形成後、再びＴＭＧガス、ＴＭ
Ａガス、シランガスを流しｎ型ＧａＮ層を形成する。次
にｎ型ＧａＮ層の上にｐ型ＧａＮ層を形成する場合に
は、ＴＭＧガス、ＴＭＡガスに加えてジエチルジンク
（ＤＥＺ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ
2Ｍｇ）ガス等を流してＧａＮ層にＺｎまたはＭｇをド
ープする。なお多層膜層はこのｐ型層の成長中に入れて
もよい。
Ｄ法を用いてサファィア基板のＣ面にＧａＮの結晶を成
長させる場合について説明する。まず、予め洗浄された
サファイア基板を反応容器内のサセプターに設置し、還
元雰囲気中、高周波加熱等でサセプターを１０００℃以
上に加熱して基板上の酸化物を除去する。加熱後、徐冷
し、サセプターの温度を６００℃前後にまで下げた後、
反応容器内に反応ガスを供給し、まず基板上にＧａXＡ
ｌ1-XＮ（０≦Ｘ≦１）のバッファ層を成長させる。反
応ガスはＧａ源として、例えばトリメチルガリウム（Ｔ
ＭＧ）、Ａｌ源としてトリメチルアルミニウム（ＴＭ
Ａ）等の有機金属化合物ガス、Ｎ源としてアンモニアガ
スを用いる。バッファ層を成長させた後、サセプターの
温度を９００℃以上の高温にし、１０５０℃に保持し
て、ＴＭＧガスとアンモニアガスを流しながらＧａＮの
結晶を成長させる。ｎ型のＧａＮ層を得る場合には、通
常、それらのガスと共にシランガスを流しＧａＮ結晶中
にＳｉをドープする。ここで、本発明の多層膜層をｎ型
層中に入れる場合には、そのｎ型ＧａＮ層の成長途中に
ＴＭＧガス、ＴＭＡガスを交互に流しながらＧａＮとＡ
ｌＮの薄膜を積層することによって形成することができ
る。なお、この多層膜層の成長途中、シランガスは特に
流さなくてもよいが、流した方がより結晶性の高いｎ型
層が得られる。多層膜層形成後、再びＴＭＧガス、ＴＭ
Ａガス、シランガスを流しｎ型ＧａＮ層を形成する。次
にｎ型ＧａＮ層の上にｐ型ＧａＮ層を形成する場合に
は、ＴＭＧガス、ＴＭＡガスに加えてジエチルジンク
（ＤＥＺ）、シクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ
2Ｍｇ）ガス等を流してＧａＮ層にＺｎまたはＭｇをド
ープする。なお多層膜層はこのｐ型層の成長中に入れて
もよい。
【００１０】本発明の結晶成長方法において、まず基板
の上に成長させるバッファ層は、これから成長させる窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させるために
必ず必要である。その一般式はＧａXＡｌ1-XＮ（０≦Ｘ
≦１）で表すことができるものであるが、以前本発明者
が明らかにしたようにＡｌＮをバッファ層とするより
も、ＧａＡｌＮをバッファ層とする方が結晶性が好まし
く、最も好ましいのはＧａＮのバッファ層である。バッ
ファ層の成長温度は通常２００℃〜９００℃の低温であ
る。例えばＭＯＣＶＤ法においては６００℃前後である
が、ＭＢＥ法ではそれ以下の温度で成長させることがで
きる。
の上に成長させるバッファ層は、これから成長させる窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性を向上させるために
必ず必要である。その一般式はＧａXＡｌ1-XＮ（０≦Ｘ
≦１）で表すことができるものであるが、以前本発明者
が明らかにしたようにＡｌＮをバッファ層とするより
も、ＧａＡｌＮをバッファ層とする方が結晶性が好まし
く、最も好ましいのはＧａＮのバッファ層である。バッ
ファ層の成長温度は通常２００℃〜９００℃の低温であ
る。例えばＭＯＣＶＤ法においては６００℃前後である
が、ＭＢＥ法ではそれ以下の温度で成長させることがで
きる。
【００１１】多層膜層は、それぞれＧａＮ結晶膜と、Ａ
ｌＮ結晶膜とを積層したものであるこれ以外の材料、例
えばＧａＡｓ、ＢＮのような半導体材料では結晶性良く
成長できない。成長温度は窒化ガリウム系化合物半導体
結晶を成長させる際の温度と同一温度で形成できる。Ｇ
ａＮ層およびＡｌＮ層はそれぞれ１０〜３０００オング
ストロームの膜厚で２層以上積層し、通常は２０〜５０
０オングストローム前後の膜厚で１０〜１００層積層す
る。多層膜の総膜厚が２０オングストロームより薄い
と、後に述べる格子欠陥を止めることが困難であり、ま
た、それぞれの膜厚が３０００オングストロームより大
きいと、その多層膜層の結晶性が悪くなる傾向にある。
それぞれの層の厚さは同一であっても異なっていてもよ
い。さらに多層膜層は前述したように、窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶を成長させる途中であればどの層中
に形成してもよく、例えば、ｎ型層の中、ｎ型層の上、
ｐ型層の中等に形成することができる。
ｌＮ結晶膜とを積層したものであるこれ以外の材料、例
えばＧａＡｓ、ＢＮのような半導体材料では結晶性良く
成長できない。成長温度は窒化ガリウム系化合物半導体
結晶を成長させる際の温度と同一温度で形成できる。Ｇ
ａＮ層およびＡｌＮ層はそれぞれ１０〜３０００オング
ストロームの膜厚で２層以上積層し、通常は２０〜５０
０オングストローム前後の膜厚で１０〜１００層積層す
る。多層膜の総膜厚が２０オングストロームより薄い
と、後に述べる格子欠陥を止めることが困難であり、ま
た、それぞれの膜厚が３０００オングストロームより大
きいと、その多層膜層の結晶性が悪くなる傾向にある。
それぞれの層の厚さは同一であっても異なっていてもよ
い。さらに多層膜層は前述したように、窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶を成長させる途中であればどの層中
に形成してもよく、例えば、ｎ型層の中、ｎ型層の上、
ｐ型層の中等に形成することができる。
【００１２】
【作用】本発明の多層膜層の作用について説明する。サ
ファイア基板（Ｃ面）と例えばＧａＮとは格子定数が約
１５％もずれている。ＡｌＮはＧａＮに比べてそのズレ
が小さい。この格子定数の違いによりサファイア基板と
ＧａＮ層との間に大きな歪が発生する。さらにこの歪に
よりＧａＮ層中に格子欠陥ができ、この欠陥がＧａＮ成
長中最後まで連続して走っていく。このためこの連続し
てできる欠陥を、途中に異なる薄膜材料を積層すること
により、ここで止めることができる作用を有するのが本
発明の多層膜層である。
ファイア基板（Ｃ面）と例えばＧａＮとは格子定数が約
１５％もずれている。ＡｌＮはＧａＮに比べてそのズレ
が小さい。この格子定数の違いによりサファイア基板と
ＧａＮ層との間に大きな歪が発生する。さらにこの歪に
よりＧａＮ層中に格子欠陥ができ、この欠陥がＧａＮ成
長中最後まで連続して走っていく。このためこの連続し
てできる欠陥を、途中に異なる薄膜材料を積層すること
により、ここで止めることができる作用を有するのが本
発明の多層膜層である。
【００１３】また、図１に本発明の結晶成長方法の一実
施例によって得られる素子の断面図を示す。この図はサ
ファイア基板上にＧａＮ層、Ｓｉをドープしたｎ型Ｇａ
Ｎ層、ＳｉをドープしながらＡｌＮとＧａＮの薄膜を積
層したｎ型多層膜層、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を
順に積層したもので、この多層膜層によって前記格子欠
陥をｎ型ＧａＮ層で止めることができ、結晶性に優れた
ｐ型ＧａＮ層が得られるため、優れた特性のｐ−ｎ接合
が実現できる。
施例によって得られる素子の断面図を示す。この図はサ
ファイア基板上にＧａＮ層、Ｓｉをドープしたｎ型Ｇａ
Ｎ層、ＳｉをドープしながらＡｌＮとＧａＮの薄膜を積
層したｎ型多層膜層、Ｍｇをドープしたｐ型ＧａＮ層を
順に積層したもので、この多層膜層によって前記格子欠
陥をｎ型ＧａＮ層で止めることができ、結晶性に優れた
ｐ型ＧａＮ層が得られるため、優れた特性のｐ−ｎ接合
が実現できる。
【００１４】
【実施例】以下実施例で本発明の結晶成長方法を詳説す
る。 ［実施例１］ まず良く洗浄したサファイア基板を反応容器内のサ
セプターに設置する。容器内を真空排気した後、水素ガ
スを流しながら基板を１０５０℃で、２０分間加熱し、
表面の酸化物を除去した。その後、温度を５００℃にま
で冷却し、５００℃においてＧａ源としてＴＭＧガス、
Ｎ源としてアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガ
スを流しながら、ＧａＮバッファ層を２００オングスト
ロームの膜厚で成長した。
る。 ［実施例１］ まず良く洗浄したサファイア基板を反応容器内のサ
セプターに設置する。容器内を真空排気した後、水素ガ
スを流しながら基板を１０５０℃で、２０分間加熱し、
表面の酸化物を除去した。その後、温度を５００℃にま
で冷却し、５００℃においてＧａ源としてＴＭＧガス、
Ｎ源としてアンモニアガス、キャリアガスとして水素ガ
スを流しながら、ＧａＮバッファ層を２００オングスト
ロームの膜厚で成長した。
【００１５】 次にＴＭＧガスのみを止め、温度を１
０８０℃にまで上昇させた後、再びＴＭＧガス、ＳｉＨ
4（モノシラン）ガスを流し、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層
を４μｍの膜厚で成長した。
０８０℃にまで上昇させた後、再びＴＭＧガス、ＳｉＨ
4（モノシラン）ガスを流し、Ｓｉドープｎ型ＧａＮ層
を４μｍの膜厚で成長した。
【００１６】 次に、ＴＭＧガスを止め、Ａｌ源とし
てＴＭＡガスを流しＡｌＮ層を１００オングストローム
成長させた後、ＴＭＡガスを止め、再びＴＭＧガスを流
しＧａＮ層を同じく１００オングストローム成長させ
た。この操作を交互に１５回繰り返し、ＡｌＮ層１５層
とＧａＮ層１５層とからなるＳｉドープの多層膜層を成
長した。
てＴＭＡガスを流しＡｌＮ層を１００オングストローム
成長させた後、ＴＭＡガスを止め、再びＴＭＧガスを流
しＧａＮ層を同じく１００オングストローム成長させ
た。この操作を交互に１５回繰り返し、ＡｌＮ層１５層
とＧａＮ層１５層とからなるＳｉドープの多層膜層を成
長した。
【００１７】 ＳｉＨ4ガス、ＡｌＮガスを止め、新
たにＣｐ2Ｍｇガスを流しながら、引き続き多層膜層の
上にＭｇドープｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの厚さで成長
させ、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を有
する素子を得た。
たにＣｐ2Ｍｇガスを流しながら、引き続き多層膜層の
上にＭｇドープｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの厚さで成長
させ、本発明の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を有
する素子を得た。
【００１８】［比較例１］ において多層膜層を成長しない他は実施例１と同様に
して窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を有する素子を
得た。
して窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を有する素子を
得た。
【００１９】このようにして得られた実施例１と比較例
１との素子の、窒化ガリウム系化合物半導体結晶の結晶
性を評価するため以下の試験を行った。
１との素子の、窒化ガリウム系化合物半導体結晶の結晶
性を評価するため以下の試験を行った。
【００２０】まず、ｐ型層にＨｅ−Ｃｄレーザーを照射
して、フォトルミネッセンス測定を行い、その結果を図
２に示す。この図に示すように、実施例１で得られた素
子の方が明らかにその４５０ｎｍにおける青色発光強度
が大きく、ｐ型層のＧａＮの結晶性が優れていることが
分かる。
して、フォトルミネッセンス測定を行い、その結果を図
２に示す。この図に示すように、実施例１で得られた素
子の方が明らかにその４５０ｎｍにおける青色発光強度
が大きく、ｐ型層のＧａＮの結晶性が優れていることが
分かる。
【００２１】次に、ｐ型層のダブルクリスタルＸ線ロッ
キングカーブを測定し、その半値幅（ＦＷＨＭ：full w
idth at half-maximum）を求めた。ＦＷＨＭは小さいほ
どその結晶性が優れていると見なすことができる。その
結果、実施例１の素子は３分であったのに対し、比較例
のそれは５分であった。
キングカーブを測定し、その半値幅（ＦＷＨＭ：full w
idth at half-maximum）を求めた。ＦＷＨＭは小さいほ
どその結晶性が優れていると見なすことができる。その
結果、実施例１の素子は３分であったのに対し、比較例
のそれは５分であった。
【００２２】さらに、得られた素子をダイシングにより
０．５ｍｍ角のチップにした後、常法に従って、ｐ型層
とｎ型層から電極を取り出しリードフレームにセットし
て樹脂モールドを施すことにより、青色発光ダイオード
（ＬＥＤ）を作製し、発光させた。その結果、順方向電
流２０ｍＡにおいて、実施例１の素子より得られたＬＥ
Ｄの発光出力は７０μＷであったのに対し、比較例１の
それは３５μＷにしかすぎなかった。また順方向電圧も
実施例１のＬＥＤは４Ｖであったのに対し、比較例のそ
れは２０Ｖであった。
０．５ｍｍ角のチップにした後、常法に従って、ｐ型層
とｎ型層から電極を取り出しリードフレームにセットし
て樹脂モールドを施すことにより、青色発光ダイオード
（ＬＥＤ）を作製し、発光させた。その結果、順方向電
流２０ｍＡにおいて、実施例１の素子より得られたＬＥ
Ｄの発光出力は７０μＷであったのに対し、比較例１の
それは３５μＷにしかすぎなかった。また順方向電圧も
実施例１のＬＥＤは４Ｖであったのに対し、比較例のそ
れは２０Ｖであった。
【００２３】［実施例２］ の工程において、ＡｌＮ層、およびＧａＮ層をそれぞ
れ２００オングストロームの膜厚で２０層ずつ積層する
他は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶を有する素子を得た。
れ２００オングストロームの膜厚で２０層ずつ積層する
他は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶を有する素子を得た。
【００２４】この素子も、フォトルミネッセンス測定、
ＦＷＨＭ測定、青色発光ダイオードと同様にして結晶性
の評価を行ったところ、実施例１で得られた素子とほぼ
同一の結果が得られた。
ＦＷＨＭ測定、青色発光ダイオードと同様にして結晶性
の評価を行ったところ、実施例１で得られた素子とほぼ
同一の結果が得られた。
【００２５】［実施例３］ の工程において、ＡｌＮ層、およびＧａＮ層をそれぞ
れ５０オングストロームの膜厚で１０層ずつ積層する他
は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶を有する素子を得た。
れ５０オングストロームの膜厚で１０層ずつ積層する他
は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶を有する素子を得た。
【００２６】この素子も、フォトルミネッセンス測定、
ＦＷＨＭ測定、青色発光ダイオードと同様にして結晶性
の評価を行ったところ、実施例１で得られた素子とほぼ
同一の結果が得られた。
ＦＷＨＭ測定、青色発光ダイオードと同様にして結晶性
の評価を行ったところ、実施例１で得られた素子とほぼ
同一の結果が得られた。
【００２７】［実施例４］ において、ＧａＮバッファ層に代えて、バッファ層に
ＡｌＮバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成
長する他は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリ
ウム系化合物半導体の結晶を有する素子を得た。
ＡｌＮバッファ層を２００オングストロームの膜厚で成
長する他は、実施例１と同様にして、本発明の窒化ガリ
ウム系化合物半導体の結晶を有する素子を得た。
【００２８】この素子も、同様にして結晶性の評価を行
ったところ、フォトルミネッセンス強度は実施例１で得
られたものより１０％低下、ＦＷＨＭは３．８分、青色
発光ダイオードの発光出力６３μＷ、順方向電圧６Ｖと
実施例１で得られたものよりも若干悪かった。
ったところ、フォトルミネッセンス強度は実施例１で得
られたものより１０％低下、ＦＷＨＭは３．８分、青色
発光ダイオードの発光出力６３μＷ、順方向電圧６Ｖと
実施例１で得られたものよりも若干悪かった。
【００２９】
【発明の効果】本発明の製造方法は、まずバッファ層に
より、その上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶性を整え、さらに格子定数のズレにより発生するそ
の結晶の格子欠陥を、多層膜層で止めることができるた
め、積層した結晶の結晶性を格段に向上させることがで
きる。
より、その上に成長する窒化ガリウム系化合物半導体の
結晶性を整え、さらに格子定数のズレにより発生するそ
の結晶の格子欠陥を、多層膜層で止めることができるた
め、積層した結晶の結晶性を格段に向上させることがで
きる。
【００３０】以上説明したように、本発明の製造方法に
よると窒化ガリウム系化合物半導体層の結晶性が格段に
向上する。そのため、本発明の方法によって得られる素
子は、今まで実用化できなかった青色発光ダイオード、
青色発光レーザー等の青色発光デバイス等の実用化に向
けて、産業上のメリットは多大なものがある。
よると窒化ガリウム系化合物半導体層の結晶性が格段に
向上する。そのため、本発明の方法によって得られる素
子は、今まで実用化できなかった青色発光ダイオード、
青色発光レーザー等の青色発光デバイス等の実用化に向
けて、産業上のメリットは多大なものがある。
【図１】 本発明の結晶成長方法の一実施例による素子
の断面を表す模式図。
の断面を表す模式図。
【図２】 本発明の結晶成長方法の一実施例による素子
と従来法による素子とのフォトルミネッセンス測定によ
る発光強度を比較して示す図。
と従来法による素子とのフォトルミネッセンス測定によ
る発光強度を比較して示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 サファイア基板上に、ＧａＮまたはＡｌ
Ｎで表されるバッファ層を２００℃〜９００℃で成長さ
せ、さらにそのバッファ層の上にｎ型ＧａＮ層を成長さ
せた後、そのｎ型ＧａＮ層上に、薄膜のＡｌＮ層とＧａ
Ｎ層とを交互に成長させた多層膜層を成長させることを
特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体層の結晶成長方
法。
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| JP29230391A JP2985908B2 (ja) | 1991-10-12 | 1991-10-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29230391A JP2985908B2 (ja) | 1991-10-12 | 1991-10-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05110138A JPH05110138A (ja) | 1993-04-30 |
| JP2985908B2 true JP2985908B2 (ja) | 1999-12-06 |
Family
ID=17780018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29230391A Expired - Fee Related JP2985908B2 (ja) | 1991-10-12 | 1991-10-12 | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2985908B2 (ja) |
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| US8232470B2 (en) * | 2009-09-11 | 2012-07-31 | Rosestreet Labs Energy, Inc. | Dilute Group III-V nitride intermediate band solar cells with contact blocking layers |
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| JP3026087B2 (ja) * | 1989-03-01 | 2000-03-27 | 豊田合成株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長方法 |
| JPH03203388A (ja) * | 1989-12-29 | 1991-09-05 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-10-12 JP JP29230391A patent/JP2985908B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05110138A (ja) | 1993-04-30 |
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