JP3292083B2 - 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents
窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体素子の製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は窒化物半導体（ＩｎXＡ
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる基
板の製造方法と、窒化物半導体基板を用いた発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素
子、太陽電池、光センサー等の受光素子、あるいはトラ
ンジスタ等の電子デバイスに使用される窒化物半導体素
子の製造方法に関する。
ｌYＧａ1-X-YＮ、０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）よりなる基
板の製造方法と、窒化物半導体基板を用いた発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）、レーザダイオード（ＬＤ）等の発光素
子、太陽電池、光センサー等の受光素子、あるいはトラ
ンジスタ等の電子デバイスに使用される窒化物半導体素
子の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】一般に半導体を基板上に成長させる際、
その成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半
導体の結晶欠陥が少なくなって結晶性が向上することが
知られている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基
板が現在世の中に存在しないことから、一般にサファイ
ア、スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子
整合しない基板の上に成長されている。
その成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半
導体の結晶欠陥が少なくなって結晶性が向上することが
知られている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基
板が現在世の中に存在しないことから、一般にサファイ
ア、スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子
整合しない基板の上に成長されている。
【０００３】一方、窒化物半導体と格子整合するＧａＮ
バルク結晶を作製する試みは、様々な研究機関において
成されているが、未だに数ミリ程度のものしか得られた
という報告しかされておらず、実用化には程遠い状態で
ある。
バルク結晶を作製する試みは、様々な研究機関において
成されているが、未だに数ミリ程度のものしか得られた
という報告しかされておらず、実用化には程遠い状態で
ある。
【０００４】ＧａＮ基板を作製する技術として、例えば
特開平７−２０２２６５号公報、特開平７−１６５４９
８号に、サファイア基板の上にＺｎＯよりなるバッファ
層を形成して、そのバッファ層の上に窒化物半導体を成
長させた後、バッファ層を溶解除去する技術が記載され
ている。しかしながらサファイア基板の上に成長される
ＺｎＯバッファ層の結晶性は悪く、そのバッファ層の上
に窒化物半導体を成長させても良質の窒化物半導体結晶
を得ることは難しい。さらに、薄膜のＺｎＯよりなるバ
ッファ層の上に、基板となるような厚膜の窒化物半導体
を連続して成長させることも難しい。
特開平７−２０２２６５号公報、特開平７−１６５４９
８号に、サファイア基板の上にＺｎＯよりなるバッファ
層を形成して、そのバッファ層の上に窒化物半導体を成
長させた後、バッファ層を溶解除去する技術が記載され
ている。しかしながらサファイア基板の上に成長される
ＺｎＯバッファ層の結晶性は悪く、そのバッファ層の上
に窒化物半導体を成長させても良質の窒化物半導体結晶
を得ることは難しい。さらに、薄膜のＺｎＯよりなるバ
ッファ層の上に、基板となるような厚膜の窒化物半導体
を連続して成長させることも難しい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＬＥＤ素子、ＬＤ素
子、受光素子等の数々の電子デバイスに使用される窒化
物半導体素子を作製する際、窒化物半導体よりなる基板
を作製することができれば、その基板の上に新たな窒化
物半導体を成長させて、格子欠陥が少ない窒化物半導体
が成長できるので、それら素子の結晶性が飛躍的に良く
なり、従来実現されていなかった素子が実現できるよう
になる。従って本発明の目的とするところは、まず結晶
性の良い窒化物半導体よりなる基板の製造方法と、窒化
物半導体基板を用いた素子の新規な製造方法とを提供す
ることにある。
子、受光素子等の数々の電子デバイスに使用される窒化
物半導体素子を作製する際、窒化物半導体よりなる基板
を作製することができれば、その基板の上に新たな窒化
物半導体を成長させて、格子欠陥が少ない窒化物半導体
が成長できるので、それら素子の結晶性が飛躍的に良く
なり、従来実現されていなかった素子が実現できるよう
になる。従って本発明の目的とするところは、まず結晶
性の良い窒化物半導体よりなる基板の製造方法と、窒化
物半導体基板を用いた素子の新規な製造方法とを提供す
ることにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】まず、本発明の窒化物半
導体基板の製造方法は、窒化物半導体と異なる材料より
なる厚さ１ｍｍ以上の基板の上に、後工程で成長させる
窒化物半導体の成長温度より低温で０．３μｍ以下の膜
厚を有するＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）より
なるバッファ層を成長させた後、窒化物半導体を１００
μｍ以上の膜厚で成長させた後、その基板を除去するこ
とを特徴とする。基板としては、サファイア（Ａｌ2Ｏ
3）若しくはスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を用いることが
最も望ましい。また成長させる窒化物半導体はｎ型不純
物をドープしない（ノンドープ）ＧａＮか、若しくはｎ
型不純物を１×１０19／cm3以下の範囲で含むＧａＮを
成長させることが最も望ましい。基板の厚さは１ｍｍ以
上のものを使用する必要があり、１ｍｍよりも薄いと、
成長中に高温のため基板が反って厚膜の窒化物半導体基
板を成長できない。
導体基板の製造方法は、窒化物半導体と異なる材料より
なる厚さ１ｍｍ以上の基板の上に、後工程で成長させる
窒化物半導体の成長温度より低温で０．３μｍ以下の膜
厚を有するＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）より
なるバッファ層を成長させた後、窒化物半導体を１００
μｍ以上の膜厚で成長させた後、その基板を除去するこ
とを特徴とする。基板としては、サファイア（Ａｌ2Ｏ
3）若しくはスピネル（ＭｇＡｌ2Ｏ4）を用いることが
最も望ましい。また成長させる窒化物半導体はｎ型不純
物をドープしない（ノンドープ）ＧａＮか、若しくはｎ
型不純物を１×１０19／cm3以下の範囲で含むＧａＮを
成長させることが最も望ましい。基板の厚さは１ｍｍ以
上のものを使用する必要があり、１ｍｍよりも薄いと、
成長中に高温のため基板が反って厚膜の窒化物半導体基
板を成長できない。
【０００７】本発明では窒化物半導体基板の成長法がハ
イドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）であることを特徴と
する。ＨＶＰＥ法とは、ガリウム、アルミニウム、イン
ジウム等の３族元素蒸気と、塩化水素等のハロゲンガス
とを反応させて、３族元素の塩化物、臭化物、ヨウ化物
等のハロゲン化物を得て、そのハロゲン化物をアンモニ
ア、ヒドラジン等のＮ源と高温で反応させて窒化物半導
体を得る方法である。塩化ガリウムとアンモニアとを反
応させてＧａＮを得る方法が、従来より良く用いられ
る。また基板をＭＯＶＰＥ法で成長させることもできる
が、ＨＶＰＥ法に比較して長時間を要する。
イドライド気相成長法（ＨＶＰＥ）であることを特徴と
する。ＨＶＰＥ法とは、ガリウム、アルミニウム、イン
ジウム等の３族元素蒸気と、塩化水素等のハロゲンガス
とを反応させて、３族元素の塩化物、臭化物、ヨウ化物
等のハロゲン化物を得て、そのハロゲン化物をアンモニ
ア、ヒドラジン等のＮ源と高温で反応させて窒化物半導
体を得る方法である。塩化ガリウムとアンモニアとを反
応させてＧａＮを得る方法が、従来より良く用いられ
る。また基板をＭＯＶＰＥ法で成長させることもできる
が、ＨＶＰＥ法に比較して長時間を要する。
【０００８】本発明の基板の製法は、窒化物半導体層を
成長させる前に、その窒化物半導体層の成長温度よりも
低温で０．３μｍ以下の膜厚を有する窒化物半導体より
なるバッファ層を成長させることを特徴とする。
成長させる前に、その窒化物半導体層の成長温度よりも
低温で０．３μｍ以下の膜厚を有する窒化物半導体より
なるバッファ層を成長させることを特徴とする。
【０００９】本発明の基板の製法は、成長された窒化物
半導体基板は、２軸結晶法によるＸ線ロッキングカーブ
の半値幅（Full Width at Half Maximun、以下、単に半
値幅という。）が５分以下であることを特徴とする。さ
らに望ましくは、窒化物半導体基板は、２軸結晶法によ
るＸ線ロッキングカーブの半値幅が３分以下であること
を特徴とする。半値幅が５分よりも大きいと、窒化物半
導体基板の上に成長する新規な窒化物半導体の結晶性が
悪くなる。
半導体基板は、２軸結晶法によるＸ線ロッキングカーブ
の半値幅（Full Width at Half Maximun、以下、単に半
値幅という。）が５分以下であることを特徴とする。さ
らに望ましくは、窒化物半導体基板は、２軸結晶法によ
るＸ線ロッキングカーブの半値幅が３分以下であること
を特徴とする。半値幅が５分よりも大きいと、窒化物半
導体基板の上に成長する新規な窒化物半導体の結晶性が
悪くなる。
【００１０】さらに、本発明の基板の製法は、窒化物半
導体と異なる材料よりなる前記基板は、研磨によって除
去されることを特徴とする。溶解（ウエットエッチン
グ）、ドライエッチング等の手段では、基板を除去しに
くく、窒化物半導体基板にダメージを与えやすい傾向に
ある。
導体と異なる材料よりなる前記基板は、研磨によって除
去されることを特徴とする。溶解（ウエットエッチン
グ）、ドライエッチング等の手段では、基板を除去しに
くく、窒化物半導体基板にダメージを与えやすい傾向に
ある。
【００１１】本発明の窒化物半導体素子の製造方法は、
窒化物半導体と異なる材料よりなる厚さ１ｍｍ以上の基
板の上に、後工程で成長させる窒化物半導体の成長温度
より低温で０．３μｍ以下の膜厚を有するＩｎｘＧａ
１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）よりなるバッファ層を成長
させ、その上に窒化物半導体を１００μｍ以上の膜厚で
成長させる第１の工程と、第１の工程後、前記基板を除
去することによって窒化物半導体基板を作製する第２の
工程と、第２の工程後、表面の凹凸差が±１μｍ以下に
なるまで窒化物半導体基板を研磨する第３の工程と、第
３の工程後、窒化物半導体基板の研磨面に新たに窒化物
半導体を成長させる第４の工程とを備えることを特徴と
する。
窒化物半導体と異なる材料よりなる厚さ１ｍｍ以上の基
板の上に、後工程で成長させる窒化物半導体の成長温度
より低温で０．３μｍ以下の膜厚を有するＩｎｘＧａ
１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）よりなるバッファ層を成長
させ、その上に窒化物半導体を１００μｍ以上の膜厚で
成長させる第１の工程と、第１の工程後、前記基板を除
去することによって窒化物半導体基板を作製する第２の
工程と、第２の工程後、表面の凹凸差が±１μｍ以下に
なるまで窒化物半導体基板を研磨する第３の工程と、第
３の工程後、窒化物半導体基板の研磨面に新たに窒化物
半導体を成長させる第４の工程とを備えることを特徴と
する。
【００１２】さらに、第１の工程は窒化物半導体をＨＶ
ＰＥ法で成長させ、前記第４の工程は窒化物半導体を有
機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）で成長させることを特
徴とする。ＭＯＶＰＥ法とは３族元素の有機金属化合物
よりなるガスと、アンモニア、ヒドラジン等の５族元素
よりなるガスとを反応させて窒化物半導体を得る方法で
ある。なお第４の工程において、新たな窒化物半導体の
成長面は、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板が接
していた窒化物半導体基板の研磨面であることを特徴と
する。つまり研磨によって除去した基板側を窒化物半導
体の成長面側とすると、結晶性の良い半導体素子が作製
できやすい傾向にある。
ＰＥ法で成長させ、前記第４の工程は窒化物半導体を有
機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）で成長させることを特
徴とする。ＭＯＶＰＥ法とは３族元素の有機金属化合物
よりなるガスと、アンモニア、ヒドラジン等の５族元素
よりなるガスとを反応させて窒化物半導体を得る方法で
ある。なお第４の工程において、新たな窒化物半導体の
成長面は、窒化物半導体と異なる材料よりなる基板が接
していた窒化物半導体基板の研磨面であることを特徴と
する。つまり研磨によって除去した基板側を窒化物半導
体の成長面側とすると、結晶性の良い半導体素子が作製
できやすい傾向にある。
【００１３】前記窒化物半導体素子の製造方法におい
て、前記窒化物半導体はノンドープＧａＮ、若しくはｎ
型不純物を１×１０１９／ｃｍ３以下の範囲で含むＧａ
Ｎであることを特徴とする。前記ｎ型不純物は、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓの中から選ばれる少なくとも１つである
ことを特徴とする。
て、前記窒化物半導体はノンドープＧａＮ、若しくはｎ
型不純物を１×１０１９／ｃｍ３以下の範囲で含むＧａ
Ｎであることを特徴とする。前記ｎ型不純物は、Ｓｉ、
Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓの中から選ばれる少なくとも１つである
ことを特徴とする。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の窒化物半導体基板の製造
方法において、異種材料よりなる基板の上に窒化物半導
体を成長させるには、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰ
Ｅ）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）、分子線気相
成長法（ＭＢＥ）等の気相成長法があるが、１００μｍ
以上の膜厚で成長させるには、好ましくはＨＶＰＥ法を
用いる。ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ法を用いても良いが、１０
０μｍ以上の膜厚で成長させるには１０時間以上の長時
間を要するため、工業的にはあまり好ましくない。
方法において、異種材料よりなる基板の上に窒化物半導
体を成長させるには、ハイドライド気相成長法（ＨＶＰ
Ｅ）、有機金属気相成長法（ＭＯＶＰＥ）、分子線気相
成長法（ＭＢＥ）等の気相成長法があるが、１００μｍ
以上の膜厚で成長させるには、好ましくはＨＶＰＥ法を
用いる。ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ法を用いても良いが、１０
０μｍ以上の膜厚で成長させるには１０時間以上の長時
間を要するため、工業的にはあまり好ましくない。
【００１５】窒化物半導体基板の製造方法において重要
なことは、１ｍｍ以上の異種基板の上に窒化物半導体を
成長させることである。窒化物半導体は通常８００℃以
上、好ましくは１０００℃以上の温度で成長される。こ
のような高温で窒化物半導体を成長させると、成長中に
異種基板が反ってしまう。反った異種基板の上に１００
μｍ以上の厚膜で窒化物半導体を成長させると、成長中
に窒化物半導体にクラックが入ってしまい、結晶性の良
い窒化物半導体を成長させることができない。しかしな
がら、１ｍｍ以上の異種基板を使用することにより、高
温においても異種基板が反りにくくなるため、結晶性が
良いままで厚膜の窒化物半導体膜を成長できる。基板の
厚さは１ｍｍ以上、好ましくは１．２ｍｍ以上、さらに
好ましくは１．５ｍｍ以上の基板を用いる。上限として
は特に限定するものではないが、３ｍｍ以下のものを用
いることが望ましい。３ｍｍよりも厚いと、後で基板を
除去するのに長時間を要する。基板としては、サファイ
ア、スピネル、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＰ、Ｓｉ
Ｃ等が挙げられるが、先にも述べたように、サファイ
ア、スピネルは高温に対しても非常に安定であり、窒化
物半導体を厚膜で成長させるのに適している。異種基板
の上に成長させる窒化物半導体は１００μｍ以上で、で
きるだけ厚く成長させることが望ましい。好ましくは１
５０μｍ以上、さらに好ましくは２００μｍ以上の膜厚
で成長させる。上限については５００μｍ以下が望まし
い。５００μｍ以上で成長させると窒化物半導体中に再
びクラックが入りやすくなって結晶性が悪くなる傾向に
ある。
なことは、１ｍｍ以上の異種基板の上に窒化物半導体を
成長させることである。窒化物半導体は通常８００℃以
上、好ましくは１０００℃以上の温度で成長される。こ
のような高温で窒化物半導体を成長させると、成長中に
異種基板が反ってしまう。反った異種基板の上に１００
μｍ以上の厚膜で窒化物半導体を成長させると、成長中
に窒化物半導体にクラックが入ってしまい、結晶性の良
い窒化物半導体を成長させることができない。しかしな
がら、１ｍｍ以上の異種基板を使用することにより、高
温においても異種基板が反りにくくなるため、結晶性が
良いままで厚膜の窒化物半導体膜を成長できる。基板の
厚さは１ｍｍ以上、好ましくは１．２ｍｍ以上、さらに
好ましくは１．５ｍｍ以上の基板を用いる。上限として
は特に限定するものではないが、３ｍｍ以下のものを用
いることが望ましい。３ｍｍよりも厚いと、後で基板を
除去するのに長時間を要する。基板としては、サファイ
ア、スピネル、ＺｎＯ、ＧａＡｓ、Ｓｉ、ＧａＰ、Ｓｉ
Ｃ等が挙げられるが、先にも述べたように、サファイ
ア、スピネルは高温に対しても非常に安定であり、窒化
物半導体を厚膜で成長させるのに適している。異種基板
の上に成長させる窒化物半導体は１００μｍ以上で、で
きるだけ厚く成長させることが望ましい。好ましくは１
５０μｍ以上、さらに好ましくは２００μｍ以上の膜厚
で成長させる。上限については５００μｍ以下が望まし
い。５００μｍ以上で成長させると窒化物半導体中に再
びクラックが入りやすくなって結晶性が悪くなる傾向に
ある。
【００１６】さらに、異種基板の上に窒化物半導体層を
成長させる前に、窒化物半導体層の成長温度よりも低温
で０．３μｍ以下の膜厚を有するバッファ層を成長させ
ると結晶性の良い窒化物半導体が成長できる。バッファ
層としては例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧ
ａＮ等を成長させるが、好ましくはＧａＮ、Ａｌ組成Y
が０．５以下のＡｌYＧａ1-YＮ、またＩｎ組成Xが０．
３以下のＩｎXＧａ1-XＮを成長させることが望ましい。
成長温度は窒化物半導体の成長温度よりも低温で成長さ
せ、例えば２００℃〜９００℃の範囲でバッファ層を成
長させることができる。
成長させる前に、窒化物半導体層の成長温度よりも低温
で０．３μｍ以下の膜厚を有するバッファ層を成長させ
ると結晶性の良い窒化物半導体が成長できる。バッファ
層としては例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＡｌＮ、ＩｎＧ
ａＮ等を成長させるが、好ましくはＧａＮ、Ａｌ組成Y
が０．５以下のＡｌYＧａ1-YＮ、またＩｎ組成Xが０．
３以下のＩｎXＧａ1-XＮを成長させることが望ましい。
成長温度は窒化物半導体の成長温度よりも低温で成長さ
せ、例えば２００℃〜９００℃の範囲でバッファ層を成
長させることができる。
【００１７】異種基板の上に成長させる窒化物半導体
は、ノンドープのＧａＮ、若しくはｎ型不純物を１×１
０19／cm3以下の範囲で含むＧａＮを成長させると、最
も結晶性の良い窒化物半導体基板を作製できる。ｎ型不
純物濃度は１×１０19／cm3を超えると結晶性が悪くな
り、窒化物半導体のＸ線ロッキングカーブの半値幅も長
くなるし、また結晶中にクラックが入りやすくなる。但
し、ＨＶＰＥ法のような反応容器に石英ガラスを用いる
方法では、石英からの不純物としてＳｉ、Ｏ等のｎ型不
純物が混入する。しかしながら、不純物の混入をできる
だけ少なくして前記範囲に抑えることにより結晶性の良
い窒化物半導体基板が作製できる。一方、ＭＯＶＰＥ法
を用いて意図的にドープする不純物としては第４族元
素、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ等が挙げられる。
は、ノンドープのＧａＮ、若しくはｎ型不純物を１×１
０19／cm3以下の範囲で含むＧａＮを成長させると、最
も結晶性の良い窒化物半導体基板を作製できる。ｎ型不
純物濃度は１×１０19／cm3を超えると結晶性が悪くな
り、窒化物半導体のＸ線ロッキングカーブの半値幅も長
くなるし、また結晶中にクラックが入りやすくなる。但
し、ＨＶＰＥ法のような反応容器に石英ガラスを用いる
方法では、石英からの不純物としてＳｉ、Ｏ等のｎ型不
純物が混入する。しかしながら、不純物の混入をできる
だけ少なくして前記範囲に抑えることにより結晶性の良
い窒化物半導体基板が作製できる。一方、ＭＯＶＰＥ法
を用いて意図的にドープする不純物としては第４族元
素、例えばＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ等が挙げられる。
【００１８】さらに、窒化物半導体のＸ線ロッキングカ
ーブの半値幅が５分以内、さらに望ましくは３分以内の
窒化物半導体結晶を成長させることにより、異種基板を
除去する工程においても、窒化物半導体層にダメージを
与えにくく、１００μｍ以上の窒化物半導体が良好な結
晶性を保ったまま、新規な窒化物半導体素子を作製する
際の基板として用いることができる。
ーブの半値幅が５分以内、さらに望ましくは３分以内の
窒化物半導体結晶を成長させることにより、異種基板を
除去する工程においても、窒化物半導体層にダメージを
与えにくく、１００μｍ以上の窒化物半導体が良好な結
晶性を保ったまま、新規な窒化物半導体素子を作製する
際の基板として用いることができる。
【００１９】本発明の基板の製造方法では、窒化物半導
体と異なる材料よりなる基板を、研磨によって除去する
ことが望ましい。研磨にはダイヤモンド、ＳｉＣ等の微
粉末を研磨剤に用いる。一方、ドライエッチング、ウエ
ットエッチング等の、エッチング手段では窒化物半導体
基板にダメージを与えやすい傾向にあり、研磨に比較し
てさらに長時間を要するため、あまり好ましくはない。
体と異なる材料よりなる基板を、研磨によって除去する
ことが望ましい。研磨にはダイヤモンド、ＳｉＣ等の微
粉末を研磨剤に用いる。一方、ドライエッチング、ウエ
ットエッチング等の、エッチング手段では窒化物半導体
基板にダメージを与えやすい傾向にあり、研磨に比較し
てさらに長時間を要するため、あまり好ましくはない。
【００２０】一方、本発明の窒化物半導体素子の製造方
法は、窒化物半導体基板を用いた素子の製造方法であ
り、本発明の素子の製造方法では異種基板の厚さは特に
限定しない。重要なことは、基板を除去した後に、窒化
物半導体基板の表面の凹凸差が±１μｍ以下になるまで
窒化物半導体基板表面を研磨する第３の工程である。凹
凸差が±１μｍ以上あると、窒化物半導体基板の上に成
長させる窒化物半導体の膜質が不安定になりやすく、結
晶性の良い素子が作製できない。
法は、窒化物半導体基板を用いた素子の製造方法であ
り、本発明の素子の製造方法では異種基板の厚さは特に
限定しない。重要なことは、基板を除去した後に、窒化
物半導体基板の表面の凹凸差が±１μｍ以下になるまで
窒化物半導体基板表面を研磨する第３の工程である。凹
凸差が±１μｍ以上あると、窒化物半導体基板の上に成
長させる窒化物半導体の膜質が不安定になりやすく、結
晶性の良い素子が作製できない。
【００２１】次に、本発明の素子の製造方法の第１の工
程において、異種基板の上に窒化物半導体を１００μｍ
以上成長させるには、ＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ等
があるが、好ましくはＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥを用い、最
も好ましくはＨＶＰＥ法で成長させる。ＨＶＰＥ法であ
れば、迅速に厚膜の窒化物半導体基板が成長させやす
い。また前記第４の工程において、窒化物半導体基板の
上に素子を作製するには、ＨＶＰＥ方を用いても良い
が、最も好ましくはＭＯＶＰＥ法を用いる。ＭＯＶＰＥ
は窒化物半導体の膜厚を制御しやすく、さらに、ＡｌＧ
ａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体を成長させる際
に、ＨＶＰＥ方に比べてクラックが入りにくくできる。
さらにＨＶＰＥ方ではＡｌの塩化物はＨＶＰＥ装置に使
用される石英ガラスと激しく反応するため、Ａｌを含む
窒化物半導体を成長させることは困難である。そのた
め、第１の工程の窒化物半導体基板はＡｌを含まないＧ
ａＮよりなる基板を作製することが最も望ましい。
程において、異種基板の上に窒化物半導体を１００μｍ
以上成長させるには、ＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ等
があるが、好ましくはＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥを用い、最
も好ましくはＨＶＰＥ法で成長させる。ＨＶＰＥ法であ
れば、迅速に厚膜の窒化物半導体基板が成長させやす
い。また前記第４の工程において、窒化物半導体基板の
上に素子を作製するには、ＨＶＰＥ方を用いても良い
が、最も好ましくはＭＯＶＰＥ法を用いる。ＭＯＶＰＥ
は窒化物半導体の膜厚を制御しやすく、さらに、ＡｌＧ
ａＮのようなＡｌを含む窒化物半導体を成長させる際
に、ＨＶＰＥ方に比べてクラックが入りにくくできる。
さらにＨＶＰＥ方ではＡｌの塩化物はＨＶＰＥ装置に使
用される石英ガラスと激しく反応するため、Ａｌを含む
窒化物半導体を成長させることは困難である。そのた
め、第１の工程の窒化物半導体基板はＡｌを含まないＧ
ａＮよりなる基板を作製することが最も望ましい。
【００２２】さらに、本発明の製造方法において、好ま
しくは窒化物半導体の成長面を、窒化物半導体と異なる
材料よりなる基板が接していた窒化物半導体基板の研磨
面とする。この際、異種基板の上に成長させてあるバッ
ファ層は研磨によって除去し、バッファ層を除去した窒
化物半導体基板の研磨面を成長面とすることは当然であ
る。なお研磨後の窒化物半導体基板のＸ線ロッキングカ
ーブの半値幅は５分以下、さらに好ましくは３分以下で
あることが望ましい。窒化物半導体の結晶性を評価する
この半値幅は、予め第１の工程において窒化物半導体基
板を成長させた時にほとんど決まっている。しかしなが
ら、異種基板に近い側に成長させた側の窒化物半導体の
結晶性は、異種基板に遠いに成長させた窒化物半導体よ
りもクラックが少なく、さらに結晶欠陥が少ない傾向に
ある。そのため、異種基板を除去した側の方の窒化物半
導体の結晶が良くなるため、その側を新たな窒化物半導
体素子の成長面とすることにより結晶性の良い窒化物半
導体素子が得られる。
しくは窒化物半導体の成長面を、窒化物半導体と異なる
材料よりなる基板が接していた窒化物半導体基板の研磨
面とする。この際、異種基板の上に成長させてあるバッ
ファ層は研磨によって除去し、バッファ層を除去した窒
化物半導体基板の研磨面を成長面とすることは当然であ
る。なお研磨後の窒化物半導体基板のＸ線ロッキングカ
ーブの半値幅は５分以下、さらに好ましくは３分以下で
あることが望ましい。窒化物半導体の結晶性を評価する
この半値幅は、予め第１の工程において窒化物半導体基
板を成長させた時にほとんど決まっている。しかしなが
ら、異種基板に近い側に成長させた側の窒化物半導体の
結晶性は、異種基板に遠いに成長させた窒化物半導体よ
りもクラックが少なく、さらに結晶欠陥が少ない傾向に
ある。そのため、異種基板を除去した側の方の窒化物半
導体の結晶が良くなるため、その側を新たな窒化物半導
体素子の成長面とすることにより結晶性の良い窒化物半
導体素子が得られる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の窒化物半導体基板の製造方法
を説明する。 ［実施例１］（ＨＶＰＥ） 石英よりなる反応容器管の内部にＧａメタルを入れた石
英ボートを設置する。さらに石英ボートから離れた位置
に、斜めに傾けた厚さ１．２ｍｍ、２インチφのサファ
イア基板を設置する。なお、反応容器内のＧａメタルに
接近した位置にはハロゲンガス供給管が設けられ、ハロ
ゲンガス供給間とは別に、サファイア基板に接近した位
置にはＮ源供給管が設けられている。
を説明する。 ［実施例１］（ＨＶＰＥ） 石英よりなる反応容器管の内部にＧａメタルを入れた石
英ボートを設置する。さらに石英ボートから離れた位置
に、斜めに傾けた厚さ１．２ｍｍ、２インチφのサファ
イア基板を設置する。なお、反応容器内のＧａメタルに
接近した位置にはハロゲンガス供給管が設けられ、ハロ
ゲンガス供給間とは別に、サファイア基板に接近した位
置にはＮ源供給管が設けられている。
【００２４】ハロゲンガス管より窒素キャリアガスと主
に、ＨＣｌガスをガスを導入する。この際Ｇａメタルの
ボートは９００℃に加熱し、サファイア基板側は５１０
℃に加熱してある。そして、ＨＣｌガスとＧａを反応さ
せてＧａＣｌ3を生成させ、サファイア基板側に接近し
たＮ源供給管からはアンモニアガスを同じく窒素キャリ
アガスと主に供給し、サファイア基板上にＧａＮよりな
るバッファ層を３００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。
に、ＨＣｌガスをガスを導入する。この際Ｇａメタルの
ボートは９００℃に加熱し、サファイア基板側は５１０
℃に加熱してある。そして、ＨＣｌガスとＧａを反応さ
せてＧａＣｌ3を生成させ、サファイア基板側に接近し
たＮ源供給管からはアンモニアガスを同じく窒素キャリ
アガスと主に供給し、サファイア基板上にＧａＮよりな
るバッファ層を３００オングストロームの膜厚で成長さ
せる。
【００２５】バッファ層成長後、サファイア基板側の温
度を１０５０℃に上昇させ、成長速度０．５μｍ／分で
１０時間成長を行い、厚さ３００μｍのＧａＮを成長さ
せる。
度を１０５０℃に上昇させ、成長速度０．５μｍ／分で
１０時間成長を行い、厚さ３００μｍのＧａＮを成長さ
せる。
【００２６】成長後、ウェーハを反応容器から取り出
し、さらにＧａＮウェーハをＧａＮの分解圧以上に加圧
した密閉容器中で、１１００℃で５分間アニーリングす
る。このように、ＧａＮの分解圧以上に加圧した窒素雰
囲気中でアニーリングすることによりＧａＮの結晶欠陥
が少なくなって結晶性が良くなる傾向にある。
し、さらにＧａＮウェーハをＧａＮの分解圧以上に加圧
した密閉容器中で、１１００℃で５分間アニーリングす
る。このように、ＧａＮの分解圧以上に加圧した窒素雰
囲気中でアニーリングすることによりＧａＮの結晶欠陥
が少なくなって結晶性が良くなる傾向にある。
【００２７】アニーリング後、ウェーハを研磨装置に移
送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、サファイア基板側
をラッピングし、サファイア基板とバッファ層を除去す
る。続いて、さらに細かいダイヤモンド研磨剤を用いて
ポリシングして、厚さ２９５μｍのＧａＮ基板を得る。
送し、ダイヤモンド研磨剤を用いて、サファイア基板側
をラッピングし、サファイア基板とバッファ層を除去す
る。続いて、さらに細かいダイヤモンド研磨剤を用いて
ポリシングして、厚さ２９５μｍのＧａＮ基板を得る。
【００２８】以上のようにして得られた窒化物半導体基
板を研磨装置より取り出し、研磨側の窒化物半導体基板
の凹凸を測定したところ、±０．５μｍ以内であった。
さらに研磨面からＸ線ロッキングカーブの半値幅を測定
するとおよそ３分であり、結晶性の良いＧａＮ基板が得
られていることが判明した。なおこのＧａＮ基板には不
純物としてＳｉが５×１０17／cm3以下、Ｏが１×１０
16／cm3以下含まれていることがＳＩＭＳにより判明し
た。これは原料ガスのＨＣｌ、及び石英反応容器から混
入したものと推察される。
板を研磨装置より取り出し、研磨側の窒化物半導体基板
の凹凸を測定したところ、±０．５μｍ以内であった。
さらに研磨面からＸ線ロッキングカーブの半値幅を測定
するとおよそ３分であり、結晶性の良いＧａＮ基板が得
られていることが判明した。なおこのＧａＮ基板には不
純物としてＳｉが５×１０17／cm3以下、Ｏが１×１０
16／cm3以下含まれていることがＳＩＭＳにより判明し
た。これは原料ガスのＨＣｌ、及び石英反応容器から混
入したものと推察される。
【００２９】［実施例２］（ＭＯＶＰＥ） 特開平４−１６４８９５号公報、第２図に示すＭＯＶＰ
Ｅ装置を用い、厚さ１．０ｍｍ、２インチφのサファイ
ア（Ｃ面）基板を、この装置の反応容器内にセットし、
容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基
板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニン
グを行う。
Ｅ装置を用い、厚さ１．０ｍｍ、２インチφのサファイ
ア（Ｃ面）基板を、この装置の反応容器内にセットし、
容器内を水素で十分置換した後、水素を流しながら、基
板の温度を１０５０℃まで上昇させ、基板のクリーニン
グを行う。
【００３０】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、基板上にＧａＮよりなるバッ
ファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメ
チルガリウム）とを用い、基板上にＧａＮよりなるバッ
ファ層を２００オングストロームの膜厚で成長させる。
【００３１】次に、温度を１０５０℃まで上昇させ、原
料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、成長速度０．１μ
ｍ／分で、２４時間成長させ、膜厚１４４μｍのノンド
ープＧａＮ層を成長させる。
料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、成長速度０．１μ
ｍ／分で、２４時間成長させ、膜厚１４４μｍのノンド
ープＧａＮ層を成長させる。
【００３２】成長後、ウェーハを反応容器から取り出
し、実施例１と同様にして、ＧａＮウェーハをＧａＮの
分解以上に加圧した密閉容器中で、１１００℃で５分間
アニーリングした後、サファイア基板側をラッピング、
ポリシングして、厚さ１４０μｍのＧａＮ基板を得る。
さらに、研磨側の窒化物半導体基板の凹凸を測定したと
ころ、±０．５μｍ以内であった。さらに研磨面からＸ
線ロッキングカープの半値幅を測定するとおよそ２分で
あり、結晶性の良いＧａＮ基板が得られていることが判
明した。
し、実施例１と同様にして、ＧａＮウェーハをＧａＮの
分解以上に加圧した密閉容器中で、１１００℃で５分間
アニーリングした後、サファイア基板側をラッピング、
ポリシングして、厚さ１４０μｍのＧａＮ基板を得る。
さらに、研磨側の窒化物半導体基板の凹凸を測定したと
ころ、±０．５μｍ以内であった。さらに研磨面からＸ
線ロッキングカープの半値幅を測定するとおよそ２分で
あり、結晶性の良いＧａＮ基板が得られていることが判
明した。
【００３３】［比較例１］ 実施例１において、厚さ９００μｍのサファイア基板を
用いる他は、同様にしてＧａＮを成長させたところ、研
磨側のＧａＮ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅が８分
であり、実施例１に比較して、ＧａＮ基板の結晶性が倍
以上劣っていることが判明した。さらに、８００μｍの
ものは成長中に基板が割れてしまった。
用いる他は、同様にしてＧａＮを成長させたところ、研
磨側のＧａＮ層のＸ線ロッキングカーブの半値幅が８分
であり、実施例１に比較して、ＧａＮ基板の結晶性が倍
以上劣っていることが判明した。さらに、８００μｍの
ものは成長中に基板が割れてしまった。
【００３４】次に、以下の実施例は本発明の素子につい
て説明する。 ［実施例３］ 実施例１で得られたＧａＮ基板を特開平４−１６４８９
５号公報、第２図に示すＭＯＶＰＥ装置を用い、この装
置の反応容器内にセットし、１０５０℃にて、Ｓｉを１
×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を５μｍの膜厚
で成長させる。なお、ｎ型ＧａＮの成長面は、基板研磨
面であることは言うまでもない。
て説明する。 ［実施例３］ 実施例１で得られたＧａＮ基板を特開平４−１６４８９
５号公報、第２図に示すＭＯＶＰＥ装置を用い、この装
置の反応容器内にセットし、１０５０℃にて、Ｓｉを１
×１０19／cm3ドープしたｎ型ＧａＮ層を５μｍの膜厚
で成長させる。なお、ｎ型ＧａＮの成長面は、基板研磨
面であることは言うまでもない。
【００３５】次に、ｎ型ＧａＮの上に、Ｓｉを１×１０
19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１
の層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて
ノンドープのＧａＮよりなる第２の層を２０オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．４μｍの超格子よ
りなるｎ側クラッド層を成長させる。このようにｎ型窒
化物半導体層を含む超格子層を活性層を成長させる前に
成長させることにより窒化物半導体素子の出力が飛躍的
に向上する。
19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１
の層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いて
ノンドープのＧａＮよりなる第２の層を２０オングスト
ロームの膜厚で成長させ、総膜厚０．４μｍの超格子よ
りなるｎ側クラッド層を成長させる。このようにｎ型窒
化物半導体層を含む超格子層を活性層を成長させる前に
成長させることにより窒化物半導体素子の出力が飛躍的
に向上する。
【００３６】次に８００℃で、Ｉｎ0.4Ｇａ0.6Ｎよりな
る膜厚３０オングストロームの単一量子井戸構造よりな
る活性層を成長させる。
る膜厚３０オングストロームの単一量子井戸構造よりな
る活性層を成長させる。
【００３７】次に、活性層の上にＭｇを１×１０20／cm
3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＭｇを
１×１０19／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の
層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚
０．４μｍの超格子よりなるｐ側クラッド層を成長させ
る。このようにｐ型窒化物半導体層を含む超格子層を活
性層を成長させた後に成長させることにより窒化物半導
体素子の出力が飛躍的に向上する。なお超格子層はｎ型
層側、ｐ型層側のいずれか一方、若しくは両方の層に存
在させることができる。
3ドープしたｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を
２０オングストロームの膜厚で成長させ、続いてＭｇを
１×１０19／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなる第２の
層を２０オングストロームの膜厚で成長させ、総膜厚
０．４μｍの超格子よりなるｐ側クラッド層を成長させ
る。このようにｐ型窒化物半導体層を含む超格子層を活
性層を成長させた後に成長させることにより窒化物半導
体素子の出力が飛躍的に向上する。なお超格子層はｎ型
層側、ｐ型層側のいずれか一方、若しくは両方の層に存
在させることができる。
【００３８】次にこのｐ側クラッド層５の上にＭｇを１
×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの
膜厚で成長させる。
×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮ層を０．５μｍの
膜厚で成長させる。
【００３９】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
【００４０】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、最上層のｐ型ＧａＮ層にＮｉとＡｕとを含む
正電極、基板裏面側にＷとＳｉとＡｕよりなる負電極と
を設けた後、３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素
子としたところ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて５２０ｎｍの緑
色発光を示し、Ｖｆは３．２Ｖ、出力は８ｍＷもあっ
た。
取り出し、最上層のｐ型ＧａＮ層にＮｉとＡｕとを含む
正電極、基板裏面側にＷとＳｉとＡｕよりなる負電極と
を設けた後、３５０μｍ角のチップに分離してＬＥＤ素
子としたところ、Ｉｆ２０ｍＡにおいて５２０ｎｍの緑
色発光を示し、Ｖｆは３．２Ｖ、出力は８ｍＷもあっ
た。
【００４１】［比較例２］ 実施例１で得られたＧａＮ基板の研磨面の凹凸が±１．
５μｍのものを用いる他は実施例３と同様にしてＬＥＤ
素子を作製したところ、同じくＩｆ２０ｍＡにおいて、
Ｖｆ３．２Ｖであったが、出力が３ｍＷでしかなかっ
た。これは基板凹凸が直接窒化物半導体の結晶性に影響
したものであると推定する。
５μｍのものを用いる他は実施例３と同様にしてＬＥＤ
素子を作製したところ、同じくＩｆ２０ｍＡにおいて、
Ｖｆ３．２Ｖであったが、出力が３ｍＷでしかなかっ
た。これは基板凹凸が直接窒化物半導体の結晶性に影響
したものであると推定する。
【００４２】［実施例４］ 図１は実施例４により得られたレーザ素子の構造を示す
模式的な断面図であり、レーザ光の共振方向に垂直な方
向で素子を切断した際の図を示している。以下、この図
面を元に本発明のレーザ素子について説明する。
模式的な断面図であり、レーザ光の共振方向に垂直な方
向で素子を切断した際の図を示している。以下、この図
面を元に本発明のレーザ素子について説明する。
【００４３】実施例１で得られたＧａＮ基板２１を、特
開平４−１６４８９５号公報、第２図に示すＭＯＶＰＥ
装置の反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させ、基板のクリーニングを行う。
開平４−１６４８９５号公報、第２図に示すＭＯＶＰＥ
装置の反応容器内にセットし、容器内を水素で十分置換
した後、水素を流しながら、基板の温度を１０５０℃ま
で上昇させ、基板のクリーニングを行う。
【００４４】続いて、温度を５１０℃まで下げ、キャリ
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧを用い、
基板２１上にＧａＮよりなるバッファ層２２を約２００
オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層２２
はＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等が９００
℃以下の温度で、膜厚数十オングストローム〜数百オン
グストロームで形成できる。このバッファ層は窒化物半
導体の成長方法によっては省略することも可能である。
アガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧを用い、
基板２１上にＧａＮよりなるバッファ層２２を約２００
オングストロームの膜厚で成長させる。バッファ層２２
はＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等が９００
℃以下の温度で、膜厚数十オングストローム〜数百オン
グストロームで形成できる。このバッファ層は窒化物半
導体の成長方法によっては省略することも可能である。
【００４５】（ｎ側コンタクト層２３） バッファ層２２成長後、ＴＭＧのみ止めて、温度を１０
５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、ＴＭＡ
とアンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×１０19／
cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層４
μｍの膜厚で成長させる。
５０℃まで上昇させる。１０５０℃になったら、ＴＭＡ
とアンモニア、シランガスを用い、Ｓｉを１×１０19／
cm3ドープしたｎ型ＧａＮよりなるｎ側コンタクト層４
μｍの膜厚で成長させる。
【００４６】（クラック防止層２４） 次に、温度を８００℃にして、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭ
Ｉ（トリメチルインジウム）、アンモニア、不純物ガス
にシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／cm3ドープし
たＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層２４を５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。このクラック
防止層２４はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましく
はＩｎＧａＮで成長させることにより、Ａｌを含む窒化
物半導体層中にクラックが入るのを防止することができ
る。なおこのクラック防止層は１００オングストローム
以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させることが好まし
い。１００オングストロームよりも薄いと前記のように
クラック防止として作用しにくく、０．５μｍよりも厚
いと、結晶自体が黒変する傾向にある。なお、このクラ
ック防止層２４は、省略することもできる。
Ｉ（トリメチルインジウム）、アンモニア、不純物ガス
にシランガスを用い、Ｓｉを５×１０18／cm3ドープし
たＩｎ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるクラック防止層２４を５０
０オングストロームの膜厚で成長させる。このクラック
防止層２４はＩｎを含むｎ型の窒化物半導体、好ましく
はＩｎＧａＮで成長させることにより、Ａｌを含む窒化
物半導体層中にクラックが入るのを防止することができ
る。なおこのクラック防止層は１００オングストローム
以上、０．５μｍ以下の膜厚で成長させることが好まし
い。１００オングストロームよりも薄いと前記のように
クラック防止として作用しにくく、０．５μｍよりも厚
いと、結晶自体が黒変する傾向にある。なお、このクラ
ック防止層２４は、省略することもできる。
【００４７】（ｎ側クラッド層２５） 次に、温度を１０５０℃にして、原料ガスにＴＭＡ（ト
リメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、ＮＨ3、ＳｉＨ4を用
い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第１層を２０オングストロームの膜厚で
成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止め、ノンドー
プのＧａＮよりなる第２層を２０オングストロームの膜
厚で成長させる。そして第１層＋第２層＋第１層＋第２
層＋・・・というように超格子層を構成し、それぞれ第
１層を１００層、第２層を１００層交互に積層し、総膜
厚０．４μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層２５を形
成する。このように単一膜厚が１００オングストローム
以下、さらに好ましくは７０オングストローム以下、最
も好ましくは４０オングストローム以下の互いに組成が
異なる窒化物半導体を積層した超格子層は、その単一層
が弾性臨界膜厚以下となっているため、結晶性が非常に
良くなる。そのためクラックの入っていない非常に結晶
性の良い膜が成長できるためレーザ素子の、ｎ型窒化物
半導体層側及びｐ型窒化物半導体層側の少なくとも一方
の層側に形成することによりレーザ素子の寿命が飛躍的
に良くなる。なお、超格子層はキャリア閉じ込め、若し
くは光閉じ込め層として作用する層に形成することが最
も望ましい。
リメチルアルミニウム）、ＴＭＧ、ＮＨ3、ＳｉＨ4を用
い、Ｓｉを１×１０19／cm3ドープしたｎ型Ａｌ0.2Ｇａ
0.8Ｎよりなる第１層を２０オングストロームの膜厚で
成長させ、続いてシランガス、ＴＭＡを止め、ノンドー
プのＧａＮよりなる第２層を２０オングストロームの膜
厚で成長させる。そして第１層＋第２層＋第１層＋第２
層＋・・・というように超格子層を構成し、それぞれ第
１層を１００層、第２層を１００層交互に積層し、総膜
厚０．４μｍの超格子よりなるｎ側クラッド層２５を形
成する。このように単一膜厚が１００オングストローム
以下、さらに好ましくは７０オングストローム以下、最
も好ましくは４０オングストローム以下の互いに組成が
異なる窒化物半導体を積層した超格子層は、その単一層
が弾性臨界膜厚以下となっているため、結晶性が非常に
良くなる。そのためクラックの入っていない非常に結晶
性の良い膜が成長できるためレーザ素子の、ｎ型窒化物
半導体層側及びｐ型窒化物半導体層側の少なくとも一方
の層側に形成することによりレーザ素子の寿命が飛躍的
に良くなる。なお、超格子層はキャリア閉じ込め、若し
くは光閉じ込め層として作用する層に形成することが最
も望ましい。
【００４８】（ｎ側光ガイド層２６） 続いて、１０５０℃でＳｉを５×１０18／cm3ドープし
たｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層２６を０．１μｍ
の膜厚で成長させる。このｎ側光ガイド層２６は、活性
層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成
長させることが望ましく、通常１００オングストローム
〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜
１μｍの膜厚で成長させることが望ましい。なお、この
光ガイド層２６も超格子層にすることができる。ｎ側光
ガイド層１５、ｎ側クラッド層１４を超格子層にする場
合、超格子層を構成する窒化物半導体層の平均的なバン
ドギャップエネルギーは活性層よりも大きくする。超格
子層とする場合には、第１の層及び第２の層の少なくと
も一方にｎ型不純物をドープしてもよいし、またノンド
ープでも良い。
たｎ型ＧａＮよりなるｎ側光ガイド層２６を０．１μｍ
の膜厚で成長させる。このｎ側光ガイド層２６は、活性
層の光ガイド層として作用し、ＧａＮ、ＩｎＧａＮを成
長させることが望ましく、通常１００オングストローム
〜５μｍ、さらに好ましくは２００オングストローム〜
１μｍの膜厚で成長させることが望ましい。なお、この
光ガイド層２６も超格子層にすることができる。ｎ側光
ガイド層１５、ｎ側クラッド層１４を超格子層にする場
合、超格子層を構成する窒化物半導体層の平均的なバン
ドギャップエネルギーは活性層よりも大きくする。超格
子層とする場合には、第１の層及び第２の層の少なくと
も一方にｎ型不純物をドープしてもよいし、またノンド
ープでも良い。
【００４９】（活性層２７） 次に、原料ガスにＴＭＧ、ＴＭＩ、アンモニア、シラン
ガスを用いて活性層１６を成長させる。活性層１６は温
度を８００℃に保持して、まずＳｉを８×１０18／cm3
でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させる。次にＴＭＩのモル
比を変化させるのみで同一温度で、Ｓｉを８×１０18／
cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を５
０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を２
回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚１７５オン
グストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層２
７を成長させる。活性層にドープする不純物は本実施例
のように井戸層、障壁層両方にドープしても良く、いず
れか一方にドープしてもよい。なおｎ型不純物をドープ
すると閾値が低下する傾向にある。なお活性層を多重量
子井戸構造とする場合には必ずバンドギャップエネルギ
ーの小さい井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい障壁層とを積層するため、超格子層とは
区別する。
ガスを用いて活性層１６を成長させる。活性層１６は温
度を８００℃に保持して、まずＳｉを８×１０18／cm3
でドープしたＩｎ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる井戸層を２５オ
ングストロームの膜厚で成長させる。次にＴＭＩのモル
比を変化させるのみで同一温度で、Ｓｉを８×１０18／
cm3ドープしたＩｎ0.01Ｇａ0.95Ｎよりなる障壁層を５
０オングストロームの膜厚で成長させる。この操作を２
回繰り返し、最後に井戸層を積層した総膜厚１７５オン
グストロームの多重量子井戸構造（ＭＱＷ）の活性層２
７を成長させる。活性層にドープする不純物は本実施例
のように井戸層、障壁層両方にドープしても良く、いず
れか一方にドープしてもよい。なおｎ型不純物をドープ
すると閾値が低下する傾向にある。なお活性層を多重量
子井戸構造とする場合には必ずバンドギャップエネルギ
ーの小さい井戸層と、井戸層よりもバンドギャップエネ
ルギーが小さい障壁層とを積層するため、超格子層とは
区別する。
【００５０】（キャップ層２８） 次に、温度を１０５０℃に上げ、ＴＭＧ、ＴＭＡ、アン
モニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウ
ム）を用い、活性層２７よりもバンドギャップエネルギ
ーが大きく、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるキャップ層２８を３００オング
ストロームの膜厚で成長させる。このキャップ層２８は
ｐ型不純物をドープしたが、膜厚が薄いため、ｎ型不純
物をドープしてキャリアが補償されたｉ型としても良
く、最も好ましくはｐ型不純物をドープした層とする。
キャップ層２８の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好まし
くは５００オングストローム以下、最も好ましくは３０
０オングストローム以下に調整する。０．１μｍより厚
い膜厚で成長させると、キャップ層２８中にクラックが
入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長し
にくいからである。またキャリアがこのエネルギーバリ
アをトンネル効果により通過できなくなる。また、Ａｌ
の組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子
は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．２以上のＡｌY
Ｇａ1-YＮであれば５００オングストローム以下に調整
することが望ましい。キャップ層２８の膜厚の下限は特
に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形
成することが望ましい。
モニア、Ｃｐ2Ｍｇ（シクロペンタジエニルマグネシウ
ム）を用い、活性層２７よりもバンドギャップエネルギ
ーが大きく、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型Ａ
ｌ0.1Ｇａ0.9Ｎよりなるキャップ層２８を３００オング
ストロームの膜厚で成長させる。このキャップ層２８は
ｐ型不純物をドープしたが、膜厚が薄いため、ｎ型不純
物をドープしてキャリアが補償されたｉ型としても良
く、最も好ましくはｐ型不純物をドープした層とする。
キャップ層２８の膜厚は０．１μｍ以下、さらに好まし
くは５００オングストローム以下、最も好ましくは３０
０オングストローム以下に調整する。０．１μｍより厚
い膜厚で成長させると、キャップ層２８中にクラックが
入りやすくなり、結晶性の良い窒化物半導体層が成長し
にくいからである。またキャリアがこのエネルギーバリ
アをトンネル効果により通過できなくなる。また、Ａｌ
の組成比が大きいＡｌＧａＮ程薄く形成するとＬＤ素子
は発振しやすくなる。例えば、Y値が０．２以上のＡｌY
Ｇａ1-YＮであれば５００オングストローム以下に調整
することが望ましい。キャップ層２８の膜厚の下限は特
に限定しないが、１０オングストローム以上の膜厚で形
成することが望ましい。
【００５１】（ｐ側光ガイド層２９） 続いて１０５０℃で、バンドギャップエネルギーがキャ
ップ層２８よりも小さい、Ｍｇを１×１０20／cm3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側光ガイド層２９を０．１
μｍの膜厚で成長させる。この層は、活性層の光ガイド
層として作用し、ｎ側光ガイド層１５と同じくＧａＮ、
ＩｎＧａＮで成長させることが望ましい。また、この層
はｐ側クラッド層を成長させる際のバッファ層としても
作用し、１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長さ
せることにより、好ましい光ガイド層として作用する。
このｐ側光ガイド層は通常はＭｇ等のｐ型不純物をドー
プしてｐ型の導電型とするが、特に不純物をドープしな
くても良い。なお、このｐ側光ガイド層を超格子層とす
ることもできる。超格子層とする場合には第１の層及び
第２の層の少なくとも一方にｐ型不純物をドープしても
よいし、またｐ型不純物をドープしないノンドープでも
良い。
ップ層２８よりも小さい、Ｍｇを１×１０20／cm3ドー
プしたｐ型ＧａＮよりなるｐ側光ガイド層２９を０．１
μｍの膜厚で成長させる。この層は、活性層の光ガイド
層として作用し、ｎ側光ガイド層１５と同じくＧａＮ、
ＩｎＧａＮで成長させることが望ましい。また、この層
はｐ側クラッド層を成長させる際のバッファ層としても
作用し、１００オングストローム〜５μｍ、さらに好ま
しくは２００オングストローム〜１μｍの膜厚で成長さ
せることにより、好ましい光ガイド層として作用する。
このｐ側光ガイド層は通常はＭｇ等のｐ型不純物をドー
プしてｐ型の導電型とするが、特に不純物をドープしな
くても良い。なお、このｐ側光ガイド層を超格子層とす
ることもできる。超格子層とする場合には第１の層及び
第２の層の少なくとも一方にｐ型不純物をドープしても
よいし、またｐ型不純物をドープしないノンドープでも
良い。
【００５２】（ｐ型超格子層＝ｐ側クラッド層３０） 続いて、１０５０℃でＭｇを１×１０20／cm3ドープし
たｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡのみを止
め、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮより
なる第２の層を２０オングストロームの膜厚で成長させ
る。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返し、総膜
厚０．４μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層３０を
形成する。この層はｎ側クラッド層２５と同じくキャリ
ア閉じ込め層として作用し、特にｐ型層の抵抗率を低下
させるための層として作用する。このｐ側クラッド層の
膜厚も特に限定しないが、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストロ
ーム以上、１μｍ以下で成長させることが望ましい。
たｐ型Ａｌ0.2Ｇａ0.8Ｎよりなる第１の層を２０オング
ストロームの膜厚で成長させ、続いてＴＭＡのみを止
め、Ｍｇを１×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮより
なる第２の層を２０オングストロームの膜厚で成長させ
る。そしてこの操作をそれぞれ１００回繰り返し、総膜
厚０．４μｍの超格子層よりなるｐ側クラッド層３０を
形成する。この層はｎ側クラッド層２５と同じくキャリ
ア閉じ込め層として作用し、特にｐ型層の抵抗率を低下
させるための層として作用する。このｐ側クラッド層の
膜厚も特に限定しないが、１００オングストローム以
上、２μｍ以下、さらに好ましくは５００オングストロ
ーム以上、１μｍ以下で成長させることが望ましい。
【００５３】本実施例のようにＩｎＧａＮよりなる量子
構造の井戸層を有する活性層の場合、その活性層２７に
接して、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物半導体
よりなるｐ型キャップ層２８を設け、そのｐ型キャップ
層２８よりも活性層から離れた位置に、ｐ型キャップ層
２８よりもバッドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガ
イド層２９を設け、そのｐ側光ガイド層２９よりも活性
層から離れた位置に、ｐ側光ガイド層２９よりもバンド
ギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子
層よりなるｐ側クラッド層３０を設けることは非常に好
ましい。しかもｐ型キャップ層１７の膜厚を０．１μｍ
以下と薄く設定してあるため、キャリアのバリアとして
作用することはなく、ｐ層から注入された正孔が、トン
ネル効果によりｐ型キャップ層１７を通り抜けることが
できて、活性層で効率よく再結合し、ＬＤの出力が向上
する。つまり、注入されたキャリアは、ｐ型キャップ層
１７のバンドギャップエネルギーが大きいため、半導体
素子の温度が上昇しても、あるいは注入電流密度が増え
ても、キャリアは活性層をオーバーフローせず、ｐ型キ
ャップ層１７で阻止されるため、キャリアが活性層に貯
まり、効率よく発光することが可能となる。従って、半
導体素子が温度上昇しても発光効率が低下することが少
ないので、閾値電流の低いＬＤを実現することができ
る。
構造の井戸層を有する活性層の場合、その活性層２７に
接して、膜厚０．１μｍ以下のＡｌを含む窒化物半導体
よりなるｐ型キャップ層２８を設け、そのｐ型キャップ
層２８よりも活性層から離れた位置に、ｐ型キャップ層
２８よりもバッドギャップエネルギーが小さいｐ側光ガ
イド層２９を設け、そのｐ側光ガイド層２９よりも活性
層から離れた位置に、ｐ側光ガイド層２９よりもバンド
ギャップが大きいＡｌを含む窒化物半導体を含む超格子
層よりなるｐ側クラッド層３０を設けることは非常に好
ましい。しかもｐ型キャップ層１７の膜厚を０．１μｍ
以下と薄く設定してあるため、キャリアのバリアとして
作用することはなく、ｐ層から注入された正孔が、トン
ネル効果によりｐ型キャップ層１７を通り抜けることが
できて、活性層で効率よく再結合し、ＬＤの出力が向上
する。つまり、注入されたキャリアは、ｐ型キャップ層
１７のバンドギャップエネルギーが大きいため、半導体
素子の温度が上昇しても、あるいは注入電流密度が増え
ても、キャリアは活性層をオーバーフローせず、ｐ型キ
ャップ層１７で阻止されるため、キャリアが活性層に貯
まり、効率よく発光することが可能となる。従って、半
導体素子が温度上昇しても発光効率が低下することが少
ないので、閾値電流の低いＬＤを実現することができ
る。
【００５４】（ｐ側コンタクト層３１） 最後に、１０５０℃で、ｐ側クラッド層３０の上に、Ｍ
ｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ
側コンタクト層３１を１５０オングストロームの膜厚で
成長させる。ｐ側コンタクト層３１はｐ型のＩｎXＡｌY
Ｇａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成するこ
とができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれ
ば、ｐ電極３２と最も好ましいオーミック接触が得られ
る。なお、ｐ側コンタクト層３１も超格子層とすること
もできる。超格子層とする場合には、特にバンドギャッ
プエネルギーが異なる第１の層と第２の層とを積層し、
第１＋第２＋第１＋第２＋・・・というように積層して
いき、最後にバンドギャップエネルギーが小さい方の層
が露出するようにすると、ｐ電極３２と好ましいオーミ
ック接触が得られる。ｐ電極３２の材料としては、例え
ばＮｉ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ等を挙げることができる。ま
た本発明の素子ではｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含むｐ側クラ
ッド層３０に接して、バンドギャップエネルギーの小さ
い窒化物半導体をｐ側コンタクト層３１として、その膜
厚を４００オングストローム以下と薄くしているため
に、実質的にｐ側コンタクト層３０のキャリア濃度が高
くなりｐ電極３２と好ましいオーミックが得られて、素
子の閾値電流、電圧が低下する。
ｇを２×１０20／cm3ドープしたｐ型ＧａＮよりなるｐ
側コンタクト層３１を１５０オングストロームの膜厚で
成長させる。ｐ側コンタクト層３１はｐ型のＩｎXＡｌY
Ｇａ1-X-YＮ（０≦X、０≦Y、X＋Y≦１）で構成するこ
とができ、好ましくはＭｇをドープしたＧａＮとすれ
ば、ｐ電極３２と最も好ましいオーミック接触が得られ
る。なお、ｐ側コンタクト層３１も超格子層とすること
もできる。超格子層とする場合には、特にバンドギャッ
プエネルギーが異なる第１の層と第２の層とを積層し、
第１＋第２＋第１＋第２＋・・・というように積層して
いき、最後にバンドギャップエネルギーが小さい方の層
が露出するようにすると、ｐ電極３２と好ましいオーミ
ック接触が得られる。ｐ電極３２の材料としては、例え
ばＮｉ、Ｐｄ、Ｎｉ／Ａｕ等を挙げることができる。ま
た本発明の素子ではｐ型ＡｌYＧａ1-YＮを含むｐ側クラ
ッド層３０に接して、バンドギャップエネルギーの小さ
い窒化物半導体をｐ側コンタクト層３１として、その膜
厚を４００オングストローム以下と薄くしているため
に、実質的にｐ側コンタクト層３０のキャリア濃度が高
くなりｐ電極３２と好ましいオーミックが得られて、素
子の閾値電流、電圧が低下する。
【００５５】反応終了後、温度を室温まで下げ、さらに
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
窒素雰囲気中、ウェーハを反応容器内において、７００
℃でアニーリングを行い、ｐ型層をさらに低抵抗化す
る。
【００５６】アニーリング後、ウェーハを反応容器から
取り出し、図１に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層３１と、ｐ側クラッド層３０とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。このように、活性層よりも上部にあるｐ側の
層をストライプ状のリッジ形状とすることにより、活性
層の発光がストライプリッジの下に集中するようになっ
て閾値が低下する。特に活性層よりも上にあるＡｌを含
むｐ型窒化物半導体層以上の層をリッジ形状とすること
が好ましい。
取り出し、図１に示すように、ＲＩＥ装置により最上層
のｐ側コンタクト層３１と、ｐ側クラッド層３０とをエ
ッチングして、４μｍのストライプ幅を有するリッジ形
状とする。このように、活性層よりも上部にあるｐ側の
層をストライプ状のリッジ形状とすることにより、活性
層の発光がストライプリッジの下に集中するようになっ
て閾値が低下する。特に活性層よりも上にあるＡｌを含
むｐ型窒化物半導体層以上の層をリッジ形状とすること
が好ましい。
【００５７】次にｐ側コンタクト層３１のリッジ最表面
にＮｉとＡｕよりなるｐ電極３２をストライプ状に形成
する。一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極３３を基板２１
の裏面のほぼ全面に形成する。なおほぼ全面とは８０％
以上の面積をいう。
にＮｉとＡｕよりなるｐ電極３２をストライプ状に形成
する。一方、ＴｉとＡｌよりなるｎ電極３３を基板２１
の裏面のほぼ全面に形成する。なおほぼ全面とは８０％
以上の面積をいう。
【００５８】電極形成後、電極裏面側をスクライブし
て、ストライプ状のｐ電極３２に垂直な方向でバー状に
劈開し、劈開面に共振器を作製する。なお劈開面は窒化
物半導体のＭ面（１０１−０）とする。さらに、共振器
面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体超格子を形成し、
最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断してレーザチ
ップとした。次にチップをフェースアップ（基板とヒー
トシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流密度
２．５ｋＡ／cm2、閾値電圧４．２Ｖで、発振波長４０
５ｎｍの連続発振が確認され、１００時間以上の寿命を
示した。
て、ストライプ状のｐ電極３２に垂直な方向でバー状に
劈開し、劈開面に共振器を作製する。なお劈開面は窒化
物半導体のＭ面（１０１−０）とする。さらに、共振器
面にＳｉＯ2とＴｉＯ2よりなる誘電体超格子を形成し、
最後にｐ電極に平行な方向で、バーを切断してレーザチ
ップとした。次にチップをフェースアップ（基板とヒー
トシンクとが対向した状態）でヒートシンクに設置し、
それぞれの電極をワイヤーボンディングして、室温でレ
ーザ発振を試みたところ、室温において、閾値電流密度
２．５ｋＡ／cm2、閾値電圧４．２Ｖで、発振波長４０
５ｎｍの連続発振が確認され、１００時間以上の寿命を
示した。
【００５９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の方法によ
ると、従来では作製できなかったＧａＮ基板ができるよ
うになるので、ＧａＮ素子が従来のように絶縁性基板を
使用しなくても良くなる。そのため同一面側に正電極と
負電極とを取り出すフリップチップ形式ではなくて、Ｇ
ａＡｓを基板にしたデバイスのように基板側から電極が
取り出せる構造となる。この窒化物半導体素子を発光デ
バイスにした際には、他の基板側から電極が取り出され
る構造のデバイスと同じ構造にできるため、端面発光型
ディスプレイのような高精細画面も実現できる。またレ
ーザ素子のような高温デバイスに使用した場合には、素
子の結晶性、放熱性が良くなり素子寿命が飛躍的に向上
する。
ると、従来では作製できなかったＧａＮ基板ができるよ
うになるので、ＧａＮ素子が従来のように絶縁性基板を
使用しなくても良くなる。そのため同一面側に正電極と
負電極とを取り出すフリップチップ形式ではなくて、Ｇ
ａＡｓを基板にしたデバイスのように基板側から電極が
取り出せる構造となる。この窒化物半導体素子を発光デ
バイスにした際には、他の基板側から電極が取り出され
る構造のデバイスと同じ構造にできるため、端面発光型
ディスプレイのような高精細画面も実現できる。またレ
ーザ素子のような高温デバイスに使用した場合には、素
子の結晶性、放熱性が良くなり素子寿命が飛躍的に向上
する。
【図１】 本発明の一実施例に係るレーザ素子の構造を
示す模式断面図。
示す模式断面図。
２１・・・・ＧａＮ基板 ２２・・・・バッファ層 ２３・・・・ｎ側コンタクト層 ２４・・・・クラック防止層 ２５・・・・ｎ側クラッド層（超格子層） ２６・・・・ｎ側光ガイド層 ２７・・・・活性層 ２８・・・・キャップ層 ２９・・・・ｐ側光ガイド層 ３０・・・・ｐ側クラッド層（超格子層） ３１・・・・ｐ側コンタクト層 ３２・・・・ｐ電極 ３３・・・・ｎ電極
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平７−267796（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−23026（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−297023（ＪＰ，Ａ) 特開 平７−249795（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−208395（ＪＰ，Ａ) 特開 平９−8412（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−50899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭51−3779（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−7621（ＪＰ，Ａ) Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｌｅｔｔ．，Ｖ ｏｌ．61 Ｎｏ．22（1992），ｐ．2688 −1690 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01S 5/00 - 5/50 H01L 33/00 H01L 21/02 H01L 21/205,21/365,21/31 ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (7)
- 【請求項１】 窒化物半導体と異なる材料よりなる厚さ
１ｍｍ以上の基板の上に、後工程で成長させる窒化物半
導体の成長温度より低温で０．３μｍ以下の膜厚を有す
るＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）よりなるバッ
ファ層を成長させた後、窒化物半導体を１００μｍ以上
の膜厚で成長させた後、その基板を除去することを特徴
とする窒化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】 前記窒化物半導体基板の成長法がハイド
ライド気相成長法であることを特徴とする請求項１に記
載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３】 前記窒化物半導体基板は、２軸結晶法に
よるＸ線ロッキングカーブの半値幅が５分以下であるこ
とを特徴とする請求項１に記載の窒化物半導体基板の製
造方法。 - 【請求項４】 前記窒化物半導体基板は、２軸結晶法に
よるＸ線ロッキングカーブの半値幅が３分以下であるこ
とを特徴とする請求項３に記載の窒化物半導体基板の製
造方法。 - 【請求項５】 窒化物半導体と異なる材料よりなる厚さ
１ｍｍ以上の基板の上に、後工程で成長させる窒化物半
導体の成長温度より低温で０．３μｍ以下の膜厚を有す
るＩｎｘＧａ１−ｘＮ（０＜Ｘ≦０．３）よりなるバッ
ファ層を成長させ、その上に窒化物半導体を１００μｍ
以上の膜厚で成長させる第１の工程と、第１の工程後、
前記基板を除去することによって窒化物半導体基板を作
製する第２の工程と、第２の工程後、表面の凹凸差が±
１μｍ以下になるまで窒化物半導体基板を研磨する第３
の工程と、第３の工程後、窒化物半導体基板の研磨面に
新たに窒化物半導体を成長させる第４の工程とを備える
ことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項６】 前記窒化物半導体はノンドープＧａＮ、
若しくはｎ型不純物を１×１０１９／ｃｍ３以下の範囲
で含むＧａＮであることを特徴とする請求項５に記載の
窒化物半導体素子の製造方法。 - 【請求項７】 前記ｎ型不純物は、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、
Ｓの中から選ばれる少なくとも１つであることを特徴と
する請求項６に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5604797A JP3292083B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5604797A JP3292083B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体素子の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001363030A Division JP4131101B2 (ja) | 2001-11-28 | 2001-11-28 | 窒化物半導体素子の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10256662A JPH10256662A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3292083B2 true JP3292083B2 (ja) | 2002-06-17 |
Family
ID=13016181
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5604797A Expired - Fee Related JP3292083B2 (ja) | 1997-03-11 | 1997-03-11 | 窒化物半導体基板の製造方法及び窒化物半導体素子の製造方法 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3292083B2 (ja) |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP2273572B1 (en) | 1998-03-12 | 2015-04-29 | Nichia Corporation | A nitride semiconductor device |
| US6690700B2 (en) | 1998-10-16 | 2004-02-10 | Agilent Technologies, Inc. | Nitride semiconductor device |
| US6150674A (en) * | 1998-11-06 | 2000-11-21 | Matsushita Electronics Corporation | Semiconductor device having Alx Ga1-x N (0<x<1) substrate |
| EP1076388B1 (en) * | 1999-02-26 | 2009-03-11 | The Furukawa Electric Co., Ltd. | Semiconductor laser |
| JP4396793B2 (ja) | 2000-04-27 | 2010-01-13 | ソニー株式会社 | 基板の製造方法 |
| US6780239B2 (en) | 2000-10-19 | 2004-08-24 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method, crystal growth apparatus, group-III nitride crystal and group-III nitride semiconductor device |
| EP1244139A2 (en) | 2001-03-23 | 2002-09-25 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Manufacturing method of semiconductor film |
| US7001457B2 (en) | 2001-05-01 | 2006-02-21 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method, crystal growth apparatus, group-III nitride crystal and group-III nitride semiconductor device |
| KR100387242B1 (ko) * | 2001-05-26 | 2003-06-12 | 삼성전기주식회사 | 반도체 발광소자의 제조방법 |
| US6949140B2 (en) | 2001-12-05 | 2005-09-27 | Ricoh Company, Ltd. | Crystal growth method, crystal growth apparatus, group-III nitride crystal and group-III nitride semiconductor device |
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