JP3440873B2 - Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor device - Google Patents

Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor device

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JP3440873B2
JP3440873B2 JP13047599A JP13047599A JP3440873B2 JP 3440873 B2 JP3440873 B2 JP 3440873B2 JP 13047599 A JP13047599 A JP 13047599A JP 13047599 A JP13047599 A JP 13047599A JP 3440873 B2 JP3440873 B2 JP 3440873B2
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group iii
nitride compound
iii nitride
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潤 伊藤
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】この発明はIII族窒化物系化合
物半導体素子の製造方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a group III nitride compound semiconductor device.

【0002】[0002]

【従来の技術】青色発光素子などのIII族窒化物系化
合物半導体素子はサファイア基板の上にAlGa
1−xN(0≦X≦1)からなるバッファ層を有機金属
気相成長法(この明細書で「MOCVD法」)で成長さ
せ、更にその上にIII族窒化物系化合物半導体層を同
じくMOCVD法で成長させることにより得られてい
た。ここでMOCVD法においては、アンモニアガスと
III族アルキル化合物ガス、例えばトリメチルアルミ
ニウム(TMA)、トリメチルガリウム(TMG)、ト
リメチルインジウム(TMI)を適当な温度に加熱され
た基板上に供給して熱分解させ、もって所望の結晶を基
板上に成膜させる。ここで、バッファ層の原材料ガスと
なるTMAなどの有機金属は高価であり、III族窒化
物系化合物半導体素子の原価を押し上げる一因となって
いた。
2. Description of the Related Art A group III nitride compound semiconductor device such as a blue light emitting device is formed of Al x Ga on a sapphire substrate.
A buffer layer made of 1-xN (0 ≦ X ≦ 1) is grown by a metal organic chemical vapor deposition method (“MOCVD method” in this specification), and a group III nitride compound semiconductor layer is also formed thereon. It was obtained by growing by MOCVD method. In the MOCVD method, ammonia gas and a Group III alkyl compound gas such as trimethylaluminum (TMA), trimethylgallium (TMG), and trimethylindium (TMI) are supplied onto a substrate heated at an appropriate temperature to thermally decompose the substrate. Then, a desired crystal is formed on the substrate. Here, an organic metal such as TMA, which is a raw material gas for the buffer layer, is expensive, which has been one of the factors that push up the cost of the group III nitride compound semiconductor device.

【0003】AlGa1−xN(0≦X≦1)からな
るバッファ層をMOCVD法以外の方法で形成すれば、
有機金属の使用が避けられる。例えば、特公平5−86
646号公報ではAlGa1−xN(0≦X≦1)バ
ッファ層を高周波スパッタリング法で形成し、次に、N
ガスを含有する雰囲気中(実施例によればNH
)で加熱(800〜1000℃)し、およびIII
族の有機金属を供給し、加熱された基板上にIII族の
有機金属を分解させてその窒化物膜を気相成長させて、
バッファ層上に同一組成のAlGa1−xN(0≦X
≦1)を成長させることが提案されている。高周波スパ
ッタ法でAlGa1−xN(0≦X≦1)からなるバ
ッファ層を形成する際の原材料は高純度の金属アルミニ
ウムと金属ガリウムであり、これらをターゲットとして
アルゴンと窒素との混合ガスをスパッタガスとする。こ
の場合、全ての原材料は安価である。従って、高価な有
機金属を原材料として用いるMOCVD法によりバッフ
ァ層を形成した場合に比べて、素子の原価を低下させら
れる。
If a buffer layer made of Al x Ga 1-x N (0≤X≤1) is formed by a method other than the MOCVD method,
The use of organic metals is avoided. For example, Japanese Patent Publication 5-86
In Japanese Patent No. 646, an Al x Ga 1-x N (0 ≦ X ≦ 1) buffer layer is formed by a high frequency sputtering method, and then N
Heating (800-1000 ° C.) in an atmosphere containing H 3 gas (NH 3 and N 2 according to the example), and III
Supplying an organic metal of group III to decompose the organic metal of group III on the heated substrate to vapor-deposit the nitride film,
Al x Ga 1-x N (0 ≦ X) having the same composition on the buffer layer.
It has been proposed to grow ≦ 1). The raw materials for forming the buffer layer made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ X ≦ 1) by the high frequency sputtering method are high-purity metallic aluminum and metallic gallium, and using these as targets, mixing argon and nitrogen. The gas is the sputter gas. In this case, all raw materials are cheap. Therefore, the cost of the device can be reduced as compared with the case where the buffer layer is formed by the MOCVD method using an expensive organic metal as a raw material.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは特公平5
−86646号公報に開示の方法を試行してみたとこ
ろ、高周波スパッタ法で形成されたAlGa1−x
(0≦X≦1)からなるバッファ層の上にMOCVD法
で形成されたIII族窒化物系化合物半導体層の結晶性
が本発明者らの要求を満足するものではなかった。即
ち、MOCVD法で形成したAlGa1−xN(0≦
x≦1)からなるバッファ層の上にMOCVD法で形成
されたIII族窒化物系化合物半導体層に比べて当該方
法で得られたIII族窒化物系化合物半導体層はその結
晶性において劣るものであった。
DISCLOSURE OF THE INVENTION Problems to be Solved by the Invention
When the method disclosed in Japanese Patent Publication No.-86646 was tried, Al x Ga 1-x N formed by the high frequency sputtering method was tried.
The crystallinity of the group III nitride compound semiconductor layer formed by the MOCVD method on the buffer layer of (0 ≦ X ≦ 1) did not satisfy the requirements of the present inventors. That is, Al x Ga 1-x N (0 ≦
The crystallinity of the group III nitride compound semiconductor layer obtained by this method is inferior to that of the group III nitride compound semiconductor layer formed by the MOCVD method on the buffer layer of x ≦ 1). there were.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明者らは当該III
族窒化物系化合物半導体層の結晶性を向上するため鋭意
検討を重ねたところ、DCマグネトロンスパッタ法でI
II族窒化物系化合物半導体からなるバッファ層を形成
した場合において、このバッファ層を水素ガスとアンモ
ニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理すると、その
上に形成される第二のIII族窒化物系化合物半導体層
の結晶性が向上することを見出し、この発明に想到し
た。
Means for Solving the Problems The present inventors
As a result of intensive studies to improve the crystallinity of the group nitride compound semiconductor layer, a DC magnetron sputtering method
When a buffer layer made of a group II nitride compound semiconductor is formed, when the buffer layer is heat-treated in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas, a second group III nitride formed on the buffer layer is formed. The inventors have found that the crystallinity of the compound semiconductor layer is improved, and have conceived the present invention.

【0006】この発明の構成は次の通りである。有機金
属を原材料に用いない方法で基板上に第一のIII族窒
化物系化合物半導体層を形成し(ステップ1)、該第一
のIII族窒化物系化合物半導体層を水素ガスとアンモ
ニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理し(ステップ
2)、その後、該第一のIII族窒化物系化合物半導体
層の上に第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成
する(ステップ3)、ことを特徴とするIII族窒化物
系化合物半導体素子の製造方法。
The structure of the present invention is as follows. A first group III-nitride compound semiconductor layer is formed on a substrate by a method not using an organic metal as a raw material (step 1), and the first group III-nitride compound semiconductor layer is mixed with hydrogen gas and ammonia gas. Heat treatment in an atmosphere of the mixed gas (step 2), and then forming a second group III-nitride compound semiconductor layer on the first group III-nitride compound semiconductor layer (step 3). A method for manufacturing a group III nitride compound semiconductor device, comprising:

【0007】本発明者らは、上記のようにしてステップ
2の段階まで形成された第一のIII族窒化物系化合物
半導体層の例としてAlN層のRHEEDパターンと、
上記製造方法おいてステップ2を省略した場合の同じく
AlN層のRHEEDパターンとをそれぞれ撮影した。
両者を比較したところ、前者のスポット強度が後者のス
ポット強度より強いことがわかった。従って、第一のI
II族窒化物系化合物半導体層を水素ガスとアンモニア
ガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理するステップ2を
実行することにより、第一のIII族窒化物系化合物半
導体層の結晶性向上が確認できる。
The inventors of the present invention have an RHEED pattern of an AlN layer as an example of the first group III nitride compound semiconductor layer formed up to step 2 as described above,
The RHEED pattern of the AlN layer was also photographed when step 2 was omitted in the above manufacturing method.
Comparing the two, it was found that the former spot intensity was stronger than the latter spot intensity. Therefore, the first I
By performing the step 2 in which the group II nitride compound semiconductor layer is heat-treated in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas, improvement in crystallinity of the first group III nitride compound semiconductor layer can be confirmed. .

【0008】以下、本発明の製造方法を詳細に説明す
る。 (ステップ1)ステップ1では有機金属を原材料に用い
る方法以外の方法で基板上に第一のIII族窒化物系化
合物半導体層を形成する。ここに、第一のIII族窒化
物系化合物半導体にはAlGaIn1−x−Y
(0<X<1、0<Y<1、0<X+Y<1)で表現さ
れる四元系の化合物半導体、AlGa1−xN(0<
X<1)で表現される三元系の化合物半導体、並びにA
lN、GaN及びInNが含まれる。
The manufacturing method of the present invention will be described in detail below. (Step 1) In Step 1, the first group III nitride compound semiconductor layer is formed on the substrate by a method other than the method using an organic metal as a raw material. Here, the first Group III nitride compound semiconductor Al x Ga Y In 1-x -Y N
Quaternary compound semiconductor represented by (0 <X <1, 0 <Y <1, 0 <X + Y <1), Al x Ga 1-x N (0 <
A ternary compound semiconductor represented by X <1), and A
1N, GaN and InN are included.

【0009】有機金属を原材料に用いない方法にはリア
クティブスパッタ法を含むスパッタ法(特にDCマグネ
トロンスパッタ法)、蒸着法、イオンプレーティング
法、レーザアブレーション法及びECR法がある。かか
る方法によれば、第一のIII族窒化物系化合物半導体
からなるバッファ層を形成する原材料として金属アルミ
ニウム、金属ガリウム、金属インジウムと窒素ガス若し
くはアンモニアガスが用いられる。また第一のIII族
窒化物系化合物半導体自体をターゲットしてそのまま用
いる場合もある。いずれにしても有機アルミニウムに比
べてこれら原材料は安価である。第一のIII族窒化物
系化合物半導体層の厚さは特に限定されないが、MOC
VD法で形成した従来のバッファ層と同様に100〜3
000Åとすることが好ましい。更に好ましくは100
〜2000Åであり、更に更に好ましくは100〜30
0Åである。基板の材質はサファイアのほか、シリコ
ン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガ
リウム、酸化マグネシウム、酸化マンガンなどが考えら
れる。
As a method in which an organic metal is not used as a raw material, there are a sputtering method including a reactive sputtering method (in particular, a DC magnetron sputtering method), a vapor deposition method, an ion plating method, a laser ablation method and an ECR method. According to this method, metallic aluminum, metallic gallium, metallic indium and nitrogen gas or ammonia gas are used as raw materials for forming the buffer layer made of the first Group III nitride compound semiconductor. In some cases, the first group III nitride compound semiconductor itself is targeted and used as it is. In any case, these raw materials are cheaper than organic aluminum. The thickness of the first group III-nitride compound semiconductor layer is not particularly limited, but MOC
100 to 3 like the conventional buffer layer formed by the VD method
It is preferably 000Å. More preferably 100
To 2000 Å, more preferably 100 to 30
It is 0Å. In addition to sapphire, the substrate material may be silicon, silicon carbide, zinc oxide, gallium phosphide, gallium arsenide, magnesium oxide, manganese oxide, or the like.

【0010】サファイア基板上に下記条件でDCマグネ
トロンスパッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウム
と窒素ガスを原材料とし、リアクティブスパッタ法を実
行してAlNからなるバッファ層を形成した。
A buffer layer made of AlN was formed on a sapphire substrate using a DC magnetron sputtering apparatus under the following conditions, using high-purity metallic aluminum and nitrogen gas as raw materials, and reactive sputtering.

【0011】(ステップ2)ステップ2では上記の如く
スパッタ法等により形成された第一のIII族窒化物系
化合物半導体層を水素ガスとアンモニアガスとの混合ガ
スの雰囲気下で熱処理する。これにより、当該第一のI
II族窒化物系化合物半導体層の結晶性が向上する。I
II族窒化物系化合物半導体層の例として上記表1のサ
ンプルaのAlN層(熱処理なし)及びサンプルdのA
lN層(熱処理無し)、並びにサンプルaのAlN層を
水素ガス:アンモニアガス=1:0.3の雰囲気で10
00℃(5分)の熱処理をしたもの各RHEEDパター
ンを撮影した。
(Step 2) In Step 2, the first Group III nitride compound semiconductor layer formed by the sputtering method or the like as described above is heat-treated in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas. Thereby, the first I
The crystallinity of the group II nitride compound semiconductor layer is improved. I
As an example of the group II nitride compound semiconductor layer, the AlN layer of sample a (without heat treatment) and the sample A of Table d above
The 1N layer (without heat treatment) and the AlN layer of the sample a in an atmosphere of hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.3
Each RHEED pattern that was heat-treated at 00 ° C. (5 minutes) was photographed.

【0012】AlN層を室温で成長させた得たサンプル
dのAlN層ではスポットが観察されず、AlNはアモ
ルファスの状態であることがわかった。430℃で成長
させて得たサンプルaのAlN層を更に水素ガスとアン
モニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理したときの
RHEEDパターンと当該熱処理の省略されたサンプル
aのAlN層のRHEEDパターンとの比較から、水素
ガスとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理
をすることにより、AlN層の結晶性が向上することが
確認できた。
No spots were observed in the AlN layer of sample d obtained by growing the AlN layer at room temperature, and it was found that AlN was in an amorphous state. RHEED pattern when the AlN layer of sample a obtained by growing at 430 ° C. was further heat-treated in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas, and RHEED pattern of the AlN layer of sample a in which the heat treatment was omitted. From the comparison, it was confirmed that the heat treatment in a mixed gas atmosphere of hydrogen gas and ammonia gas improves the crystallinity of the AlN layer.

【0013】水素ガスとアンモニアガスとの混合比は、
流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:0.1〜1と
することが好ましい。更に好ましくは水素ガス:アンモ
ニアガス=1:0.1〜0.5であり、更に更に好まし
くは水素ガス:アンモニアガス=1:0.3である。加
熱の条件は1000〜1250℃とすることが好まし
い。更に好ましくは1050〜1200℃であり、更に
更に好ましくは1100〜1150℃である。
The mixing ratio of hydrogen gas and ammonia gas is
The flow rate ratio is preferably hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.1-1. More preferably, hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.1 to 0.5, and even more preferably hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.3. The heating condition is preferably 1000 to 1250 ° C. The temperature is more preferably 1050 to 1200 ° C, still more preferably 1100 to 1150 ° C.

【0014】(ステップ3)ステップ3では第一のII
I族窒化物系化合物半導体層の上に第二のIII族窒化
物系化合物半導体層を形成する。第二のIII族窒化物
系化合物半導体は、一般式としてAlGaIn
1−X−YN(0≦x≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦
1)で表されるものであるが、更にIII族元素として
ボロン(B)、タリウム(Tl)を含んでもよく、ま
た、窒素(N)の一部を、リン(P)、ヒ素(As)、
アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)で置き換えても
良い。III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパン
トを含むものであっても良い。III族窒化物系化合物
半導体層の形成方法は特に限定されないが、例えば、周
知の有機金属化合物気相成長法(この明細書で、「MO
CVD法」という。)により形成される。また、周知の
分子線結晶成長法(MBE法)やハライド系気相成長法
(HVPE法)等によっても形成することができる。
(Step 3) In Step 3, the first II
A second group III nitride compound semiconductor layer is formed on the group I nitride compound semiconductor layer. The second group III nitride compound semiconductor has a general formula of Al X Ga Y In.
1-X-Y N (0≤x≤1, 0≤Y≤1, 0≤X + Y≤
Although represented by 1), it may further contain boron (B) and thallium (Tl) as group III elements, and part of nitrogen (N) may be phosphorus (P) or arsenic (As). ,
It may be replaced with antimony (Sb) or bismuth (Bi). The group III nitride compound semiconductor may contain any dopant. The method for forming the group III nitride compound semiconductor layer is not particularly limited. For example, a well-known organometallic compound vapor phase epitaxy method (in this specification, “MO
CVD method ". ). It can also be formed by a known molecular beam crystal growth method (MBE method), a halide vapor phase growth method (HVPE method), or the like.

【0015】III族窒化物系化合物半導体の成長をM
OCVD法により行うときは、サンプルをMOCVD装
置のサセプタにセットし、当該反応装置内でステップ2
を行うことが製造工程を削減する見地から好ましい。こ
の場合、反応装置の性能により熱処理温度の上限が規定
される。汎用的なMOCVD装置ではその反応温度の上
限は1250℃である。これは石英を構成部品に用いて
いるためであり、石英を用いないときは更に高い温度で
の熱処理が可能となる。また、第二のIII族窒化物系
化合物半導体層の成長温度と該熱処理温度とを実質的に
同じ温度とすると、温度制御が容易になるので好まし
い。
Growth of Group III nitride compound semiconductor
When the OCVD method is used, the sample is set on the susceptor of the MOCVD apparatus, and the step 2 is performed in the reaction apparatus.
Is preferable from the viewpoint of reducing the manufacturing process. In this case, the upper limit of the heat treatment temperature is defined by the performance of the reactor. In a general-purpose MOCVD apparatus, the upper limit of the reaction temperature is 1250 ° C. This is because quartz is used for the component parts, and when quartz is not used, heat treatment at a higher temperature becomes possible. Further, it is preferable that the growth temperature of the second Group III nitride compound semiconductor layer and the heat treatment temperature are substantially the same because temperature control becomes easy.

【0016】表1のサンプルa〜dのAlN層を水素ガ
ス:アンモニアガス=1:0.3の雰囲気で1000℃
(5分)で熱処理し、それぞれの上にMOCVD法によ
り厚さ1μmのGaN層を1100℃で形成した。この
ようにして得られた各GaN層の表面の光学顕微鏡写真
を撮影した。その結果、サンプルa〜cのAlN層の上
に形成されたGaN層の表面は鏡面となった。従って、
その上に更に他のIII族窒化物系化合物半導体層を結
晶性よく成長させることができる。一方、サンプルdの
AlN層上に形成されたGaN層の表面は鏡面とならな
かった。かかる結果は、GaN成長温度は900〜12
00℃の広い範囲で同じ傾向を示す。
The AlN layers of Samples a to d in Table 1 were heated at 1000 ° C. in an atmosphere of hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.3.
Heat treatment was performed for 5 minutes, and a GaN layer having a thickness of 1 μm was formed on each of them at 1100 ° C. by MOCVD. An optical micrograph of the surface of each GaN layer thus obtained was taken. As a result, the surface of the GaN layer formed on the AlN layers of Samples a to c became a mirror surface. Therefore,
Further, another group III nitride compound semiconductor layer can be grown thereon with good crystallinity. On the other hand, the surface of the GaN layer formed on the AlN layer of sample d was not a mirror surface. As a result, the GaN growth temperature is 900 to 12
The same tendency is shown in a wide range of 00 ° C.

【0017】以上の結果より、有機アルミニウムを原材
料に用いない方法で第一のIII族窒化物系化合物半導
体層を形成するときの温度は、200〜600℃とする
ことが好ましい。更に好ましくは300〜500℃であ
り、更に更に好ましくは400〜500℃である。
From the above results, it is preferable that the temperature when the first group III nitride compound semiconductor layer is formed by a method not using organoaluminum as a raw material is 200 to 600 ° C. The temperature is more preferably 300 to 500 ° C, further preferably 400 to 500 ° C.

【0018】表1のサンプルa〜cのAlN層を水素ガ
ス:アンモニアガス=1:0.3の雰囲気で1000℃
(5分)で熱処理し、その上にMOCVD法により厚さ
4μmのGaN層を1100℃で形成した。4μmとし
たのは一般的な発光素子においてはバッファ層の上にこ
の厚さ程度のIII族窒化物系化合物半導体層が形成さ
れるためである。このようにして得られた膜厚4μmの
各GaN層のロッキングカーブを図1〜図3に示す。な
おこのロッキングカーブはフィリップス社製X線回折装
置(X−pert)を用いてω−2θスキャンを実行し
て得た。図1〜図3のGaN層の結晶性は、MOCVD
法で形成されたAlN等のIII族窒化物系化合物半導
体製バッファ層の上に同じくMOCVD法で形成された
GaN層の結晶性と同等若しくはそれ以上である。即
ち、図1〜図3の結果はスパッタリングによるバッファ
層の形成及び所定の雰囲気下での熱処理によりその上に
形成される第二のIII族窒化物系化合物半導体層が充
分に実用化できるものであることを裏付けている。
The AlN layers of Samples a to c in Table 1 were heated at 1000 ° C. in an atmosphere of hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.3.
Heat treatment was performed for (5 minutes), and a GaN layer having a thickness of 4 μm was formed thereon at 1100 ° C. by the MOCVD method. The reason why the thickness is set to 4 μm is that the group III nitride compound semiconductor layer having this thickness is formed on the buffer layer in a general light emitting device. Rocking curves of the GaN layers having a thickness of 4 μm thus obtained are shown in FIGS. 1 to 3. The rocking curve was obtained by executing a ω-2θ scan using an X-ray diffractometer (X-pert) manufactured by Philips. The crystallinity of the GaN layer in FIGS.
The crystallinity is equal to or higher than the crystallinity of the GaN layer also formed by the MOCVD method on the buffer layer made of a group III nitride compound semiconductor such as AlN formed by the MOCVD method. That is, the results of FIGS. 1 to 3 show that the second group III-nitride compound semiconductor layer formed on the buffer layer by sputtering and the heat treatment in a predetermined atmosphere can be sufficiently put to practical use. It supports that.

【0019】このようにして形成される第二のIII族
窒化物系化合物半導体層より半導体素子が構成される。
発光素子では周知のダブルヘテロ構造や超格子構造がと
られる。また、FET構造に代表される機能デバイスを
構成することもできる。
A semiconductor element is composed of the second group III nitride compound semiconductor layer thus formed.
The light-emitting element has a well-known double hetero structure or superlattice structure. Further, a functional device represented by an FET structure can also be constructed.

【0020】[0020]

【実施例】図4は本発明の製造方法を用いて作製された
発光素子1を示したものである。実施例の発光素子1の
各層のスペックは以下の通りである。
EXAMPLE FIG. 4 shows a light emitting device 1 manufactured by the manufacturing method of the present invention. The specifications of each layer of the light emitting device 1 of the example are as follows.

【0021】発光素子1の作製には、まずサファイア基
板2をDCマグネトロンスパッタ装置にセットする。高
純度アルミニウムをターゲットとし、アルゴンガスと窒
素ガスをスパッタガスとしてサファイア基板上にAlN
製のバッファ層3を形成する。このとき基板を430℃
に保つ。その後、バッファ層3を形成した基板2をスパ
ッタ装置から取り出し、MOCVD装置の反応室のサセ
プタにセットする。基板2を1000℃以上に加熱する
とともに水素ガスとアンモニアガスとをそれぞれ10リ
ットル/分、3リットル/分流通させながら、5分間放
置する。その後、MOCVDの常法に従いnクラッド層
4、発光層5及びpクラッド層6を成長させる。
To manufacture the light emitting device 1, first, the sapphire substrate 2 is set in a DC magnetron sputtering apparatus. AlN on sapphire substrate with high purity aluminum as target and argon gas and nitrogen gas as sputter gas
The buffer layer 3 made of a material is formed. At this time, the substrate is 430 ℃
Keep on. After that, the substrate 2 on which the buffer layer 3 is formed is taken out from the sputtering apparatus and set on the susceptor in the reaction chamber of the MOCVD apparatus. The substrate 2 is heated to 1000 ° C. or higher and hydrogen gas and ammonia gas are allowed to stand for 5 minutes while flowing 10 liter / min and 3 liter / min, respectively. After that, the n-clad layer 4, the light-emitting layer 5 and the p-clad layer 6 are grown according to the ordinary method of MOCVD.

【0022】pクラッド層6を形成した後、pクラッド
層6、発光層5及びnクラッド層4の一部を反応性イオ
ンエッチング等によりエッチング除去する。その後nク
ラッド層4においてエッチングされた面にn電極7を蒸
着により形成する。透光性電極8は金を含む薄膜であ
り、pクラッド層6の上面の実質的な全面を覆って積層
される。p電極9も金を含む材料で構成されており、蒸
着により透光性電極8の上に蒸着により形成される。
After forming the p-clad layer 6, a part of the p-clad layer 6, the light emitting layer 5 and the n-clad layer 4 is removed by etching by reactive ion etching or the like. After that, the n-electrode 7 is formed on the etched surface of the n-clad layer 4 by vapor deposition. The transparent electrode 8 is a thin film containing gold, and is laminated so as to cover substantially the entire upper surface of the p-clad layer 6. The p-electrode 9 is also made of a material containing gold, and is formed on the translucent electrode 8 by vapor deposition.

【0023】本発明により良好な第二のIII族窒化物
系化合物半導体が形成できたことにより、発光ダイオー
ドにおいても従来と同様若しくはそれ以上の発光効率を
有するものが作成でき、本発明の産業上の利用性は極め
て高いことが判明した。
Since the second group III nitride compound semiconductor of good quality can be formed by the present invention, a light emitting diode having a light emission efficiency similar to or higher than the conventional one can be prepared. Was found to be extremely useful.

【0024】本発明が適用される素子は上記の発光ダイ
オードに限定されるものではなく、受光ダイオード、レ
ーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サ
イリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、FET
等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの
電子デバイスにも適用できる。また、これらの素子の中
間体としての積層体にも本発明は適用されるものであ
る。
The element to which the present invention is applied is not limited to the above-mentioned light emitting diode, but may be a light receiving diode, a laser diode, a solar cell, or other optical element, a rectifier, a thyristor, a bipolar element such as a transistor, or an FET.
It can also be applied to electronic devices such as unipolar elements such as, and microwave elements. The present invention is also applied to a laminated body as an intermediate body of these elements.

【0025】この発明は上記発明の実施の形態及び実施
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る種々の変形態
様を包含する。
The present invention is not limited to the above description of the embodiments and examples of the invention, and includes various modifications which can be conceived by those skilled in the art without departing from the scope of the claims.

【0026】以下、次の事項を開示する。 (15) 前記有機金属を原材料に用いない方法はDC
マグネトロンスパッタ法である、ことを特徴とする請求
項4に記載の製造方法。 (16) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層
はII族、IV族及びVI族元素の少なくとも1種をド
ーパントとして含むこと、を特徴とする請求項1〜1
3、(15)のいずれかに記載の製造方法。 (17) 前記AlNからなる第一のIII族窒化物系
化合物半導体層はSi,Ge,S,Te,Mg,Znの
いずれかをドーパントとして含む、ことを特徴とする請
求項1〜13、(15)のいずれかに記載の製造方法。 (14−2) 前記基板はサファイアである、ことを特
徴とする請求項14に記載の素子。 (14−3) 前記サファイアのa面上に前記III族
窒化物系化合物半導体が形成されている、ことを特徴と
する(14−2)に記載の素子 (14−4) 前記有機金属を原材料に用いない方法は
リアクティブスパッタ法を含むスパッタ法、蒸着法、イ
オンプレーティング法、レーザアブレーション法又はE
CR法である、ことを特徴とする請求項14、(14−
2)又は(14−3)に記載の素子。 (14−5) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlGa1−xN(0≦X≦1)からなる、こ
とを特徴とする請求項14、(14−2)〜(14−
4)のいずれかに記載の素子。 (14−6) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlNからなる、ことを特徴とする請求項14、
(14−2)〜(14−4)のいずれかに記載の素子。 (14−7) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜1である、ことを特徴とする請求項14、(1
4−2)〜(14−6)のいずれかに記載の素子。 (14−8) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜0.5である、ことを特徴とする請求項14、
(14−2)〜(14−6)のいずれかに記載の素子。 (14−9) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガスがほぼ
1:0.3である、ことを特徴とする請求項14、(1
4−2)〜(14−6)のいずれかに記載の素子。 (14−10) 前記第一のIII族窒化物系化合物半
導体層の熱処理温度は1000〜1250℃である、こ
とを特徴とする請求項14、(14−2)〜(14−
9)のいずれかに記載の素子。 (14−11) 前記第二のIII族窒化物系化合物半
導体層は有機金属を原材料に用いる方法で形成される、
ことを特徴とする請求項14、(14−2)〜(14−
10)のいずれかに記載の素子。 (14−12) 前記有機金属を原材料に用いる方法は
MOCVD法である、ことを特徴とする(14−11)
に記載の素子。 (14−13) 前記MOCVD法による前記III族
窒化物系化合物半導体の成長温度が1000℃以上であ
る、ことを特徴とする(14−12)に記載の素子。 (14−15) 前記有機金属を原材料に用いない方法
はDCマグネトロンスパッタ法である、ことを特徴とす
る(14−4)に記載の素子。 (14−16) 前記第一のIII族窒化物系化合物半
導体層はII族、IV族及びVI族元素の少なくとも1
種をドーパントとして含むこと、を特徴とする請求項1
4、(14−2)〜(14−15)のいずれかに記載の
素子。 (14−17) 前記AlNからなる第一のIII族窒
化物系化合物半導体層はSi,Ge,S,Te,Mg,
Znのいずれかをドーパントとして含む、ことを特徴と
する請求項14、(14−2)〜(14−15)のいず
れかに記載の素子。 (21) 有機金属を原材料に用いない方法で基板上に
第一のIII族窒化物系化合物半導体層を形成し、 該第一のIII族窒化物系化合物半導体層を水素ガスと
アンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理し、そ
の後、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に
第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、こ
とを特徴とする積層体の製造方法。 (22) 前記基板はサファイアである、ことを特徴と
する(21)に記載の製造方法。 (23) 前記サファイアのa面上に前記III族窒化
物系化合物半導体を形成する、ことを特徴とする(2
2)に記載の製造方法。 (24) 前記有機金属を原材料に用いない方法はリア
クティブスパッタ法を含むスパッタ法、蒸着法、イオン
プレーティング法、レーザアブレーション法又はECR
法である、ことを特徴とする(21)〜(23)のいず
れかに記載の製造方法。 (25) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層
はAlGa1−xN(0≦X≦1)からなる、ことを
特徴とする(21)〜(24)のいずれかに記載の製造
方法。 (26) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層
はAlNからなる、ことを特徴とする(21)〜(2
4)のいずれかに記載の製造方法。 (27) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの混合
比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:0.1
〜1である、ことを特徴とする(21)〜(26)のい
ずれかに記載の製造方法。 (28) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの混合
比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:0.1
〜0.5である、ことを特徴とする(21)〜(26)
のいずれかに記載の製造方法。 (29) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの混合
比は、流量比で水素ガス:アンモニアガスがほぼ1:
0.3である、ことを特徴とする(21)〜(26)の
いずれかに記載の製造方法。 (30) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層
の熱処理温度は1000〜1250℃である、ことを特
徴とする(21)〜(29)のいずれかに記載の製造方
法。 (31) 前記第二のIII族窒化物系化合物半導体層
は有機金属を原材料に用いる方法で形成される、ことを
特徴とする(21)〜(30)のいずれかに記載の製造
方法。 (32) 前記有機金属を原材料に用いる方法はMOC
VD法である、ことを特徴とする(31)に記載の製造
方法。 (33) 前記MOCVD法による前記III族窒化物
系化合物半導体の成長温度が1000℃以上である、こ
とを特徴とする(32)に記載の製造方法。 (34) 第一のIII族窒化物系化合物半導体からな
るバッファ層と該バッファ層の上に形成された第二のI
II族窒化物系化合物半導体層を有するIII族窒化物
系化合物半導体素子であって、前記バッファ層は有機金
属を原材料に用いない方法で形成され、かつ前記第二の
III族窒化物系化合物半導体の形成前に水素ガスとア
ンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理されてい
る、ことを特徴とする積層体。 (35) 前記有機金属を原材料に用いない方法はDC
マグネトロンスパッタ法である、ことを特徴とする(2
4)に記載の製造方法。 (36) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層
はII族、IV族及びVI族元素の少なくとも1種をド
ーパントとして含むこと、を特徴とする(21)〜(3
3)及び(35)のいずれかに記載の製造方法。 (37) 前記AlNからなる第一のIII族窒化物系
化合物半導体層はSi,Ge,S,Te,Mg,Znの
いずれかをドーパントとして含む、ことを特徴とする
(21)〜(33)及び(35)のいずれかに記載の製
造方法。 (34−2) 前記基板はサファイアである、ことを特
徴とする(34)に記載の積層体。 (34−3) 前記サファイアのa面上に前記III族
窒化物系化合物半導体が形成されている、ことを特徴と
する(34−2)に記載の積層体 (34−4) 前記有機金属を原材料に用いない方法は
リアクティブスパッタ法を含むスパッタ法、蒸着法、イ
オンプレーティング法、レーザアブレーション法又はE
CR法である、ことを特徴とする(34)、(34−
2)又は(34−3)に記載の積層体。 (34−5) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlGa1−xN(0≦X≦1)からなる、こ
とを特徴とする(34)、(34−2)〜(34−4)
のいずれかに記載の積層体。 (34−6) 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlNからなる、ことを特徴とする(34)、
(34−2)〜(34−4)のいずれかに記載の積層
体。 (34−7) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜1である、ことを特徴とする(34)、(34
−2)〜(34−6)のいずれかに記載の積層体。 (34−8) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜0.5である、ことを特徴とする(34)、
(34−2)〜(34−6)のいずれかに記載の積層
体。 (34−9) 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガスがほぼ
1:0.3である、ことを特徴とする(34)、(34
−2)〜(34−6)のいずれかに記載の積層体。 (34−10) 前記第一のIII族窒化物系化合物半
導体層の熱処理温度は1000〜1250℃である、こ
とを特徴とする(34)、(34−2)〜(34−9)
のいずれかに記載の積層体。 (34−11) 前記第二のIII族窒化物系化合物半
導体層は有機金属を原材料に用いる方法で形成される、
ことを特徴とする(34)、(34−2)〜(34−1
0)のいずれかに記載の積層体。 (34−12) 前記有機金属を原材料に用いる方法は
MOCVD法である、ことを特徴とする(34−11)
に記載の積層体。 (34−13) 前記MOCVD法による前記III族
窒化物系化合物半導体の成長温度が1000℃以上であ
る、ことを特徴とする(34−12)に記載の積層体。 (34−15) 前記有機金属を原材料に用いない方法
はDCマグネトロンスパッタ法である、ことを特徴とす
る(34−4)に記載の積層体。 (34−16) 前記第一のIII族窒化物系化合物半
導体層はII族、IV族及びVI族元素の少なくとも1
種をドーパントとして含むこと、を特徴とする(3
4)、(34−2)〜(34−15)のいずれかに記載
の積層体。 (34−17) 前記AINからなる第一のIII族窒
化物系化合物半導体層はSi,Ge,S,Te,Mg,
Znのいずれかをドーパントとして含む、ことを特徴と
する(34)、(34−2)〜(34−15)のいずれ
かに記載の積層体。
The following matters will be disclosed below. (15) The method not using the organic metal as a raw material is DC
The manufacturing method according to claim 4, which is a magnetron sputtering method. (16) The first group III nitride compound semiconductor layer contains at least one kind of group II, group IV and group VI elements as a dopant.
3. The method according to any one of 3 and (15). (17) The first group III nitride compound semiconductor layer made of AlN contains any one of Si, Ge, S, Te, Mg, and Zn as a dopant. 15. The production method according to any one of 15). (14-2) The device according to claim 14, wherein the substrate is sapphire. (14-3) The element (14-4) according to (14-2), wherein the group III nitride compound semiconductor is formed on the a-plane of the sapphire. The method not used for the sputtering is a sputtering method including a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, a laser ablation method or E
The CR method is a CR method.
2) or the element as described in (14-3). (14-5) the first Group III nitride compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1), according to claim 14, characterized in that, (14-2) - (14-
The device according to any one of 4). (14-6) The first group III-nitride compound semiconductor layer is made of AlN.
The element according to any one of (14-2) to (14-4). (14-7) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: at a flow rate ratio.
It is 0.1-1, It is characterized by the above-mentioned.
The element according to any one of 4-2) to (14-6). (14-8) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: at a flow rate ratio.
It is 0.1-0.5, It is characterized by the above-mentioned,
The element according to any one of (14-2) to (14-6). (14-9) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is such that a flow rate ratio of hydrogen gas: ammonia gas is approximately 1: 0.3, and (14-9), (1)
The element according to any one of 4-2) to (14-6). (14-10) The heat treatment temperature of the first Group III nitride compound semiconductor layer is 1000 to 1250 ° C, and (14-2) to (14-).
The device according to any one of 9). (14-11) The second group III nitride compound semiconductor layer is formed by a method using an organic metal as a raw material.
14. The method according to claim 14, (14-2) to (14-).
The device according to any one of 10). (14-12) A method using the organic metal as a raw material is MOCVD (14-11).
The element described in 1. (14-13) The device according to (14-12), wherein the growth temperature of the group III nitride compound semiconductor by the MOCVD method is 1000 ° C. or higher. (14-15) The device according to (14-4), wherein the method in which the organic metal is not used as a raw material is a DC magnetron sputtering method. (14-16) The first group III nitride compound semiconductor layer is at least one of group II, group IV and group VI elements.
A seed is included as a dopant.
4, the element according to any one of (14-2) to (14-15). (14-17) The first group III nitride compound semiconductor layer made of AlN is made of Si, Ge, S, Te, Mg,
The element according to any one of claims 14 and (14-2) to (14-15), comprising any one of Zn as a dopant. (21) A first group III-nitride compound semiconductor layer is formed on a substrate by a method not using an organic metal as a raw material, and the first group III-nitride compound semiconductor layer is mixed with hydrogen gas and ammonia gas. Heat treatment in a mixed gas atmosphere, and then forming a second group III-nitride compound semiconductor layer on the first group III-nitride compound semiconductor layer. Method. (22) The manufacturing method according to (21), wherein the substrate is sapphire. (23) The group III nitride compound semiconductor is formed on the a-plane of the sapphire (2)
The manufacturing method according to 2). (24) As a method in which the organic metal is not used as a raw material, a sputtering method including a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, a laser ablation method or ECR is used.
The method according to any one of (21) to (23), which is a method. (25) according to any one of the first Group III nitride compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1), it is characterized by (21) - (24) Manufacturing method. (26) The first group III nitride compound semiconductor layer is made of AlN (21) to (2)
The production method according to any one of 4). (27) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.1 in terms of flow rate ratio.
The manufacturing method according to any one of (21) to (26), characterized in that (28) The mixture ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: 0.1 in terms of flow rate ratio.
˜0.5, (21) ˜ (26)
The manufacturing method according to any one of 1. (29) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is such that the flow ratio of hydrogen gas: ammonia gas is about 1:
It is 0.3, The manufacturing method in any one of (21)-(26) characterized by the above-mentioned. (30) The manufacturing method according to any one of (21) to (29), wherein the heat treatment temperature of the first Group III nitride compound semiconductor layer is 1000 to 1250 ° C. (31) The manufacturing method according to any of (21) to (30), wherein the second group III nitride compound semiconductor layer is formed by a method using an organic metal as a raw material. (32) The method using the organic metal as a raw material is MOC.
The manufacturing method according to (31), which is a VD method. (33) The manufacturing method according to (32), wherein the growth temperature of the group III nitride compound semiconductor by the MOCVD method is 1000 ° C. or higher. (34) A buffer layer made of a first group III nitride compound semiconductor and a second I formed on the buffer layer
A group III nitride compound semiconductor device having a group II nitride compound semiconductor layer, wherein the buffer layer is formed by a method not using an organic metal as a raw material, and the second group III nitride compound semiconductor is used. Before the formation of the above, the laminate is heat-treated in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas. (35) The method that does not use the organic metal as a raw material is DC
It is a magnetron sputtering method (2)
The manufacturing method according to 4). (36) The first group III nitride compound semiconductor layer contains at least one kind of group II, group IV and group VI elements as a dopant (21) to (3).
The method according to any one of 3) and (35). (37) The first group III-nitride compound semiconductor layer made of AlN contains any one of Si, Ge, S, Te, Mg, and Zn as a dopant (21) to (33). And the production method according to any one of (35). (34-2) The laminated body according to (34), wherein the substrate is sapphire. (34-3) The laminated body (34-4) according to (34-2), wherein the Group III nitride compound semiconductor is formed on the a-plane of the sapphire. Methods not used as raw materials include sputtering methods including reactive sputtering methods, vapor deposition methods, ion plating methods, laser ablation methods or E
CR method (34), (34-
2) or the laminated body as described in (34-3). (34-5) the first Group III nitride compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x N ( 0 ≦ X ≦ 1), it is characterized by (34), (34-2) - (34-4)
The laminated body according to any one of 1. (34-6) The first group III nitride compound semiconductor layer is made of AlN (34),
The laminated body according to any one of (34-2) to (34-4). (34-7) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: at a flow rate ratio.
(34), (34)
-2) to the laminated body according to any one of (34-6). (34-8) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: at a flow rate ratio.
0.1-0.5, (34),
The laminate according to any one of (34-2) to (34-6). (34-9) The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is such that the flow ratio of hydrogen gas: ammonia gas is approximately 1: 0.3 (34), (34)
-2) to the laminated body according to any one of (34-6). (34-10) The heat treatment temperature of the first group III nitride compound semiconductor layer is 1000 to 1250 ° C. (34), (34-2) to (34-9).
The laminated body according to any one of 1. (34-11) The second group III nitride compound semiconductor layer is formed by a method using an organic metal as a raw material.
(34), (34-2) to (34-1)
The laminated body according to any one of 0). (34-12) A method of using the organic metal as a raw material is MOCVD (34-11).
The laminated body according to. (34-13) The laminated body according to (34-12), wherein the growth temperature of the group III nitride compound semiconductor by the MOCVD method is 1000 ° C. or higher. (34-15) The laminated body according to (34-4), wherein the method in which the organic metal is not used as a raw material is a DC magnetron sputtering method. (34-16) The first group III nitride compound semiconductor layer is at least one of group II, group IV and group VI elements.
Including a seed as a dopant (3
4) The laminated body according to any one of (34-2) to (34-15). (34-17) The first group III nitride compound semiconductor layer made of AIN is made of Si, Ge, S, Te, Mg,
Any of Zn is contained as a dopant, The laminated body in any one of (34), (34-2)-(34-15) characterized by the above-mentioned.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】DCマグネトロンスパッタ法により形成された
AlNバッファ層(表1のサンプルa)の上にMOCV
D法により形成されたGaN層のロッキングカーブを示
す図である。
FIG. 1 shows MOCV on an AlN buffer layer (Sample a in Table 1) formed by a DC magnetron sputtering method.
It is a figure which shows the rocking curve of the GaN layer formed by D method.

【図2】DCマグネトロンスパッタ法により形成された
AlNバッファ層(表1のサンプルb)の上にMOCV
D法により形成されたGaN層のロッキングカーブを示
す図である。
FIG. 2 shows MOCV on an AlN buffer layer (Sample b in Table 1) formed by a DC magnetron sputtering method.
It is a figure which shows the rocking curve of the GaN layer formed by D method.

【図3】DCマグネトロンスパッタ法により形成された
AlNバッファ層(表1のサンプルc)の上にMOCV
D法により形成されたGaN層のロッキングカーブを示
す図である。
FIG. 3 shows MOCV on an AlN buffer layer (sample c in Table 1) formed by DC magnetron sputtering.
It is a figure which shows the rocking curve of the GaN layer formed by D method.

【図4】実施例の半導体発光素子1の断面図である。FIG. 4 is a sectional view of a semiconductor light emitting device 1 of an example.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 発光素子 2 基板 3 バッファ層 4 nクラッド層 5 発光層 6 pクラッド層 1 Light emitting element 2 substrates 3 buffer layers 4 n cladding layer 5 Light emitting layer 6p clad layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 潤 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 浅見 慎也 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 渡邉 大志 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑 1番地 豊田合成株式会社内 (56)参考文献 特開 平9−134878(JP,A) 特開 昭60−173829(JP,A) 特開 昭60−39819(JP,A) 特開 平7−273048(JP,A) 特開 昭62−119196(JP,A) 特開 平8−264899(JP,A) 特開 平4−297023(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 21/205 H01L 33/00 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Jun Ito No. 1 Nagahata Ochiai, Kasuga-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Toyota Gosei Co., Ltd. Toyota Synthetic Co., Ltd. (72) Inventor Taishi Watanabe No. 1, Nagahata, Ochiai, Kasuga-cho, Nishikasugai-gun, Aichi Toyota Synthetic Co., Ltd. (56) Reference JP 9-134878 (JP, A) JP 60- 173829 (JP, A) JP 60-39819 (JP, A) JP 7-273048 (JP, A) JP 62-119196 (JP, A) JP 8-264899 (JP, A) JP-A-4-297023 (JP, A) (58) Fields investigated (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 21/205 H01L 33/00

Claims (14)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 有機金属を原材料に用いない方法で基板
上に第一のIII族窒化物系化合物半導体層を形成し、 該第一のIII族窒化物系化合物半導体層を水素ガスと
アンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理し、 その後、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上
に第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、
ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の
製造方法。
1. A first group III nitride compound semiconductor layer is formed on a substrate by a method that does not use an organic metal as a raw material, and the first group III nitride compound semiconductor layer is replaced with hydrogen gas and ammonia gas. And heat treatment in an atmosphere of a mixed gas of, and then forming a second Group III nitride compound semiconductor layer on the first Group III nitride compound semiconductor layer,
A method for manufacturing a group III nitride compound semiconductor device, comprising:
【請求項2】 前記基板はサファイアである、ことを特
徴とする請求項1に記載の製造方法。
2. The manufacturing method according to claim 1, wherein the substrate is sapphire.
【請求項3】 前記サファイアのa面上に前記III族
窒化物系化合物半導体を形成する、ことを特徴とする請
求項2に記載の製造方法。
3. The manufacturing method according to claim 2, wherein the group III nitride compound semiconductor is formed on the a-plane of the sapphire.
【請求項4】 前記有機金属を原材料に用いない方法は
リアクティブスパッタ法を含むスパッタ法、蒸着法、イ
オンプレーティング法、レーザアブレーション法又はE
CR法である、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれ
かに記載の製造方法。
4. A method not using the organic metal as a raw material is a sputtering method including a reactive sputtering method, a vapor deposition method, an ion plating method, a laser ablation method or E.
It is CR method, The manufacturing method in any one of Claims 1-3 characterized by the above-mentioned.
【請求項5】 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlGa1−xN(0≦X≦1)からなる、こ
とを特徴とする請求項1〜4のいずれかに記載の製造方
法。
5. The first group III-nitride compound semiconductor layer is made of Al x Ga 1-x N (0 ≦ X ≦ 1), according to any one of claims 1 to 4. Manufacturing method.
【請求項6】 前記第一のIII族窒化物系化合物半導
体層はAlNからなる、ことを特徴とする請求項1〜4
のいずれかに記載の製造方法。
6. The first to third group III-nitride compound semiconductor layers are made of AlN.
The manufacturing method according to any one of 1.
【請求項7】 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜1である、ことを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の製造方法。
7. The mixing ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: at a flow rate ratio.
It is 0.1-1, The manufacturing method in any one of Claims 1-6 characterized by the above-mentioned.
【請求項8】 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガス=1:
0.1〜0.5である、ことを特徴とする請求項1〜6
のいずれかに記載の製造方法。
8. The mixture ratio of the hydrogen gas and the ammonia gas is hydrogen gas: ammonia gas = 1: 1 in terms of a flow rate ratio.
It is 0.1-0.5, It is characterized by the above-mentioned.
The manufacturing method according to any one of 1.
【請求項9】 前記水素ガスと前記アンモニアガスとの
混合比は、流量比で水素ガス:アンモニアガスがほぼ
1:0.3である、ことを特徴とする請求項1〜6のい
ずれかに記載の製造方法。
9. The mixing ratio between the hydrogen gas and the ammonia gas is such that the flow ratio of hydrogen gas: ammonia gas is approximately 1: 0.3, and the mixing ratio is approximately 1: 0.3. The manufacturing method described.
【請求項10】 前記第一のIII族窒化物系化合物半
導体層の熱処理温度は1000〜1250℃である、こ
とを特徴とする請求項1〜9のいずれかに記載の製造方
法。
10. The manufacturing method according to claim 1, wherein the heat treatment temperature of the first group III nitride compound semiconductor layer is 1000 to 1250 ° C.
【請求項11】 前記第二のIII族窒化物系化合物半
導体層は有機金属を原材料に用いる方法で形成される、
ことを特徴とする請求項1〜10のいずれかに記載の製
造方法。
11. The second group III nitride compound semiconductor layer is formed by a method using an organic metal as a raw material.
The manufacturing method according to any one of claims 1 to 10, characterized in that.
【請求項12】 前記有機金属を原材料に用いる方法は
MOCVD法である、ことを特徴とする請求項11に記
載の製造方法。
12. The manufacturing method according to claim 11, wherein the method of using the organic metal as a raw material is a MOCVD method.
【請求項13】 前記MOCVD法による前記III族
窒化物系化合物半導体の成長温度が1000℃以上であ
る、ことを特徴とする請求項12に記載の製造方法。
13. The manufacturing method according to claim 12, wherein a growth temperature of the group III nitride compound semiconductor by the MOCVD method is 1000 ° C. or higher.
【請求項14】 第一のIII族窒化物系化合物半導体
からなるバッファ層と該バッファ層の上に形成された第
二のIII族窒化物系化合物半導体層を有するIII族
窒化物系化合物半導体素子であって、前記バッファ層は
有機金属を原材料に用いない方法で形成され、かつ前記
第二のIII族窒化物系化合物半導体の形成前に水素ガ
スとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理さ
れている、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半
導体素子。
14. A Group III nitride compound semiconductor device having a buffer layer made of a first Group III nitride compound semiconductor and a second Group III nitride compound semiconductor layer formed on the buffer layer. The buffer layer is formed by a method not using an organic metal as a raw material, and is heat-treated under an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas before forming the second group III nitride compound semiconductor. A group III nitride compound semiconductor device characterized by the above.
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