JP3743013B2 - エピタキシャルウェハの製造方法 - Google Patents
エピタキシャルウェハの製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3743013B2 JP3743013B2 JP33779794A JP33779794A JP3743013B2 JP 3743013 B2 JP3743013 B2 JP 3743013B2 JP 33779794 A JP33779794 A JP 33779794A JP 33779794 A JP33779794 A JP 33779794A JP 3743013 B2 JP3743013 B2 JP 3743013B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- gan
- buffer layer
- epitaxial
- substrate
- epitaxial wafer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、エピタキシャルウェハの製造方法に関するものであり、特に、青色発光素子または紫外部各種デバイス等に用いられるエピタキシャルウェハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、現在市販が開始されているサファイア基板を用いたＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥＤ）に使用されるエピタキシャルウェハの構造を示す断面図である。
【０００３】
図１０を参照して、このエピタキシャルウェハは、サファイア基板１１と、基板１１上に形成された窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成された六方晶のＧａＮエピタキシャル層１３とから構成されている。このエピタキシャルウェハにおいて、ＧａＮバッファ層１２は、サファイア基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との格子定数の差による歪を緩和するために設けられている。
【０００４】
図１１は、図１０に示すエピタキシャルウェハを使用したＧａＮ系の青色発光素子の構造を示す断面図である。
【０００５】
図１１を参照して、この青色発光素子は、図１０に示すエピタキシャルウェハ上に、クラッド層１４、発光層１５、クラッド層１６およびＧａＮエピタキシャル層１７が順に形成され、ＧａＮエピタキシャル層１３，１７上には、オーミック電極１８，１９がそれぞれ形成されている。
【０００６】
図１０および図１１を参照して、このエピタキシャルウェハは、基板１１として絶縁性のサファイアを用いているため、電極を形成して素子を作成する際には、フォトリソグラフィによるパターニングが２回以上必要となり、反応性イオンエッチングによる窒化物層のエッチングを行なう必要もあり、複雑な工程を要する。また、サファイアは硬度が高いため、取扱いにくいという問題もある。さらに、このサファイアは、劈開ができないため、劈開端面を光共振器とするレーザダイオードに適用できないという、発光素子応用面での問題もあった。
【０００７】
そこで、このような欠点を有するサファイアに代えて、導電性のＧａＡｓを基板として使用するという試みがなされている。しかしながら、基板をＧａＡｓに変更すると、サファイア基板を用いた場合と同様の条件では、サファイア基板を用いた場合に匹敵するエピタキシャルウェハを得ることができなかった。
【０００８】
そのため、ＧａＡｓを基板に用いたエピタキシャルウェハの製造に関しては、種々の研究が行なわれてきた。
【０００９】
これらの中で、たとえば、日本結晶成長学会誌Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．５（１９９４） Supplement Ｓ４０９〜Ｓ４１４（以下、「文献１」という）には、図１２に示すようなエピタキシャルウェハが開示されている。
【００１０】
図１２を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧａＡｓ基板２１と、この基板２１上に形成されたＧａＡｓバッファ層２２と、このＧａＡｓバッファ層２２の表面を窒化処理することによりヒ素（Ａｓ）が窒素（Ｎ）に置換されて得られたＧａＮ被膜２３と、このＧａＮ被膜２３上に形成されたＧａＮエピタキシャル層２４とを備えている。
【００１１】
また、このエピタキシャルウェハの製造におけるＧａＮエピタキシャル層２４の形成には、ＯＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシ成長法）が用いられている。このＯＭＶＰＥ法は、高周波加熱により反応室内の基板のみを加熱しながら、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを反応室内に導入して、基板上にＧａＮエピタキシャル層を気相成長させる方法である。
【００１２】
また、たとえば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．１７４７〜１７５２（以下、「文献２」という）には、図１３に示すようなエピタキシャルウェハが開示されている。
【００１３】
図１３を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧＳ−ＭＢＥ法（ガスソース分子線エピタキシ成長法）により予めその表面に立方晶のＧａＮバッファ層３２が形成された基板３１上に、立方晶のＧａＮエピタキシャル層３３が形成されている。
【００１４】
このエピタキシャルウェハの製造におけるＧａＮエピタキシャル層３３の形成には、ハイドライドＶＰＥ法（気相エピタキシ成長法）が用いられている。このハイドライドＶＰＥ法は、反応室内に、基板と、Ｇａ金属を入れたソースボートとを設置し、抵抗加熱ヒータにより外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素（ＨＣｌ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを導入して、基板上にＧａＮエピタキシャル層を気相成長させる方法である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、文献１に開示されたエピタキシャルウェハは、前述のようにＯＭＶＰＥ法によりＧａＮエピタキシャル層を成長させている。このＯＭＶＰＥ法により、ＧａＡｓ基板上にＧａＮエピタキシャル層を成長させる場合には、サファイア基板上に成長させる場合と比べて、膜成長速度が極端に落ちてしまう。具体的には、サファイア基板上へ成膜する場合には約３μｍ／時間の成膜速度が得られる場合であっても、同条件でＧａＡｓ基板上に成膜する場合には、成膜速度は約０．１５μｍ／時間まで低下してしまう。そのため、たとえば、このエピタキシャルウェハを発光素子に使用するためには、約４μｍの厚さのＧａＮエピタキシャル層を形成する必要があるが、この方法では、製造に１日近くかかってしまうことになる。そのため、この方法によるエピタキシャルウェハの製造は、低コスト化を図ることができず、工業化に適さないという問題があった。
【００１６】
また、この方法によれば、ＧａＮエピタキシャル層を成長させる際、処理温度をあまり高温にできない。そのため、得られるＧａＮエピタキシャル層の特性の向上に限界があった。
【００１７】
一方、文献２に開示されたエピタキシャルウェハは、ＧａＮエピタキシャル層の形成のため、予めその表面にＧＳ−ＭＢＥ法によりＧａＮバッファ層が形成された基板を準備しておかなくてはならない。このＧＳ−ＭＢＥ法によるＧａＡｓ基板上へのＧａＮバッファ層の形成は、成長速度が遅く、工業化には適さない。
【００１８】
また、ハイドライドＶＰＥ法を用いているため、複数のソースを必要とするヘテロ成長や多数枚の成長が困難であり、実用化に適する方法といえるものではない。その上、この方法によりエピタキシャルウェハを作製するためには、バッファ層とエピタキシャル層との成長方法が異なるため、反応チャンバが２つ必要となり、成長中断による表面汚染等も問題となる可能性がある。
【００１９】
さらに、文献２においては、高特性のＧａＮエピタキシャル層を得るための製造条件等については、特に検討されていなかった。
【００２０】
この発明の目的は、上述の問題点を解決し、たとえば発光素子等に使用可能な高性能のエピタキシャルウェハ、およびそれを工業的に製造できる方法を、提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明によるエピタキシャルウェハの製造方法は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度で、ＧａＮからなるバッファ層を１００Å〜８００Åの範囲内の厚さに形成するステップと、バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度より高い第２の温度で、ＧａＮを含むエピタキシャル層を形成するステップとを備えている。
なお、バッファ層は、２００Å〜６００Åの範囲内の厚さに形成されることがより好ましい。
【００２３】
ガリウムを含む有機金属原料としては、たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム等が用いられる。
【００２４】
好ましくは、第１の温度は３００℃〜７００℃であり、第２の温度は７５０℃以上であるとよい。
【００２５】
さらに好ましくは、第１の温度は４００℃〜６００℃であるとよい。
【００２６】
【作用】
この発明によって製造されたエピタキシャルウェハは、厚さが１００Å〜８００ÅのＧａＮからなるバッファ層を備えている。
【００２７】
従来のサファイア基板を用いたエピタキシャルウェハにおいても、ＧａＮからなるバッファ層が形成されていたが、このバッファ層は、主としてサファイア基板とＧａＮエピタキシャル層との格子定数の差による歪を緩和する作用をしていた。これに対して、本願発明におけるバッファ層は、このような歪緩和の作用の他に、耐熱性コーティングとしての作用も兼ね備えている。
【００２８】
すなわち、ＧａＮのエピタキシャル成長は、通常８００℃〜１１００℃という非常に高温で行なう必要があるが、ＧａＮおよびサファイア基板は、８００℃以上の高温でも熱ダメージを受けることがなかった。しかしながら、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰ基板は、８００℃以上の高温ではＡｓやＰの抜けが起こり、基板としての役目を果たせなくなってしまう。このようなことから、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰ基板上にＧａＮエピタキシャル層を形成するためには、耐熱性コーティングを施す必要がある。本願発明においてＧａＮエピタキシャル層より低温で形成されるＧａＮバッファ層は、このような耐熱性コーティングとして作用するものでもある。
【００２９】
このＧａＮバッファ層の厚さは、１００Å〜８００Åである。１００Åより薄いと、エピタキシャル層を形成するための昇温中にバッファ層が部分的に途切れ、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてしまうからである。一方、８００Åより厚いと、フラットなバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中心にピラミッド状にエピタキシャル層が成長してしまうからである。
【００３０】
また、この発明に従うエピタキシャルウェハの製造方法によれば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、ＧａＮエピタキシャル層の成長温度よりも低い温度で、ＧａＮバッファ層を形成している。
【００３１】
そのため、基板結晶がダメージを受けることなく、高品質な立方晶のＧａＮエピタキシャル層を成長させることができる。
【００３２】
このＧａＮからなるバッファ層を形成する際の温度は、３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃より低いと、ＧａＮからなるバッファ層が成長しないからである。一方、７００℃より高いと、基板が熱ダメージを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてしまうからである。
【００３３】
また、この発明によれば、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピタキシャル層の形成に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法（以下「有機金属クロライド気相エピタキシ成長法」という）が用いられている。この有機金属クロライド気相エピタキシ成長法は、成長速度が速い上に、急峻なヘテロ界面を得ることが可能である。
【００３４】
さらに、この発明によれば、バッファ層およびエピタキシャル層が同一の有機金属クロライド気相エピタキシ成長法により形成される。そのため、同一チャンバ内で一貫成長させることが可能となる。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
図１は、この発明によるエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【００３６】
図１を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧａＡｓ基板１上にＧａＮバッファ層２が形成され、さらにその上にＧａＮエピタキシャル層３が形成されている。
【００３７】
次に、このように構成されるエピタキシャルウェハの製造方法について、以下に説明する。
【００３８】
図２は、この発明による有機金属クロライド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。図２を参照して、この装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口５２と排気口５３とを有する反応チャンバ５４と、この反応チャンバ５４の外部からチャンバ内全体を加熱するための抵抗加熱ヒータ５５とから構成される。
【００３９】
このように構成される装置を用いて、以下のようにエピタキシャルウェハの作製を行なった。
【００４０】
図２を参照して、まず、石英からなる反応チャンバ５４内に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常のエッチング液で前処理された砒化ガリウムＧａＡｓ（１００）面基板１を設置した。
【００４１】
次に、抵抗加熱ヒータ５５により外部からチャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持した状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（ＨＣｌ）をそれぞれ分圧８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍで導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）を分圧１．６×１０-1ａｔｍで導入した。このような条件で、１５分間エピタキシャル成長させ、厚さ３００ÅのＧａＮバッファ層２を形成した。
【００４２】
図３は、このように形成されたＧａＮバッファ層２の結晶構造を、劈開面からＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した写真である。
【００４３】
図３を参照して、白く見えるのがＧａＮバッファ層２であり、基板上に厚さ約３００Åで非常に均一に形成されていることがわかる。
【００４４】
次に、このようにＧａＮバッファ層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８５０℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍ、１．６×１０-1ａｔｍという条件で、６０分間エピタキシャル成長させた。
【００４５】
その結果、ＧａＮバッファ層２上に、厚さ２μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成された。このＧａＮエピタキシャル層３のフォトルミネセンス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認された。
【００４６】
図４は、このように形成されたＧａＮエピタキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００４７】
図４を参照して、ＧａＡｓ基板１上に形成されたＧａＮバッファ層２上に、非常に平坦なＧａＮエピタキシャル層３が形成されていることがわかる。
【００４８】
（実施例２）
ＧａＮバッファ層２およびＧａＮエピタキシャル層３の成長条件を以下のように変更し、他の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造を有するエピタキシャルウェハを作製した。
【００４９】
ＧａＮバッファ層の成長条件
基板温度：４００℃
ＴＭＧａ分圧：１×１０-4ａｔｍ
ＨＣｌの分圧：１×１０-4ａｔｍ
ＮＨ3 の分圧：５×１０-3ａｔｍ
成長時間：４０分間
ＧａＮエピタキシャル層の成長条件
基板温度：９００℃
ＴＭＧａ分圧：３×１０-4ａｔｍ
ＨＣｌの分圧：３×１０-4ａｔｍ
ＮＨ3 の分圧：８×１０-2ａｔｍ
成長時間：６０分間
このようにして得られたエピタキシャルウェハにおいては、厚さ４００ÅのＧａＮバッファ層２の上に、厚さ８μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成されていた。
【００５０】
このＧａＮエピタキシャル層３のＰＬスペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認された。
【００５１】
（比較例１）
ＧａＮバッファ層の有無によるＧａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べるため、ＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャル層を成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００５２】
図５は、このようにして形成されたＧａＮエピタキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００５３】
図５を参照して、このようにＧａＮバッファ層を設けない場合には、ＧａＡｓ基板表面が高温によりダメージを受けて凹凸ができ、その上に形成されたＧａＮエピタキシャル層は基板から剥れてしまっている様子が観察できる。
【００５４】
また、バッファ層の有無による特性の差異を比較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得られたエピタキシャルウェハについて、表面粗さ計によるＧａＮエピタキシャル表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およびＰＬ測定の結果を比較した。
【００５５】
その結果、ＧａＮエピタキシャル層表面の凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮバッファ層を設けることにより著しく表面ホモロジーが改善されることがわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果についても、ＧａＮバッファ層を設けた実施例についてのみ、非常にシャープなピークが観察された。
【００５６】
（実施例３）
ＧａＮバッファ層の最適厚さを検討するため、ＧａＡｓ基板上に種々の厚さのＧａＮバッファ層を形成し、この上にＧａＮエピタキシャル層を成長させて、得られたＧａＮエピタキシャル層の特性を比較した。
【００５７】
なお、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピタキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００５８】
図６は、ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す図である。図６において、横軸はＧａＮバッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸はＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）（分）を示している。
【００５９】
また、図７は、ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す図である。図７において、横軸はＧａＮバッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸は表面凹凸（μｍ）を示している。なお、表面凹凸とは、凸部最上点と凹部最下点の差である。
【００６０】
図６および図７より明らかなように、バッファ層の厚さが薄すぎても厚すぎても、その上に成長するＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は低下してしまう。そのため、ＧａＮバッファ層の厚さとしては１００Å〜８００Åが好ましく、さらに好ましくは２００Å〜６００Åであると良いことがわかる。
【００６１】
図８は、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００６２】
図８を参照して、このようにバッファ層が薄すぎると、ＧａＮエピタキシャル層を形成するために基板を５００℃から８５０℃に昇温する際、ＧａＮバッファ層が部分的に途切れて、その部分の上に形成されたＧａＮエピタキシャル層が剥れてしまう。その結果、部分的に穴があいた状態になってしまうことが観察できる。
【００６３】
また、図９は、厚さ９００ÅのＧａＮバッファ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００６４】
図９を参照して、このようにバッファ層が厚すぎると、ＧａＮバッファ層上に核生成が起こり、ＧａＮエピタキシャル層はこの核を中心にピラミッド状の成長をしてしまうことが観察できる。
【００６５】
（実施例４）
ＧａＡｓ基板の代わりにＧａＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００６６】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６７】
（実施例５）
ＧａＡｓ基板の代わりにＩｎＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００６８】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６９】
（実施例６）
ＩＩＩ族原料としてＴＭＧａの代わりにＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上にＴＥＧａを用いて実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００７０】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＧａＡｓ基板を用いて、高品質の立方晶のＧａＮエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェハが得られる。そのため、この発明によるエピタキシャルウェハは、青色発光素子や紫外部各種デバイス等への適用が可能となる。
【００７２】
また、この発明によれば、速い成長速度で、かつ同一チャンバ内でエピタキシャルウェハを製造することができる上に、ヘテロ成長や多数枚成長も可能である。したがって、この発明による方法は、工業的生産に対しても十分に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【図２】この発明による有機金属クロライド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。
【図３】この発明に従い基板上に形成されたＧａＮバッファ層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図４】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図５】比較のためＧａＮバッファ層を設けずに作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図６】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す図である。
【図７】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す図である。
【図８】比較のため、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層を用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図９】比較のため厚さ９００ÅのＧａＮバッファ層を用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図１０】従来のエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すエピタキシャルウェハを使用した青色発光素子の構造を示す断面図である。
【図１２】従来のエピタキシャルウェハの他の例の構造を示す断面図である。
【図１３】従来のエピタキシャルウェハのさらに他の例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＧａＡｓ基板
２ ＧａＮバッファ層
３ ＧａＮエピタキシャル層
５１ 第１のガス導入口
５２ 第２のガス導入口
５３ 排気口
５４ 反応チャンバ
５５ 抵抗加熱ヒータ
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
【産業上の利用分野】
この発明は、エピタキシャルウェハの製造方法に関するものであり、特に、青色発光素子または紫外部各種デバイス等に用いられるエピタキシャルウェハの製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
図１０は、現在市販が開始されているサファイア基板を用いたＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥＤ）に使用されるエピタキシャルウェハの構造を示す断面図である。
【０００３】
図１０を参照して、このエピタキシャルウェハは、サファイア基板１１と、基板１１上に形成された窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１２と、ＧａＮバッファ層１２上に形成された六方晶のＧａＮエピタキシャル層１３とから構成されている。このエピタキシャルウェハにおいて、ＧａＮバッファ層１２は、サファイア基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との格子定数の差による歪を緩和するために設けられている。
【０００４】
図１１は、図１０に示すエピタキシャルウェハを使用したＧａＮ系の青色発光素子の構造を示す断面図である。
【０００５】
図１１を参照して、この青色発光素子は、図１０に示すエピタキシャルウェハ上に、クラッド層１４、発光層１５、クラッド層１６およびＧａＮエピタキシャル層１７が順に形成され、ＧａＮエピタキシャル層１３，１７上には、オーミック電極１８，１９がそれぞれ形成されている。
【０００６】
図１０および図１１を参照して、このエピタキシャルウェハは、基板１１として絶縁性のサファイアを用いているため、電極を形成して素子を作成する際には、フォトリソグラフィによるパターニングが２回以上必要となり、反応性イオンエッチングによる窒化物層のエッチングを行なう必要もあり、複雑な工程を要する。また、サファイアは硬度が高いため、取扱いにくいという問題もある。さらに、このサファイアは、劈開ができないため、劈開端面を光共振器とするレーザダイオードに適用できないという、発光素子応用面での問題もあった。
【０００７】
そこで、このような欠点を有するサファイアに代えて、導電性のＧａＡｓを基板として使用するという試みがなされている。しかしながら、基板をＧａＡｓに変更すると、サファイア基板を用いた場合と同様の条件では、サファイア基板を用いた場合に匹敵するエピタキシャルウェハを得ることができなかった。
【０００８】
そのため、ＧａＡｓを基板に用いたエピタキシャルウェハの製造に関しては、種々の研究が行なわれてきた。
【０００９】
これらの中で、たとえば、日本結晶成長学会誌Ｖｏｌ．２１ Ｎｏ．５（１９９４） Supplement Ｓ４０９〜Ｓ４１４（以下、「文献１」という）には、図１２に示すようなエピタキシャルウェハが開示されている。
【００１０】
図１２を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧａＡｓ基板２１と、この基板２１上に形成されたＧａＡｓバッファ層２２と、このＧａＡｓバッファ層２２の表面を窒化処理することによりヒ素（Ａｓ）が窒素（Ｎ）に置換されて得られたＧａＮ被膜２３と、このＧａＮ被膜２３上に形成されたＧａＮエピタキシャル層２４とを備えている。
【００１１】
また、このエピタキシャルウェハの製造におけるＧａＮエピタキシャル層２４の形成には、ＯＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシ成長法）が用いられている。このＯＭＶＰＥ法は、高周波加熱により反応室内の基板のみを加熱しながら、トリメチルガリウム（ＴＭＧａ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを反応室内に導入して、基板上にＧａＮエピタキシャル層を気相成長させる方法である。
【００１２】
また、たとえば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．１７４７〜１７５２（以下、「文献２」という）には、図１３に示すようなエピタキシャルウェハが開示されている。
【００１３】
図１３を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧＳ−ＭＢＥ法（ガスソース分子線エピタキシ成長法）により予めその表面に立方晶のＧａＮバッファ層３２が形成された基板３１上に、立方晶のＧａＮエピタキシャル層３３が形成されている。
【００１４】
このエピタキシャルウェハの製造におけるＧａＮエピタキシャル層３３の形成には、ハイドライドＶＰＥ法（気相エピタキシ成長法）が用いられている。このハイドライドＶＰＥ法は、反応室内に、基板と、Ｇａ金属を入れたソースボートとを設置し、抵抗加熱ヒータにより外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素（ＨＣｌ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを導入して、基板上にＧａＮエピタキシャル層を気相成長させる方法である。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、文献１に開示されたエピタキシャルウェハは、前述のようにＯＭＶＰＥ法によりＧａＮエピタキシャル層を成長させている。このＯＭＶＰＥ法により、ＧａＡｓ基板上にＧａＮエピタキシャル層を成長させる場合には、サファイア基板上に成長させる場合と比べて、膜成長速度が極端に落ちてしまう。具体的には、サファイア基板上へ成膜する場合には約３μｍ／時間の成膜速度が得られる場合であっても、同条件でＧａＡｓ基板上に成膜する場合には、成膜速度は約０．１５μｍ／時間まで低下してしまう。そのため、たとえば、このエピタキシャルウェハを発光素子に使用するためには、約４μｍの厚さのＧａＮエピタキシャル層を形成する必要があるが、この方法では、製造に１日近くかかってしまうことになる。そのため、この方法によるエピタキシャルウェハの製造は、低コスト化を図ることができず、工業化に適さないという問題があった。
【００１６】
また、この方法によれば、ＧａＮエピタキシャル層を成長させる際、処理温度をあまり高温にできない。そのため、得られるＧａＮエピタキシャル層の特性の向上に限界があった。
【００１７】
一方、文献２に開示されたエピタキシャルウェハは、ＧａＮエピタキシャル層の形成のため、予めその表面にＧＳ−ＭＢＥ法によりＧａＮバッファ層が形成された基板を準備しておかなくてはならない。このＧＳ−ＭＢＥ法によるＧａＡｓ基板上へのＧａＮバッファ層の形成は、成長速度が遅く、工業化には適さない。
【００１８】
また、ハイドライドＶＰＥ法を用いているため、複数のソースを必要とするヘテロ成長や多数枚の成長が困難であり、実用化に適する方法といえるものではない。その上、この方法によりエピタキシャルウェハを作製するためには、バッファ層とエピタキシャル層との成長方法が異なるため、反応チャンバが２つ必要となり、成長中断による表面汚染等も問題となる可能性がある。
【００１９】
さらに、文献２においては、高特性のＧａＮエピタキシャル層を得るための製造条件等については、特に検討されていなかった。
【００２０】
この発明の目的は、上述の問題点を解決し、たとえば発光素子等に使用可能な高性能のエピタキシャルウェハ、およびそれを工業的に製造できる方法を、提供することにある。
【００２２】
【課題を解決するための手段】
この発明によるエピタキシャルウェハの製造方法は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度で、ＧａＮからなるバッファ層を１００Å〜８００Åの範囲内の厚さに形成するステップと、バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度より高い第２の温度で、ＧａＮを含むエピタキシャル層を形成するステップとを備えている。
なお、バッファ層は、２００Å〜６００Åの範囲内の厚さに形成されることがより好ましい。
【００２３】
ガリウムを含む有機金属原料としては、たとえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム等が用いられる。
【００２４】
好ましくは、第１の温度は３００℃〜７００℃であり、第２の温度は７５０℃以上であるとよい。
【００２５】
さらに好ましくは、第１の温度は４００℃〜６００℃であるとよい。
【００２６】
【作用】
この発明によって製造されたエピタキシャルウェハは、厚さが１００Å〜８００ÅのＧａＮからなるバッファ層を備えている。
【００２７】
従来のサファイア基板を用いたエピタキシャルウェハにおいても、ＧａＮからなるバッファ層が形成されていたが、このバッファ層は、主としてサファイア基板とＧａＮエピタキシャル層との格子定数の差による歪を緩和する作用をしていた。これに対して、本願発明におけるバッファ層は、このような歪緩和の作用の他に、耐熱性コーティングとしての作用も兼ね備えている。
【００２８】
すなわち、ＧａＮのエピタキシャル成長は、通常８００℃〜１１００℃という非常に高温で行なう必要があるが、ＧａＮおよびサファイア基板は、８００℃以上の高温でも熱ダメージを受けることがなかった。しかしながら、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰ基板は、８００℃以上の高温ではＡｓやＰの抜けが起こり、基板としての役目を果たせなくなってしまう。このようなことから、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰ基板上にＧａＮエピタキシャル層を形成するためには、耐熱性コーティングを施す必要がある。本願発明においてＧａＮエピタキシャル層より低温で形成されるＧａＮバッファ層は、このような耐熱性コーティングとして作用するものでもある。
【００２９】
このＧａＮバッファ層の厚さは、１００Å〜８００Åである。１００Åより薄いと、エピタキシャル層を形成するための昇温中にバッファ層が部分的に途切れ、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてしまうからである。一方、８００Åより厚いと、フラットなバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中心にピラミッド状にエピタキシャル層が成長してしまうからである。
【００３０】
また、この発明に従うエピタキシャルウェハの製造方法によれば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、ＧａＮエピタキシャル層の成長温度よりも低い温度で、ＧａＮバッファ層を形成している。
【００３１】
そのため、基板結晶がダメージを受けることなく、高品質な立方晶のＧａＮエピタキシャル層を成長させることができる。
【００３２】
このＧａＮからなるバッファ層を形成する際の温度は、３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃より低いと、ＧａＮからなるバッファ層が成長しないからである。一方、７００℃より高いと、基板が熱ダメージを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてしまうからである。
【００３３】
また、この発明によれば、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピタキシャル層の形成に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法（以下「有機金属クロライド気相エピタキシ成長法」という）が用いられている。この有機金属クロライド気相エピタキシ成長法は、成長速度が速い上に、急峻なヘテロ界面を得ることが可能である。
【００３４】
さらに、この発明によれば、バッファ層およびエピタキシャル層が同一の有機金属クロライド気相エピタキシ成長法により形成される。そのため、同一チャンバ内で一貫成長させることが可能となる。
【００３５】
【実施例】
（実施例１）
図１は、この発明によるエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【００３６】
図１を参照して、このエピタキシャルウェハは、ＧａＡｓ基板１上にＧａＮバッファ層２が形成され、さらにその上にＧａＮエピタキシャル層３が形成されている。
【００３７】
次に、このように構成されるエピタキシャルウェハの製造方法について、以下に説明する。
【００３８】
図２は、この発明による有機金属クロライド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。図２を参照して、この装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口５２と排気口５３とを有する反応チャンバ５４と、この反応チャンバ５４の外部からチャンバ内全体を加熱するための抵抗加熱ヒータ５５とから構成される。
【００３９】
このように構成される装置を用いて、以下のようにエピタキシャルウェハの作製を行なった。
【００４０】
図２を参照して、まず、石英からなる反応チャンバ５４内に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常のエッチング液で前処理された砒化ガリウムＧａＡｓ（１００）面基板１を設置した。
【００４１】
次に、抵抗加熱ヒータ５５により外部からチャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持した状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（ＨＣｌ）をそれぞれ分圧８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍで導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）を分圧１．６×１０-1ａｔｍで導入した。このような条件で、１５分間エピタキシャル成長させ、厚さ３００ÅのＧａＮバッファ層２を形成した。
【００４２】
図３は、このように形成されたＧａＮバッファ層２の結晶構造を、劈開面からＳＥＭ（走査型電子顕微鏡）により観察した写真である。
【００４３】
図３を参照して、白く見えるのがＧａＮバッファ層２であり、基板上に厚さ約３００Åで非常に均一に形成されていることがわかる。
【００４４】
次に、このようにＧａＮバッファ層２が形成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８５０℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ８×１０-4ａｔｍ、８×１０-4ａｔｍ、１．６×１０-1ａｔｍという条件で、６０分間エピタキシャル成長させた。
【００４５】
その結果、ＧａＮバッファ層２上に、厚さ２μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成された。このＧａＮエピタキシャル層３のフォトルミネセンス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認された。
【００４６】
図４は、このように形成されたＧａＮエピタキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００４７】
図４を参照して、ＧａＡｓ基板１上に形成されたＧａＮバッファ層２上に、非常に平坦なＧａＮエピタキシャル層３が形成されていることがわかる。
【００４８】
（実施例２）
ＧａＮバッファ層２およびＧａＮエピタキシャル層３の成長条件を以下のように変更し、他の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造を有するエピタキシャルウェハを作製した。
【００４９】
ＧａＮバッファ層の成長条件
基板温度：４００℃
ＴＭＧａ分圧：１×１０-4ａｔｍ
ＨＣｌの分圧：１×１０-4ａｔｍ
ＮＨ3 の分圧：５×１０-3ａｔｍ
成長時間：４０分間
ＧａＮエピタキシャル層の成長条件
基板温度：９００℃
ＴＭＧａ分圧：３×１０-4ａｔｍ
ＨＣｌの分圧：３×１０-4ａｔｍ
ＮＨ3 の分圧：８×１０-2ａｔｍ
成長時間：６０分間
このようにして得られたエピタキシャルウェハにおいては、厚さ４００ÅのＧａＮバッファ層２の上に、厚さ８μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成されていた。
【００５０】
このＧａＮエピタキシャル層３のＰＬスペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認された。
【００５１】
（比較例１）
ＧａＮバッファ層の有無によるＧａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べるため、ＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャル層を成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００５２】
図５は、このようにして形成されたＧａＮエピタキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００５３】
図５を参照して、このようにＧａＮバッファ層を設けない場合には、ＧａＡｓ基板表面が高温によりダメージを受けて凹凸ができ、その上に形成されたＧａＮエピタキシャル層は基板から剥れてしまっている様子が観察できる。
【００５４】
また、バッファ層の有無による特性の差異を比較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得られたエピタキシャルウェハについて、表面粗さ計によるＧａＮエピタキシャル表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およびＰＬ測定の結果を比較した。
【００５５】
その結果、ＧａＮエピタキシャル層表面の凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮバッファ層を設けることにより著しく表面ホモロジーが改善されることがわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果についても、ＧａＮバッファ層を設けた実施例についてのみ、非常にシャープなピークが観察された。
【００５６】
（実施例３）
ＧａＮバッファ層の最適厚さを検討するため、ＧａＡｓ基板上に種々の厚さのＧａＮバッファ層を形成し、この上にＧａＮエピタキシャル層を成長させて、得られたＧａＮエピタキシャル層の特性を比較した。
【００５７】
なお、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピタキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００５８】
図６は、ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す図である。図６において、横軸はＧａＮバッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸はＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）（分）を示している。
【００５９】
また、図７は、ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す図である。図７において、横軸はＧａＮバッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸は表面凹凸（μｍ）を示している。なお、表面凹凸とは、凸部最上点と凹部最下点の差である。
【００６０】
図６および図７より明らかなように、バッファ層の厚さが薄すぎても厚すぎても、その上に成長するＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は低下してしまう。そのため、ＧａＮバッファ層の厚さとしては１００Å〜８００Åが好ましく、さらに好ましくは２００Å〜６００Åであると良いことがわかる。
【００６１】
図８は、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００６２】
図８を参照して、このようにバッファ層が薄すぎると、ＧａＮエピタキシャル層を形成するために基板を５００℃から８５０℃に昇温する際、ＧａＮバッファ層が部分的に途切れて、その部分の上に形成されたＧａＮエピタキシャル層が剥れてしまう。その結果、部分的に穴があいた状態になってしまうことが観察できる。
【００６３】
また、図９は、厚さ９００ÅのＧａＮバッファ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【００６４】
図９を参照して、このようにバッファ層が厚すぎると、ＧａＮバッファ層上に核生成が起こり、ＧａＮエピタキシャル層はこの核を中心にピラミッド状の成長をしてしまうことが観察できる。
【００６５】
（実施例４）
ＧａＡｓ基板の代わりにＧａＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００６６】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６７】
（実施例５）
ＧａＡｓ基板の代わりにＩｎＰ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００６８】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６９】
（実施例６）
ＩＩＩ族原料としてＴＭＧａの代わりにＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さらにその上にＴＥＧａを用いて実施例１と同様の条件でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００７０】
このようにして得られたエピタキシャルウェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００７１】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明によれば、ＧａＡｓ基板を用いて、高品質の立方晶のＧａＮエピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェハが得られる。そのため、この発明によるエピタキシャルウェハは、青色発光素子や紫外部各種デバイス等への適用が可能となる。
【００７２】
また、この発明によれば、速い成長速度で、かつ同一チャンバ内でエピタキシャルウェハを製造することができる上に、ヘテロ成長や多数枚成長も可能である。したがって、この発明による方法は、工業的生産に対しても十分に適用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【図２】この発明による有機金属クロライド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図である。
【図３】この発明に従い基板上に形成されたＧａＮバッファ層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図４】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図５】比較のためＧａＮバッファ層を設けずに作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図６】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示す図である。
【図７】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す図である。
【図８】比較のため、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層を用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図９】比較のため厚さ９００ÅのＧａＮバッファ層を用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。
【図１０】従来のエピタキシャルウェハの一例の構造を示す断面図である。
【図１１】図１０に示すエピタキシャルウェハを使用した青色発光素子の構造を示す断面図である。
【図１２】従来のエピタキシャルウェハの他の例の構造を示す断面図である。
【図１３】従来のエピタキシャルウェハのさらに他の例の構造を示す断面図である。
【符号の説明】
１ ＧａＡｓ基板
２ ＧａＮバッファ層
３ ＧａＮエピタキシャル層
５１ 第１のガス導入口
５２ 第２のガス導入口
５３ 排気口
５４ 反応チャンバ
５５ 抵抗加熱ヒータ
なお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。
Claims (4)
- ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、第１の温度で、ＧａＮからなるバッファ層を１００Å〜８００Åの範囲内の厚さに形成するステップと、
前記バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法により、前記第１の温度より高い第２の温度で、ＧａＮを含むエピタキシャル層を形成するステップとを備える、エピタキシャルウェハの製造方法。 - 前記バッファ層が２００Å〜６００Åの範囲内の厚さに形成される、請求項１に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記第１の温度は３００℃〜７００℃であり、前記第２の温度は７５０℃以上である、請求項１または２に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
- 前記第１の温度は４００℃〜６００℃である、請求項３に記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
Priority Applications (6)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33779794A JP3743013B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
| US08/574,628 US5843590A (en) | 1994-12-26 | 1995-12-19 | Epitaxial wafer and method of preparing the same |
| EP95120238A EP0720240A3 (en) | 1994-12-26 | 1995-12-21 | Epitaxial wafer and method of preparing the same |
| TW084113694A TW317036B (ja) | 1994-12-26 | 1995-12-21 | |
| CN95120460A CN1134037A (zh) | 1994-12-26 | 1995-12-22 | 外延片及其制造方法 |
| KR1019950056323A KR960026994A (ko) | 1994-12-26 | 1995-12-26 | 에피텍셜웨이퍼 및 그 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33779794A JP3743013B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08181070A JPH08181070A (ja) | 1996-07-12 |
| JP3743013B2 true JP3743013B2 (ja) | 2006-02-08 |
Family
ID=18312064
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33779794A Expired - Fee Related JP3743013B2 (ja) | 1994-12-26 | 1994-12-26 | エピタキシャルウェハの製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3743013B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3164016B2 (ja) * | 1996-05-31 | 2001-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 発光素子および発光素子用ウエハの製造方法 |
| US6447604B1 (en) * | 2000-03-13 | 2002-09-10 | Advanced Technology Materials, Inc. | Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices |
| WO2018177552A1 (en) * | 2017-03-31 | 2018-10-04 | Cambridge Enterprise Limited | Zincblende structure group iii-nitride |
-
1994
- 1994-12-26 JP JP33779794A patent/JP3743013B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH08181070A (ja) | 1996-07-12 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5843590A (en) | Epitaxial wafer and method of preparing the same | |
| CA2170922C (en) | Compound semiconductor light emitting device and method of preparing the same | |
| EP0865088B1 (en) | Method of preparing an epitaxial wafer having a GaN epitaxial layer deposited on a GaAs substrate | |
| US20090243043A1 (en) | Growth method using nanostructure compliant layers and hvpe for producing high quality compound semiconductor materials | |
| US20040147096A1 (en) | Method of manufacturing Group III nitride substrate | |
| KR100659520B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체 결정의 제조 방법 | |
| WO1999023693A1 (en) | GaN SINGLE CRYSTALLINE SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME | |
| KR20080075914A (ko) | 낮은 전위 밀도를 가지는 ＧａＮ의 성장 공정 | |
| JP3879173B2 (ja) | 化合物半導体気相成長方法 | |
| US6648966B2 (en) | Wafer produced thereby, and associated methods and devices using the wafer | |
| CN100547734C (zh) | 半导体多层衬底、半导体自立衬底及其制备方法以及半导体器件 | |
| KR100243623B1 (ko) | 에피택셜 웨이퍼 및 이의 제조방법 | |
| KR100450781B1 (ko) | Gan단결정제조방법 | |
| JP2003332234A (ja) | 窒化層を有するサファイア基板およびその製造方法 | |
| JP3743013B2 (ja) | エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JP2000340509A (ja) | ＧａＮ基板およびその製造方法 | |
| JP2677221B2 (ja) | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶の成長方法 | |
| JP2001288000A (ja) | 半導体薄膜結晶の製造方法 | |
| JP2003171200A (ja) | 化合物半導体の結晶成長法、及び化合物半導体装置 | |
| JP4380666B2 (ja) | エピタキシャルウェハの製造方法 | |
| JP2853631B2 (ja) | 窒化ガリウム単結晶薄膜の製造方法 | |
| JPH08264836A (ja) | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPH08264835A (ja) | 化合物半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JPH08188498A (ja) | エピタキシャルウェハおよびその製造方法 | |
| JPS62176989A (ja) | 半導体単結晶の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050510 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20050601 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20051025 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20051107 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091125 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091125 Year of fee payment: 4 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101125 Year of fee payment: 5 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111125 Year of fee payment: 6 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |