JP4840345B2 - エピタキシャルウエハ、エピタキシャルウエハを作製する方法 - Google Patents
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(第1の実施の形態)
有機金属気相成長法により青色発光ダイオード構造を作製した。原料にはトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)、トリメチルインジウム(TMI)、アンモニア(NH3)、シラン(SiH4)、ビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CP2Mg)を用いた。まず、図3(a)を示されるように、20枚の面取りの無い2インチGaNウエハを準備した。これらのGaNウエハは六方晶系のGaN結晶からなり、その主面は、実質的にC面、(0001)面を有することができ、或いは、C面から所望のオフ角を有することができる。図3(b)を示されるように、反応炉内のサセプタ上にGaNウエハを配置した。図3(c)を示されるように、以下のようにエピタキシャル成長を行った。成長炉内の圧力を101kPaにコントロールしながら、成長炉にNH3とH2を供給し、摂氏1050度の基板温度で10分間のクリーニングを行った。その後、TMG及びSiH4を供給して、厚さ2000nmのSiドープGaN層を成長した。TMG及びSiH4の供給を停止した後に、摂氏800度にまで基板温度まで下げて、TMG及びTMIを供給して、厚さ50nmのIn0.05Ga0.95N緩衝層を成長した。次に、厚さ15nmのGaN障壁層、厚さ3nmのIn0.14Ga0.86N井戸層からなる発光層(6周期の多重量子井戸構造)を成長した。その後に、TMGとTMIの供給を停止し、基板温度を摂氏1000度に上昇させた。TMG、TMA、NH3、及びCP2Mgを成長炉に供給して、厚さ20nmのMgドープp型AlGaNを成長した。この後、TMAの供給を停止して、厚さ50nmのp型GaN層を成長した。p型GaN層の成長後に室温まで降温して、図3(d)に示されるように、エピタキシャルウエハAを注意深く成長炉から取り出した。
InGaN緩衝層の有無、無いウエハ、有るウエハ
エピ検査後における割れ、6枚、 1枚、(ウエハ20枚中)
プロセス後における割れ、9枚、 1枚、(ウエハ20枚中)
歩留まり、 25%、 90%
Claims (25)
- 面取りが施されていないエッジを有するGaNウエハと、
前記GaNウエハの主面上に設けられたInX1AlX2Ga1−X1−X2N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層と
を備え、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記GaNウエハの前記主面の法線は、前記GaNウエハのm軸及びa軸によって規定される平面に沿う方向を向いている、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。 - 面取りが施されていないエッジを有するGaNウエハと、
前記GaNウエハの主面上に設けられたIn X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層と
を備え、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記GaNウエハのc軸の方向に延びる軸と前記GaNウエハの前記主面の法線との成す角度θは、ゼロ度以上であり、90度以下であり、
前記主面はGaNの半極性面である、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。 - 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層はInGaNである、ことを特徴とする請求項1または請求項2に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 面取りが施されていないエッジを有するGaNウエハと、
前記GaNウエハの主面上に設けられたIn X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層と
を備え、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層のアルミニウム組成は0より大きく、前記アルミニウム組成は0.2以下である、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。 - 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層は前記GaNウエハの前記主面に成長されている、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記GaNウエハと前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層との間に設けられたGaN層を更に備え、
前記GaN層は前記GaNウエハの前記主面に成長されている、ことを特徴とする請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。 - 前記GaNウエハの厚みは350マイクロメートル未満である、ことを特徴とする請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記GaNウエハのエッジ上の2点間の距離の最大値は45ミリメートル以上である、ことを特徴とする請求項1〜請求項7のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記GaNウエハのc軸の方向に延びる軸と前記GaNウエハの前記主面の法線との成す角度θは、ゼロ度以上であり、90度以下である、ことを特徴とする請求項4に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記GaNウエハの前記主面の前記法線は、前記GaNウエハのm軸及びa軸によって規定される平面に沿う方向を向いている、ことを特徴とする請求項9に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記主面はGaNの半極性面である、ことを特徴とする請求項9または請求項10に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層にはn型ドーパントが添加されている、ことを特徴とする請求項1〜請求項11のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記GaNウエハは1×107cm−2以下の貫通転位密度を有する窒化ガリウム領域を含む、ことを特徴とする請求項12に記載されたエピタキシャルウエハ。
- 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層上に設けられたp型窒化ガリウム系半導体層と、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層上に設けられたn型窒化ガリウム系半導体層と、
前記p型窒化ガリウム系半導体層と前記n型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられており量子井戸構造のための窒化ガリウム系半導体多層膜と
を更に備え、
前記窒化ガリウム系半導体多層膜からのフォトルミネッセンススペクトルのピーク波長は400nm以上であり、前記ピーク波長は550nm以下である、ことを特徴とする請求項1〜請求項13のいずれか一項に記載されたエピタキシャルウエハ。 - エピタキシャルウエハを作製する方法であって、
面取りが施されていないGaNウエハを準備する工程と、
前記GaNウエハをウエハ把持ツールを用いて反応炉に配置した後に、前記反応炉において前記GaNウエハの主面上にInX1AlX2Ga1−X1−X2N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層を成長する工程と、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層の成長の後に、前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層を含むエピタキシャルウエハをウエハ把持ツールを用いて前記反応炉から取り出す工程と
を備え、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記GaNウエハの前記主面の法線は、前記GaNウエハのm軸及びa軸によって規定される平面に沿う方向を向いている、ことを特徴とする方法。 - エピタキシャルウエハを作製する方法であって、
面取りが施されていないGaNウエハを準備する工程と、
前記GaNウエハをウエハ把持ツールを用いて反応炉に配置した後に、前記反応炉において前記GaNウエハの主面上にIn X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層を成長する工程と、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の成長の後に、前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層を含むエピタキシャルウエハをウエハ把持ツールを用いて前記反応炉から取り出す工程と
を備え、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記GaNウエハのc軸の方向に延びる軸と前記GaNウエハの前記主面の法線との成す角度θは、ゼロ度以上であり、90度以下であり、
前記主面はGaNの半極性面である、ことを特徴とする方法。 - 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層はInGaNである、ことを特徴とする請求項15又は請求項16に記載された方法。
- エピタキシャルウエハを作製する方法であって、
面取りが施されていないGaNウエハを準備する工程と、
前記GaNウエハをウエハ把持ツールを用いて反応炉に配置した後に、前記反応炉において前記GaNウエハの主面上にIn X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N(0.02≦X1≦0.1、0≦X2<1、0<X1+X2<1)緩衝層を成長する工程と、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の成長の後に、前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層を含むエピタキシャルウエハをウエハ把持ツールを用いて前記反応炉から取り出す工程と
を備え、
前記In X1 Al X2 Ga 1−X1−X2 N緩衝層の厚さは30nm以上であり、500nm以下であり、
前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層のアルミニウム組成は、0より大きく、前記アルミニウム組成は0.2以下である、ことを特徴とする方法。 - 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層は前記GaNウエハの前記主面上とヘテロ接合を成す、ことを特徴とする請求項15〜請求項18のいずれか一項に記載された方法。
- 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層の成長に先立って、前記GaNウエハ上にGaN層を成長する工程を更に備え、
前記GaN層は前記GaNウエハの前記主面とホモ接合を成し、前記GaN層はInAlGaN層にヘテロ接合を成す、ことを特徴とする請求項15〜請求項18のいずれか一項に記載された方法。 - 前記GaNウエハの厚みは350マイクロメートル未満である、ことを特徴とする請求項15〜請求項20のいずれか一項に記載された方法。
- 前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層にはn型ドーパントが添加されている、ことを特徴とする請求項15〜請求項21のいずれか一項に記載された方法。
- 前記GaNウエハのc軸の方向に延びる軸と前記GaNウエハの前記主面の法線との成す角度θはゼロ度以上90度以下であり、
前記GaNウエハの前記主面の前記法線は前記GaNウエハのm軸及びa軸によって規定される平面に沿う方向を向いているか、又は、前記GaNウエハの前記主面はGaNの半極性面である、ことを特徴とする請求項18に記載された方法。 - 前記GaNウエハを前記反応炉から取り出す前に、前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層上にn型窒化ガリウム系半導体層を成長する工程と、
前記GaNウエハを前記反応炉から取り出す前に、前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層上にp型窒化ガリウム系半導体層を成長する工程と、
前記GaNウエハを前記反応炉から取り出す前に、前記InX1AlX2Ga1−X1−X2N緩衝層上に量子井戸構造のための窒化ガリウム系半導体多層膜を成長する工程と
更に備え、
前記窒化ガリウム系半導体多層膜は、前記p型窒化ガリウム系半導体層と前記n型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられており、
前記窒化ガリウム系半導体多層膜のフォトルミネッセンススペクトルにおけるピーク波長は400nm以上であり、前記ピーク波長は550nm以下である、ことを特徴とする請求項15〜請求項23のいずれか一項に記載された方法。 - 前記GaNウエハのエッジ上の2点間の距離の最大値は45ミリメートル以上である、ことを特徴とする請求項15〜請求項24のいずれか一項に記載された方法。
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