JP5260831B2 - Group III nitride semiconductor crystal manufacturing method, group III nitride semiconductor substrate manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method - Google Patents

Group III nitride semiconductor crystal manufacturing method, group III nitride semiconductor substrate manufacturing method, and semiconductor device manufacturing method Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group III nitride semiconductor crystal with a high resistance value, a group III nitride semiconductor substrate, a semiconductor device, and a manufacturing method of the group III nitride semiconductor crystal. <P>SOLUTION: A Fe-doped GaN layer 14 of a GaN substrate 1 comprises group III nitride semiconductor crystals with Fe atoms as transition metal atoms added, and Ga atom vacancy density is 1&times;10<SP>16</SP>cm<SP>-3</SP>or less. A density of the Fe atoms in the layer 14 is 5&times;10<SP>17</SP>to 10<SP>20</SP>cm<SP>-3</SP>. In addition, the density of the Fe atoms in the layer 14 is higher than a total of densities of oxygen atoms and silicon atoms in the layer 14. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&amp;INPIT

Description

本発明は、遷移金属原子が添加されたIII族窒化物半導体結晶に関する。   The present invention relates to a group III nitride semiconductor crystal to which a transition metal atom is added.

III族窒化物半導体は、バンドギャップが大きく、また、バンド間遷移が直接遷移型であるため、発光素子や、トランジスタを構成する電子材料として期待されている。
このような、III族窒化物半導体により構成される発光素子、トランジスタ等を一枚の基板上に集積したデバイスを作製することにより、システムデバイスの小型化などが望まれる。
このようなデバイスにおいては基板により、各素子間を電気的に分離する必要がある。そのため、基板としては、半絶縁性を示す高抵抗のIII族窒化物半導体基板が要求される。
ここで、III族窒化物半導体基板とは異なる材料ではあるが、GaAsや、InP等のIII-V族半導体結晶に、遷移金属を添加して半絶縁性の結晶を得る技術が特許文献1に開示されている。
Group III nitride semiconductors are expected as electronic materials for light-emitting elements and transistors because of their large band gap and direct transition between bands.
It is desired to reduce the size of the system device by fabricating a device in which such a light-emitting element, a transistor, and the like composed of a group III nitride semiconductor are integrated on a single substrate.
In such a device, it is necessary to electrically isolate each element by a substrate. Therefore, a high resistance group III nitride semiconductor substrate exhibiting semi-insulating properties is required as the substrate.
Here, Patent Document 1 discloses a technique for obtaining a semi-insulating crystal by adding a transition metal to a III-V group semiconductor crystal such as GaAs or InP, although it is a material different from the group III nitride semiconductor substrate. It is disclosed.

特開平4−164892号公報Japanese Patent Laid-Open No. 4-164892

前述したように、GaAsや、InP等のIII-V族半導体結晶に、遷移金属を添加して半絶縁性の結晶を得る技術は、特許文献1等に開示されているが、現状では、抵抗値が充分に高いIII族窒化物半導体結晶は得られていない。従来から使用されているIII族窒化物半導体基板は、導電性を付与することを目的とした、n型の半導体基板であり、高抵抗のIII族窒化物半導体基板はほとんど提案されていないのである。   As described above, a technique for obtaining a semi-insulating crystal by adding a transition metal to a III-V group semiconductor crystal such as GaAs or InP is disclosed in Patent Document 1 or the like. A group III nitride semiconductor crystal having a sufficiently high value has not been obtained. Conventionally used group III nitride semiconductor substrates are n-type semiconductor substrates for the purpose of imparting electrical conductivity, and high resistance group III nitride semiconductor substrates have hardly been proposed. .

本発明の目的は、抵抗値の高いIII族窒化物半導体結晶、III族窒化物半導体基板、半導体装置およびIII族窒化物半導体結晶の製造方法を提供することである。   An object of the present invention is to provide a group III nitride semiconductor crystal, a group III nitride semiconductor substrate, a semiconductor device, and a method for producing a group III nitride semiconductor crystal having a high resistance value.

本発明によれば、
気相成長装置の反応室内に、
ハロゲン化されたIII族原料ガスと、
窒素原料ガスと、
ハロゲン化されたFe原子を含むドーピングガスと、
のキャリアガスと、
を供給して、
前記反応室内に保持されている基板上に、
Feが添加された半絶縁性のIII族窒化物半導体結晶を形成する工程を含み、
前記窒素原料ガスの供給量と、前記III族原料ガスの供給量との比であるV/III比が30以下であり、
III族窒化物半導体結晶を形成する前記工程では、Fe原子の密度が、1.0×10 18 cm −3 以上、1×10 20 cm −3 以下であり、かつ、Si原子およびO原子の合計密度よりも高く、
Gaを必須元素として含む、III族窒化物半導体結晶を形成するIII族窒化物半導体結晶の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、
上記記載の前記III族窒化物半導体結晶を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法が提供される。
また、本発明によれば、
上記記載のIII族窒化物半導体結晶基板の製造方法を含む半導体装置の製造方法であって、
前記III族窒化物半導体基板上に、前記Fe原子の前記ドーピングガスを供給しないで、半導体層を形成する半導体層形成工程を含む半導体装置の製造方法が提供される。
According to the present invention,
In the reaction chamber of the vapor phase growth apparatus,
A halogenated group III source gas,
Nitrogen source gas,
A doping gas containing halogenated Fe atoms;
A carrier gas of H 2 ,
Supply
On the substrate held in the reaction chamber,
Forming a semi-insulating group III nitride semiconductor crystal doped with Fe ,
The supply amount of the nitrogen source gas, V / III ratio which is the ratio of the supply amount of the group III material gas is Ri 30 der below,
In the step of forming the group III nitride semiconductor crystal, the density of Fe atoms is 1.0 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, and the total of Si atoms and O atoms Higher than density,
There is provided a method for producing a group III nitride semiconductor crystal that forms a group III nitride semiconductor crystal containing Ga as an essential element .
Moreover, according to the present invention,
A method for producing a group III nitride semiconductor substrate having the group III nitride semiconductor crystal described above is provided.
Moreover, according to the present invention,
A manufacturing method of a semiconductor device including a manufacturing method of a group III nitride semiconductor crystal substrate described above,
There is provided a method of manufacturing a semiconductor device including a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on the group III nitride semiconductor substrate without supplying the doping gas of the Fe atoms.

本発明によれば、III族窒化物半導体結晶に遷移金属原子を添加することで、III族原子空孔に遷移金属原子が入ることとなる。遷移金属原子は、III族原子空孔に入り、アクセプタとして機能し、ドナーを補償する。これにより、高抵抗のIII族窒化物半導体結晶が得られることとなる。
さらには、遷移金属原子がIII族原子空孔に入ることで、III族原子空孔が遷移金属原子で埋められ、III族原子空孔密度が低下する。これに加え、遷移金属原子の導入により、残留電子密度が低減し、フェルミ準位が伝導帯端から離れてバンドギャップの中央に寄る。これにより、III族原子の空孔形成エネルギーが増加する。そのため、III族原子空孔が形成されにくくなる。これらにより、本発明では、III族原子空孔密度を1×1016cm−3以下とすることができる。III族原子空孔密度が低減することによっても、III族窒化物半導体結晶の抵抗値を高めることができる。
また、このようにIII族原子空孔密度が低下したIII族窒化物半導体結晶を使用し、半導体デバイス等を作製した場合、半導体デバイスの機能の低下を防止することができる。
例えば、本発明のIII族窒化物半導体結晶を基板とし、この基板上にGaNチャネル層や、AlGaN電子供給層を形成し、トランジスタを構成することがある。本発明のIII族窒化物半導体結晶は、III族原子空孔密度が低いため、GaNチャネル層に多くの正孔が移動せず、GaNチャネル層の機能が正孔の移動により阻害されることを防止することができる。
According to the present invention, by adding a transition metal atom to the group III nitride semiconductor crystal, the transition metal atom enters the group III atom vacancy. Transition metal atoms enter Group III vacancies, function as acceptors, and compensate donors. As a result, a high resistance group III nitride semiconductor crystal is obtained.
Furthermore, when the transition metal atom enters the group III atom vacancy, the group III atom vacancy is filled with the transition metal atom, and the group III atom vacancy density decreases. In addition, the introduction of transition metal atoms reduces the residual electron density, and the Fermi level moves away from the conduction band edge and approaches the center of the band gap. Thereby, the vacancy formation energy of a group III atom increases. Therefore, it becomes difficult to form group III atomic vacancies. Accordingly, in the present invention, the group III atomic vacancy density can be set to 1 × 10 16 cm −3 or less. The resistance value of the group III nitride semiconductor crystal can also be increased by reducing the group III atomic vacancy density.
In addition, when a group III nitride semiconductor crystal having such a low group III atomic vacancy density is used to produce a semiconductor device or the like, it is possible to prevent a decrease in the function of the semiconductor device.
For example, the group III nitride semiconductor crystal of the present invention is used as a substrate, and a GaN channel layer or an AlGaN electron supply layer is formed on the substrate to constitute a transistor. Since the group III nitride semiconductor crystal of the present invention has a low group III atomic vacancy density, many holes do not move to the GaN channel layer, and the function of the GaN channel layer is hindered by the movement of holes. Can be prevented.

さらに、前記遷移金属原子は、Fe原子である。
III族窒化物半導体結晶をHVPE法で作製する際に、Feを塩化物として安定的に移送することができる。従って、III族窒化物半導体結晶にドープし易く、Fe原子が添加されたIII族窒化物半導体結晶を安定的に製造することができる。
Furthermore, the transition metal atom is Ru Oh in Fe atoms.
When producing a group III nitride semiconductor crystal by the HVPE method, Fe can be stably transferred as a chloride. Therefore, the group III nitride semiconductor crystal can be easily doped and the group III nitride semiconductor crystal to which Fe atoms are added can be stably produced.

i原子およびO原子の合計密度よりも、前記Fe原子密度が高、さらには、Fe原子の密度が1.0×10 18 cm−3〜1×1020cm−3である。
Fe原子の密度を1.0×10 18 cm−3〜1×1020cm−3とし、所定の範囲の密度とすることで、結晶性の劣化を抑えつつ、高抵抗のIII族窒化物半導体結晶を得ることができる。
Than the total density of the S i and O atoms, wherein the Fe atom density is rather high, and further, the density of Fe atoms Ru 1.0 × 10 18 cm -3 ~1 × 10 20 cm -3 der.
The density of Fe atoms is set to 1.0 × 10 18 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3, and the density is within a predetermined range, thereby suppressing high-resistance group III nitride semiconductor while suppressing deterioration of crystallinity. Crystals can be obtained.

また、当該窒化物半導体結晶は、Gaを必須元素として含むIII族窒化物半導体からなる。
Gaを必須元素として含むIII族窒化物半導体としては、InAlyGa1-x-yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1)があげられる。
遷移金属原子は、Gaの原子の空孔に入り易いため、Gaを必須元素として含むIII族窒化物半導体とすることで、III族原子空孔密度が1×1016cm−3以下のIII族窒化物半導体を確実に得ることができる。
Further, the nitride semiconductor crystal, ing a group III nitride semiconductor containing Ga as an essential element.
The group III nitride semiconductor containing Ga as an essential element, In x Al y Ga 1- x-y N (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1,0 ≦ x + y <1) can be mentioned.
Since transition metal atoms easily enter the vacancies of Ga atoms, a Group III nitride semiconductor containing Ga as an essential element can be used to make a Group III group III atom vacancy density of 1 × 10 16 cm −3 or less. A nitride semiconductor can be obtained reliably.

本発明によれば、抵抗値の高いIII族窒化物半導体結晶、III族窒化物半導体基板、半導体装置およびIII族窒化物半導体結晶の製造方法が提供される。   According to the present invention, a group III nitride semiconductor crystal, a group III nitride semiconductor substrate, a semiconductor device, and a method for producing a group III nitride semiconductor crystal having a high resistance value are provided.

以下、本発明の実施形態を図面に基づいて説明する。
まず、本発明の理解を容易にするために、III族窒化物半導体(GaN)結晶中のGa原子空孔密度を計測する方法に関して説明する。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
First, in order to facilitate understanding of the present invention, a method for measuring Ga atom vacancy density in a group III nitride semiconductor (GaN) crystal will be described.

(Ga原子空孔密度の測定方法)
(陽電子消滅法)
本実施形態において、Ga原子空孔密度は、陽電子消滅法により計測される。
以下に陽電子消滅法について詳細に説明する。
陽電子は電子の反物質で、電子と同じ静止質量(m0)を持つが、その電荷は正である。通常、陽電子は、β+崩壊する放射性同位原子を利用して得られる。陽電子は物質中に入射すると電子と対消滅するが、この際、質量がエネルギーに転換され,主に2個の光子が反対方向に放出される。一つの光子のエネルギーはm0c2(511 keV)となり,γ線領域に対応する(cは光速)。図1に、放射性同位元素(22Na)から放出された陽電子が電子とともに消滅し、γ線を放出する様子を示す。
(Measurement method of Ga atom vacancy density)
(Positron annihilation method)
In this embodiment, Ga atom vacancy density is measured by the positron annihilation method.
The positron annihilation method will be described in detail below.
A positron is an antimatter of electrons and has the same rest mass (m 0 ) as an electron, but its charge is positive. Usually, positrons are obtained by using radioactive isotopes that decay β + . When a positron enters a material, it annihilates with the electron. At this time, the mass is converted into energy, and two photons are mainly emitted in opposite directions. The energy of one photon is m 0 c 2 (511 keV), which corresponds to the γ-ray region (c is the speed of light). FIG. 1 shows how positrons emitted from a radioisotope ( 22 Na) disappear together with electrons and emit γ rays.

固体に入射した陽電子はエネルギーを失った後、電子と消滅する。消滅前後で運動量が保存されるためγ線のエネルギー(Eγ)はドップラー効果によりEγ=mc2±ΔEγで与えられる。ここでΔEγ=cpL/2で、pLはγ線放出方向の電子の運動量分布である。図2に陽電子が空孔型欠陥に捕獲される様子を模式的に示した。
固体中では、陽電子はイオン殻から反発力を受け、格子間位置に存在するが(図2(A))、空孔型欠陥に捕獲される可能性もある(図2(B))。欠陥中の電子の電子運動量分布は格子間位置の電子とは異なるので、ドップラー拡がり(ΔEγ)に変化が現れる。従って、陽電子がバルクで消滅したか空孔で消滅したかをγ線のドップラー広がりから判断することができる。多くの場合、陽電子が欠陥に捕獲されることによりΔEγは小さくなり、ドップラー拡がりは先鋭化する。
また、図2(B)に示した空孔型欠陥を有する物質中の電子密度は、図2(A)の空孔を有しない物質中での電子密度よりも低いので、陽電子寿命は長くなる。22Naがβ+崩壊し、陽電子を放出すると、99%以上が22Naの励起状態に移る。この状態は、3×10−12(s)の寿命で1.28MeVのγ線を出して基底状態に遷移する。この1.28MeVのγ線を陽電子が物質に入射したことを示すスタート信号として用いる。この1.28MeVのγ線が放出された時刻と、物質中で陽電子と、電子とが対消滅したことにより、物質中から放出される511keVのγ線が放出された時刻との差を測定することで、陽電子寿命を把握することができる。
A positron incident on a solid loses energy and then disappears. Since momentum is preserved before and after annihilation, the energy of γ rays (E γ ) is given by E γ = m 0 c 2 ± ΔE γ by the Doppler effect. Here, ΔE γ = cp L / 2, and p L is the momentum distribution of electrons in the γ-ray emission direction. FIG. 2 schematically shows how positrons are trapped by vacancy-type defects.
In a solid, a positron receives a repulsive force from the ion shell and exists at an interstitial position (FIG. 2A), but may be trapped by a vacancy-type defect (FIG. 2B). Since the electron momentum distribution of the electrons in the defect is different from the electrons at the interstitial positions, a change appears in the Doppler broadening (ΔE γ ). Therefore, it can be determined from the Doppler broadening of the γ rays whether the positrons have disappeared in the bulk or in the vacancies. In many cases, ΔE γ is reduced by trapping positrons in defects, and Doppler broadening is sharpened.
In addition, the electron density in the substance having a vacancy type defect shown in FIG. 2B is lower than the electron density in the substance having no vacancy in FIG. . When 22 Na decays β + and emits positrons, 99% or more moves to an excited state of 22 Na. In this state, a 1.28 MeV gamma ray is emitted with a lifetime of 3 × 10 −12 (s), and transitions to the ground state. This 1.28 MeV gamma ray is used as a start signal indicating that a positron has entered the material. The difference between the time when the 1.28 MeV gamma rays are emitted and the time when the 511 keV gamma rays emitted from the material due to the annihilation of positrons and electrons in the material are measured is measured. Thus, the positron lifetime can be grasped.

(Sパラメータ)
ドップラー拡がりの変化をS(Shape)パラメーターで評価する.Sパラメータは、ドップラー拡がりの中央部分のカウント(図2(A)、(B)のグラフにおいて塗りつぶされている部分)を全カウントで割ったものである。すなわち、空孔型欠陥に陽電子が捕獲されるとSの値は大きくなり、空孔密度が高ければ、Sパラメータは増加する。
(S parameter)
The change of Doppler spread is evaluated with the S (Shape) parameter. The S parameter is obtained by dividing the count of the central portion of the Doppler spread (the portion filled in the graphs of FIGS. 2A and 2B) by the total count. That is, the value of S increases when positrons are captured by the vacancy-type defects, and the S parameter increases when the vacancy density is high.

(空孔密度と、Sパラメータとの関係)
Sパラメータは、下記の式1で示される。
(Relationship between pore density and S parameter)
The S parameter is expressed by Equation 1 below.

(式1)
S=S+S
:空孔型欠陥のS値
:陽電子が自由な状態(欠陥フリーな試料)にある際のS値
:空孔型欠陥に捕獲された陽電子が消滅する率(空孔型欠陥に捕獲された陽電子の率)
:自由な状態の陽電子が消滅する率
+f=1
(Formula 1)
S = S f f f + S 1 f 1
S 1 : S value of hole type defect S f : S value when positron is in a free state (defect-free sample) f f : Rate at which positron trapped in hole type defect disappears (hole type) Rate of positrons trapped in defects)
f 1 : the rate at which positrons in a free state disappear ff f + f 1 = 1

従って、式1のSと、Sとがわかれば、f1を算出することができる。
ここで、f1は、下記の式2で示される。
Therefore, f 1 can be calculated if S f and S 1 in Equation 1 are known.
Here, f 1 is expressed by the following formula 2.

(式2)
(Formula 2)

また、Γは、以下の式3で示される。   Further, Γ is expressed by Equation 3 below.

(式3)
Γ=λ+κ
λは、空孔型欠陥がない試料における陽電子の寿命の逆数である。ここで、空孔型欠陥がないGaNの陽電子寿命は165psである。
(Formula 3)
Γ = λ f + κ 1
λ f is the reciprocal of the positron lifetime in a sample without vacancy-type defects. Here, the positron lifetime of GaN having no vacancy-type defects is 165 ps.

(式4)
κ=μ
(Formula 4)
κ 1 = μ + C

μは、トラップ能であり、1×1014〜1×1015-1である。なお、κは、トラッピング速度であり、陽電子寿命の計測から求めることもできる。
従って、空孔密度Cを算出することができる。
μ + is a trapping ability and is 1 × 10 14 to 1 × 10 15 s −1 . Note that κ 1 is a trapping speed and can also be obtained from measurement of the positron lifetime.
Accordingly, the hole density C can be calculated.

本実施形態では、22Naにより放射された高エネルギー陽電子線を、モデレータを用いてE=0近くまで減速し、その後、加速電圧を与えて、結晶中の任意の深さに注入する「単色陽電子消滅」法を用いる。 In this embodiment, the high-energy positron beam emitted by 22 Na is decelerated to near E = 0 using a moderator, and then an acceleration voltage is applied to inject it to an arbitrary depth in the crystal. Use the “annihilation” method.

(Ga原子空孔密度の検出限界)
Ga原子空孔密度の検出限界は、1×1016 cm−3である。このGa原子空孔密度の検出限界は、Siの場合の空孔密度の検出下限から類推することができる。図3より、Si中の中性の空孔型欠陥の検出下限は1015cm−3となる。ここで、欠陥が負に帯電すると検出感度が1桁あがることとなる。よって、GaNのGa原子空孔(負に帯電)についての検出感度は1014cm−3となる。
一方、欠陥濃度が低いと考えられるGaN中の陽電子拡散距離は50nm程度であり、Si中の陽電子拡散距離は200nm程度である。陽電子が欠陥を検出できる能力は拡散距離がパラメーターであると考えられる。この場合、GaN中で陽電子がみることができる体積はSiに比較して(0.25)3となる。この数値と、検出感度とを考慮すると、Ga原子空孔密度の検出限界は、1×1016 cm−3となる。
(Detection limit of Ga atom vacancy density)
The detection limit of Ga atom vacancy density is 1 × 10 16 cm −3 . The detection limit of Ga atom vacancy density can be inferred from the detection limit of vacancy density in the case of Si. From FIG. 3, the lower limit of detection of neutral vacancy defects in Si is 10 15 cm −3 . Here, if the defect is negatively charged, the detection sensitivity is increased by one digit. Therefore, the detection sensitivity for Ga atomic vacancies (negatively charged) of GaN is 10 14 cm −3 .
On the other hand, the positron diffusion distance in GaN considered to have a low defect concentration is about 50 nm, and the positron diffusion distance in Si is about 200 nm. The ability of positrons to detect defects is considered to be a parameter of diffusion distance. In this case, the volume in which positrons can be seen in GaN is (0.25) 3 compared to Si. Considering this value and detection sensitivity, the detection limit of Ga atom vacancy density is 1 × 10 16 cm −3 .

(III族窒化物半導体基板および半導体装置)
図4には、本実施形態のGaN基板1(III族窒化物半導体基板)が示されている。
このGaN基板1は、下地基板であるサファイア基板11と、このサファイア基板11上に形成されたGaN層12と、GaN層12上に形成されたアンドープGaN層13と、このアンドープGaN層13上に形成されたFeドープGaN層14(III族窒化物半導体結晶)とを有する。
アンドープGaN層13は、遷移金属原子が添加されていないGaN層である。
FeドープGaN層14は、遷移金属原子であるFe原子が添加されたIII族窒化物半導体結晶であって、Ga原子空孔密度が1×1016cm−3以下である。
ここで、Ga原子空孔密度が1×1016cm−3以下であるとは、Ga原子のみの空孔のみが存在する場合には、Ga原子のみの空孔の密度が1×1016cm−3以下であり、また、Ga原子と他の不純物原子(例えば、酸素原子)との複合欠陥がある場合には、Ga原子のみの空孔およびGa原子と他の不純物原子(例えば、酸素原子)との複合欠陥とを合計したものの密度が1×1016cm−3以下となる。
(Group III nitride semiconductor substrate and semiconductor device)
FIG. 4 shows a GaN substrate 1 (group III nitride semiconductor substrate) of this embodiment.
The GaN substrate 1 includes a sapphire substrate 11 as a base substrate, a GaN layer 12 formed on the sapphire substrate 11, an undoped GaN layer 13 formed on the GaN layer 12, and an undoped GaN layer 13. And an Fe-doped GaN layer 14 (group III nitride semiconductor crystal) formed.
The undoped GaN layer 13 is a GaN layer to which no transition metal atom is added.
The Fe-doped GaN layer 14 is a group III nitride semiconductor crystal to which Fe atoms as transition metal atoms are added, and has a Ga atom vacancy density of 1 × 10 16 cm −3 or less.
Here, the Ga atom vacancy density is 1 × 10 16 cm −3 or less means that when there are only Ga atom vacancies, the density of Ga atom-only vacancies is 1 × 10 16 cm 3. -3 or less, and when there are complex defects of Ga atoms and other impurity atoms (for example, oxygen atoms), only Ga atom vacancies and Ga atoms and other impurity atoms (for example, oxygen atoms) ) And the combined defect are 1 × 10 16 cm −3 or less.

また、FeドープGaN層14のFe原子の密度は、5×1017cm−3〜1×1020cm−3である。なかでも、FeドープGaN層14のFe原子の密度は、7×1017cm−3以上であることが好ましい。7×1017cm−3以上とすることで、FeドープGaN層14を確実に半絶縁性とすることができる。
また、FeドープGaN層14のFe原子の密度は、FeドープGaN層14中の酸素原子、シリコン原子の合計の密度よりも高い。例えば、酸素原子、シリコン原子の密度の合計は、5×1017cm−3未満である。
ここで、酸素原子、シリコン原子は、ドナー不純物であり、電子を発生させるものである。
なお、Fe原子の密度、酸素原子、シリコン原子の密度は、例えば、二次イオン質量分析、オージェ分光スペクトル等により測定することができる。
さらに、このようなGaN基板1のFeドープGaN層14の貫通転位密度は、1×108cm-2以下である。また、このようなGaN基板1のFeドープGaN層14の陽電子寿命は、165ps以下である。
Further, the density of Fe atoms in the Fe-doped GaN layer 14 is 5 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 . In particular, the density of Fe atoms in the Fe-doped GaN layer 14 is preferably 7 × 10 17 cm −3 or more. By setting it as 7 * 10 < 17 > cm < -3 > or more, the Fe dope GaN layer 14 can be made semi-insulating reliably.
Further, the density of Fe atoms in the Fe-doped GaN layer 14 is higher than the total density of oxygen atoms and silicon atoms in the Fe-doped GaN layer 14. For example, the total density of oxygen atoms and silicon atoms is less than 5 × 10 17 cm −3 .
Here, oxygen atoms and silicon atoms are donor impurities and generate electrons.
The density of Fe atoms, the density of oxygen atoms, and the density of silicon atoms can be measured by, for example, secondary ion mass spectrometry, Auger spectroscopy spectrum, or the like.
Further, the threading dislocation density of the Fe-doped GaN layer 14 of the GaN substrate 1 is 1 × 10 8 cm −2 or less. Further, the positron lifetime of the Fe-doped GaN layer 14 of the GaN substrate 1 is 165 ps or less.

図5には、このようなGaN基板1を使用した半導体装置4が示されている。
この半導体装置4は、GaN基板1と、このGaN基板1上に積層された半導体層41とを有する。半導体層41は、GaNチャネル層411と、このGaNチャネル層411上に設けられたAlGaN電子供給層412とを有する。AlGaN電子供給層412上には、ソース電極42、ドレイン電極43が形成されている。さらに、図示しないゲート絶縁膜(例えば、SiO2膜)を介して、AlGaN電子供給層412上には、ゲート電極44も形成されている。
FIG. 5 shows a semiconductor device 4 using such a GaN substrate 1.
The semiconductor device 4 includes a GaN substrate 1 and a semiconductor layer 41 stacked on the GaN substrate 1. The semiconductor layer 41 includes a GaN channel layer 411 and an AlGaN electron supply layer 412 provided on the GaN channel layer 411. A source electrode 42 and a drain electrode 43 are formed on the AlGaN electron supply layer 412. Further, a gate electrode 44 is also formed on the AlGaN electron supply layer 412 via a gate insulating film (for example, SiO 2 film) (not shown).

(GaN基板の製造方法)
次に、GaN基板1の製造方法について説明する。
先ず、厚さ2μmのGaN層12が形成された(0001)面のサファイア基板11に、酸化珪素(SiO2)膜を形成する。次に、リソグラフィ技術を用いて、酸化珪素(SiO2)膜をエッチングし、図6(A)に示すように、開口部151を形成し、ストライプ状のマスク15とする。
ここで、マスク15のストライプの長手方向は、サファイア基板11の<1−100>方向に沿った方向である。
なお、GaN層12は、MOCVD(有機金属気相成長)法により、形成されたものである。
(Method for manufacturing GaN substrate)
Next, a method for manufacturing the GaN substrate 1 will be described.
First, a silicon oxide (SiO 2 ) film is formed on a (0001) -plane sapphire substrate 11 on which a GaN layer 12 having a thickness of 2 μm is formed. Next, the silicon oxide (SiO 2 ) film is etched by using a lithography technique to form an opening 151 as shown in FIG.
Here, the longitudinal direction of the stripe of the mask 15 is a direction along the <1-100> direction of the sapphire substrate 11.
The GaN layer 12 is formed by MOCVD (metal organic chemical vapor deposition).

次に、図7に示すHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)装置3の反応管30内の基板ホルダ31にマスクが形成されたサファイア基板11をセットする。
そして、ガス導入管33、34より窒素(N2)ガスを供給して反応管(反応室)30内をパージする。反応管30内に供給したガスは、排出口38より排出される。反応管30内を十分パージした後、水素(H2)ガスに切替えて、ヒータ35により反応管30を昇温する。成長領域36の温度が500℃前後となったら、ガス導入管33よりアンモニア(NH3)ガスを加えて昇温する。さらにGaソース37領域の温度が850℃、成長領域36の温度が900℃以上、1200℃以下になるまで昇温を続ける。
Next, the sapphire substrate 11 having a mask formed thereon is set on the substrate holder 31 in the reaction tube 30 of the HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) apparatus 3 shown in FIG.
Then, nitrogen (N 2 ) gas is supplied from the gas introduction pipes 33 and 34 to purge the inside of the reaction pipe (reaction chamber) 30. The gas supplied into the reaction tube 30 is discharged from the discharge port 38. After sufficiently purging the inside of the reaction tube 30, the reaction tube 30 is heated by the heater 35 by switching to hydrogen (H 2 ) gas. When the temperature of the growth region 36 reaches around 500 ° C., the temperature is increased by adding ammonia (NH 3 ) gas from the gas introduction pipe 33. Further, the temperature rise is continued until the temperature of the Ga source 37 region is 850 ° C. and the temperature of the growth region 36 is 900 ° C. or more and 1200 ° C. or less.

Gaソース37領域の温度及び成長領域36の温度が安定してからガス導入管34よりHClガスを加えて供給し、ソースボート39内のガリウム(Ga)37と反応させて塩化ガリウム(GaCl)を生成し、成長領域36に輸送する。成長領域36では、NH3ガスとGaClとが反応して、GaNが成長する。
マスク15の開口部151に形成されたGaNの結晶核から図6(B)に示すように、ファセット構造Fが形成される。このファセット構造Fは、{1−102}を側壁とするものであり、サファイア基板11の基板面に対して傾斜した傾斜面を有し断面三角形状となっている。
その後、図6(C)に示すように、隣接するファセット構造F同士が合体し、マスク15を覆い始める。これにより、図6(D)に示すように、アンドープGaN層13が形成される。
After the temperature of the Ga source 37 region and the temperature of the growth region 36 are stabilized, HCl gas is added from the gas introduction pipe 34 and supplied, and reacted with gallium (Ga) 37 in the source boat 39 to cause gallium chloride (GaCl). It is generated and transported to the growth region 36. In the growth region 36, NH 3 gas and GaCl react to grow GaN.
As shown in FIG. 6B, a facet structure F is formed from the crystal nuclei of GaN formed in the opening 151 of the mask 15. This facet structure F has {1-102} as a side wall, has an inclined surface inclined with respect to the substrate surface of the sapphire substrate 11, and has a triangular cross section.
Thereafter, as shown in FIG. 6C, the adjacent facet structures F are united and begin to cover the mask 15. As a result, an undoped GaN layer 13 is formed as shown in FIG.

アンドープGaN層13の厚みが所定の厚み(例えば20μm)となったら、管32中にHClガスを導入する。管32中には、棒状の鉄原料(例えば、純度99.999%)32Aが互いに隙間をあけて配置されている。管32内をHClガスが流れることで、FeClが発生する。HClガスの流量を調節する(例えば、0.01cc/min以上、100cc/min以下)ことによって、成長領域36には、所望量のFeClが供給される。なお、管32の径は、1mmφ以上、100mmφであることが好ましい。また、棒状の鉄原料の温度は500℃以上、1200℃以下である。
これにより、アンドープGaN層13上に、FeドープGaN層14が形成されることとなる。
このとき、窒素原料ガス(NH3ガス)の供給量と、III族原料ガス(HClガス)の供給量との比であるV/III比は、30以下である。より好ましくは、V/III比は、15以下である。
また、FeドープGaN層14の成長温度は、900℃以上、1200℃以下である。
When the thickness of the undoped GaN layer 13 reaches a predetermined thickness (for example, 20 μm), HCl gas is introduced into the tube 32. In the pipe 32, rod-shaped iron raw materials (for example, purity 99.999%) 32A are arranged with a gap therebetween. As HCl gas flows through the tube 32, FeCl 2 is generated. A desired amount of FeCl 2 is supplied to the growth region 36 by adjusting the flow rate of the HCl gas (for example, 0.01 cc / min or more and 100 cc / min or less). The diameter of the tube 32 is preferably 1 mmφ or more and 100 mmφ. Moreover, the temperature of a rod-shaped iron raw material is 500 degreeC or more and 1200 degrees C or less.
As a result, the Fe-doped GaN layer 14 is formed on the undoped GaN layer 13.
At this time, the V / III ratio, which is the ratio between the supply amount of the nitrogen source gas (NH 3 gas) and the supply amount of the group III source gas (HCl gas), is 30 or less. More preferably, the V / III ratio is 15 or less.
The growth temperature of the Fe-doped GaN layer 14 is 900 ° C. or more and 1200 ° C. or less.

さらに、FeドープGaN層14を成長させる際の反応管30内の圧力は常圧程度(例えば0.050MPa以上、0.150MPa以下)である。
反応管30内の圧力を高めることで、HClガスの流速が遅くなり、Gaソースや、鉄原料との反応を充分に促進することができる。これにより、成長領域36には、多くのGaClや、FeClを供給することができ、Ga原子空孔密度が低いFeドープGaN層14を形成することができる。
さらには、未反応のHClガスが成長領域36に供給されにくくなるので、FeドープGaN層14の結晶の質があがり、Ga原子空孔密度が低いFeドープGaN層14を形成することができる。
また、FeドープGaN層14を成長させる際、キャリアガスとして、Hガスを使用することが好ましい。FeドープGaN層14を成長させる際、成長領域36には、GaClが供給されるが、FeドープGaN層14を形成するには、Cl原子をGa原子から分離させる必要がある。このとき、Hガスが多く存在すると、Cl原子がGa原子から分離されやすくなる。これにより、Ga原子の供給量を増加させることができ、Ga原子空孔密度が低いFeドープGaN層14を形成することができる。
Furthermore, the pressure in the reaction tube 30 when growing the Fe-doped GaN layer 14 is about normal pressure (for example, 0.050 MPa or more and 0.150 MPa or less).
By increasing the pressure in the reaction tube 30, the flow rate of the HCl gas becomes slow, and the reaction with the Ga source and the iron raw material can be sufficiently promoted. Thus, a large amount of GaCl or FeCl 2 can be supplied to the growth region 36, and the Fe-doped GaN layer 14 having a low Ga atom vacancy density can be formed.
Furthermore, since it becomes difficult to supply unreacted HCl gas to the growth region 36, the crystal quality of the Fe-doped GaN layer 14 is improved, and the Fe-doped GaN layer 14 having a low Ga atom vacancy density can be formed.
Further, when the Fe-doped GaN layer 14 is grown, it is preferable to use H 2 gas as a carrier gas. When the Fe-doped GaN layer 14 is grown, GaCl is supplied to the growth region 36. In order to form the Fe-doped GaN layer 14, it is necessary to separate Cl atoms from Ga atoms. At this time, when a large amount of H 2 gas is present, Cl atoms are easily separated from Ga atoms. Thereby, the supply amount of Ga atoms can be increased, and the Fe-doped GaN layer 14 having a low Ga atom vacancy density can be formed.

ここで、本実施形態では、鉄原料として、有機金属原料を使用せず、高純度鉄(鉄元素を含む無機化合物)を原料としている。鉄原料として、有機金属原料を使用した場合には、FeドープGaN層14中に有機金属原料に含まれる酸素が多量に導入されることとなる。
これに対し、本実施形態では、鉄原料として、高純度鉄(鉄元素を含む無機化合物)を使用しているので、多量の酸素がFeドープGaN層14中に導入されることを防止することができる。
FeドープGaN層14が所定の厚み(例えば、110〜140μm)となった後、管34,32からのHClガスの供給を停止し、ヒータ35の電源を遮断し反応管30を降温する。成長領域36の温度が500℃前後以下となったら、ガス導入管33からのアンモニア(NH3)ガスの供給を停止し、ガス導入管33、34より窒素(N2)ガスを供給して反応管(反応室)30内を十分パージした後、サファイア基板11を取り出す。
HVPE装置3において、ソースボート39および管32は、円筒状の遮蔽部材Sにより区画された領域内に配置されている。
Here, in this embodiment, an organic metal raw material is not used as the iron raw material, and high-purity iron (an inorganic compound containing an iron element) is used as the raw material. When an organic metal material is used as the iron material, a large amount of oxygen contained in the organic metal material is introduced into the Fe-doped GaN layer 14.
In contrast, in this embodiment, high-purity iron (an inorganic compound containing an iron element) is used as the iron raw material, so that a large amount of oxygen is prevented from being introduced into the Fe-doped GaN layer 14. Can do.
After the Fe-doped GaN layer 14 reaches a predetermined thickness (for example, 110 to 140 μm), the supply of HCl gas from the tubes 34 and 32 is stopped, the power supply to the heater 35 is shut off, and the temperature of the reaction tube 30 is lowered. When the temperature of the growth region 36 is about 500 ° C. or less, the supply of ammonia (NH 3 ) gas from the gas introduction pipe 33 is stopped, and nitrogen (N 2 ) gas is supplied from the gas introduction pipes 33 and 34 to react. After sufficiently purging the inside of the tube (reaction chamber) 30, the sapphire substrate 11 is taken out.
In the HVPE apparatus 3, the source boat 39 and the pipe 32 are arranged in a region partitioned by the cylindrical shielding member S.

なお、FeドープGaN層14を形成する際のV/III比や、FeドープGaN層14の成長温度等の条件のみならず、900〜1200℃でのサファイア基板11表面の清浄化、ガス供給のサイクル(例えば、GaN成長前に、アンモニアを反応管30内に充填する等)、マスク幅、マスクピッチ、管32の径、管32へのHClガスの供給量、鉄原料の温度、反応管30内の圧力、Hキャリアガスの供給等の種々の条件を最適に調整することで、FeドープGaN層14のGa原子空孔密度を1×1016cm−3以下とすることができる。 In addition to conditions such as the V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer 14 and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer 14, the surface of the sapphire substrate 11 is cleaned at 900 to 1200 ° C. Cycle (for example, filling the reaction tube 30 with ammonia before GaN growth, etc.), mask width, mask pitch, diameter of the tube 32, supply amount of HCl gas to the tube 32, temperature of the iron raw material, reaction tube 30 The Ga atom vacancy density of the Fe-doped GaN layer 14 can be reduced to 1 × 10 16 cm −3 or less by optimally adjusting various conditions such as the internal pressure and the supply of H 2 carrier gas.

このような本実施形態の作用効果を以下に説明する。
本実施形態のGaN基板1は、FeがドープされたFeドープGaN層14を表面に有している。
このFeドープGaN層14では、Ga原子空孔にFe原子が入ることとなる。Fe原子は、Ga原子空孔に入り、アクセプタとして機能し、ドナーを補償する。これにより、高抵抗のFeドープGaN層14が得られることとなる。
Such effects of the present embodiment will be described below.
The GaN substrate 1 of the present embodiment has a Fe-doped GaN layer 14 doped with Fe on the surface.
In this Fe-doped GaN layer 14, Fe atoms enter Ga atom vacancies. Fe atoms enter Ga vacancies, function as acceptors, and compensate donors. As a result, a high-resistance Fe-doped GaN layer 14 is obtained.

さらに、Fe原子を導入することにより、残留電子密度が低減し、フェルミ準位が伝導帯端から離れてバンドギャップの中央に寄ることとなる。これにより、図8に示すように、Ga原子空孔形成エネルギーが増加する(なお、Ga原子のみの空孔の形成エネルギーのみならず、Ga原子と他の不純物原子(例えば、酸素原子)との複合欠陥の形成エネルギーも増加する)。そのため、Ga原子空孔が形成されにくくなると考えられる。なお、図8において、Evは、伝導帯のエネルギー準位を示し、Ecは、価電子帯のエネルギー準位を示す。
さらに、GaN層に、Feを添加することで、Ga原子空孔にFe原子が入ることとなり、空孔密度が減少する。
これに加え、本実施形態では、HVPE法を使用して、FeドープGaN層14を形成している。HVPE法では、V/III比を低くすることができ、さらに、本実施形態では、V/III比を30以下、好ましくは、15以下としているので、III族原子であるGa原子空孔が形成されにくい。また、FeドープGaN層14の下地層となるアンドープGaN層13をFIELO(facet-initiated epitaxial lateral overgrowth)法により形成しているため、アンドープGaN層13、さらには、アンドープGaN層13上のFeドープGaN層14には、貫通転位が少なく、貫通転位に起因する歪場が小さなものとなる。歪場が生じると、その周囲に点欠陥が生じ易くなるが、本実施形態では、歪場が非常に小さいため、FeドープGaN層14に点欠陥が生じにくくなる。すなわち、Ga原子空孔が形成されにくくなるのである。
このような種々の条件のもとで、FeドープGaN層14を形成すると、FeドープGaN層14中のGa原子空孔密度が1×1016cm−3以下とすることができる。Ga空孔密度が低減することによっても、抵抗値の高い半絶縁性のFeドープGaN層14を得ることができる。
Furthermore, by introducing Fe atoms, the residual electron density is reduced, and the Fermi level moves away from the conduction band edge and approaches the center of the band gap. As a result, as shown in FIG. 8, the Ga atom vacancy formation energy increases (not only the Ga atom vacancy formation energy but also Ga atoms and other impurity atoms (for example, oxygen atoms) The energy of forming complex defects also increases. For this reason, it is considered that Ga atom vacancies are hardly formed. In FIG. 8, Ev represents the energy level of the conduction band, and Ec represents the energy level of the valence band.
Furthermore, by adding Fe to the GaN layer, Fe atoms enter Ga atomic vacancies, and the vacancy density decreases.
In addition, in this embodiment, the Fe-doped GaN layer 14 is formed using the HVPE method. In the HVPE method, the V / III ratio can be lowered, and in the present embodiment, the V / III ratio is set to 30 or less, preferably 15 or less, so that Ga atom vacancies that are Group III atoms are formed. It is hard to be done. In addition, since the undoped GaN layer 13 serving as the underlying layer of the Fe-doped GaN layer 14 is formed by FIELO (facet-initiated epitaxial lateral overgrowth) method, the undoped GaN layer 13 and further the Fe-doped GaN layer 13 on the undoped GaN layer 13 are formed. The GaN layer 14 has few threading dislocations and a small strain field due to threading dislocations. When a strain field is generated, point defects are likely to be generated around the strain field. However, in this embodiment, since the strain field is very small, point defects are hardly generated in the Fe-doped GaN layer 14. That is, Ga atom vacancies are hardly formed.
When the Fe-doped GaN layer 14 is formed under such various conditions, the Ga atom vacancy density in the Fe-doped GaN layer 14 can be set to 1 × 10 16 cm −3 or less. The semi-insulating Fe-doped GaN layer 14 having a high resistance value can also be obtained by reducing the Ga vacancy density.

なお、FeドープGaN層の抵抗値が高いことは、必ずしもIII族原子空孔密度が低いことを意味するものではない。すなわち、例えば貫通転位密度を高くする、グレイン成長させる、アクセプタとドナーとをほぼ同数大量に存在させる等することで、FeドープGaN層の抵抗値を高くすることが可能である。しかしながら、本実施形態のように、Ga原子空孔密度を制御し、1×1016cm−3以下とすることで、FeドープGaN層14の抵抗値を高めるとともに、FeドープGaN層14上に、GaNチャネル層411や、AlGaN電子供給層412を形成し、トランジスタを構成した際に、GaNチャネル層411に多くの正孔が移動せず、GaNチャネル層411の機能が正孔の移動により阻害されることを防止することができるのである。 Note that a high resistance value of the Fe-doped GaN layer does not necessarily mean that the group III atomic vacancy density is low. That is, for example, the resistance value of the Fe-doped GaN layer can be increased by increasing the threading dislocation density, grain growth, or the presence of substantially the same number of acceptors and donors. However, as in this embodiment, by controlling the Ga atom vacancy density to 1 × 10 16 cm −3 or less, the resistance value of the Fe-doped GaN layer 14 is increased, and the Fe-doped GaN layer 14 is formed on the Fe-doped GaN layer 14. When a transistor is formed by forming the GaN channel layer 411 or the AlGaN electron supply layer 412, many holes do not move to the GaN channel layer 411, and the function of the GaN channel layer 411 is hindered by the movement of holes. It can be prevented.

また、本実施実施形態では、Fe原子を添加することで、FeドープGaN層14を形成している。
Fe原子は、Ga原子空孔に入り易く、さらに、空孔に入ったFe原子は、空孔から動きにくいため、Ga原子空孔密度が1×1016cm−3以下である抵抗値の高いFeドープGaN層14が得られることとなる。
これに加え、Feの密度が5×1017cm−3〜1×1020cm−3とし、所定の範囲の密度とすることで、結晶性の劣化を抑えた半絶縁性の高抵抗のFeドープGaN層14を得ることができる。
また、本実施形態では、GaN層14にドープする金属原子として、Fe原子を採用している。FeドープGaN層14をHVPE法で作製する際に、Fe原子を塩化物として安定的に移送することができ、FeドープGaN層14を安定的に製造することができる。
In the present embodiment, the Fe-doped GaN layer 14 is formed by adding Fe atoms.
Since Fe atoms easily enter Ga vacancies, and Fe atoms that have entered vacancies hardly move from the vacancies, the Ga atom vacancy density is 1 × 10 16 cm −3 or less and the resistance value is high. Thus, the Fe-doped GaN layer 14 is obtained.
In addition to this, by setting the density of Fe to 5 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 20 cm −3 and a density within a predetermined range, a semi-insulating high-resistance Fe that suppresses deterioration of crystallinity. A doped GaN layer 14 can be obtained.
In the present embodiment, Fe atoms are employed as the metal atoms doped into the GaN layer 14. When the Fe-doped GaN layer 14 is produced by the HVPE method, Fe atoms can be stably transferred as chloride, and the Fe-doped GaN layer 14 can be produced stably.

さらに、本実施形態では、Fe原子の密度を、ドナー不純物(酸素原子およびシリコン原子)の密度よりも高くしている。Fe原子は、アクセプタとして機能するため、Fe原子の密度を、ドナー不純物密度よりも高くとすることで、残留ドナーを補償し、高抵抗のFeドープGaN層14を得ることができる。   Furthermore, in this embodiment, the density of Fe atoms is made higher than the density of donor impurities (oxygen atoms and silicon atoms). Since Fe atoms function as an acceptor, by making the density of Fe atoms higher than the density of donor impurities, residual donors can be compensated for and high-resistance Fe-doped GaN layer 14 can be obtained.

なお、本発明は前述の実施形態に限定されるものではなく、本発明の目的を達成できる範囲での変形、改良等は本発明に含まれるものである。
例えば、前記実施形態では、FeドープGaN層14を有するGaN基板1を製造したが、これに限らず、FeドープGaN層14を、例えば、素子間の分離を行なう素子分離膜として使用してもよい。
また、例えば、FeドープGaN層14を半導体レーザ装置の電流狭窄層として使用してもよい。このような抵抗値の高いFeドープGaN層14を電流狭窄層として使用することで、有効に電流を阻止することができる。
It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiments, and modifications, improvements, and the like within the scope that can achieve the object of the present invention are included in the present invention.
For example, in the above-described embodiment, the GaN substrate 1 having the Fe-doped GaN layer 14 is manufactured. However, the present invention is not limited thereto, and the Fe-doped GaN layer 14 may be used as an element isolation film that performs isolation between elements, for example. Good.
Further, for example, the Fe-doped GaN layer 14 may be used as a current confinement layer of a semiconductor laser device. By using such a Fe-doped GaN layer 14 having a high resistance value as a current confinement layer, current can be effectively blocked.

さらには、前記実施形態では、GaN基板1を、サファイア基板11を有するものとしたが、これに限らず、サファイア基板11を剥離し、GaN自立基板として使用してもよい。
前記実施形態では、GaN基板1を使用して、トランジスタである半導体装置4を構成したが、これに限らず、例えば、GaN基板1上に多数のマトリクス状に配列した微細なLEDを配置した発光装置としてもよい。
また、前記実施形態では、下地基板としてサファイア基板を使用したが、スピネル基板、SiC基板、ZnO基板、Ga基板、シリコン基板等を用いてもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the GaN board | substrate 1 shall have the sapphire board | substrate 11, it is not restricted to this, You may peel the sapphire board | substrate 11 and use it as a GaN self-supporting board | substrate.
In the embodiment, the GaN substrate 1 is used to configure the semiconductor device 4 that is a transistor. However, the present invention is not limited to this. For example, light emission in which a number of fine LEDs arranged in a matrix are arranged on the GaN substrate 1. It is good also as an apparatus.
In the above embodiment uses the sapphire substrate as the base substrate, a spinel substrate, SiC substrate, ZnO substrate, Ga 2 O 3 substrate, may be a silicon substrate or the like.

さらに、前記実施形態では、GaN層(III族窒化物半導体結晶)に添加する遷移金属原子として、Fe原子を例示したが、これに限らず、例えば、Ti,V,Cr,Mn,Fe,Co,Ni,Cuからなる群から選ばれる一または二以上の遷移金属原子であればよい。
図9に示すように、これらの遷移金属原子は、伝導帯と、価電子帯との間の禁制帯にフェルミ準位を形成する(図9の右端の矢印は、各III族窒化物半導体結晶のバンドギャップを示す)。従って、このような遷移金属原子を使用することで、III族原子の空孔形成エネルギーが増加する。そのため、III族原子の空孔が形成されにくくなり、III族原子空孔密度が1016cm−3以下とすることができる。
また、なかでも、Ti,V,Cr,Fe,Co,Niからなる群から選ばれる一または二以上の遷移金属原子であることが好ましい。これらの遷移金属原子は、III族原子の空孔に入り易く、さらに、前記空孔から動きにくいため、このような遷移金属原子を選択することで、抵抗値の高いIII族窒化物半導体結晶が得られることとなる。
さらに、遷移金属原子に加え、他の原子を添加してもよい。
Furthermore, in the said embodiment, although the Fe atom was illustrated as a transition metal atom added to a GaN layer (III group nitride semiconductor crystal), it is not restricted to this, For example, Ti, V, Cr, Mn, Fe, Co One or two or more transition metal atoms selected from the group consisting of, Ni and Cu may be used.
As shown in FIG. 9, these transition metal atoms form a Fermi level in the forbidden band between the conduction band and the valence band (the arrows on the right end of FIG. 9 indicate the group III nitride semiconductor crystals). Shows the band gap. Therefore, by using such a transition metal atom, the vacancy formation energy of the group III atom is increased. Therefore, the group III atom vacancies are hardly formed, and the group III atom vacancy density can be 10 16 cm −3 or less.
Of these, one or more transition metal atoms selected from the group consisting of Ti, V, Cr, Fe, Co, and Ni are preferable. Since these transition metal atoms easily enter the vacancies of group III atoms and are difficult to move from the vacancies, by selecting such transition metal atoms, a group III nitride semiconductor crystal having a high resistance value can be obtained. Will be obtained.
Further, other atoms may be added in addition to the transition metal atom.

また、前記実施形態では、III族窒化物半導体結晶として、GaNを例示したがこれに限られるものでない。例えば、InAlGaNや、AlGaN等であってもよい。すなわち、InAlyGa1-x-yN(0≦x<1、0≦y<1、0≦x+y<1)であってもよい。
さらには、AlNや、InN等であってもよい。
また、前記実施形態では、FeドープGaN層14の下地層となるアンドープGaN層13をFIELO(facet-initiated epitaxial lateral overgrowth)法により形成したが、これに限らず、例えば、アンドープGaN層13を設けずに、FeドープGaN層14自体をFIELO(facet-initiated epitaxial lateral overgrowth)法により形成してもよい。
さらには、前記実施形態では、鉄原料として、有機金属原料を使用せず、高純度鉄(鉄元素を含む無機化合物)を原料としたが、例えば、製造条件を適宜調整することで、フェロセン等の有機金属原料を使用してもよい。
Moreover, in the said embodiment, although GaN was illustrated as a group III nitride semiconductor crystal, it is not restricted to this. For example, InAlGaN or AlGaN may be used. That may be In x Al y Ga 1-x -y N (0 ≦ x <1,0 ≦ y <1,0 ≦ x + y <1).
Furthermore, AlN, InN, or the like may be used.
Moreover, in the said embodiment, although the undoped GaN layer 13 used as the base layer of the Fe dope GaN layer 14 was formed by FIELO (facet-initiated epitaxial lateral overgrowth) method, it does not restrict to this, For example, the undoped GaN layer 13 is provided. Alternatively, the Fe-doped GaN layer 14 itself may be formed by FIELO (facet-initiated epitaxial lateral overgrowth) method.
Furthermore, in the said embodiment, although the organometallic raw material was not used as an iron raw material, but high purity iron (inorganic compound containing an iron element) was used as the raw material, for example, ferrocene etc. can be adjusted by adjusting manufacturing conditions suitably. Organic metal raw materials may be used.

次に、本発明の実施例について説明する。
(実施例1)
前記実施形態と同様の方法で、図7に示したHVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)装置を使用し、GaN基板を製造した。
厚さ2μmのGaN層が形成された(0001)面のサファイア基板上に、EB(電子ビーム)蒸着によってSiO層を形成し、フォトリソグラフィとフッ酸系のウェットエッチングによって前記実施形態と同様のマスクを形成した。
次に、HVPE装置にサファイア基板を装着し、前記実施形態と同様の方法で、FIELO法によりアンドープGaN層を形成するとともに、FeドープGaN層を形成した。
FeドープGaN層を形成する際の鉄原料の温度は850℃とした。
FeドープGaN層を形成する際のV/III比は、15であり、FeドープGaN層の成長温度が1040℃である。また、HCl(Fe)分圧(全成長ガスに対する鉄原料上HClの分圧)を6.3Paとした。FeドープGaN層の厚みを110μmとした。また、FeドープGaN層中のFe原子濃度は、1.0×1018cm−3であった。
さらに、ドナー不純物密度(酸素原子、シリコン原子の合計密度)は、5×1017cm−3であった。転位密度は2.3×10cm−2であった。
なお、その他のFeドープGaN層の成長条件は以下の通りである。
・マスク幅 3μm
・マスクピッチ 7μm
・管32の径 6mmφ
・鉄原料の温度 850℃
・反応管内の圧力 0.099MPa
・キャリアガス Hガス
Next, examples of the present invention will be described.
Example 1
A GaN substrate was manufactured using the HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) apparatus shown in FIG. 7 by the same method as in the previous embodiment.
An SiO 2 layer is formed by EB (electron beam) evaporation on a (0001) sapphire substrate on which a GaN layer having a thickness of 2 μm is formed, and the same as in the previous embodiment by photolithography and hydrofluoric acid-based wet etching. A mask was formed.
Next, a sapphire substrate was mounted on the HVPE apparatus, and an undoped GaN layer was formed by the FIELO method and an Fe-doped GaN layer was formed by the same method as in the previous embodiment.
The temperature of the iron raw material when forming the Fe-doped GaN layer was 850 ° C.
The V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer is 15, and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer is 1040 ° C. The HCl (Fe) partial pressure (partial pressure of HCl on the iron raw material with respect to the total growth gas) was set to 6.3 Pa. The thickness of the Fe-doped GaN layer was 110 μm. Further, the Fe atom concentration in the Fe-doped GaN layer was 1.0 × 10 18 cm −3 .
Furthermore, the donor impurity density (total density of oxygen atoms and silicon atoms) was 5 × 10 17 cm −3 . The dislocation density was 2.3 × 10 7 cm −2 .
The other growth conditions for the Fe-doped GaN layer are as follows.
・ Mask width 3μm
・ Mask pitch 7μm
・ Diameter of pipe 32 6mmφ
・ Iron raw material temperature 850 ℃
-Pressure in reaction tube 0.099MPa
・ Carrier gas H 2 gas

(実施例2)
実施例1と同様の方法で、GaN基板を製造した。
FeドープGaN層を形成する際のV/III比は、15であり、FeドープGaN層の成長温度が1040℃である。また、HCl(Fe)分圧を12.5Paとした。他の条件は、実施例1と同じである。
FeドープGaN層の厚みを120μmとした。
また、FeドープGaN層中のFe原子濃度は、4.0×1018cm−3であった。
さらに、ドナー不純物密度(酸素原子、シリコン原子の合計密度)は、5×1017cm−3であった。転位密度は1.4×10cm−2であった。
(Example 2)
A GaN substrate was manufactured in the same manner as in Example 1.
The V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer is 15, and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer is 1040 ° C. The HCl (Fe) partial pressure was 12.5 Pa. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
The thickness of the Fe-doped GaN layer was 120 μm.
The Fe atom concentration in the Fe-doped GaN layer was 4.0 × 10 18 cm −3 .
Furthermore, the donor impurity density (total density of oxygen atoms and silicon atoms) was 5 × 10 17 cm −3 . The dislocation density was 1.4 × 10 7 cm −2 .

(実施例3)
実施例1と同様の方法でGaN基板を製造した。
FeドープGaN層を形成する際のV/III比は、15であり、FeドープGaN層の成長温度は1040℃である。また、HCl(Fe)分圧を62.5Paとした。他の条件は、実施例1と同じである。
FeドープGaN層の厚みを90μmとした。
また、FeドープGaN層中のFe原子濃度は、9.5×1019cm−3であった。
さらに、ドナー不純物密度(酸素原子、シリコン原子の合計密度)は、5×1017cm−3であった。転位密度は2.5×10cm−2であった。
(Example 3)
A GaN substrate was manufactured in the same manner as in Example 1.
The V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer is 15, and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer is 1040 ° C. The HCl (Fe) partial pressure was 62.5 Pa. Other conditions are the same as those in the first embodiment.
The thickness of the Fe-doped GaN layer was 90 μm.
Further, the Fe atom concentration in the Fe-doped GaN layer was 9.5 × 10 19 cm −3 .
Furthermore, the donor impurity density (total density of oxygen atoms and silicon atoms) was 5 × 10 17 cm −3 . The dislocation density was 2.5 × 10 7 cm −2 .

(実施例4)
(0001)面のサファイア基板上に、MOCVD法により厚さ70nmの低温GaNバッファー層を形成した。
具体的には、サファイア基板を1050℃で10分間熱処理した後、降温して500℃で安定させ、TMG(トリメチルガリウム)とアンモニアガスを供給した。TMG、アンモニアガスの供給量は、それぞれ10μmol/min、5000cc/minとし、低温GaNバッファー層は70nmの厚さとした。
次に、前記実施形態と同様のHVPE装置を使用し、前記実施形態と同様の方法でFeドープGaN層を形成した。
ここでのFeドープGaN層は、FIELO法により形成されたものではない。
FeドープGaN層を形成する際のV/III比は、15であり、FeドープGaN層の成長温度は1040℃である。また、HCl(Fe)分圧を12.5Paとした。
FeドープGaN層の厚みを30μmとした。
また、FeドープGaN層中のFe原子濃度は、4.0×1018cm−3であった。
さらに、ドナー不純物密度(酸素原子、シリコン原子の合計密度)は、5×1017cm−3であった。転位密度は1.2×10cm−2であった。
なお、その他のFeドープGaN層の成長条件は以下の通りである。
・管32の径 6mmφ
・鉄原料の温度 850℃
・反応管内の圧力 0.099MPa
・キャリアガス Hガス
Example 4
A low-temperature GaN buffer layer having a thickness of 70 nm was formed on the (0001) sapphire substrate by MOCVD.
Specifically, after heat-treating the sapphire substrate at 1050 ° C. for 10 minutes, the temperature was lowered and stabilized at 500 ° C., and TMG (trimethylgallium) and ammonia gas were supplied. The supply amounts of TMG and ammonia gas were 10 μmol / min and 5000 cc / min, respectively, and the low-temperature GaN buffer layer had a thickness of 70 nm.
Next, an Fe-doped GaN layer was formed by the same method as in the above embodiment using the same HVPE apparatus as in the above embodiment.
The Fe-doped GaN layer here is not formed by the FIELO method.
The V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer is 15, and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer is 1040 ° C. The HCl (Fe) partial pressure was 12.5 Pa.
The thickness of the Fe-doped GaN layer was 30 μm.
The Fe atom concentration in the Fe-doped GaN layer was 4.0 × 10 18 cm −3 .
Furthermore, the donor impurity density (total density of oxygen atoms and silicon atoms) was 5 × 10 17 cm −3 . The dislocation density was 1.2 × 10 8 cm −2 .
The other growth conditions for the Fe-doped GaN layer are as follows.
・ Diameter of pipe 32 6mmφ
・ Iron raw material temperature 850 ℃
-Pressure in reaction tube 0.099MPa
・ Carrier gas H 2 gas

(比較例1)
前記実施形態と同様の方法で、GaN基板を製造した。
FeドープGaN層を形成する際のV/III比は、15であり、FeドープGaN層の成長温度が1040℃である。また、HCl(Fe)分圧を3.8Paとした。
FeドープGaN層の厚みを90μmとした。
また、FeドープGaN層中のFe原子濃度は、3.2×1017cm−3であった。
さらに、ドナー不純物密度(酸素原子、シリコン原子の合計密度)は、5×1017cm−3であった。
(Comparative Example 1)
A GaN substrate was manufactured by the same method as in the previous embodiment.
The V / III ratio when forming the Fe-doped GaN layer is 15, and the growth temperature of the Fe-doped GaN layer is 1040 ° C. The HCl (Fe) partial pressure was 3.8 Pa.
The thickness of the Fe-doped GaN layer was 90 μm.
Further, the Fe atom concentration in the Fe-doped GaN layer was 3.2 × 10 17 cm −3 .
Furthermore, the donor impurity density (total density of oxygen atoms and silicon atoms) was 5 × 10 17 cm −3 .

(比較例2)
FeドープGaN層を形成せず、アンドープGaN層の厚みを180μmとした。他の条件は、実施例1と同じである。
(Comparative Example 2)
The Fe-doped GaN layer was not formed, and the thickness of the undoped GaN layer was 180 μm. Other conditions are the same as those in the first embodiment.

実施例1〜4、比較例1、2のGa原子空孔密度を、前記実施形態で述べた陽電子消滅法により計測したところ、以下のようになった。実施例1〜4では、Ga原子空孔密度は検出限界以下である。また、抵抗率を計測したところ、表1のようになった。
また、図10には、実施例1〜3と、比較例1におけるHCl(Fe)分圧とFe原子濃度との関係、HCl(Fe)分圧と抵抗率との関係を示す。
さらに、図11には、実施例4および比較例2のGaN基板のSパラメータの計測結果を示す。図11中、白丸が比較例2であり、黒四角が実施例4である。図11では、実施例4のSパラメータ(図11の飽和した領域、すなわち、横軸が0.5μm以上の領域の平均値)は、0.4370であり、比較例2のSパラメータ(図11の飽和した領域、すなわち、横軸が0.5μm以上の領域の平均値)は、0.4403である。
なお、陽電子消滅法による計測を行なった装置の分解能はFWHM(full width of half maximum)1.3keV、Sパラメータの計算範囲は511±0.76keVである。
The Ga atom vacancy densities of Examples 1 to 4 and Comparative Examples 1 and 2 were measured by the positron annihilation method described in the above embodiment, and the results were as follows. In Examples 1 to 4, the Ga atom vacancy density is below the detection limit. Moreover, when the resistivity was measured, it was as shown in Table 1.
FIG. 10 shows the relationship between HCl (Fe) partial pressure and Fe atom concentration in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1, and the relationship between HCl (Fe) partial pressure and resistivity.
Furthermore, in FIG. 11, the measurement result of the S parameter of the GaN substrate of Example 4 and Comparative Example 2 is shown. In FIG. 11, white circles are Comparative Example 2, and black squares are Example 4. In FIG. 11, the S parameter of Example 4 (the saturated value in FIG. 11, that is, the average value of the region having a horizontal axis of 0.5 μm or more) is 0.4370, and the S parameter of Comparative Example 2 (FIG. 11). Of the saturated region, that is, the average value of the region having a horizontal axis of 0.5 μm or more) is 0.4403.
In addition, the resolution of the apparatus which measured by the positron annihilation method is FWHM (full width of half maximum) 1.3 keV, and the calculation range of S parameter is 511 ± 0.76 keV.

また、実施例4の基板を電気炉内、窒素雰囲気下で熱処理を行なった。結果を表2に示す。 Further, the substrate of Example 4 was heat-treated in an electric furnace in a nitrogen atmosphere. The results are shown in Table 2.

表1を参照すると、Ga原子空孔密度が1×1016cm−3を超える比較例1、2では、抵抗率が低く、1×10(Ωcm)未満であり、半絶縁性となっていないことがわかる。これに対し、Ga原子空孔密度が1×1016cm−3以下である実施例1〜4では、抵抗率が高く、1×10(Ωcm)以上であり半絶縁性となっていることがわかる。
また、表2を参照すると、熱処理により抵抗率が低下することはなく、耐熱性が高いことがわかる。
Referring to Table 1, in Comparative Examples 1 and 2 where the Ga atom vacancy density exceeds 1 × 10 16 cm −3 , the resistivity is low, less than 1 × 10 7 (Ωcm), and it is semi-insulating. I understand that there is no. On the other hand, in Examples 1 to 4 where the Ga atom vacancy density is 1 × 10 16 cm −3 or less, the resistivity is high and is 1 × 10 7 (Ωcm) or more and is semi-insulating. I understand.
Further, referring to Table 2, it can be seen that the heat resistance does not decrease by heat treatment and the heat resistance is high.

陽電子消滅法を説明するための図であり、放射性同位元素(22Na)から放出された陽電子が電子とともに消滅し、γ線を放出する様子を示す図である。Is a diagram for explaining the positron annihilation method, it is a diagram showing a state in which positrons emitted from a radioisotope (22 Na) disappears with electron emits γ-rays. 陽電子が空孔型欠陥に捕獲される様子を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a mode that a positron is trapped by a void | hole type | mold defect. Siにおける空孔密度の検出限界を示す図である。It is a figure which shows the detection limit of the void density in Si. 本発明の実施形態にかかるGaN基板を示す図である。It is a figure which shows the GaN board | substrate concerning embodiment of this invention. GaN基板を使用した半導体装置を示す図である。It is a figure which shows the semiconductor device which uses a GaN substrate. GaN基板の製造工程を示す図である。It is a figure which shows the manufacturing process of a GaN substrate. HVPE(Hydride Vapor Phase Epitaxy)装置を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a HVPE (Hydride Vapor Phase Epitaxy) apparatus. Ga原子空孔を形成するエネルギーと、フェルミ準位との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between the energy which forms Ga atom vacancy, and Fermi level. 各遷移金属原子が伝導帯と、価電子帯との間の禁制帯にフェルミ準位を形成する様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that each transition metal atom forms a Fermi level in the forbidden band between a conduction band and a valence band. 実施例1〜3と、比較例1におけるHCl(Fe)分圧とFe原子濃度との関係、HCl(Fe)分圧と抵抗率との関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between Examples 1-3 and the HCl (Fe) partial pressure and Fe atom concentration in Comparative Example 1, and the relationship between HCl (Fe) partial pressure and resistivity. 実施例4および比較例2のGaN基板のSパラメータの計測結果を示す図である。It is a figure which shows the measurement result of the S parameter of the GaN substrate of Example 4 and Comparative Example 2.

符号の説明Explanation of symbols

1 GaN基板(III族窒化物半導体基板)
3 HVPE装置
4 半導体装置
11 サファイア基板
12 GaN層
13 アンドープGaN層
14 FeドープGaN層
15 マスク
30 反応管
31 基板ホルダ
32 管
32A 鉄原料
33 ガス導入管
34 ガス導入管
35 ヒータ
36 成長領域
37 Gaソース
38 排出口
39 ソースボート
41 半導体層
42 ソース電極
43 ドレイン電極
44 ゲート電極
151 開口部
411 チャネル層
412 電子供給層
F ファセット構造
S 遮蔽部材
1 GaN substrate (Group III nitride semiconductor substrate)
3 HVPE device 4 Semiconductor device 11 Sapphire substrate 12 GaN layer 13 Undoped GaN layer 14 Fe-doped GaN layer 15 Mask 30 Reaction tube 31 Substrate holder 32 Tube 32A Iron raw material 33 Gas introduction tube 34 Gas introduction tube 35 Heater 36 Growth region 37 Ga source 38 discharge port 39 source boat 41 semiconductor layer 42 source electrode 43 drain electrode 44 gate electrode 151 opening 411 channel layer 412 electron supply layer F facet structure S shielding member

Claims (6)

気相成長装置の反応室内に、
ハロゲン化されたIII族原料ガスと、
窒素原料ガスと、
ハロゲン化されたFe原子を含むドーピングガスと、
のキャリアガスと、
を供給して、
前記反応室内に保持されている基板上に、
前記Fe原子が添加された半絶縁性のIII族窒化物半導体結晶を形成する工程を含み、
前記窒素原料ガスの供給量と、前記III族原料ガスの供給量との比であるV/III比が30以下であり、
III族窒化物半導体結晶を形成する前記工程では、Fe原子の密度が、1.0×10 18 cm −3 以上、1×10 20 cm −3 以下であり、かつ、Si原子およびO原子の合計密度よりも高く、
Gaを必須元素として含む、III族窒化物半導体結晶を形成するIII族窒化物半導体結晶の製造方法。
In the reaction chamber of the vapor phase growth apparatus,
A halogenated group III source gas,
Nitrogen source gas,
A doping gas containing halogenated Fe atoms;
A carrier gas of H 2 ,
Supply
On the substrate held in the reaction chamber,
Forming a semi-insulating group III nitride semiconductor crystal doped with Fe atoms,
The supply amount of the nitrogen source gas, V / III ratio which is the ratio of the supply amount of the group III material gas is Ri 30 der below,
In the step of forming the group III nitride semiconductor crystal, the density of Fe atoms is 1.0 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, and the total of Si atoms and O atoms Higher than density,
A method for producing a group III nitride semiconductor crystal comprising forming a group III nitride semiconductor crystal containing Ga as an essential element .
請求項1に記載のIII族窒化物半導体結晶の製造方法において、
前記III族窒化物半導体結晶の成長温度が900℃以上、1200℃以下であるIII族窒化物半導体結晶の製造方法。
In the manufacturing method of the group III nitride semiconductor crystal of Claim 1,
A method for producing a group III nitride semiconductor crystal, wherein the growth temperature of the group III nitride semiconductor crystal is 900 ° C. or higher and 1200 ° C. or lower.
請求項1または2に記載のIII族窒化物半導体結晶の製造方法において、
前記III族窒化物半導体結晶中のIII族原子空孔密度が1×1016cm−3以下であるIII族窒化物半導体結晶の製造方法。
In the manufacturing method of the group III nitride semiconductor crystal of Claim 1 or 2,
A method for producing a group III nitride semiconductor crystal, wherein a group III atom vacancy density in the group III nitride semiconductor crystal is 1 × 10 16 cm −3 or less.
請求項1乃至のいずれか一項に記載のIII族窒化物半導体結晶の製造方法において、
前記Fe原子が添加されたIII族窒化物半導体結晶を形成する工程の前において、前記基板上に、遷移金属原子を含まないIII族窒化物半導体からなる下地層を形成する工程と、
前記下地層上に、開口部を有するマスクを形成するマスク層形成工程と、
をさらに含み、
前記マスク層形成工程の後に、前記Feが添加されたIII族窒化物半導体結晶を形成する工程を行い、
当該Fe原子が添加されたIII族窒化物半導体結晶を形成する工程において、前記開口部からIII族窒化物半導体からなる層を選択成長させる工程を含むIII族窒化物半導体結晶の製造方法。
In the manufacturing method of the group III nitride semiconductor crystal as described in any one of Claims 1 thru | or 3 ,
Before the step of forming the Fe atom is added, group III nitride semiconductor crystal, on the substrate, forming a base layer composed of a group III nitride semiconductor containing no transition metal atom,
A mask layer forming step of forming a mask having an opening on the underlayer;
Further including
After the mask layer forming step, performing a step of forming a group III nitride semiconductor crystal to which the Fe is added,
A method for producing a group III nitride semiconductor crystal, comprising the step of selectively growing a layer made of a group III nitride semiconductor from the opening in the step of forming a group III nitride semiconductor crystal to which the Fe atom is added.
請求項1乃至のいずれかに記載の前記III族窒化物半導体結晶を有するIII族窒化物半導体基板の製造方法。 The manufacturing method of the group III nitride semiconductor substrate which has the said group III nitride semiconductor crystal in any one of Claims 1 thru | or 4 . 請求項に記載のIII族窒化物半導体結晶基板の製造方法を含む半導体装置の製造方法であって、
前記III族窒化物半導体基板上に、半導体層を形成する半導体層形成工程を含む半導体装置の製造方法。
A manufacturing method of a semiconductor device including the manufacturing method of a group III nitride semiconductor crystal substrate according to claim 5 ,
A semiconductor device manufacturing method including a semiconductor layer forming step of forming a semiconductor layer on the group III nitride semiconductor substrate.
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