JP5838523B2 - 半極性(Al,In,Ga,B)NまたはIII族窒化物の結晶 - Google Patents
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Description
関連出願の相互参照関係
本出願は米国特許法第119条(e)に基づいて、本発明の譲受人に譲渡された以下の同時継続の米国特許出願の優先権を主張するものである。
ジョン・ケディング(John Kaeding)、マイケル・イザ(Michael Iza)、トロイ・J・ベーカー(Troy J.Baker)、佐藤均(Hitoshi Sato)、ベンジャミン・A.ハスケル(Benjamin A.Haskell)、ジェームス・S.スペック(James S.Speck)、スティーブン・P.デンバース(Steven P.DenBaars)、および中村修二(Shuji Nakamura)による米国特許仮出願第60/760,739号、2006年1月20日出願、発明の名称「半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長の改良法(METHOD FOR IMPROVED GROWTH OF SEMIPOLAR (Al,In,Ga,B)N」、代理人整理番号 30794.150−US−P1(2006−126);
この出願は参照として本明細書に組み込まれているものとする。
トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、ポール・T.フィニ(Paul T.Fini)、スティーブン・P.デンバース、ジェームス・S.スペック、および中村修二による米国特許出願第11/372,914号、2006年3月10日出願、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHINIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.128−US−U1(2005−471);この出願は米国特許第119条(e)に基づいて次の出願の優先権を主張するものである。トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、ポール・T.フィニ、スティーブン・P.デンバース、ジェームス・S.スペック、および中村修二による米国特許仮出願第60/660,283号、2005年3月10日出願、発明の名称「平坦な半極性窒化ガリウムの成長技術(TECHNIQUE FOR THE GROWTH OF PLANAR SEMI−POLAR GALLIUM NITRIDE)」、代理人整理番号30794.12−US−P1(2005−471)。
トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、ジェームス・S.スペック、および中村修二による米国特許出願第11/486,224、2006年7月13日出願、発明の名称「半導体窒化物薄膜の欠陥低減のための横方向成長法(LATERAL GROWTH METHOD FOR DEFECT REDUCTION OF SEMIPOLAR NITRIDE FILMS)」、代理人整理番号30794.141−US−U1(2005−672);この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の出願の優先権を主張するものである。トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、ジェームス・S.スペック、および中村修二による米国特許仮出願第60/698,749号、2005年7月13日出願、発明の名称「半極性窒化物薄膜の欠陥低減のための横方向成長法(LATERAL GROWTH METHOD FOR DEFECT REDUCTION OF SEMIPOLAR NITRIDE FILMS)」、代理人整理番号30794.144−US−P1(2005−72);
マイケル・イザ、トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許出願第11/517,797号、2006年9月8日出願、発明の名称「有機金属化学気相成膜法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)n VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−P1(2005−722);この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の出願の優先権を主張するものである。マイケル・イザ、トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許仮出願第60/715,491号、2005年9月9日出願、発明の名称「有機金属化学気相成膜法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)n VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.144−US−P1(2005−722);
シダース・ラジャン(Siddharth Rajan)、チャン・ソー・ス(Chang Soo Suh)、ジェームス・S.スペック、およびウメシュ・K.ミシュラによる米国特許出願第11/523,286号、2006年9月18日出願、発明の名称「N極性窒化アルミニウム・ガリウム/窒化ガリウムのエンハンスメント・モード電界効果トランジスタ(N−POLAR ALUMINUM GALLIUM NITRIDE/GALLIUM NITRIDE ENHANCEMENT−MODE FIELD EFFECT TRANSISTOR)」、代理人整理番号30794.148−US−U1(2006−107);この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の出願の優先権を主張するものである。シダース・ラジャン、チャン・ソー・ス、ジェームス・S.スペック、およびウメシュ・K.ミシュラによる米国特許出願第60/717,996号、2005年9月16日出願、発明の名称「N極性窒化アルミニウム・ガリウム/窒化ガリウムのエンハンスメント・モード電界効果トランジスタ(N−POLAR ALUMINUM GALLIUM NITRIDE/GALLIUM NITRIDE ENHANCEMENT−MODE FIELD EFFECT TRANSISTOR)」、代理人整理番号30794.148−US−P1(2006−107);
佐藤均、ジョン・ケディング、マイケル・イザ、トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許出願第 / , 号、本出願と同日出願、発明の名称「有機金属化学気相成膜法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.159−US−U1(2006−178);この出願は米国特許法第119条(e)に基づいて次の出願のゆうせんけんを 主張するものである。佐藤均、ジョン・ケディング、マイケル・イザ、トロイ・J.ベーカー、ベンジャミン・A.ハスケル、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許仮出願第60/760,628号、2006年1月20日出願、発明の名称「有機金属化学気相成膜法による半極性(Al,In,Ga,B)Nの成長促進法(METHOD FOR ENHANCING GROWTH OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)N VIA METALORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.159−US−P1(2006−178);
ジョン・F.ケディング、佐藤均、マイケル・イザ、アサミズ・ヒロクニ(Hirokuni Asamizu)、ホン・ゾーン(Hong Zhong)、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許仮出願第60/772,184号、2006年2月10日出願、発明の名称「半極性(Al,In,Ga,B)Nの導電性制御の方法(METHOD FOR CONDUCTIVITY CONTROL OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)N)」、代理人整理番号30794.166−US−P1(2006−285);
ホン・ゾーン、ジョン・F.ケディング,ラジャット・シャーマ、ジェームス・S.スペック、スティーブン・P.デンバース、および中村修二による米国特許仮出願第60/774,467号、2006年2月17日出願、発明の名称「半極性(Al,In,Ga,B)N光電子デバイスの成長方法(METHOD FOR GROWTH OF SEMIPOLAR(Al,In,Ga,B)N OPTOELECTRONICS DEVICES)」、代理人整理番号30794.173−US−P1(2006−422);
アーパン・チャクラボーティ、クワン・チュン・キム(Kwang−Choong Kim)、スティーブン・P.デンバース、ジェームス・S.スペック、およびウメシュ・K.ミシュラによる米国特許仮出願第60/798,933号、2006年5月9日出願、発明の名称「その場窒化シリコン・ナノマスク法を用いた無極性および半極性窒化ガリウム薄膜における欠陥低減方法(TECHNIQUE FOR DEFECT REDUCTION IN NONPOLAR AND SEMIPOLAR GALLIUM NITRIDE FILMS USING IN−SITU SILICON NITRIDE NANOMASKING)」、代理人整理番号30794.180−US−P1(2006−530);
ニコラス・A.フィヒテンバウム(Nicholas A.Fichtenbaum)、ウメシュ・K.ミシュラ、カール・J.ノイフェルト(Carl J.Neufeld)およびステーシア・ケラー(Stacia Keller)による米国特許仮出願第60/809,774号、2006年5月31日、発明の名称「N極性ナノピラーおよびナノストライプ・アレイ上の再成長により形成した光電子デバイス(OPTOELECTRONIC DEVICES FORMED BY REGROWTH ON N−POLAR AND NANOSTRIPE ARRAYS)」、代理人整理番号30794.182−US−P1(2006−638);
ステーシア・ケラー、ウメシュ・K.ミシュラ、およびニコラス・A.フィヒテンバウムによる、米国特許仮出願第60/866,035号、2006年11月15日出願、発明の名称「有機金属化学気相成長法を用いた高品質N面GaN,InNおよびAlNおよびこれらの合金のヘテロエピタキシャル成長方法(METHOD FOR HETEROEPITAXIAL GROWTH OF HIGH−QUALITY N−FACE GaN,InN,and AlN AND THEIR ALLOYS BY METAL ORGANIC CHEMICAL VAPOR DEPOSITION)」、代理人整理番号30794.207−US−P1(2007−121);
スティーブン・P.デンバース、マシュー・C.シュミット(Mathew C.Schmidt)、クワン・チュン・キム、ジェームス・S.スペック、および中村修二による米国特許仮出願第60/869,540号、2006年12月11日出願、発明の名称「無極性(m面)および半極性発光デバイス(NON−POLAR(M−PLANE)AND SEMI−POLAR EMITTING DEVICES)」、代理人整理番号30794.213−US−P1(2007−317);および
クワン・チュン・キム、マシュー・C.シュミット(Mathew C.Schmidt)、フェン・ウー(Feng Wu)、アサコ・ヒライ(Asako Hirai)、メルビン・B.マクローリン(Melvin B.MacLaurin)、スティーブン・P.デンバース、中村修二およびジェームス・S.スペックによる米国特許仮出願第60/869,701、2006年12月12日出願、発明の名称「各種基板上の(Al,In,Ga,B)Nのm面および半極性面の結晶成長(CRYSTAL GROWTH OF M−PLANE AND SEMIPOLAR PLANES OF (Al,In,Ga,B)N ON VARIOUS SUBSTRATES)」代理人整理番号30794.214−US−P1(2007−334);
これらすべての出願は参照として本明細書に組み込まれているものとする。
(この出願は本明細書を通して、例えば[x]のように、1つ以上の参照番号を括弧内に示した多くの異なる刊行物と特許文献を参照する。この参照番号潤に並べたこれらの異なる刊行物と特許文献のリストは以下の「先行技術文献」と題されたセクションに見出すことができる。これらの刊行物と特許文献のそれぞれは参考として本明細書に組み込まれているものとする。)
窒化ガリウム(GaN)およびアルミニウムとインジウムを含むその3元および4元化合物(AlGaN,InGaN,AlInGaN)の有用性は可視光および紫外光の光電子デバイスと高出力電子デバイスの作製について十分確立してきた。これらのデバイスは、通常分子線エピタキシー(MBE)、有機金属化学気相成膜法(MOCVD)、およびハイドライド気相エピタキシー(HVPE)法を含む成長技術を用いてエピタキシャルに成長される。
GaNのバルク結晶は容易には入手で着ないので、結晶を単純に切断して引き続くデバイスの再成長用の表面を用意することは出来ない。一般に、GaN薄膜は、最初はヘテロエピタキシャルに成長される、すなわち、GaNとほぼ格子整合が取れた異種基板上に成長される。よく用いられる基板材料は、サファイヤ(Al2 O3 )とスピネル(MgAl2 O4 )である。
しかしながら、半極性面を製作するためのニシズカらの方法は、それがエピタキシャル横方向成長(ELO)技術の副産物に依存するものであるので、本発明のものとは劇的に異なる。ELOは、GaNおよび他の半導体において欠陥を低減するために用いられる面倒な処理技術と成長の方法である。それは、GaNの場合はしばしば2酸化シリコン(SiO2 )であるマスク材料のストライプをパターン化する工程を含む。次にマスク間の開いた窓からGaNを成長し、次いでマスク上を成長させる。連続した薄膜を形成するために、GaNを次に横方向成長によって合体させる。これらのストライプのファセットは、成長パラメータによって制御することができる。ストライプが合体する前に成長を止めると、そのときに通常せいぜい10μm幅の小面積の半極性面が露出する。しかし、この実現可能な表面の面積は、処理して半極性LEDにするには小さすぎる。更に、該半極性面は基板表面に平行ではなく、そのため傾いたファセット上にデバイス構造を形成するのは、通常の面上にこれらの構造を形成するのに比べて著しく困難となる。また、全ての窒化物組成がELOプロセスと融合するものではなく、それ故、GaNのELOだけが広く実用化されている。
概要
本発明は、MOCVD、HVPEあるいはMBEを含んでいるがこれらに限定されることはない技術によって、<011>方向にミスカットした{100}MgAl2 O4 (スピネル)基板上に、および<0001>方向にミスカットした{1−100}(m−面)Al2 O3 (サファイヤ)基板上に、半極性窒化物半導体薄膜を成長するための方法を記述している。故意にミスカットした基板を用いると、図1に示すように、ステップ・エッジおよび/またはキンクが得られ、これらは半極性窒化物層の成長のための優先的核生成サイトとしての役割を果たす。これによって、核の合体、欠陥密度の低減、および凹凸のない平面的な界面、および所望の半極性ファセットの安定化を含むがこれに限られない、層の特性の改良につながるこれらの特性は半極性窒化物層から作成する半導体デバイスにとって望ましいものである。
技術的な説明
本発明は、故意にミスカットした基板を用いて高品質の半極性窒化物層を成長する方法を開示するものである。この例としては<011>方向にミスカットした{100}MgAl2 O4 スピネル基板上に成膜した{10−11}GaN薄膜と、<0001>方向にミスカットした{1−100}Al2 O3 サファイヤ基板上に成膜した{11−22}GaN薄膜が挙げられる。{1−100}結晶表面の対称性がより低いので、{1−102}サファイヤ面の方へ、またはそこから離れるほうへのミスカットは、所望の結果によって特定されてもよい。
更に、不可避的な製造上の公差のために、ミスカット角度および方向は意図したミスカット角度および方向に対して少しだけ変わってもよい。ここで記述するミスカットの大きさと方向は意図した値であり、本発明の範囲を逸脱することなくわずかな差異はあるものと仮定されている。
これらの薄膜は市販のMOCVDシステムを用いて成長された。{10−11}GaNに対する成長パラメータの一般的な概要は、圧力が10torrから1000torrの範囲であり、温度が400℃から1400℃の範囲である。圧力と温度のこの変化の幅の大きさは、適当な基板を用いるとGaNの成長が安定であることを示しているエピタキシャルの関係と条件は、反応装置の条件は個々の反応装置と成長方法(例えばHVPEか、MOCVDか、MBEか)によって変化する。
処理工程
図2は、故意にミスカットした基板上に半極性窒化物半導体薄膜を成長するステップを備えた、デバイス品質の平坦な半極性窒化物半導体薄膜の成長を促進するための方法を示すフローチャートである。該方法は任意の適当な基板を用いて任意の半極性窒化物薄膜を成膜するためにも用いることが出来る。
ブロック202は、該故意にミスカットした基板を、例えばHVPE、MOCVDまたはMBEの反応装置のような、成膜室または成長室内に装填するステップを表す。
ブロック204は、該故意にミスカットした基板を通常は大気圧で基板上を窒素および/または水素および/またはアンモニアが流れている雰囲気中で加熱するステップを表している。
ブロック208は、該バッファ層、核生成層上に、或いは直接、該故意にミスカットした基板上に半極性窒化物半導体薄膜を成膜するステップを表す。
ブロック210は、例えば、窒素またはアンモニアの過圧のもとで該基板を例約するステップを表す。
図2に示したステップは、省略してもよいものもあれば、希望に応じて他のステップを付け加えてもよい。
特に、図2の方法は、本発明の好ましい実施形態による、スピネルまたはサファイヤ基板上に半極性GaN薄膜を成長するためのMOCVD工程に適用できる。
可能な変更と変形
本発明の範囲は、ここに言及した特定の実施例以上のものをカバーする。この考案は、任意の半極性面上の全ての窒化物に当てはまるものである。例えば、ミスカットした(100)スピネル基板上に{10−11}AlN、InN、AlGaN、InGaN、あるいはAlInNを成長することが出来る。他の例では、{10−14}4H−SiCのような適当な基板を用いれば{10−12}窒化物を成長することが出来る。更に、2つの方位の面内エピタキシャル関係が基板に関して90°回転している点で異なる半極性{10−13}および{11−22}の半極性方位のGaNが(10−10)サファイヤ上に成膜できるということが示された。それ故に、これら2つの異なる方位の成膜を改良するには、同一の基板に異なるミスカット方向を用いることが必要となると予想される。
ミスカット角度βの大きさは、用いられる特定の基板材料、成膜される層の特定の半極性窒化物の方位、用いられる成膜技術のタイプ、および用いられる最適な成膜条件に依存して変化してもよい。例えば、GaN層のMOCVD成長中に形成される核はGaN層のHVPE成長中に形成される核よりも小さいものと期待される。それ故に、HVPE成長に比べて、より高密度のステップ・エッジができる、より大きなミスカット角度がMOCVD成長にとっては有利になり得る。
該好ましい実施形態では、<011>方向にミスカットした、AlGaN核生成層を備えている(100)スピネル基板上のGaN薄膜の成長を説明した。該核生成層を用いること、およびその組成は、使用した成膜技術とシステムの典型例である。しかしながら、同様の結果を達成するために別の技術を用いてもよい。さらには、核生成層上に成長した構造は異なる組成、或いは傾斜組成を持つ多重の層からなっていてもよい。窒化物デバイスの大多数は異なる(Al、Ga、In、B)N組成の層を含むヘテロ構造からなっている。本発明は任意の窒化物合金組成と任意の数の層の成長に対して用いることが出来る。例えば、半極性窒化物半導体薄膜は0≦n≦1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1およびn+x+y+z=1である化学式Alx Iny Bz Nを有する(Ga、Al、In、B)N半導体の合金組成を含んでいてもよい。Fe、Si、およびMgのようなドーパントが窒化物層にしばしばドープされる。これらのドーパント、および解くには列挙していない他のドーパントを導入しても、本発明を実施することができる。
デバイスにおける分極の影響を完全に除去するためには無極性面を用いることができる。しかしながら、これらの面では成長するのが非常に困難であり、したがって無極性窒化物デバイスは現在製造されていない。無極性窒化物薄膜に対する半極性窒化物薄膜の利点は成長の容易さにある。半極性面は成長するパラメータの範囲が広いということが知られている。例えば、無極性面は大気圧では成長しないが、半極性面は62.5torrから760torrまでの範囲で成長することが実験的に示されており、たぶんこれより広い範囲で成長すると考えられる。
半極性窒化物層の成長のために故意にミスカットした(100)スピネル基板を用いることで、故意にはミスカットしていない基板に比べてより平坦な半極性窒化物層を製作できることが示された。さらに、投影されたGaN[0001]方向に平行な<011>方向への故意のミスカットを用いることで、鯉にはミスカットしていないか、および/または<011>以外の他の方向にミスカットした基板に比べて、結果として単一ドメイン窒化物層になることが示された。
結論
これで本発明の好ましい実施形態の説明を終える。本発明の一つ以上の実施形態に関する上記の記述は、例示と説明を目的としてなされたものである。開示の形態そのものによって本発明を包括または限定することを意図するものではない。上記の教示に照らして多くの変更と変形が可能である。本発明の範囲はこの詳細な説明によって限定されるものではなく、本明細書に添付の請求項によって限定されるものである。
Claims (26)
- 窒化ガリウム結晶であって、基板の結晶方位上に成長する窒化ガリウム(GaN)と、
該GaNの成長方向に垂直で半極性方位を有する表面を備え、
該表面は少なくとも幅10μmであり、
前記GaNが、<011>方向にミスカットした{100}MgAl2 O4 スピネル基板上に成膜した{10−11}GaN膜あるいは<0001>方向にミスカットした{1−100}Al2 O3 サファイア基板上に成膜した{11−22}GaN膜であって、前記GaN膜はx線回折により測定される軸上半値全幅(FWHM)が0.55°以下であるロッキング・カーブにより特徴づけられる結晶品質を有することを特徴とする窒化ガリウム結晶。 - 前記FWHMは900アークセカンド(arcsecond)未満であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記表面は平坦であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記表面は前記結晶の最大の表面であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記{11−22}GaN膜の結晶品質は、前記表面上に作製されたIII族窒化物発光デバイスが220μWより大きい出力で発光するような結晶品質であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 単一の結晶学的ドメインを含むことを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記結晶方位は前記スピネル基板または前記サファイア基板のミスカットした表面であり、
該ミスカットした表面はFWHMが0.55°以下である大きさおよび方向を有することを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。 - 前記基板の前記ミスカットした表面は、前記基板の低指数結晶方位からミスカットしたものであることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記ミスカットした表面は、前記基板の主要な結晶方位に対するミスカット角度に向けられ、
該ミスカット角度が0.5°〜20°の間であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。 - 前記窒化ガリウム結晶は<011>方向にミスカットした{100}MgAl2 O4 スピネル基板の前記ミスカットした表面上にあり、前記ミスカット角度が0.5°〜3°の間であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記結晶は前記基板上にヘテロエピタキシャルに成膜されることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記ミスカットした表面は、故意にミスカットした表面であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半極性方位は{11−22}であることを特徴とする、請求項1または2に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半極性方位は{10−11}であることを特徴とする、請求項1または10に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半極性方位は{10−12}であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半極性方位は{10−13}であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- さらに前記窒化ガリウム(GaN)の前記表面上に作製されるIII族窒化物発光デバイスを備え、該発光デバイスの出力パワーは50〜380μWを含む、または出力パワーは50〜380μWの範囲であることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記表面は4mm×10mmよりも大きい面積を有することを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記結晶品質は、前記出力パワーを50μWより大きく増加させることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半値全幅(FWHM)は、725〜1980アークセカンドの間であることを特徴とする、請求項1または13記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記半値全幅(FWHM)は0.4875°〜0.55°の間であることを特徴とする、請求項1または14記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記窒化ガリウム結晶は<0001>方向にミスカットされ、ミスカット角度が−0.5°〜20°の間である{1−100}サファイア基板の前記ミスカットした表面上にあることを特徴とする、請求項7に記載の窒化ガリウム結晶。
- 前記GaN結晶は前記基板のカットまたはミスカットした表面を備える前記結晶方位上または上方のGaN膜であり、
該GaN膜の欠陥密度は低減され、
前記表面は、前記カットまたはミスカットした表面とは異なる前記基板の結晶方位上に成膜されるGaN膜と比較して滑らかであることを特徴とする、請求項1に記載の窒化ガリウム結晶。 - さらに前記GaN膜上のまたは前記GaN膜を含むIII族窒化物発光デバイスを備え、前記カットまたはミスカットした表面とは異なる前記基板の結晶方位上に作製した同様のデバイスよりも明るい発光を示すことを特徴とする、請求項23に記載の窒化ガリウム結晶。
- 窒化ガリウム結晶の作製方法であって、
基板の結晶方位上に半極性方位を有する窒化ガリウム(GaN)を成長するステップを備え、
該GaNの成長方向に垂直な表面は半極性方位を有し、
該表面は少なくとも幅10μmであり、
前記GaNが、<011>方向にミスカットした{100}MgAl2 O4 スピネル基板上に成膜した{10−11}GaN膜あるいは<0001>方向にミスカットした{1−100}Al2 O3 サファイア基板上に成膜した{11−22}GaN膜であって、前記GaN膜はx線回折により測定される軸上半値全幅(FWHM)が0.55°以下であるロッキング・カーブにより特徴づけられる結晶品質を有することを特徴とする窒化ガリウム結晶の作製方法。 - 前記成長するステップは、10torrと1000torrの間の成長圧力および400℃と1400℃の間の成長温度、および、アンモニアおよびガリウムを含む流れを用いて有機金属化学気相成膜法またはハイドライド気相エピタキシーによって行われることを特徴とする、請求項25に記載の窒化ガリウム結晶の作製方法。
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