JP6319975B2 - 窒化物半導体混晶の製造方法 - Google Patents
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Al元素および/またはその化合物とIn元素および/またはその化合物を含むIII族原料と、窒素元素および/またはその化合物を含む窒素原料とを表面がGaNの基板上に供給することで、少なくとも一層以上のAlInN層からなる窒化物半導体混晶膜をMOCVDによって気相成長させる窒化物半導体混晶の製造方法であって、
少なくとも一層以上の前記窒化物半導体混晶膜の成長過程において、前記III族原料と前記窒素原料とを混合させてから前記基板に到達させるまでの時間が0.05秒以下であり、成長圧力が200mbar以下であり、前記窒化物半導体混晶膜の成長速度が250nm/h以上であり、前記AlInN層は表面に原子層ステップが形成されることを特徴とする。
前記III族原料と前記窒素原料とを混合させてから前記基板に到達させるまでの時間が0.02秒以下であることが好ましい。
この構成によれば、より高速成長が実現されるので、原料利用効率が向上し、製造コストが一層低減できる。
この構成によれば、GaN層と略格子整合するので、その上層において転位等の結晶欠陥が混入しにくくなる。よって、更に高品質な窒化物半導体多層構造が得られ、電子デバイスや発光デバイス用途に一層有用である。
図1に示される構造のAlInN結晶(窒化物半導体混晶)のサンプル1〜4を以下の手順で作製した。AlInN結晶はGaN基板100と、アンドープGaN下地層101と、AlInN層(窒化物半導体混晶膜)102とを備えている。GaN基板100には、サファイア基板上に低温堆積バッファ層を介してGaN層を成膜したサファイア上GaN基板を用いた。また、GaN基板100上への各窒化物半導体層の成膜にはMOCVD(有機金属気相成長)法を用いた。
本発明は上記記述及び図面によって説明した実施例1に限定されるものではなく、例えば次のような実施例も本発明の技術的範囲に含まれる。
(1)上記実施例1では、基板にサファイア上GaN基板を用いたが、これに限らず、GaN自立基板や、SiC上GaN基板や、ZnO上GaN基板、AlN基板等を用いても良い。
(2)上記実施例1では、窒化物半導体混晶膜にAlInN層を用いたが、これに限らず、AlとInを含んでいればよく、例えばAlGaInN層、AlInBN層、AlGaInBN層等であっても良い。
(3)上記実施例1では、窒化物半導体混晶膜をMOCVD法により成膜したが、これに限らず、HVPE法やMBE法、スパッタリング法等で成膜しても良い。
(4)上記実施例では、AlInN層のIn組成を0.15〜0.20としたが、これに限らず、0.15未満乃至0.20より大きくても良い。
(5)上記実施例1では、窒化物半導体多層構造として、青紫色面発光レーザを例示したが、これに限らず、他の発光デバイスやGaN/AlInNヘテロ接合構造を用いたHEMTなどの電子デバイスであっても良い。
(6)上記実施例1では、III族原料にTMAlとTMInを用いたが、これに限らず、TEAl(トリエチルアルミニウム)やTEIn(トリエチルインジウム)等を用いても良い。
(7)上記実施例1では、窒素原料にアンモニアを用いたが、これに限らず、窒素元素やその他の窒素化合物であっても良い。
(8)上記実施例1では、窒化物半導体混晶膜はアンドープ層としたが、これに限らず、n型不純物やp型不純物がドーピングされていても良い。
(9)上記実施例1では、窒化物半導体混晶膜を+c軸方向に配向させて成膜したが、これに限らず、a軸方向やm軸方向に配向させて成膜しても良い。
102…AlInN層(窒化物半導体混晶膜)
201…GaN層
Claims (4)
- Al元素および/またはその化合物とIn元素および/またはその化合物を含むIII族原料と、窒素元素および/またはその化合物を含む窒素原料とを表面がGaNの基板上に供給することで、少なくとも一層以上のAlInN層からなる窒化物半導体混晶膜をMOCVDによって気相成長させる窒化物半導体混晶の製造方法であって、
少なくとも一層以上の前記窒化物半導体混晶膜の成長過程において、前記III族原料と前記窒素原料とを混合させてから前記基板に到達させるまでの時間が0.05秒以下であり、成長圧力が200mbar以下であり、前記窒化物半導体混晶膜の成長速度が250nm/h以上であり、前記AlInN層は表面に原子層ステップが形成されることを特徴とする窒化物半導体混晶の製造方法。 - 前記III族原料と前記窒素原料とを混合させてから前記基板に到達させるまでの時間が0.02秒以下であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体混晶の製造方法。
- AlInN層と、GaN層とを具備する窒化物半導体多層構造を作製することを特徴とする請求項1又は2に記載の窒化物半導体混晶の製造方法。
- 前記AlInN層のIn組成は0.15〜0.20であることを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の窒化物半導体混晶の製造方法。
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