JPH08288220A - 基板上にｉｉｉ−ｖ属窒化物半導体材料を有する素子 - Google Patents
基板上にｉｉｉ−ｖ属窒化物半導体材料を有する素子Info
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- JPH08288220A JPH08288220A JP3955696A JP3955696A JPH08288220A JP H08288220 A JPH08288220 A JP H08288220A JP 3955696 A JP3955696 A JP 3955696A JP 3955696 A JP3955696 A JP 3955696A JP H08288220 A JPH08288220 A JP H08288220A
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- H01L31/00—Semiconductor devices sensitive to infrared radiation, light, electromagnetic radiation of shorter wavelength or corpuscular radiation and specially adapted either for the conversion of the energy of such radiation into electrical energy or for the control of electrical energy by such radiation; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L31/18—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof
- H01L31/184—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP
- H01L31/1852—Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment of these devices or of parts thereof the active layers comprising only AIIIBV compounds, e.g. GaAs, InP comprising a growth substrate not being an AIIIBV compound
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- H01L29/02—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor
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- H01L29/20—Semiconductor bodies ; Multistep manufacturing processes therefor characterised by the materials of which they are formed including, apart from doping materials or other impurities, only AIIIBV compounds
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板上にヘテロエピタキシャル成長させたＩ
ＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料を有する光電子物品を提供
する。 【解決手段】 本発明の光電子物品は、一般構造式ＲＡ
Ｏ3（ＭＯ）nのほぼ単一結晶材料の基板からなる。ここ
でＲは、Ｓｃ，Ｉｎ，Ｙとランタン系元素（原子番号６
７−７１）から通常選択される三価の元素で、Ａは、Ｆ
ｅ（ＩＩＩ），ＧａとＡｌから通常選択される三価の元
素で、Ｍは、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，
Ｚｎ，Ｃｄから通常選択される二価の元素で、ｎは１以
上９以下の整数である。ここでＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の場
合には、ＲＡＭＯ4 （ｎ＝１）化合物を指し、ＩｎＦｅ
Ｏ3（ＺｎＯ）n構造の場合にはＲＡＯ3（ＭＯ）n（ｎ＝
２以上）を指称する。実質的に単結晶基板材料は、六方
晶系の結晶構造ＹｂＦｅ2Ｏ4あるいはＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n の構造型でその格子定数ａはＩＩＩ−Ｖ属窒化
物半導体材料の所望の１つ（例、ＧａＮ）と格子不整合
が±５％以下となるよう選択される。
ＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料を有する光電子物品を提供
する。 【解決手段】 本発明の光電子物品は、一般構造式ＲＡ
Ｏ3（ＭＯ）nのほぼ単一結晶材料の基板からなる。ここ
でＲは、Ｓｃ，Ｉｎ，Ｙとランタン系元素（原子番号６
７−７１）から通常選択される三価の元素で、Ａは、Ｆ
ｅ（ＩＩＩ），ＧａとＡｌから通常選択される三価の元
素で、Ｍは、Ｍｇ，Ｍｎ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，
Ｚｎ，Ｃｄから通常選択される二価の元素で、ｎは１以
上９以下の整数である。ここでＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の場
合には、ＲＡＭＯ4 （ｎ＝１）化合物を指し、ＩｎＦｅ
Ｏ3（ＺｎＯ）n構造の場合にはＲＡＯ3（ＭＯ）n（ｎ＝
２以上）を指称する。実質的に単結晶基板材料は、六方
晶系の結晶構造ＹｂＦｅ2Ｏ4あるいはＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n の構造型でその格子定数ａはＩＩＩ−Ｖ属窒化
物半導体材料の所望の１つ（例、ＧａＮ）と格子不整合
が±５％以下となるよう選択される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、広バンドギャップ
半導体材料（ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮとこれらの合金）
とに関し、特に基板上にエピタキシャル成長した半導体
材料を有する素子例えばＬＥＤ，レーザ，トランジス
タ，表示装置，検出機等に関する。
半導体材料（ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮとこれらの合金）
とに関し、特に基板上にエピタキシャル成長した半導体
材料を有する素子例えばＬＥＤ，レーザ，トランジス
タ，表示装置，検出機等に関する。
【０００２】
【従来の技術】ＩＩＩ−Ｖ属窒化物は、青色波長および
赤外線波長における半導体光電子素子のアプリケーショ
ンに対する有望な系として見なされてきた。例えばこれ
に関しては、S.Strite et al., J. Vacuum Science and
Technology B, Vol.10(4), p.1237 (1992) を参照のこ
と。
赤外線波長における半導体光電子素子のアプリケーショ
ンに対する有望な系として見なされてきた。例えばこれ
に関しては、S.Strite et al., J. Vacuum Science and
Technology B, Vol.10(4), p.1237 (1992) を参照のこ
と。
【０００３】１９６０年以来ＩＩＩーＶ属窒化物に関す
る沢山の研究が成されてきたが、適当な基板材料が得ら
れないためにその進展はなかった。例えば、通常多く使
用される基板材料（Ａｌ2Ｏ3即ちサファイア）は、Ｇａ
Ｎと−１．３５％の格子不整合がある。ここで、格子不
整合とは、（ａs−ａf）／ａf で定義し、ａs は基板の
格子定数で、ａf はその上に形成されるフィルムの格子
定数とする。以下特に断りがない限り格子不整合の値と
は２０℃におけるものを意味する。
る沢山の研究が成されてきたが、適当な基板材料が得ら
れないためにその進展はなかった。例えば、通常多く使
用される基板材料（Ａｌ2Ｏ3即ちサファイア）は、Ｇａ
Ｎと−１．３５％の格子不整合がある。ここで、格子不
整合とは、（ａs−ａf）／ａf で定義し、ａs は基板の
格子定数で、ａf はその上に形成されるフィルムの格子
定数とする。以下特に断りがない限り格子不整合の値と
は２０℃におけるものを意味する。
【０００４】多くの材料が基板として用いるために開発
されてきた。これに関しては、例えば前掲の論文のセク
ションＢを参照のこと。前掲の論文の表１には、窒化物
製基板の特性がリストに掲げられている。これらのかな
りの努力にも係わらず、整合性の余りよくない基板上に
ヘテロエピタキシャル成長をさせる必要性が、今日の研
究者に大きなチャレンジ精神を与えている。これに関し
ても、前掲の論文セクションＸの第１パラグラフを参照
のこと。さらにまた、M.E.Lin et al., Applied Physic
s Letters, Vol.62(26), p.3479 (1993)によれば、窒化
物研究に対する別の主要な問題は、窒化物と熱的にも構
造的にも適合可能な適当な基板材料が存在しないことで
あると報告されている。前掲の Strite et al.の論文
は、最近市販されるようになった別の基板材料がであ
る、ＳｉＣ，ＭｇＯあるいはＺｎＯが窒化物に対し、熱
的整合性、格子整合性が改良された結果優れた材料とな
ると予言している。前掲の Lin et al. の論文では、
（現在市販されている）６Ｈ−ＳｉＣとＡｌＮ（あるい
はＧａＮ）との間の格子不整合は無視できる程度である
ため、ＳｉＣが窒化物を成長させるようなよい候補であ
ると述べている。ＳｉＣと窒化物との間の格子不整合
は、それでも−３．１％もある。
されてきた。これに関しては、例えば前掲の論文のセク
ションＢを参照のこと。前掲の論文の表１には、窒化物
製基板の特性がリストに掲げられている。これらのかな
りの努力にも係わらず、整合性の余りよくない基板上に
ヘテロエピタキシャル成長をさせる必要性が、今日の研
究者に大きなチャレンジ精神を与えている。これに関し
ても、前掲の論文セクションＸの第１パラグラフを参照
のこと。さらにまた、M.E.Lin et al., Applied Physic
s Letters, Vol.62(26), p.3479 (1993)によれば、窒化
物研究に対する別の主要な問題は、窒化物と熱的にも構
造的にも適合可能な適当な基板材料が存在しないことで
あると報告されている。前掲の Strite et al.の論文
は、最近市販されるようになった別の基板材料がであ
る、ＳｉＣ，ＭｇＯあるいはＺｎＯが窒化物に対し、熱
的整合性、格子整合性が改良された結果優れた材料とな
ると予言している。前掲の Lin et al. の論文では、
（現在市販されている）６Ｈ−ＳｉＣとＡｌＮ（あるい
はＧａＮ）との間の格子不整合は無視できる程度である
ため、ＳｉＣが窒化物を成長させるようなよい候補であ
ると述べている。ＳｉＣと窒化物との間の格子不整合
は、それでも−３．１％もある。
【０００５】しかしこのＳｉＣ製の基板は表面の不動態
化処理を必要とする。さらに市販のＳｉＣウェハは、非
常に高価で１インチ（２．５４ｃｍ）の直径のウェハで
もそのコストは数千ドル（数１０万円）である。基板上
への高品質のＩＩＩ−Ｖ属窒化物の市場における重要性
の観点からすると、高品質のウルツ鉱（wurtzite）ＩＩ
Ｉ−Ｖ属窒化物をヘテロエピタキシャル成長させるよう
な比較的値段の安い基板材料を開発することが望まれて
いる。
化処理を必要とする。さらに市販のＳｉＣウェハは、非
常に高価で１インチ（２．５４ｃｍ）の直径のウェハで
もそのコストは数千ドル（数１０万円）である。基板上
への高品質のＩＩＩ−Ｖ属窒化物の市場における重要性
の観点からすると、高品質のウルツ鉱（wurtzite）ＩＩ
Ｉ−Ｖ属窒化物をヘテロエピタキシャル成長させるよう
な比較的値段の安い基板材料を開発することが望まれて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物がヘテロエピタキシャル成長
できるような比較的値段の安い基板材料を提供すること
である。ＩＩＩ−Ｖ属窒化物例えばＧａＮは、ウルツ鉱
構造あるいは閃亜鉛鉱石zinc-blende）構造を有する
が、本発明はウルツ鉱構造に関連するものである。
的は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物がヘテロエピタキシャル成長
できるような比較的値段の安い基板材料を提供すること
である。ＩＩＩ−Ｖ属窒化物例えばＧａＮは、ウルツ鉱
構造あるいは閃亜鉛鉱石zinc-blende）構造を有する
が、本発明はウルツ鉱構造に関連するものである。
【０００７】Ｓ．中村は、（Materials Research Socie
ty Symposium Proceedings, Vol.339, p.173, (1994)）
の文献において、サファイア基板上に成長させたＩｎＧ
ａＮ／ＡｌＧａＮの二重ヘテロ構造からなる青色放射Ｌ
ＥＤを開示している。このようなＬＥＤが市販されたこ
とは最近報告されている。
ty Symposium Proceedings, Vol.339, p.173, (1994)）
の文献において、サファイア基板上に成長させたＩｎＧ
ａＮ／ＡｌＧａＮの二重ヘテロ構造からなる青色放射Ｌ
ＥＤを開示している。このようなＬＥＤが市販されたこ
とは最近報告されている。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は特許請求の範囲
に記載した通りである。本発明は基板上にウルツ鉱型の
ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料を実質的にエピタキシャ
ル成長させた素子である。
に記載した通りである。本発明は基板上にウルツ鉱型の
ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料を実質的にエピタキシャ
ル成長させた素子である。
【０００９】ここで「実質的にエピタキシャル成長させ
た状態」とは、結晶ＩＩＩ−Ｖ属窒化物材料のほぼ全て
の結晶軸方向が基板の結晶軸方向により決定されること
を意味する。完全にエピタキシャル成長したフィルムに
おいては、そのフィルム材料の全ては、基板の結晶軸方
向の唯一の変換により正確に与えられる結晶軸方向を有
する。このような理想状態は、実際問題としては決して
達成できるものではない。実際に本発明を適応するに当
たっては、実質的に「ほぼエピタキシャル状態」の存否
はＸ線ピークの角度幅を例えばロッキングカーブ（rock
ing curve）あるいはファイスキャン（phi scan）によ
り測定することにより容易に確認できる。本発明におい
ては、以下の３条件が存在する場合には実質的にエピタ
キシャル状態であると定義する。 ｉ）窒化物の（００２）ピークのロッキングカーブは、
その半値全幅（ＦＷＨＭ）が２゜以下である。 ｉｉ）窒化物の（１０２）ピークのファイスキャンは２
゜以下である。 ｉｉｉ）他の方向におけるこれらのピークの全ウェート
が、これらのピークの全ウェートの２％以下である。こ
れらはＣｕＫα放射を用いた従来のＸ線技術によって決
定される。
た状態」とは、結晶ＩＩＩ−Ｖ属窒化物材料のほぼ全て
の結晶軸方向が基板の結晶軸方向により決定されること
を意味する。完全にエピタキシャル成長したフィルムに
おいては、そのフィルム材料の全ては、基板の結晶軸方
向の唯一の変換により正確に与えられる結晶軸方向を有
する。このような理想状態は、実際問題としては決して
達成できるものではない。実際に本発明を適応するに当
たっては、実質的に「ほぼエピタキシャル状態」の存否
はＸ線ピークの角度幅を例えばロッキングカーブ（rock
ing curve）あるいはファイスキャン（phi scan）によ
り測定することにより容易に確認できる。本発明におい
ては、以下の３条件が存在する場合には実質的にエピタ
キシャル状態であると定義する。 ｉ）窒化物の（００２）ピークのロッキングカーブは、
その半値全幅（ＦＷＨＭ）が２゜以下である。 ｉｉ）窒化物の（１０２）ピークのファイスキャンは２
゜以下である。 ｉｉｉ）他の方向におけるこれらのピークの全ウェート
が、これらのピークの全ウェートの２％以下である。こ
れらはＣｕＫα放射を用いた従来のＸ線技術によって決
定される。
【００１０】本発明の素子は、一般構造式ＲＡＯ3（Ｍ
Ｏ）nのほぼ単一結晶材料の基板からなる。ここでＲ
は、Ｓｃ，Ｉｎ，Ｙとランタン系元素（原子番号６７−
７１）から選択される三価の元素で、Ａは、Ｆｅ（ＩＩ
Ｉ），ＧａとＡｌから選択される三価の元素で、ＭはＭ
ｇ，Ｍｎ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄから
選択される二価の元素で、ｎは１以上９以下の整数で好
ましくは３以下の整数である。ここでＹｂＦｅ2Ｏ4構造
型の場合には、ＲＡＭＯ4 （すなわちｎ＝１）化合物を
指し、ＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n構造の場合には、ＲＡＯ
3（ＭＯ）n（ｎ＝２以上）を指称する。
Ｏ）nのほぼ単一結晶材料の基板からなる。ここでＲ
は、Ｓｃ，Ｉｎ，Ｙとランタン系元素（原子番号６７−
７１）から選択される三価の元素で、Ａは、Ｆｅ（ＩＩ
Ｉ），ＧａとＡｌから選択される三価の元素で、ＭはＭ
ｇ，Ｍｎ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄから
選択される二価の元素で、ｎは１以上９以下の整数で好
ましくは３以下の整数である。ここでＹｂＦｅ2Ｏ4構造
型の場合には、ＲＡＭＯ4 （すなわちｎ＝１）化合物を
指し、ＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n構造の場合には、ＲＡＯ
3（ＭＯ）n（ｎ＝２以上）を指称する。
【００１１】実質的に単結晶基板材料は、六方晶系の結
晶構造ＹｂＦｅ2Ｏ4あるいはＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n
の構造型で、その格子定数ａはＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導
体材料の所望の１つ（例えばＧａＮ）と格子不整合が±
５％以下となるような（好ましくは±２％以下）となる
よう選択される。ここに述べる基板材料は、その材料が
大きな角即ち２゜以上の粒界（grain boundaries）を有
さない場合には実質的に単結晶であるとする。
晶構造ＹｂＦｅ2Ｏ4あるいはＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n
の構造型で、その格子定数ａはＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導
体材料の所望の１つ（例えばＧａＮ）と格子不整合が±
５％以下となるような（好ましくは±２％以下）となる
よう選択される。ここに述べる基板材料は、その材料が
大きな角即ち２゜以上の粒界（grain boundaries）を有
さない場合には実質的に単結晶であるとする。
【００１２】ここでＡｌＮ，ＧａＮ，ＩｎＮの格子定数
ａは、それぞれ０．３１１，０．３１８，０．３５３で
ある。そのため格子定数ａが０．３１１から０．３５３
ｎｍの（六方晶系）材料に完全に格子整合する合金組成
が存在することになる。光電子素子用の好ましい窒化物
組成物は、０−７０％のＩｎを含みこれは、約０．３４
３ｎｍもの大きな格子定数ａに対応するものである。本
発明による基板は、その格子定数ａは、０．３１８ｎｍ
であるが、ａが０．３１８ｎｍ以下の材料を除去するも
のではない。
ａは、それぞれ０．３１１，０．３１８，０．３５３で
ある。そのため格子定数ａが０．３１１から０．３５３
ｎｍの（六方晶系）材料に完全に格子整合する合金組成
が存在することになる。光電子素子用の好ましい窒化物
組成物は、０−７０％のＩｎを含みこれは、約０．３４
３ｎｍもの大きな格子定数ａに対応するものである。本
発明による基板は、その格子定数ａは、０．３１８ｎｍ
であるが、ａが０．３１８ｎｍ以下の材料を除去するも
のではない。
【００１３】代表的で現在の所好ましい基板材料は、Ｓ
ｃＡｌＭｇＯ4 でＧａＮとのこの格子不整合は、１．８
％以下である。
ｃＡｌＭｇＯ4 でＧａＮとのこの格子不整合は、１．８
％以下である。
【００１４】ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料は、Ｇａ
Ｎ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＧａＡｌＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＩ
ｎＮ，ＧａＡｌＩｎＮからなるグループから選択された
ものでドーパントの有してもいなくてもあるいはＮの代
わりにＡｓあるいはＰの小量（通常１０重量％以下の溶
解度まで）を置換してもしなくてもよい。組成物（例え
ばＧａＩｎＮ）は、Ｇａ，Ｉｎ，Ｎの等しいモル量だけ
の存在を意味するのではＧａxＩｎ1-xＮを意味する。通
常二層以上のヘテロエピタキシャル層を有し、これら
は、格子整合しているかあるいは歪んだ状態となってい
る。ある量の窒化物半導体材料を有する素子は、通常そ
の層を介して流れる電流用の接点を有する。
Ｎ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＧａＡｌＮ，ＧａＩｎＮ，ＡｌＩ
ｎＮ，ＧａＡｌＩｎＮからなるグループから選択された
ものでドーパントの有してもいなくてもあるいはＮの代
わりにＡｓあるいはＰの小量（通常１０重量％以下の溶
解度まで）を置換してもしなくてもよい。組成物（例え
ばＧａＩｎＮ）は、Ｇａ，Ｉｎ，Ｎの等しいモル量だけ
の存在を意味するのではＧａxＩｎ1-xＮを意味する。通
常二層以上のヘテロエピタキシャル層を有し、これら
は、格子整合しているかあるいは歪んだ状態となってい
る。ある量の窒化物半導体材料を有する素子は、通常そ
の層を介して流れる電流用の接点を有する。
【００１５】ＬｉＧａＯ2 とＬｉＡｌＯ2 は ウルツ鉱
型のＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の半導体を基板として機
能する。これらの材料の基板は、本明細書に開示した他
の新規の材料と同様な方法で用いることができる。
型のＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の半導体を基板として機
能する。これらの材料の基板は、本明細書に開示した他
の新規の材料と同様な方法で用いることができる。
【００１６】
【発明の実施の形態】従来技術の項で説明したように、
高品質のＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料がエピタキシャ
ル成長できるような基板材料を発見する努力が長年行わ
れてきた。このような歴史的観点からすると、ＩＩＩ−
Ｖ属窒化物半導体用の基板として用いることのできる金
属酸化物の群を発見したことは我々にとっても意外なも
のである。このような酸化物そのものは個体物理学者に
とっては公知なものであるが、そのＩＩＩ−Ｖ属窒化物
用の基板としての利用性は従来認識されていなかったも
のである。
高品質のＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料がエピタキシャ
ル成長できるような基板材料を発見する努力が長年行わ
れてきた。このような歴史的観点からすると、ＩＩＩ−
Ｖ属窒化物半導体用の基板として用いることのできる金
属酸化物の群を発見したことは我々にとっても意外なも
のである。このような酸化物そのものは個体物理学者に
とっては公知なものであるが、そのＩＩＩ−Ｖ属窒化物
用の基板としての利用性は従来認識されていなかったも
のである。
【００１７】すでに公知のように実質的な格子整合は、
ある材料を他の材料の上にエピタキシャル成長するため
に必要な要件である。しかし実質的な格子整合は、唯一
の要件ではない。化学的適合性および構造的適合性も必
要とされる。さらに基板材料の適当な結晶面は、比較的
低いエネルギ面（low-energy plane）であることは極め
て望ましいことである。例えばＭｇＯの（１１１）面
は、ＧａＮと比較的良好に格子整合（−６．４％）す
る。しかしＭｇＯの（１００）面は（１１１）面よりも
はるかに低い表面エネルギを有し、へき開と結晶成長の
両方の観点から（１１１）面を形成することは極めて難
しいことである。したがって、ＭｇＯをウルツ鉱型のＩ
ＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の成長用の基板として用いるこ
とは難しい。
ある材料を他の材料の上にエピタキシャル成長するため
に必要な要件である。しかし実質的な格子整合は、唯一
の要件ではない。化学的適合性および構造的適合性も必
要とされる。さらに基板材料の適当な結晶面は、比較的
低いエネルギ面（low-energy plane）であることは極め
て望ましいことである。例えばＭｇＯの（１１１）面
は、ＧａＮと比較的良好に格子整合（−６．４％）す
る。しかしＭｇＯの（１００）面は（１１１）面よりも
はるかに低い表面エネルギを有し、へき開と結晶成長の
両方の観点から（１１１）面を形成することは極めて難
しいことである。したがって、ＭｇＯをウルツ鉱型のＩ
ＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の成長用の基板として用いるこ
とは難しい。
【００１８】ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料用の好まし
い基板材料は、窒化物と同様な同一の結晶対称（crysta
l symmetry）を有する低エネルギ面を有し、窒化物に対
し良好な格子整合を有し（例えば、５％以下好ましくは
２％以下）、さらにあらゆる集囲温度に対し窒化物と化
学的に適応性がなければならない。実際的な理由から単
結晶基板材料は、比較的低コストの大きなウェハとして
入手可能なものでなければならない。
い基板材料は、窒化物と同様な同一の結晶対称（crysta
l symmetry）を有する低エネルギ面を有し、窒化物に対
し良好な格子整合を有し（例えば、５％以下好ましくは
２％以下）、さらにあらゆる集囲温度に対し窒化物と化
学的に適応性がなければならない。実際的な理由から単
結晶基板材料は、比較的低コストの大きなウェハとして
入手可能なものでなければならない。
【００１９】ＹｂＦｅ2Ｏ4構造型あるいはＩｎＦｅＯ3
（ＺｎＯ）nの構造型の一般構造式ＲＡＯ3（ＭＯ）nを
有するいくつかの酸化物は、上記の要件を満足するもの
である。上記の金属酸化物あるいはそれに関連する金属
酸化物に関するデータは、N.Kimizuka et al., Journal
of Solid State Chemistry, Vol.78, p.98 (1989)と
N.Kimizuka et al., Journal of Solid State Chemistr
y, Vol.74, p.98 (1988)を参照のこと。
（ＺｎＯ）nの構造型の一般構造式ＲＡＯ3（ＭＯ）nを
有するいくつかの酸化物は、上記の要件を満足するもの
である。上記の金属酸化物あるいはそれに関連する金属
酸化物に関するデータは、N.Kimizuka et al., Journal
of Solid State Chemistry, Vol.78, p.98 (1989)と
N.Kimizuka et al., Journal of Solid State Chemistr
y, Vol.74, p.98 (1988)を参照のこと。
【００２０】例えば、前掲の１９８９年の N.Kimizuka
et al.の論文の図１ａ−ｄはＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の沢山
の化合物を開示している。ＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の現在の
所好ましい化合物は、ＳｃＧａＭｇＯ4 ，ＩｎＧａＭｇ
Ｏ4 ，ＳｃＡｌＭｎＯ4 ，ＳｃＡｌＣｏＯ4 ，ＳｃＡｌ
ＭｇＯ4 ，ＩｎＡｌＭｇＯ4 である。ＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n 構造型の主要な化合物は、M.Isobe, Acta Crys
t.C, Vol.50, p.332 (1994)に開示されている。ここに
開示された化合物のいくつかは、ｎが１９と高いもので
ある。実際にはｎに対する上限は存在しないが、ｎが９
以上の化合物は、本発明の目的のためには、有効ではな
い可能性があり、これは、ｎが９以上の化合物でもって
ほぼ単結晶基板を形成することは困難だからである。実
際の所我々が現在最も好ましい構造型化合物としてはＹ
ｂＦｅ2Ｏ4構造型（ｎ＝１）あるいはＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n構造型で後者はｎが２あるいは３である。
et al.の論文の図１ａ−ｄはＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の沢山
の化合物を開示している。ＹｂＦｅ2Ｏ4構造型の現在の
所好ましい化合物は、ＳｃＧａＭｇＯ4 ，ＩｎＧａＭｇ
Ｏ4 ，ＳｃＡｌＭｎＯ4 ，ＳｃＡｌＣｏＯ4 ，ＳｃＡｌ
ＭｇＯ4 ，ＩｎＡｌＭｇＯ4 である。ＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n 構造型の主要な化合物は、M.Isobe, Acta Crys
t.C, Vol.50, p.332 (1994)に開示されている。ここに
開示された化合物のいくつかは、ｎが１９と高いもので
ある。実際にはｎに対する上限は存在しないが、ｎが９
以上の化合物は、本発明の目的のためには、有効ではな
い可能性があり、これは、ｎが９以上の化合物でもって
ほぼ単結晶基板を形成することは困難だからである。実
際の所我々が現在最も好ましい構造型化合物としてはＹ
ｂＦｅ2Ｏ4構造型（ｎ＝１）あるいはＩｎＦｅＯ3（Ｚ
ｎＯ）n構造型で後者はｎが２あるいは３である。
【００２１】１９８９年君塚他の論文の表２からわかる
ようにｎが増加するとＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n の格子
定数ａは、ｎ＝１に対しては、０．３３２ｎｍであるの
に対し、ｎ＝１２に対しては、０．３２７ｎｍとなり、
一方格子定数ｃは、２．６０９ｎｍから８．８４１ｎｍ
に増加する。このようにｎを適宜選択することにより、
エピタキシに関連する格子定数ａを選ぶことができる。
ようにｎが増加するとＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）n の格子
定数ａは、ｎ＝１に対しては、０．３３２ｎｍであるの
に対し、ｎ＝１２に対しては、０．３２７ｎｍとなり、
一方格子定数ｃは、２．６０９ｎｍから８．８４１ｎｍ
に増加する。このようにｎを適宜選択することにより、
エピタキシに関連する格子定数ａを選ぶことができる。
【００２２】ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の平衡構造はい
わゆるウルツ鉱型構造でこれは六方晶系対称（hexagona
l symmetry）である。ＹｂＦｅ2Ｏ4 構造型とＩｎＦｅ
Ｏ3（ＺｎＯ）n 構造型は共に六方晶系である。さらに
上記の構造型である一般構造式ＲＡＯ3（ＭＯ）nのいく
つかの化合物は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の格子定数
に近い値の格子定数を有する。例えばＳｃＭｇＡｌＯ4
とＬｕＦｅＺｎＯ4 のそれぞれの格子定数はａ＝０．３
２３６ｎｍとａ＝０．３４１１ｎｍで、ＳｃＭｇＡｌＯ
4 はＧａＮに対して格子不整合は、わずか１．８％であ
る。
わゆるウルツ鉱型構造でこれは六方晶系対称（hexagona
l symmetry）である。ＹｂＦｅ2Ｏ4 構造型とＩｎＦｅ
Ｏ3（ＺｎＯ）n 構造型は共に六方晶系である。さらに
上記の構造型である一般構造式ＲＡＯ3（ＭＯ）nのいく
つかの化合物は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体の格子定数
に近い値の格子定数を有する。例えばＳｃＭｇＡｌＯ4
とＬｕＦｅＺｎＯ4 のそれぞれの格子定数はａ＝０．３
２３６ｎｍとａ＝０．３４１１ｎｍで、ＳｃＭｇＡｌＯ
4 はＧａＮに対して格子不整合は、わずか１．８％であ
る。
【００２３】ＹｂＦｅ2Ｏ4型材料の結晶構造を解析した
結果、これらの材料は、ウルツ鉱成長をサポートする
が、その理由は、前者の酸素サブラティス（oxygen sub
lattice） は、ほとんど密閉（close-packed）されてお
り、これはサファイアやＭｇＯのような岩塩構造酸化物
とスピネルのようなルツ鉱型である。さらにまたＹｂＦ
ｅ2Ｏ4型材料のＦｅ2Ｏ2層は、構造的にウルツ鉱内の対
応層と極めて類似している。より一般的には一般構造式
ＲＡＯ3（ＭＯ）nの化合物は、岩塩（rock salt） 状層
およびウルツ鉱状層を交互にしたような積層構造材であ
ると見なすことができる。構造の観点からすると、この
ような化合物は、ウルツ鉱型の材料のエピタキシャル成
長用の有望な基板である。
結果、これらの材料は、ウルツ鉱成長をサポートする
が、その理由は、前者の酸素サブラティス（oxygen sub
lattice） は、ほとんど密閉（close-packed）されてお
り、これはサファイアやＭｇＯのような岩塩構造酸化物
とスピネルのようなルツ鉱型である。さらにまたＹｂＦ
ｅ2Ｏ4型材料のＦｅ2Ｏ2層は、構造的にウルツ鉱内の対
応層と極めて類似している。より一般的には一般構造式
ＲＡＯ3（ＭＯ）nの化合物は、岩塩（rock salt） 状層
およびウルツ鉱状層を交互にしたような積層構造材であ
ると見なすことができる。構造の観点からすると、この
ような化合物は、ウルツ鉱型の材料のエピタキシャル成
長用の有望な基板である。
【００２４】ＳｃＭｇＡｌＯ4 は、本発明による化合物
のグループの中の一つであり現在の所最も好ましい材料
である。これらは公知のチェコラフスキー（Czochralsk
i）方法により単一結晶ボール（single crystal boul
e）として容易に成長可能である。
のグループの中の一つであり現在の所最も好ましい材料
である。これらは公知のチェコラフスキー（Czochralsk
i）方法により単一結晶ボール（single crystal boul
e）として容易に成長可能である。
【００２５】化学量論的組成物の溶融体を４４．０１ｇ
のＭｇＯと７５．３１ｇのＳｃ2Ｏ3を混合して用意し、
この混合物をペレット状にしてこのペレットを５５．６
８ｇのＡｌ2Ｏ3と共に従来のイリジウム製のるつぼの中
に置き、従来の無線周波数誘導路内でＮ2 下でこのるつ
ぼを加熱する。出発材料は少なくとも４Ｎの純度を持ち
市販されたものである。
のＭｇＯと７５．３１ｇのＳｃ2Ｏ3を混合して用意し、
この混合物をペレット状にしてこのペレットを５５．６
８ｇのＡｌ2Ｏ3と共に従来のイリジウム製のるつぼの中
に置き、従来の無線周波数誘導路内でＮ2 下でこのるつ
ぼを加熱する。出発材料は少なくとも４Ｎの純度を持ち
市販されたものである。
【００２６】この組成物は、１９００℃で完全に溶融状
態となる。この時点で薄いイリジウム製のロッドをこの
溶融状態のマス内に浸し、多結晶のＳｃＡｌＭｇＯ4 の
ボタンがロッドの先端に形成されるように若干引き抜
く。この溶融状態のマスはその後このボタンと接触し、
その上に個体化ＳｃＡｌＭｇＯ4 が付着したロッドを１
５ｒｐｍで回転しながらゆっくりと引き上げる（最初は
２．５ｍｍ／時）。１−０．５時間後この引き上げ速度
は徐々に増加して４ｍｍ／時となるようにする。引き上
げ条件は、公知の方法で調整し、メーンボディ（１７ｍ
ｍ直径で約６０ｍｍ長）にゆっくり混じり合うようにネ
ックを有するボールで、約７ｍｍの直径で１０ｍｍの長
さのものを生成する。これはボール内の比較的大きな結
晶の数を制限しながら成長するために行われる。この方
法は極めて有効でいくつかの大きな結晶を有するような
ボール（その代表的な寸法は５０ｍｍ長で約７ｍｍの
幅）を生成する。
態となる。この時点で薄いイリジウム製のロッドをこの
溶融状態のマス内に浸し、多結晶のＳｃＡｌＭｇＯ4 の
ボタンがロッドの先端に形成されるように若干引き抜
く。この溶融状態のマスはその後このボタンと接触し、
その上に個体化ＳｃＡｌＭｇＯ4 が付着したロッドを１
５ｒｐｍで回転しながらゆっくりと引き上げる（最初は
２．５ｍｍ／時）。１−０．５時間後この引き上げ速度
は徐々に増加して４ｍｍ／時となるようにする。引き上
げ条件は、公知の方法で調整し、メーンボディ（１７ｍ
ｍ直径で約６０ｍｍ長）にゆっくり混じり合うようにネ
ックを有するボールで、約７ｍｍの直径で１０ｍｍの長
さのものを生成する。これはボール内の比較的大きな結
晶の数を制限しながら成長するために行われる。この方
法は極めて有効でいくつかの大きな結晶を有するような
ボール（その代表的な寸法は５０ｍｍ長で約７ｍｍの
幅）を生成する。
【００２７】一旦適切なシード結晶が得られるとほぼ実
質的に単結晶のボールを成長させることは簡単なことで
ある。本発明による他の化合物のボールも前述の方法に
より成長させることができる。
質的に単結晶のボールを成長させることは簡単なことで
ある。本発明による他の化合物のボールも前述の方法に
より成長させることができる。
【００２８】ＳｃＡｌＭｇＯ4 は、雲母状材料で基底面
上で容易にへき開できる。現在入手可能なサンプルで
は、表面は容易にそげ落ち易く、そのため硬化が必要で
ある。しかしこれは改良した結晶品質でもって改良する
こともでき我々の経験では他の雲母状材料と同様であ
る。
上で容易にへき開できる。現在入手可能なサンプルで
は、表面は容易にそげ落ち易く、そのため硬化が必要で
ある。しかしこれは改良した結晶品質でもって改良する
こともでき我々の経験では他の雲母状材料と同様であ
る。
【００２９】上記の方法で成長したＳｃＡｌＭｇＯ4 ボ
ールの１部から実質的に単結晶のスライスがレザー刃で
もって分離される。その後このスライスを従来の方法に
より研磨ブロック上に搭載し、へき開面（基底面）で平
行に平になるまで紙やすりでもって研磨する。その後こ
のプロセスを反対面に対しても繰り返し、さらにその
後、ＬＩＮＤＥＡ（登録商標）とＬＩＮＤＥＢ（登録商
標）の研磨化合物でもって意図した成長面を研磨する。
研磨ペーパ上のＳＹＴＯＮ（登録商標）を用いて成長面
を最終的に研磨した後、Ｉｎを有する加熱ブロックにこ
のスライスをハンダ付けし、市販のＭＢＥシステム内に
前述した（R.J.Spah et al., Applied Physics Letter
s, Vol.53, p.441 (1988)）の窒素プラズマソースでも
って移送する。
ールの１部から実質的に単結晶のスライスがレザー刃で
もって分離される。その後このスライスを従来の方法に
より研磨ブロック上に搭載し、へき開面（基底面）で平
行に平になるまで紙やすりでもって研磨する。その後こ
のプロセスを反対面に対しても繰り返し、さらにその
後、ＬＩＮＤＥＡ（登録商標）とＬＩＮＤＥＢ（登録商
標）の研磨化合物でもって意図した成長面を研磨する。
研磨ペーパ上のＳＹＴＯＮ（登録商標）を用いて成長面
を最終的に研磨した後、Ｉｎを有する加熱ブロックにこ
のスライスをハンダ付けし、市販のＭＢＥシステム内に
前述した（R.J.Spah et al., Applied Physics Letter
s, Vol.53, p.441 (1988)）の窒素プラズマソースでも
って移送する。
【００３０】この基板は真空中で７００℃まで加熱し、
その後６００℃と６５０℃の間の温度で窒素プラズマに
短い時間曝す。この窒素プラズマは、６０−８０ｍＴｏ
ｒｒのＮ2 内でＲＦパワーが１０−２００ワットで励起
される。この表面のＲＨＥＥＤ（reflection high ener
gy electron diffraction 反射高エネルギ電子回析）を
このプロセスの間モニタする。予備的に窒素プラズマに
曝すことによって基板のＲＨＥＥＤパターンに改良が見
られる。その後この基板をＧａ炉のシャッタを開くこと
によりＧａビームに曝し、そしてＧａＮの成長が開始す
る。このＧａ炉の温度は、ＧａＮの成長レートが８０−
５００ｎｍ／時となるように設定される。このＲＨＥＥ
ＤパターンはＧａＮの成長の開始時は輝いたまま（brig
ht）である。これをＡｌ2Ｏ3上のＧａＮの成長のスター
ト時のパターン強度の減少の観測データと比較する。Ｓ
ｃＡｌＭｇＯ4 上のＧａＮのサンプルのＲＨＥＥＤパタ
ーンは、通常このフィルムの成長の間中シャープで輝い
たままであり、このことはＧａＮ層の高結晶品質を意味
する。成長の完了後このサンプルを成長チャンバから取
り除きさらにＸ線解析とカソードルミネセンスでもって
特徴づける。前者のＸ線解析は、ＣｕＫα放射の４軸解
析メータ上で行われ、後者のカソードルミネセンスは走
査型電子顕微鏡（１０ＫＶ）内で行われる。
その後６００℃と６５０℃の間の温度で窒素プラズマに
短い時間曝す。この窒素プラズマは、６０−８０ｍＴｏ
ｒｒのＮ2 内でＲＦパワーが１０−２００ワットで励起
される。この表面のＲＨＥＥＤ（reflection high ener
gy electron diffraction 反射高エネルギ電子回析）を
このプロセスの間モニタする。予備的に窒素プラズマに
曝すことによって基板のＲＨＥＥＤパターンに改良が見
られる。その後この基板をＧａ炉のシャッタを開くこと
によりＧａビームに曝し、そしてＧａＮの成長が開始す
る。このＧａ炉の温度は、ＧａＮの成長レートが８０−
５００ｎｍ／時となるように設定される。このＲＨＥＥ
ＤパターンはＧａＮの成長の開始時は輝いたまま（brig
ht）である。これをＡｌ2Ｏ3上のＧａＮの成長のスター
ト時のパターン強度の減少の観測データと比較する。Ｓ
ｃＡｌＭｇＯ4 上のＧａＮのサンプルのＲＨＥＥＤパタ
ーンは、通常このフィルムの成長の間中シャープで輝い
たままであり、このことはＧａＮ層の高結晶品質を意味
する。成長の完了後このサンプルを成長チャンバから取
り除きさらにＸ線解析とカソードルミネセンスでもって
特徴づける。前者のＸ線解析は、ＣｕＫα放射の４軸解
析メータ上で行われ、後者のカソードルミネセンスは走
査型電子顕微鏡（１０ＫＶ）内で行われる。
【００３１】従来のＸ線走査が方向性をチェックするた
めに２つのサンプルに対し実行された。両方のＧａＮフ
ィルムは（００１）方向で第２の方向はみられなかっ
た。サンプルの１つは、わずか８０ｎｍの厚さでそのフ
ァイスキャンはＩＩＩ−Ｖ属窒化物フィルムの対応する
基板ピークよりもわずか０．１゜だけ幅広かった。当業
者は、この結果は、すばらしいものであると認識するで
あろう。ＩＩＩ−Ｖ属窒化物フィルムの結晶品質は、フ
ィルムの厚さが増すにつれて良くなり、０．５μｍ以下
の厚さのフィルムに対しては結晶品質は極めて悪い。第
２のＧａＮフィルム（２μｍ厚さ）のロッキングカーブ
（rocking curve） は０．３゜のＦＷＨＭを示した。
めに２つのサンプルに対し実行された。両方のＧａＮフ
ィルムは（００１）方向で第２の方向はみられなかっ
た。サンプルの１つは、わずか８０ｎｍの厚さでそのフ
ァイスキャンはＩＩＩ−Ｖ属窒化物フィルムの対応する
基板ピークよりもわずか０．１゜だけ幅広かった。当業
者は、この結果は、すばらしいものであると認識するで
あろう。ＩＩＩ−Ｖ属窒化物フィルムの結晶品質は、フ
ィルムの厚さが増すにつれて良くなり、０．５μｍ以下
の厚さのフィルムに対しては結晶品質は極めて悪い。第
２のＧａＮフィルム（２μｍ厚さ）のロッキングカーブ
（rocking curve） は０．３゜のＦＷＨＭを示した。
【００３２】上記のＧａＮフィルムのカソードルミネセ
ンス特徴は、欠陥ルミネセンスは、Ａｌ2Ｏ3上に堆積さ
れた従来の類似フィルムに比較して、本発明によるフィ
ルムでは、約１／５に低下した。この結果は、本発明に
よるフィルム内で結晶品質が極めて改善されたことを意
味する。
ンス特徴は、欠陥ルミネセンスは、Ａｌ2Ｏ3上に堆積さ
れた従来の類似フィルムに比較して、本発明によるフィ
ルムでは、約１／５に低下した。この結果は、本発明に
よるフィルム内で結晶品質が極めて改善されたことを意
味する。
【００３３】上記の方法により用意した、ＧａＮの品質
はサファイア上で同一条件で成長したＧａＮよりも明ら
かに良好ではあるが、この品質は例えば基板の準備を最
適化することによりさらに容易に改善できる。
はサファイア上で同一条件で成長したＧａＮよりも明ら
かに良好ではあるが、この品質は例えば基板の準備を最
適化することによりさらに容易に改善できる。
【００３４】化学量論的組成の溶融物（stoichiometric
melt） を徐冷することにより成長させたＳｃＡｌＭｇ
Ｏ4 の単結晶パレット（最大横寸法が約１ｃｍ）上にＧ
ａＮを成長させたが同様な結果が得られた。さらにまた
本発明による基板材料の成長に他の成長技術も適応でき
る。さらに当業者は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体を基板
上に生成させることは、必ずしもＭＢＥ法である必要は
なく適当な技術例えばＭＯＣＶＤ，蒸気位相（vapor tr
ansport）， 反応性スパッタリングあるいはプラズマレ
ーザ堆積を用いて行うこともできる。
melt） を徐冷することにより成長させたＳｃＡｌＭｇ
Ｏ4 の単結晶パレット（最大横寸法が約１ｃｍ）上にＧ
ａＮを成長させたが同様な結果が得られた。さらにまた
本発明による基板材料の成長に他の成長技術も適応でき
る。さらに当業者は、ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体を基板
上に生成させることは、必ずしもＭＢＥ法である必要は
なく適当な技術例えばＭＯＣＶＤ，蒸気位相（vapor tr
ansport）， 反応性スパッタリングあるいはプラズマレ
ーザ堆積を用いて行うこともできる。
【００３５】本発明により基板上にＩＩＩ−Ｖ属窒化物
半導体の適当な層構造を成長させた後、このようにして
得られた中間物を所望の素子となるように処理する。こ
れに関しては、前掲のＳ．中村の論文を参照のこと。通
常、このような処理方法は、窒化物層構造体のパターニ
ングと接点が層構造を介して電流が流れるよう形成する
よう金属層を堆積し、パターン化することが含まれる。
半導体の適当な層構造を成長させた後、このようにして
得られた中間物を所望の素子となるように処理する。こ
れに関しては、前掲のＳ．中村の論文を参照のこと。通
常、このような処理方法は、窒化物層構造体のパターニ
ングと接点が層構造を介して電流が流れるよう形成する
よう金属層を堆積し、パターン化することが含まれる。
【００３６】図１は、本発明により基板１２上にＩＩＩ
−Ｖ属窒化物層１１を有する代表的なＬＥＤ１０を示
す。この層構造は、ＧａＮのバッファ層１３と、ｎ−Ｇ
ａＮ層１４と、ｎ−ＡｌＧａＮ層１５と、ＩｎＧａＮ層
１６と、ｐＡｌＧａＮ層１７と、ｐＧａＮ層１８と接点
１９と１９′とからなり、これは前掲のＳ．中村の図３
と同様である。層構造のパターンニングは、S.J.Pearto
n et al., Materials Research Society Symposium Pro
ceedings, Vol.339, p.179(1994) に開示されている。
本発明によるレーザはレーザキャビティを規定する反射
手段（例、適当なコーティング面）を有する同様な層構
造を有する。
−Ｖ属窒化物層１１を有する代表的なＬＥＤ１０を示
す。この層構造は、ＧａＮのバッファ層１３と、ｎ−Ｇ
ａＮ層１４と、ｎ−ＡｌＧａＮ層１５と、ＩｎＧａＮ層
１６と、ｐＡｌＧａＮ層１７と、ｐＧａＮ層１８と接点
１９と１９′とからなり、これは前掲のＳ．中村の図３
と同様である。層構造のパターンニングは、S.J.Pearto
n et al., Materials Research Society Symposium Pro
ceedings, Vol.339, p.179(1994) に開示されている。
本発明によるレーザはレーザキャビティを規定する反射
手段（例、適当なコーティング面）を有する同様な層構
造を有する。
【図１】本発明による素子例えばＬＥＤの断面を表す図
１０ ＬＥＤ １１ ＩＩＩ−Ｖ属窒化物層 １２ 基板 １３ ＧａＮのバッファ層 １４ ｎＧａＮ層 １５ ｎＡｌＧａＮ層 １６ ＩｎＧａＮ層 １７ ｐＡｌＧａＮ層 １８ ｐＧａＮ層 １９，１９′ 接点
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｌ 21/205 Ｈ０１Ｌ 21/205 33/00 33/00 Ａ Ｈ０１Ｓ 3/18 Ｈ０１Ｓ 3/18 (72)発明者 デニス ノーマン、ブキャナン アメリカ合衆国、07940 ニュージャージ ー マジソンアベニュー マップル 49 (72)発明者 エリオット ホワード、ハートフォード アメリカ合衆国、07974 ニュージャージ ー ニュープロビデンス ユニオンアベニ ュー 299 (72)発明者 リン フランシス、シュネメイヤー アメリカ合衆国、07042 ニュージャージ ー モントクレアアベニュー コロンブス 10
Claims (9)
- 【請求項１】 基板（１２）上にエピタキシャル成長し
て堆積したＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料を有する素子
において、 （ａ）前記基板は、一般構造式ＲＡＯ3（ＭＯ）nのほぼ
実質的に単結晶材料であり、ここでＲはＳｃ，Ｉｎ，Ｙ
とランタン系元素（原子番号６７−７１）から選択され
た１つあるいは複数の元素で，ＡはＦｅ（ＩＩＩ），Ｇ
ａ，Ａｌの１つあるいは複数の元素で、ＭはＭｇ，Ｍ
ｎ，Ｆｅ（ＩＩ），Ｃｏ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｃｄの１または
複数でｎは１以上の整数であり、 （ｂ）前記実質的に単結晶基板材料は、ＹｂＦｅ2Ｏ4構
造型あるいはＩｎＦｅＯ3（ＺｎＯ）nの構造型の結晶構
造を有し、 （ｃ）前記実質的に単結晶基板材料は、ＩＩＩ−Ｖ窒化
物半導体材料の格子定数ａと±５％以下の格子不整合と
なるような格子定数を有することを特徴とする基板（１
２）上にエピタキシャル成長したＩＩＩ−Ｖ属窒化物半
導体材料を有する素子。 - 【請求項２】 前記ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料は、
ＧａＮ，ＡｌＮ，ＩｎＮ，ＧａＡｌＮ，ＧａＩｎＮ，Ａ
ｌＩｎＮ，ＧａＡｌＩｎＮと窒素の一部をＡｓあるいは
Ｐで置換した窒化物から選択された材料を含むことを特
徴とする請求項１の素子。 - 【請求項３】 ｎは９以下であることを特徴とする請求
項１の素子。 - 【請求項４】 ｎは３以下であることを特徴とする請求
項３の素子。 - 【請求項５】 ｎ＝１であることを特徴とする請求項４
の素子。 - 【請求項６】 前記実質的に単結晶基板材料は、ＳｃＧ
ａＭｇＯ4 ，ＩｎＧａＭｇＯ4 ，ＳｃＡｌＭｎＯ4 ，Ｓ
ｃＡｌＣｏＯ4 ，ＳｃＡｌＭｇＯ4 ，ＩｎＡｌＭｇＯ4
から選択された材料であることを特徴とする請求項５の
素子。 - 【請求項７】 前記ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料は、
ＩＩＩ−Ｖ属窒化物半導体材料からなる少なくとも第１
層と第２層とを含む層構造で前記第１層と第２層とは組
成物が異なり前記層の少なくとも１つはドープされた半
導体材料であることを特徴とする請求項１の素子。 - 【請求項８】 前記層構造を介して電流が流れるような
接点（１９，１９′）をさらに有することを特徴とする
請求項７の素子。 - 【請求項９】 前記素子は、半導体レーザあるいはＬＥ
Ｄであることを特徴とする請求項８の素子。
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|---|---|---|---|
| US08/403,329 US5530267A (en) | 1995-03-14 | 1995-03-14 | Article comprising heteroepitaxial III-V nitride semiconductor material on a substrate |
| US403329 | 1995-03-14 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08288220A true JPH08288220A (ja) | 1996-11-01 |
| JP3115814B2 JP3115814B2 (ja) | 2000-12-11 |
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ID=23595384
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| JP3955696A Expired - Fee Related JP3115814B2 (ja) | 1995-03-14 | 1996-02-27 | 基板上にｉｉｉ−ｖ属窒化物半導体材料を有する素子 |
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|---|---|
| US (1) | US5530267A (ja) |
| EP (1) | EP0732755A3 (ja) |
| JP (1) | JP3115814B2 (ja) |
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| JP2005187317A (ja) * | 2003-12-03 | 2005-07-14 | Ngk Insulators Ltd | 単結晶の製造方法、単結晶および複合体 |
| JP2005521627A (ja) * | 2002-04-03 | 2005-07-21 | サンーゴバン セラミックス アンド プラスティクス，インコーポレイティド | スピネル基板及び該スピネル基板上でのｉｉｉ−ｖ材料のへテロエピタキシャル成長 |
| WO2010038788A1 (ja) * | 2008-09-30 | 2010-04-08 | 国立大学法人岡山大学 | 電流制御素子及びその製造方法 |
| JP2015178448A (ja) * | 2014-02-28 | 2015-10-08 | 国立大学法人東北大学 | 単結晶基板の製造方法およびレーザ素子の製造方法 |
| JP2019210196A (ja) * | 2018-06-07 | 2019-12-12 | パナソニック株式会社 | ＳｃＡｌＭｇＯ４単結晶およびデバイス |
| WO2024043191A1 (ja) * | 2022-08-24 | 2024-02-29 | 株式会社オキサイド | エピタキシャル成長用基板 |
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| EP0647730B1 (en) * | 1993-10-08 | 2002-09-11 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN single crystal |
| US5787104A (en) * | 1995-01-19 | 1998-07-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Semiconductor light emitting element and method for fabricating the same |
| US5677538A (en) * | 1995-07-07 | 1997-10-14 | Trustees Of Boston University | Photodetectors using III-V nitrides |
| WO1997011494A1 (en) * | 1995-09-19 | 1997-03-27 | Astralux, Incorporated | X-ray detector |
| US5652551A (en) * | 1996-06-25 | 1997-07-29 | The United States Of America As Represented By The Secretary Of The Army | Method for high frequency device operation with high temperature and radiation hard characteristics |
| JPH1056236A (ja) * | 1996-08-08 | 1998-02-24 | Toyoda Gosei Co Ltd | ３族窒化物半導体レーザ素子 |
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| US5838707A (en) * | 1996-12-27 | 1998-11-17 | Motorola, Inc. | Ultraviolet/visible light emitting vertical cavity surface emitting laser and method of fabrication |
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1995
- 1995-03-14 US US08/403,329 patent/US5530267A/en not_active Expired - Lifetime
-
1996
- 1996-02-27 JP JP3955696A patent/JP3115814B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 1996-03-05 EP EP96301468A patent/EP0732755A3/en not_active Withdrawn
- 1996-03-13 KR KR1019960006587A patent/KR960036113A/ko active IP Right Grant
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5530267A (en) | 1996-06-25 |
| JP3115814B2 (ja) | 2000-12-11 |
| EP0732755A3 (en) | 1999-11-03 |
| KR960036113A (ko) | 1996-10-28 |
| EP0732755A2 (en) | 1996-09-18 |
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