JPH10150245A - 窒化ガリウム系半導体の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体の製造方法Info
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- JPH10150245A JPH10150245A JP31033396A JP31033396A JPH10150245A JP H10150245 A JPH10150245 A JP H10150245A JP 31033396 A JP31033396 A JP 31033396A JP 31033396 A JP31033396 A JP 31033396A JP H10150245 A JPH10150245 A JP H10150245A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 低転位密度，低歪の高品質ＧａＮ結晶の成長
方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板６０上でＡｌxＧａ1-xＮ
バッファ層６３を成長することにより、サファイア基板
６０とＧａＮ層６２の熱膨張係数差による歪を緩和する
ことができるため、従来よりも転位密度を約１／１００
（１０7cm-2）、歪を約１／５０（８×１０7dyn/cm2）
に低減した高品質ＧａＮ系発光素子を製造することがで
きる。特にバッファ層６３の組成をｘ＝０.１２、膜厚
を２μｍ以上とした場合には、最大限の歪低減と転位同
士の相互消滅作用も生じるため、この効果が顕著に現れ
る。また、クラックの発生も抑制され製造歩留りの向上
に大きく寄与する。これにより、電気的，光学的特性に
優れた高品質ＧａＮ系発光素子がサファイア基板で製造
することが可能になる。
方法を提供する。 【解決手段】 サファイア基板６０上でＡｌxＧａ1-xＮ
バッファ層６３を成長することにより、サファイア基板
６０とＧａＮ層６２の熱膨張係数差による歪を緩和する
ことができるため、従来よりも転位密度を約１／１００
（１０7cm-2）、歪を約１／５０（８×１０7dyn/cm2）
に低減した高品質ＧａＮ系発光素子を製造することがで
きる。特にバッファ層６３の組成をｘ＝０.１２、膜厚
を２μｍ以上とした場合には、最大限の歪低減と転位同
士の相互消滅作用も生じるため、この効果が顕著に現れ
る。また、クラックの発生も抑制され製造歩留りの向上
に大きく寄与する。これにより、電気的，光学的特性に
優れた高品質ＧａＮ系発光素子がサファイア基板で製造
することが可能になる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は青・紫色短波長発光
素子の構成材料であるＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の製造方法に関するものであり、特に低歪，低転位密
度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ系半導体
の結晶成長法に関するものである。
素子の構成材料であるＧａＮ系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体の製造方法に関するものであり、特に低歪，低転位密
度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ系半導体
の結晶成長法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、光ディスクの高密度化、レーザプ
リンタの高解像度化を図るため、短波長半導体発光素子
の要求があり、窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた青・紫色半導体発光素子の研究開
発が盛んに行われている。
リンタの高解像度化を図るため、短波長半導体発光素子
の要求があり、窒化ガリウム（ＧａＮ）系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体を用いた青・紫色半導体発光素子の研究開
発が盛んに行われている。
【０００３】従来のＧａＮ系発光素子について説明す
る。従来のＧａＮ系発光素子には、特開平４−２９７０
２３号公報に示されるものがある。この発光素子はサフ
ァイア（Ａｌ2Ｏ3）基板上にＧａＮ系半導体を成長する
にあたり、サファイア基板上にバッファ層を形成するも
のである。このバッファ層としては、ＡｌＧａＮ層を用
いるものである。また、特開平８−７０１３９号公報で
は、ＩｎＡｌＧａＮ層をバッファ層として用いることが
示されている。
る。従来のＧａＮ系発光素子には、特開平４−２９７０
２３号公報に示されるものがある。この発光素子はサフ
ァイア（Ａｌ2Ｏ3）基板上にＧａＮ系半導体を成長する
にあたり、サファイア基板上にバッファ層を形成するも
のである。このバッファ層としては、ＡｌＧａＮ層を用
いるものである。また、特開平８−７０１３９号公報で
は、ＩｎＡｌＧａＮ層をバッファ層として用いることが
示されている。
【０００４】一方、サファイア基板上にＧａＮ結晶を成
長し、このＧａＮの割れ（クラック）の発生について検
討した論文が「Japanese Journal of Applied Physics,
Vol.32 (1993) pp.1528-1533」に示されている。この
論文によれば、ＧａＮ結晶は、成長温度から室温にまで
冷却したときに、サファイア基板との熱膨張係数の違い
（サファイア基板の熱膨張係数が大きい）により圧縮歪
がかかるために、クラックが発生するというものであ
る。
長し、このＧａＮの割れ（クラック）の発生について検
討した論文が「Japanese Journal of Applied Physics,
Vol.32 (1993) pp.1528-1533」に示されている。この
論文によれば、ＧａＮ結晶は、成長温度から室温にまで
冷却したときに、サファイア基板との熱膨張係数の違い
（サファイア基板の熱膨張係数が大きい）により圧縮歪
がかかるために、クラックが発生するというものであ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、特開平４
−２９７０２３号公報及び特開平８−７０１３９号公報
の発光素子では、バッファ層にＡｌＧａＮ及びＩｎＡｌ
ＧａＮ層を用いることは記載されてはいるが、このバッ
ファ層上に形成するＧａＮ系半導体のクラックの発生に
ついては考慮されておらず、「Japanese Journal of Ap
plied Physics, Vol.32 (1993) pp.1528-1533」の見解
からすれば、ＡｌＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮバッファ層
上のＧａＮ系半導体も、サファイア基板との熱膨張係数
差により容易にクラックが発生することが考えられる。
−２９７０２３号公報及び特開平８−７０１３９号公報
の発光素子では、バッファ層にＡｌＧａＮ及びＩｎＡｌ
ＧａＮ層を用いることは記載されてはいるが、このバッ
ファ層上に形成するＧａＮ系半導体のクラックの発生に
ついては考慮されておらず、「Japanese Journal of Ap
plied Physics, Vol.32 (1993) pp.1528-1533」の見解
からすれば、ＡｌＧａＮ及びＩｎＡｌＧａＮバッファ層
上のＧａＮ系半導体も、サファイア基板との熱膨張係数
差により容易にクラックが発生することが考えられる。
【０００６】そこで、本発明は、熱膨張係数差による歪
を緩和するバッファ層を検討することで、サファイア及
び炭化珪素（ＳｉＣ）基板上のＧａＮ系半導体に容易に
はクラックが発生せず、これにより製造歩留りが高く、
かつ結晶性に優れた高性能の半導体発光素子及びその製
造方法を提供することを目的とする。
を緩和するバッファ層を検討することで、サファイア及
び炭化珪素（ＳｉＣ）基板上のＧａＮ系半導体に容易に
はクラックが発生せず、これにより製造歩留りが高く、
かつ結晶性に優れた高性能の半導体発光素子及びその製
造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明の手段は以下に示す通りである。
の本発明の手段は以下に示す通りである。
【０００８】第一の手段は、サファイア基板上へのＧａ
Ｎ系半導体の結晶成長において、ＡｌxＧａ1-xＮバッフ
ァ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）を用いる構造にするもの
である。この構造により、サファイア基板から圧縮歪を
受けた状態での、室温におけるＧａＮの格子定数とＡｌ
ＧａＮバッファ層との格子定数とが近接するので、歪が
少なく、転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成でき
る。特に、Ａｌ組成がｘ＝０.１２の場合、歪を最大限
に低減できるため、この効果が顕著である。
Ｎ系半導体の結晶成長において、ＡｌxＧａ1-xＮバッフ
ァ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）を用いる構造にするもの
である。この構造により、サファイア基板から圧縮歪を
受けた状態での、室温におけるＧａＮの格子定数とＡｌ
ＧａＮバッファ層との格子定数とが近接するので、歪が
少なく、転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成でき
る。特に、Ａｌ組成がｘ＝０.１２の場合、歪を最大限
に低減できるため、この効果が顕著である。
【０００９】第二の手段は、前記第一の手段において、
ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）の
膜厚を少なくとも２μｍ以上とするものである。この構
造により、転位同士の相互消滅作用も生じるために、よ
り転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成できる。
ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）の
膜厚を少なくとも２μｍ以上とするものである。この構
造により、転位同士の相互消滅作用も生じるために、よ
り転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成できる。
【００１０】第三の手段は、サファイア基板上へのＧａ
Ｎ系半導体の結晶成長において、前記第二の手段による
バッファ層上に格子整合するＡｌＧａＩｎＮ結晶を成長
する工程を特徴とするＧａＮ系発光素子の製造方法及び
発光素子構造である。この構造により、バッファ層上の
ＧａＮ系半導体成長層の歪は低減されクラックの発生が
抑制されるため、成長層の膜厚を厚くでき発光素子の設
計の自由度を増すことができる。また、歪による貫通転
位の増殖も抑制されるため、発光素子の結晶性が向上す
る。さらに、活性層も含めたバッファ層上の全ＧａＮ系
成長層が格子整合するため、格子不整合によるミスフィ
ット転位の発生も抑制され、発光素子の結晶性が大幅に
向上する。これにより、発光素子の安定動作及び信頼性
が向上する。また、歪によるウエハーの反りやクラック
の発生は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留
りの低下を招くが、この問題も本手段により解決され
る。
Ｎ系半導体の結晶成長において、前記第二の手段による
バッファ層上に格子整合するＡｌＧａＩｎＮ結晶を成長
する工程を特徴とするＧａＮ系発光素子の製造方法及び
発光素子構造である。この構造により、バッファ層上の
ＧａＮ系半導体成長層の歪は低減されクラックの発生が
抑制されるため、成長層の膜厚を厚くでき発光素子の設
計の自由度を増すことができる。また、歪による貫通転
位の増殖も抑制されるため、発光素子の結晶性が向上す
る。さらに、活性層も含めたバッファ層上の全ＧａＮ系
成長層が格子整合するため、格子不整合によるミスフィ
ット転位の発生も抑制され、発光素子の結晶性が大幅に
向上する。これにより、発光素子の安定動作及び信頼性
が向上する。また、歪によるウエハーの反りやクラック
の発生は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留
りの低下を招くが、この問題も本手段により解決され
る。
【００１１】第四の手段は、炭化珪素基板上へのＧａＮ
系半導体の結晶成長において、ＩｎＧａＮバッファ層を
用いる構造にするものである。この構造により、炭化珪
素基板から引っ張り歪を受けた状態での、室温における
ＧａＮの格子定数とＩｎＧａＮバッファ層との格子定数
とが近くなるので、歪が少なく、転位の少ない結晶性の
高い半導体層を形成できる。
系半導体の結晶成長において、ＩｎＧａＮバッファ層を
用いる構造にするものである。この構造により、炭化珪
素基板から引っ張り歪を受けた状態での、室温における
ＧａＮの格子定数とＩｎＧａＮバッファ層との格子定数
とが近くなるので、歪が少なく、転位の少ない結晶性の
高い半導体層を形成できる。
【００１２】第五の手段は、前記第四の手段において、
ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層のＩｎ組成ｘを０.０１≦ｘ
≦０.０３とするものである。この構造により、引っ張
り歪を受けた状態での、室温におけるＧａＮの格子定数
とＩｎＧａＮバッファ層との格子定数とが近接するの
で、歪が小さくなり、転位の少ない結晶性の高い半導体
層を形成できる。特に、Ｉｎ組成がｘ＝０.０２の場
合、歪を最大限に低減できるため、この効果が顕著であ
る。
ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層のＩｎ組成ｘを０.０１≦ｘ
≦０.０３とするものである。この構造により、引っ張
り歪を受けた状態での、室温におけるＧａＮの格子定数
とＩｎＧａＮバッファ層との格子定数とが近接するの
で、歪が小さくなり、転位の少ない結晶性の高い半導体
層を形成できる。特に、Ｉｎ組成がｘ＝０.０２の場
合、歪を最大限に低減できるため、この効果が顕著であ
る。
【００１３】第六の手段は、前記第五の手段において、
ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層（０.０１≦ｘ≦０.０３）の
膜厚を少なくとも２μｍ以上とするものである。この構
造により、転位同士の相互消滅作用も生じるために、よ
り転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成できる。
ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層（０.０１≦ｘ≦０.０３）の
膜厚を少なくとも２μｍ以上とするものである。この構
造により、転位同士の相互消滅作用も生じるために、よ
り転位の少ない結晶性の高い半導体層を形成できる。
【００１４】第七の手段は、炭化珪素基板上へのＧａＮ
系半導体の結晶成長において、前記第六の手段によるバ
ッファ層上に格子整合するＡｌＧａＩｎＮ結晶を成長す
る工程を特徴とするＧａＮ系発光素子の製造方法及び発
光素子構造である。この構造により、バッファ層上のＧ
ａＮ系半導体成長層の歪は低減されクラックの発生が抑
制されるため、成長層の膜厚を厚くでき発光素子の設計
の自由度を増すことができる。また、歪による貫通転位
の増殖も抑制されるため、発光素子の結晶性が向上す
る。さらに、活性層も含めたバッファ層上の全ＧａＮ系
成長層が格子整合するため、格子不整合によるミスフィ
ット転位の発生も抑制され、発光素子の結晶性が大幅に
向上する。これにより、発光素子の安定動作及び信頼性
が向上する。また、歪によるウエハーの反りやクラック
の発生は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留
りの低下を招くが、この問題も本手段により解決され
る。
系半導体の結晶成長において、前記第六の手段によるバ
ッファ層上に格子整合するＡｌＧａＩｎＮ結晶を成長す
る工程を特徴とするＧａＮ系発光素子の製造方法及び発
光素子構造である。この構造により、バッファ層上のＧ
ａＮ系半導体成長層の歪は低減されクラックの発生が抑
制されるため、成長層の膜厚を厚くでき発光素子の設計
の自由度を増すことができる。また、歪による貫通転位
の増殖も抑制されるため、発光素子の結晶性が向上す
る。さらに、活性層も含めたバッファ層上の全ＧａＮ系
成長層が格子整合するため、格子不整合によるミスフィ
ット転位の発生も抑制され、発光素子の結晶性が大幅に
向上する。これにより、発光素子の安定動作及び信頼性
が向上する。また、歪によるウエハーの反りやクラック
の発生は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留
りの低下を招くが、この問題も本手段により解決され
る。
【００１５】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながら説明する。
面を参照しながら説明する。
【００１６】（実施の形態１）サファイア基板上に形成
されたＧａＮ結晶は転位が多く、またクラックが発生し
やすい。これは「Japanese Journal of Applied Physic
s, Vol.32 (1993) pp.1528-1533」によると以下の機構
で説明される。ＧａＮとサファイアでは格子不整合率が
約１６％，熱膨張係数差が約１３０％である（図１）。
このため、サファイア基板上にＧａＮを成長する場合に
は、結晶成長時に格子不整合によりミスフィット転位が
基板界面付近に発生し、成長後の冷却過程において熱膨
張係数差によりこのミスフィット転位がＧａＮ表面まで
伝搬し貫通転位となり、またクラックも発生する（図
２）。結果として、約１０10cm-2台の高密度転位がＧａ
Ｎ層に存在する。
されたＧａＮ結晶は転位が多く、またクラックが発生し
やすい。これは「Japanese Journal of Applied Physic
s, Vol.32 (1993) pp.1528-1533」によると以下の機構
で説明される。ＧａＮとサファイアでは格子不整合率が
約１６％，熱膨張係数差が約１３０％である（図１）。
このため、サファイア基板上にＧａＮを成長する場合に
は、結晶成長時に格子不整合によりミスフィット転位が
基板界面付近に発生し、成長後の冷却過程において熱膨
張係数差によりこのミスフィット転位がＧａＮ表面まで
伝搬し貫通転位となり、またクラックも発生する（図
２）。結果として、約１０10cm-2台の高密度転位がＧａ
Ｎ層に存在する。
【００１７】図３は、ＧａＮ，サファイア及びサファイ
ア基板上に形成されたＧａＮ結晶の各格子定数と温度
（室温から成長温度）の関係を示す図である。
ア基板上に形成されたＧａＮ結晶の各格子定数と温度
（室温から成長温度）の関係を示す図である。
【００１８】図３において、各直線の傾きは熱膨張係数
を示すことになる。サファイアはＧａＮよりも熱膨張係
数が約１３０％大きいために、成長後の冷却過程でサフ
ァイア基板上のＧａＮ結晶は圧縮応力を受けることにな
る。この圧縮歪は室温で約３.５×１０9dyn/cm2である
と見積られ、この結果、図３のＡ点のようにサファイア
基板上のＧａＮ結晶は格子定数が本来よりも小さくな
る。この場合、室温でこの格子定数（Ａ点）に整合する
ＧａＮ系半導体はＡｌxＧａ1-xＮ（０.１０≦ｘ≦０.１
４）であり、これをバッファ層に適用することにより、
歪を従来の約１／４（１０8dyn/cm2台）に低減すること
ができる。特に、Ａｌ組成がｘ＝０.１２の場合、この
効果が顕著であり、歪を従来の約１／５０の８×１０7d
yn/cm2まで低減でき、歪に起因するクラック及び貫通転
位の発生を大幅に抑制することができる。
を示すことになる。サファイアはＧａＮよりも熱膨張係
数が約１３０％大きいために、成長後の冷却過程でサフ
ァイア基板上のＧａＮ結晶は圧縮応力を受けることにな
る。この圧縮歪は室温で約３.５×１０9dyn/cm2である
と見積られ、この結果、図３のＡ点のようにサファイア
基板上のＧａＮ結晶は格子定数が本来よりも小さくな
る。この場合、室温でこの格子定数（Ａ点）に整合する
ＧａＮ系半導体はＡｌxＧａ1-xＮ（０.１０≦ｘ≦０.１
４）であり、これをバッファ層に適用することにより、
歪を従来の約１／４（１０8dyn/cm2台）に低減すること
ができる。特に、Ａｌ組成がｘ＝０.１２の場合、この
効果が顕著であり、歪を従来の約１／５０の８×１０7d
yn/cm2まで低減でき、歪に起因するクラック及び貫通転
位の発生を大幅に抑制することができる。
【００１９】ＧａＮの結晶成長は有機金属気相成長（Ｍ
ＯＶＰＥ）法を用いて行う。成長前に、サファイア基板
を超音波で有機洗浄する。次に、この基板をＭＯＶＰＥ
装置の反応炉内のサセプター上に設置する。続いて、真
空排気した後、７０Torrの水素雰囲気において約１１０
０℃で１５分間加熱し基板表面のクリーニングを行う。
ＯＶＰＥ）法を用いて行う。成長前に、サファイア基板
を超音波で有機洗浄する。次に、この基板をＭＯＶＰＥ
装置の反応炉内のサセプター上に設置する。続いて、真
空排気した後、７０Torrの水素雰囲気において約１１０
０℃で１５分間加熱し基板表面のクリーニングを行う。
【００２０】サファイア基板上にＧａＮを成長する場
合、まず約５００℃に降温した後、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）を２μモル／分，アンモニアを２.５Ｌ／
分，キャリア水素を２Ｌ／分供給して低温ＧａＮバッフ
ァ層を約３０nm成長する。次に、約１０００℃でＧａＮ
層を成長する。また、サファイア基板上に本発明による
ＡｌxＧａ1-xＮ（０.１０≦ｘ≦０.１４）層を成長する
場合、上記の低温ＧａＮバッファ層（３０nm），ＧａＮ
バッファ層（５００nm）を成長後、トリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡ）も１０μモル／分流して約１０００℃で
ＡｌxＧａ1-xＮ層を約２μｍ成長する。
合、まず約５００℃に降温した後、トリメチルガリウム
（ＴＭＧ）を２μモル／分，アンモニアを２.５Ｌ／
分，キャリア水素を２Ｌ／分供給して低温ＧａＮバッフ
ァ層を約３０nm成長する。次に、約１０００℃でＧａＮ
層を成長する。また、サファイア基板上に本発明による
ＡｌxＧａ1-xＮ（０.１０≦ｘ≦０.１４）層を成長する
場合、上記の低温ＧａＮバッファ層（３０nm），ＧａＮ
バッファ層（５００nm）を成長後、トリメチルアルミニ
ウム（ＴＭＡ）も１０μモル／分流して約１０００℃で
ＡｌxＧａ1-xＮ層を約２μｍ成長する。
【００２１】実際に、ＡｌxＧａ1-xＮ（ｘ＝０.１２）
層をバッファ層に適用することにより、クラックの発生
が大幅に抑制され、転位密度も約１０7cm-2台に低減で
きた。したがって、前記ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層を用
いた製造方法により、サファイア基板上で低歪，低転位
密度の高品質ＧａＮ系半導体が実現できる。
層をバッファ層に適用することにより、クラックの発生
が大幅に抑制され、転位密度も約１０7cm-2台に低減で
きた。したがって、前記ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層を用
いた製造方法により、サファイア基板上で低歪，低転位
密度の高品質ＧａＮ系半導体が実現できる。
【００２２】（実施の形態２）炭化珪素基板上に形成さ
れたＧａＮ結晶も転位が多く、またクラックも発生しや
すい。炭化珪素基板上にＧａＮを成長する際には、炭化
珪素とＧａＮの格子不整合率が約３．５％（図１）と小
さいために成長時におけるミスフィット転位の発生は比
較的抑制される。しかしながら、約１３０％（図１）の
熱膨張係数差のために成長後の冷却過程で貫通転位とし
て増殖することになる（図４）。この結果、約１０9cm
-2台の転位密度がＧａＮ層に存在するようになる。
れたＧａＮ結晶も転位が多く、またクラックも発生しや
すい。炭化珪素基板上にＧａＮを成長する際には、炭化
珪素とＧａＮの格子不整合率が約３．５％（図１）と小
さいために成長時におけるミスフィット転位の発生は比
較的抑制される。しかしながら、約１３０％（図１）の
熱膨張係数差のために成長後の冷却過程で貫通転位とし
て増殖することになる（図４）。この結果、約１０9cm
-2台の転位密度がＧａＮ層に存在するようになる。
【００２３】図５はＧａＮ，炭化珪素及び炭化珪素基板
上に形成されたＧａＮ結晶の各格子定数と温度（室温か
ら成長温度）の関係を示す図である。
上に形成されたＧａＮ結晶の各格子定数と温度（室温か
ら成長温度）の関係を示す図である。
【００２４】図５において、各直線の傾きは熱膨張係数
を示すことになる。ＧａＮは炭化珪素よりも熱膨張係数
が約１３０％大きいために、成長後の冷却過程で炭化珪
素基板上のＧａＮ結晶は引っ張り応力を受けることにな
る。この引っ張り歪は室温で約２.６×１０9dyn/cm2で
あると見積られ、このため、図５のＢ点のように炭化珪
素基板上のＧａＮ結晶は格子定数が本来よりも大きくな
る。
を示すことになる。ＧａＮは炭化珪素よりも熱膨張係数
が約１３０％大きいために、成長後の冷却過程で炭化珪
素基板上のＧａＮ結晶は引っ張り応力を受けることにな
る。この引っ張り歪は室温で約２.６×１０9dyn/cm2で
あると見積られ、このため、図５のＢ点のように炭化珪
素基板上のＧａＮ結晶は格子定数が本来よりも大きくな
る。
【００２５】この場合、室温でこの格子定数（Ｂ点）に
整合するのはＩｎxＧａ1-xＮ（０.０１≦ｘ≦０.０３）
であり、これをバッファ層に適用することにより、歪を
従来の約１／２に低減できる。特に、Ｉｎ組成がｘ＝
０.０２の場合、この効果が顕著であり、歪を従来の約
１／１０の２.８×１０8dyn/cm2に低減でき、歪に起因
するクラック及び貫通転位の発生を大幅に抑制すること
ができる。
整合するのはＩｎxＧａ1-xＮ（０.０１≦ｘ≦０.０３）
であり、これをバッファ層に適用することにより、歪を
従来の約１／２に低減できる。特に、Ｉｎ組成がｘ＝
０.０２の場合、この効果が顕著であり、歪を従来の約
１／１０の２.８×１０8dyn/cm2に低減でき、歪に起因
するクラック及び貫通転位の発生を大幅に抑制すること
ができる。
【００２６】結晶成長は前記（実施の形態１）と同様、
ＭＯＶＰＥ法で行う。成長前に、炭化珪素基板を超音波
で有機洗浄した後、バッファードフッ酸溶液で表面酸化
膜の除去を行う。
ＭＯＶＰＥ法で行う。成長前に、炭化珪素基板を超音波
で有機洗浄した後、バッファードフッ酸溶液で表面酸化
膜の除去を行う。
【００２７】炭化珪素基板上にＧａＮを成長する場合、
まず約１０００℃でトリメチルアルミニウムを１０μモ
ル／分，アンモニアを２.５Ｌ／分，キャリア水素を２
Ｌ／分流して単結晶のＡｌＮバッファ層を約１０nm成長
する。次に、同温度にてＴＭＧを２μモル／分，アンモ
ニアを２.５Ｌ／分供給してＧａＮ層を約５００nm成長
する。また、炭化珪素基板上に本発明によるＩｎｘＧａ
１−ｘＮ（０.０１≦ｘ≦０.０３）層を成長する場合、
上記のＡｌＮバッファ層（１０nm），ＧａＮバッファ層
（５００nm）を成長後、トリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）も１０μモル／分流して約７５０℃でＩｎxＧａ1-x
Ｎバッファ層を約２μｍ成長する。
まず約１０００℃でトリメチルアルミニウムを１０μモ
ル／分，アンモニアを２.５Ｌ／分，キャリア水素を２
Ｌ／分流して単結晶のＡｌＮバッファ層を約１０nm成長
する。次に、同温度にてＴＭＧを２μモル／分，アンモ
ニアを２.５Ｌ／分供給してＧａＮ層を約５００nm成長
する。また、炭化珪素基板上に本発明によるＩｎｘＧａ
１−ｘＮ（０.０１≦ｘ≦０.０３）層を成長する場合、
上記のＡｌＮバッファ層（１０nm），ＧａＮバッファ層
（５００nm）を成長後、トリメチルインジウム（ＴＭ
Ｉ）も１０μモル／分流して約７５０℃でＩｎxＧａ1-x
Ｎバッファ層を約２μｍ成長する。
【００２８】実際にＩｎxＧａ1-xＮ（ｘ＝０.０２）層
をバッファ層に適用することにより、クラックの発生が
大幅に抑制され、転位密度を約１０6cm-2台まで低減で
きた。つまり、前記ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を用いた
製造方法により、炭化珪素基板上で低歪，低転位密度の
高品質ＧａＮ系半導体が実現できる。
をバッファ層に適用することにより、クラックの発生が
大幅に抑制され、転位密度を約１０6cm-2台まで低減で
きた。つまり、前記ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を用いた
製造方法により、炭化珪素基板上で低歪，低転位密度の
高品質ＧａＮ系半導体が実現できる。
【００２９】（実施の形態３）次に、上記高品質バッフ
ァ層を用いた発光素子について説明する。図６にサファ
イア基板上に形成した本発明によるＡｌxＧａ1-xＮバッ
ファ層を含むＧａＮ系発光素子構造の断面図を示す。成
長手順を以下に述べる。
ァ層を用いた発光素子について説明する。図６にサファ
イア基板上に形成した本発明によるＡｌxＧａ1-xＮバッ
ファ層を含むＧａＮ系発光素子構造の断面図を示す。成
長手順を以下に述べる。
【００３０】まず、サファイア基板６０上に約５００℃
で低温ＧａＮバッファ層６１（３０nm）を成長し、次に
約１０００℃でｎ+-ＧａＮバッファ層６２（シリコンド
ープ：１０18cm-3）を５００nm成長する。その後、結晶
性改善のために本発明による前記ＡｌxＧａ1-xＮ（ｘ＝
０.１２）バッファ層を２μｍ程度成長する。ただし、
シリコンをドープ（１０18cm-3）してあるためｎ+-Ａｌ
xＧａ1-xＮバッファ層６３である。この段階で転位密度
は約１０7cm-2、歪は約８×１０7dyn/cm2まで低減され
る。
で低温ＧａＮバッファ層６１（３０nm）を成長し、次に
約１０００℃でｎ+-ＧａＮバッファ層６２（シリコンド
ープ：１０18cm-3）を５００nm成長する。その後、結晶
性改善のために本発明による前記ＡｌxＧａ1-xＮ（ｘ＝
０.１２）バッファ層を２μｍ程度成長する。ただし、
シリコンをドープ（１０18cm-3）してあるためｎ+-Ａｌ
xＧａ1-xＮバッファ層６３である。この段階で転位密度
は約１０7cm-2、歪は約８×１０7dyn/cm2まで低減され
る。
【００３１】また、このＡｌxＧａ1-xＮバッファ層は活
性層と比較して十分なバンドギャップエネルギー差及び
屈折率差を有し（エネルギー差：約０.５eV，屈折率
差：約１０％）、活性層へのキャリアと光の閉じ込めと
が十分であるため、ｐ型及びｎ型のクラッド層としても
適用できることが特徴である。このため、シリコンをド
ープ（１０17cm-3）したｎ-ＡｌxＧａ1-xＮクラッド層
６４（ｘ＝０.１２）を約１μｍ成長する。つまり、Ａ
ｌxＧａ1-xＮ層の総膜厚は約３μｍとなり、バッファ層
の膜厚が増加することで、転位同士の相互消滅作用が働
き、さらなる結晶性改善がなされる。
性層と比較して十分なバンドギャップエネルギー差及び
屈折率差を有し（エネルギー差：約０.５eV，屈折率
差：約１０％）、活性層へのキャリアと光の閉じ込めと
が十分であるため、ｐ型及びｎ型のクラッド層としても
適用できることが特徴である。このため、シリコンをド
ープ（１０17cm-3）したｎ-ＡｌxＧａ1-xＮクラッド層
６４（ｘ＝０.１２）を約１μｍ成長する。つまり、Ａ
ｌxＧａ1-xＮ層の総膜厚は約３μｍとなり、バッファ層
の膜厚が増加することで、転位同士の相互消滅作用が働
き、さらなる結晶性改善がなされる。
【００３２】続いて、ＧａＮ（６０nm）を光ガイド層６
５，６７としたＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ歪量子井戸活性層６
６（３nm）を成長する。この活性層は約７５０℃で成長
する。その後、再び約１０００℃に昇温し、マグネシウ
ムをドープ（１０17cm-3）したｐ-ＡｌxＧａ1-xＮクラ
ッド層６８（ｘ＝０.１２）を約１μｍ成長する。最後
に、電極とオーミックコンタクトをとるために、ｐ+-Ｇ
ａＮコンタクト層６９（マグネシウムドープ：１０18cm
-3）を５０nm程度成長する。
５，６７としたＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ歪量子井戸活性層６
６（３nm）を成長する。この活性層は約７５０℃で成長
する。その後、再び約１０００℃に昇温し、マグネシウ
ムをドープ（１０17cm-3）したｐ-ＡｌxＧａ1-xＮクラ
ッド層６８（ｘ＝０.１２）を約１μｍ成長する。最後
に、電極とオーミックコンタクトをとるために、ｐ+-Ｇ
ａＮコンタクト層６９（マグネシウムドープ：１０18cm
-3）を５０nm程度成長する。
【００３３】成長後、ｎ側電極（Ｔｉ／Ａｌ）はレーザ
素子をｎ+−ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層６３までドライ
エッチングすることで形成され、ｐ側電極（Ｎｉ／Ａ
ｕ）はｐ+-ＧａＮコンタクト層６９上にストライプ幅１
０μｍの電極ストライプ構造として形成される。また、
共振器はドライエッチングで形成され、両端面には（９
０／７０％）の高反射コートが施される。
素子をｎ+−ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層６３までドライ
エッチングすることで形成され、ｐ側電極（Ｎｉ／Ａ
ｕ）はｐ+-ＧａＮコンタクト層６９上にストライプ幅１
０μｍの電極ストライプ構造として形成される。また、
共振器はドライエッチングで形成され、両端面には（９
０／７０％）の高反射コートが施される。
【００３４】（実施の形態４）図７は炭化珪素基板上に
形成した本発明によるＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を含む
ＧａＮ系発光素子構造の断面図である。ＭＯＶＰＥ成長
手順を以下に述べる。
形成した本発明によるＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を含む
ＧａＮ系発光素子構造の断面図である。ＭＯＶＰＥ成長
手順を以下に述べる。
【００３５】炭化珪素（ｎ+-ＳｉＣ）基板７０上に約１
０００℃でＡｌＮバッファ層７１（１０nm）、ｎ+-Ｇａ
Ｎバッファ層７２（シリコンドープ：１０18cm-3）を５
００nm成長し、続いて本発明によるＩｎxＧａ1-xＮバッ
ファ層（ｘ＝０.０２）を約７５０℃で２μｍ程度成長
する。ただし、シリコンをドープ（１０18cm-3）してあ
るためｎ+-ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層７３となってい
る。この段階で転位密度は約１０6cm-2、歪は約２.８×
１０8dyn/cm2まで低減される。
０００℃でＡｌＮバッファ層７１（１０nm）、ｎ+-Ｇａ
Ｎバッファ層７２（シリコンドープ：１０18cm-3）を５
００nm成長し、続いて本発明によるＩｎxＧａ1-xＮバッ
ファ層（ｘ＝０.０２）を約７５０℃で２μｍ程度成長
する。ただし、シリコンをドープ（１０18cm-3）してあ
るためｎ+-ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層７３となってい
る。この段階で転位密度は約１０6cm-2、歪は約２.８×
１０8dyn/cm2まで低減される。
【００３６】その後のクラッド層は前記ＩｎxＧａ1-xＮ
バッファ層７３に格子整合し、十分なバンドギャップエ
ネルギーを有するＡｌＧａＩｎＮ４元混晶で構成される
ことが特徴である。
バッファ層７３に格子整合し、十分なバンドギャップエ
ネルギーを有するＡｌＧａＩｎＮ４元混晶で構成される
ことが特徴である。
【００３７】シリコンをドープ（１０17cm-3）したｎ-
Ａｌ0.15Ｇａ0.80Ｉｎ0.05Ｎクラッド層７４を約１μｍ
成長した後、ＧａＮ光ガイド層７５，７７（６０nm）を
有するＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ歪量子井戸活性層７６を３nm
成長する。続いて、マグネシウムをドープ（１０17c
m-3）したｐ-Ａｌ0.15Ｇａ0.80Ｉｎ0.05Ｎクラッド層７
８（約１μｍ）及びｐ+-ＧａＮコンタクト層７９（１０
18cm-3）を５０nm成長し素子構造とする。
Ａｌ0.15Ｇａ0.80Ｉｎ0.05Ｎクラッド層７４を約１μｍ
成長した後、ＧａＮ光ガイド層７５，７７（６０nm）を
有するＩｎ0.20Ｇａ0.80Ｎ歪量子井戸活性層７６を３nm
成長する。続いて、マグネシウムをドープ（１０17c
m-3）したｐ-Ａｌ0.15Ｇａ0.80Ｉｎ0.05Ｎクラッド層７
８（約１μｍ）及びｐ+-ＧａＮコンタクト層７９（１０
18cm-3）を５０nm成長し素子構造とする。
【００３８】成長後、炭化珪素基板は１００μｍ程度に
研磨され、ｎ側電極（Ｎｉ）が炭化珪素基板に形成され
る。ｐ側電極（Ｎｉ／Ａｕ）はｐ+-ＧａＮコンタクト層
７９上に形成され、ストライプ幅１０μｍの電極ストラ
イプ構造に加工される。また、共振器は劈開により形成
され、両端面には（９０／７０％）の高反射コートが施
される。
研磨され、ｎ側電極（Ｎｉ）が炭化珪素基板に形成され
る。ｐ側電極（Ｎｉ／Ａｕ）はｐ+-ＧａＮコンタクト層
７９上に形成され、ストライプ幅１０μｍの電極ストラ
イプ構造に加工される。また、共振器は劈開により形成
され、両端面には（９０／７０％）の高反射コートが施
される。
【００３９】従来のように歪を考慮しないバッファ層上
に発光素子構造を形成すると、活性層には貫通転位など
の高密度転位だけでなく歪も存在することになる。活性
層内の転位は欠陥を増殖させる源であるが、歪はそれを
助長するので、発光ダイオードでは問題にならなかった
が、半導体レーザのような大電流密度，高光密度デバイ
スでは極力除外されるのが望ましい。例えば、ガリウム
ひ素（ＧａＡｓ）系半導体レーザでは、素子に応力
（歪）を印加するだけで急速に劣化することが知られて
いる。また、歪によるウエハーの反りやクラックの発生
は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留りの低
下を引き起こす一要因になる。しかしながら、本発明に
よるバッファ層及び発光素子構造を用いることにより、
上記課題が解決され、室温で安定動作が可能な高品質Ｇ
ａＮ系発光素子を作製できることがわかった。
に発光素子構造を形成すると、活性層には貫通転位など
の高密度転位だけでなく歪も存在することになる。活性
層内の転位は欠陥を増殖させる源であるが、歪はそれを
助長するので、発光ダイオードでは問題にならなかった
が、半導体レーザのような大電流密度，高光密度デバイ
スでは極力除外されるのが望ましい。例えば、ガリウム
ひ素（ＧａＡｓ）系半導体レーザでは、素子に応力
（歪）を印加するだけで急速に劣化することが知られて
いる。また、歪によるウエハーの反りやクラックの発生
は、デバイスのプロセス行程を困難にし製造歩留りの低
下を引き起こす一要因になる。しかしながら、本発明に
よるバッファ層及び発光素子構造を用いることにより、
上記課題が解決され、室温で安定動作が可能な高品質Ｇ
ａＮ系発光素子を作製できることがわかった。
【００４０】尚、本発明による上記バッファ層の組成
（ｘ）は膜の歪により可変である。
（ｘ）は膜の歪により可変である。
【００４１】
【発明の効果】以上説明したように本発明の第一の製造
方法によれば、サファイア基板上でＡｌxＧａ1-xＮバッ
ファ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）を用いることにより、
サファイア基板とＧａＮの熱膨張係数差による歪を緩和
することができ、貫通転位の増殖を抑制できるため、従
来よりも転位密度を約１／１００（１０7cm-2）、歪を
約１／５０（８×１０7dyn/cm2）に低減した高品質Ｇａ
Ｎ系半導体を製造することができる。さらに、結晶表面
にクラックが発生することがなく、製造歩留りを飛躍的
に向上させることが可能になる。特に、Ａｌ組成がｘ＝
０.１２の場合、歪を最大限に低減できるため、この効
果が顕著である。
方法によれば、サファイア基板上でＡｌxＧａ1-xＮバッ
ファ層（０.１０≦ｘ≦０.１４）を用いることにより、
サファイア基板とＧａＮの熱膨張係数差による歪を緩和
することができ、貫通転位の増殖を抑制できるため、従
来よりも転位密度を約１／１００（１０7cm-2）、歪を
約１／５０（８×１０7dyn/cm2）に低減した高品質Ｇａ
Ｎ系半導体を製造することができる。さらに、結晶表面
にクラックが発生することがなく、製造歩留りを飛躍的
に向上させることが可能になる。特に、Ａｌ組成がｘ＝
０.１２の場合、歪を最大限に低減できるため、この効
果が顕著である。
【００４２】本発明の第二の製造方法によれば、サファ
イア基板上でＡｌxＧａ1-xＮバッファ層（０.１２≦ｘ
≦０.１４）を少なくとも２μｍ以上成長することによ
り、転位同士の相互消滅作用も顕著になり貫通転位が低
減するため、前記の転位密度をさらに１／１０に低減す
ることが可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造する
ことができる。
イア基板上でＡｌxＧａ1-xＮバッファ層（０.１２≦ｘ
≦０.１４）を少なくとも２μｍ以上成長することによ
り、転位同士の相互消滅作用も顕著になり貫通転位が低
減するため、前記の転位密度をさらに１／１０に低減す
ることが可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造する
ことができる。
【００４３】本発明の第三の製造方法によれば、低歪，
低転位密度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ
系発光素子がサファイア基板上で製造することが可能に
なる。また、上記製造方法で得られた発光素子、特に半
導体レーザは高品質であるために、室温で低閾値連続発
振（約２kA/cm2）が可能で、実用レベルの長寿命化（１
０００時間以上）が達成される。さらに、歪によるウエ
ハーの反りやクラックの発生が抑制されるために、デバ
イスのプロセス行程が容易であり製造歩留りの向上に寄
与する。また、成長膜の膜厚を増加させてもクラックが
生じないために、ＧａＮ系発光素子の設計の自由度が増
加し新機能を備えたデバイス構造の創出も可能となる。
低転位密度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ
系発光素子がサファイア基板上で製造することが可能に
なる。また、上記製造方法で得られた発光素子、特に半
導体レーザは高品質であるために、室温で低閾値連続発
振（約２kA/cm2）が可能で、実用レベルの長寿命化（１
０００時間以上）が達成される。さらに、歪によるウエ
ハーの反りやクラックの発生が抑制されるために、デバ
イスのプロセス行程が容易であり製造歩留りの向上に寄
与する。また、成長膜の膜厚を増加させてもクラックが
生じないために、ＧａＮ系発光素子の設計の自由度が増
加し新機能を備えたデバイス構造の創出も可能となる。
【００４４】本発明の第四の製造方法によれば、炭化珪
素基板上でＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を用いることによ
り、炭化珪素とＧａＮの熱膨張係数差による歪を緩和で
き、貫通転位の増殖を抑制できるため、従来の約１／１
００の低転位密度（１０6cm- 2），従来の約１／１０の
低歪（２.８×１０8dyn/cm2）の高品質ＧａＮ系半導体
を製造することができる。また、クラックの発生も抑制
され製造歩留りの向上に寄与する。
素基板上でＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を用いることによ
り、炭化珪素とＧａＮの熱膨張係数差による歪を緩和で
き、貫通転位の増殖を抑制できるため、従来の約１／１
００の低転位密度（１０6cm- 2），従来の約１／１０の
低歪（２.８×１０8dyn/cm2）の高品質ＧａＮ系半導体
を製造することができる。また、クラックの発生も抑制
され製造歩留りの向上に寄与する。
【００４５】本発明の第五の製造方法によれば、炭化珪
素基板上でＩｎxＧａ1-xＮバッファ層（０.０１≦ｘ≦
０.０３）を用いることにより、炭化珪素基板とＧａＮ
の熱膨張係数差による歪を低減することができるため、
前記の転位密度及び歪の低減をさらに顕著にすることが
可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造することがで
きる。また、クラックの発生も抑制され製造歩留りの向
上に寄与する。特に、ｘ＝０.０２の場合、歪を最大限
に低減できるため、この効果が顕著である。
素基板上でＩｎxＧａ1-xＮバッファ層（０.０１≦ｘ≦
０.０３）を用いることにより、炭化珪素基板とＧａＮ
の熱膨張係数差による歪を低減することができるため、
前記の転位密度及び歪の低減をさらに顕著にすることが
可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造することがで
きる。また、クラックの発生も抑制され製造歩留りの向
上に寄与する。特に、ｘ＝０.０２の場合、歪を最大限
に低減できるため、この効果が顕著である。
【００４６】本発明の第六の製造方法によれば、炭化珪
素基板上でＩｎxＧａ1-XＮバッファ層（０.０２≦ｘ≦
０.０４）を少なくとも２μｍ以上成長することによ
り、転位同士の相互消滅作用も顕著になり貫通転位が低
減するため、前記の転位密度をさらに１／１０に低減す
ることが可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造する
ことができる。
素基板上でＩｎxＧａ1-XＮバッファ層（０.０２≦ｘ≦
０.０４）を少なくとも２μｍ以上成長することによ
り、転位同士の相互消滅作用も顕著になり貫通転位が低
減するため、前記の転位密度をさらに１／１０に低減す
ることが可能になり、高品質ＧａＮ系半導体を製造する
ことができる。
【００４７】本発明の第七の製造方法によれば、低歪，
低転位密度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ
系発光素子が炭化珪素基板上で製造することが可能にな
る。また、上記製造方法で得られた発光素子、特に半導
体レーザは高品質であるために、室温で低閾値連続発振
（約２kA/cm2）が可能で、実用レベルの長寿命化（１０
００時間以上）が達成される。さらに、歪によるウエハ
ーの反りやクラックの発生が抑制されるために、デバイ
スのプロセス行程が容易であり製造歩留りの向上に寄与
する。また、成長膜の膜厚を増加させてもクラックが生
じないために、ＧａＮ系発光素子の設計の自由度が増加
し新機能を備えたデバイス構造の創出も可能となる。
低転位密度で電気的，光学的特性に優れた高品質ＧａＮ
系発光素子が炭化珪素基板上で製造することが可能にな
る。また、上記製造方法で得られた発光素子、特に半導
体レーザは高品質であるために、室温で低閾値連続発振
（約２kA/cm2）が可能で、実用レベルの長寿命化（１０
００時間以上）が達成される。さらに、歪によるウエハ
ーの反りやクラックの発生が抑制されるために、デバイ
スのプロセス行程が容易であり製造歩留りの向上に寄与
する。また、成長膜の膜厚を増加させてもクラックが生
じないために、ＧａＮ系発光素子の設計の自由度が増加
し新機能を備えたデバイス構造の創出も可能となる。
【図１】ＧａＮ、サファイア、炭化珪素の各格子定数と
熱膨張係数を説明する図
熱膨張係数を説明する図
【図２】圧縮歪によりサファイア基板上のＧａＮ層に貫
通転位が発生する様子を示す断面図
通転位が発生する様子を示す断面図
【図３】引っ張り歪により炭化珪素基板上のＧａＮ層に
貫通転位が発生する様子を示す断面図
貫通転位が発生する様子を示す断面図
【図４】ＧａＮ、サファイア、サファイア基板上に形成
されたＧａＮ結晶（GaN/Al2O3）及びＡｌxＧａ1-xＮ
（ｘ＝０.１２）の各格子定数と温度の関係を示す図
されたＧａＮ結晶（GaN/Al2O3）及びＡｌxＧａ1-xＮ
（ｘ＝０.１２）の各格子定数と温度の関係を示す図
【図５】ＧａＮ、炭化珪素、炭化珪素基板上に形成され
たＧａＮ結晶（GaN/SiC）及びＩｎxＧａ1-xＮ（ｘ＝０.
０２）の各格子定数と温度の関係を示す図
たＧａＮ結晶（GaN/SiC）及びＩｎxＧａ1-xＮ（ｘ＝０.
０２）の各格子定数と温度の関係を示す図
【図６】本発明によるサファイア基板上の高品質GaN系
発光素子構造を示す断面図
発光素子構造を示す断面図
【図７】本発明による炭化珪素基板上の高品質GaN系発
光素子構造を示す断面図
光素子構造を示す断面図
６０ Al2O3基板 ６１ 低温GaNバッファ層 ６２ n+-GaNバッファ層 ６３ n+-AlxGa1-xNバッファ層 ６４ n-AlxGa1-xNクラッド層 ６５ GaN光ガイド層 ６６ InGaN歪量子井戸活性層 ６７ GaN光ガイド層 ６８ p-AlxGa1-xNクラッド層 ６９ p+-GaNコンタクト層 ７０ n+-SiC基板 ７１ AlNバッファ層 ７２ n+-GaNバッファ層 ７３ n+-InxGa1-xNバッファ層 ７４ n-AlGaInNクラッド層 ７５ GaN光ガイド層 ７６ InGaN歪量子井戸活性層 ７７ GaN光ガイド層 ７８ p-AlGaInNクラッド層 ７９ p+-GaNコンタクト層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 原 義博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 粂 雅博 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 伴 雄三郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (7)
- 【請求項１】 サファイア基板上への窒化ガリウム（Ｇ
ａＮ）系半導体の結晶成長方法であって、ＡｌxＧａ1-x
Ｎバッファ層のＡｌ組成ｘを０.１０≦ｘ≦０.１４とし
て成長する工程を有するＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項２】 ＡｌxＧａ1-xＮバッファ層（０.１０≦
ｘ≦０.１４）を少なくとも２μｍ以上成長する請求項
１に記載のＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項３】 サファイア基板上へのＧａＮ系半導体の
結晶成長方法であって、バッファ層上に格子整合するＡ
ｌＧａＩｎＮ結晶を成長する工程を有する請求項１また
は２に記載のＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項４】 炭化珪素基板上へのＧａＮ系半導体の結
晶成長方法であって、ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層を成長
する工程を有するＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項５】 ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層のIn組成ｘを
０.０１≦ｘ≦０.０３として成長する請求項４に記載の
ＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項６】 ＩｎxＧａ1-xＮバッファ層（０.０１≦
ｘ≦０.０３）を少なくとも２μｍ以上成長する工程を
有する請求項５に記載のＧａＮ系半導体の製造方法。 - 【請求項７】 炭化珪素基板上へのＧａＮ系半導体の結
晶成長方法であって、バッファ層上に格子整合するＡｌ
ＧａＩｎＮ結晶を成長する工程を有する請求項６に記載
のＧａＮ系半導体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP31033396A JPH10150245A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 窒化ガリウム系半導体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP31033396A JPH10150245A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 窒化ガリウム系半導体の製造方法 |
Publications (1)
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| JPH10150245A true JPH10150245A (ja) | 1998-06-02 |
Family
ID=18003979
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP31033396A Pending JPH10150245A (ja) | 1996-11-21 | 1996-11-21 | 窒化ガリウム系半導体の製造方法 |
Country Status (1)
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1996
- 1996-11-21 JP JP31033396A patent/JPH10150245A/ja active Pending
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