JPH10163114A - 半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 均質でかつ再現性の良い窒化ガリウム結晶を
形成できる半導体装置の製造方法を実現する。 【解決手段】 単結晶基板上に酸化亜鉛層を形成した後
に、０℃ないし９００℃の温度範囲内で第１の窒化ガリ
ウム結晶を形成し、その後９００℃ないし２０００℃の
温度範囲内で第２の窒化ガリウム結晶を形成する。
形成できる半導体装置の製造方法を実現する。 【解決手段】 単結晶基板上に酸化亜鉛層を形成した後
に、０℃ないし９００℃の温度範囲内で第１の窒化ガリ
ウム結晶を形成し、その後９００℃ないし２０００℃の
温度範囲内で第２の窒化ガリウム結晶を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置および
その製造方法に関し、詳しくは、単結晶の窒化ガリウム
結晶およびその製造方法に関するものである。
その製造方法に関し、詳しくは、単結晶の窒化ガリウム
結晶およびその製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム結晶は、波長４００ｎｍ前
後の短波長レーザ用の材料、高温高速トランジスタ用の
材料等として期待されているが、現在のところ均質な単
結晶の窒化ガリウム結晶は得られていない。
後の短波長レーザ用の材料、高温高速トランジスタ用の
材料等として期待されているが、現在のところ均質な単
結晶の窒化ガリウム結晶は得られていない。
【０００３】まず、従来の半導体装置の製造方法につい
て図６を用いて説明する。図６（ａ）ないし図６（ｃ）
は、半導体装置の製造工程を示す図である。
て図６を用いて説明する。図６（ａ）ないし図６（ｃ）
は、半導体装置の製造工程を示す図である。
【０００４】まず、図６（ａ）ないし図６（ｂ）に示す
ように、スパッタ装置内において、酸素雰囲気中でのス
パッタ法により、サファイアで構成される単結晶基板１
上に温度５００℃で、膜厚５００Åの酸化亜鉛層２を形
成する。
ように、スパッタ装置内において、酸素雰囲気中でのス
パッタ法により、サファイアで構成される単結晶基板１
上に温度５００℃で、膜厚５００Åの酸化亜鉛層２を形
成する。
【０００５】続いて、酸化亜鉛層２を形成した単結晶基
板１をスパッタ装置から取り出し、ハライドＶＰＥ装置
を用いて単結晶基板１の温度を１０００℃に昇温し、ア
ンモニアと、金属ガリウムと塩酸ガスの反応によって生
成される塩化ガリウムとをハライドＶＰＥ装置内に供給
することにより、図６（ｃ）に示すように、膜厚約１０
０μｍの窒化ガリウム結晶３を形成する。
板１をスパッタ装置から取り出し、ハライドＶＰＥ装置
を用いて単結晶基板１の温度を１０００℃に昇温し、ア
ンモニアと、金属ガリウムと塩酸ガスの反応によって生
成される塩化ガリウムとをハライドＶＰＥ装置内に供給
することにより、図６（ｃ）に示すように、膜厚約１０
０μｍの窒化ガリウム結晶３を形成する。
【０００６】このように、一般に窒化ガリウム結晶の結
晶成長には、サファイアを単結晶基板１として用いたヘ
テロエピタキシャル成長が行われている。
晶成長には、サファイアを単結晶基板１として用いたヘ
テロエピタキシャル成長が行われている。
【０００７】また、酸化亜鉛層２は、格子定数が六方晶
のａ軸方向で３．２５０Åであり、これは窒化ガリウム
の格子定数３．１８９Åに近いため、サファイアと窒化
ガリウムとの格子不整合を緩和するために用いられてい
る。
のａ軸方向で３．２５０Åであり、これは窒化ガリウム
の格子定数３．１８９Åに近いため、サファイアと窒化
ガリウムとの格子不整合を緩和するために用いられてい
る。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の半導体装置の製造方法によって窒化ガリウム結晶を
形成する場合、単結晶基板を、窒化ガリウムの成長に適
当な温度である１０００℃程度の高温に加熱するため、
酸化亜鉛層から酸素が気化することにより酸化亜鉛層が
分解したり、原料ガスの反応によって形成される塩化ア
ンモニウムによって酸化亜鉛層がエッチングされたりす
る。このため酸化亜鉛層が不均一となり、その結果、酸
化亜鉛層上に全面にわたって均質な窒化ガリウム結晶を
再現性良く形成することが困難であった。
来の半導体装置の製造方法によって窒化ガリウム結晶を
形成する場合、単結晶基板を、窒化ガリウムの成長に適
当な温度である１０００℃程度の高温に加熱するため、
酸化亜鉛層から酸素が気化することにより酸化亜鉛層が
分解したり、原料ガスの反応によって形成される塩化ア
ンモニウムによって酸化亜鉛層がエッチングされたりす
る。このため酸化亜鉛層が不均一となり、その結果、酸
化亜鉛層上に全面にわたって均質な窒化ガリウム結晶を
再現性良く形成することが困難であった。
【０００９】本発明は、均質でかつ再現性良い窒化ガリ
ウム結晶を形成できる半導体装置およびその製造方法を
提供することを目的とする。
ウム結晶を形成できる半導体装置およびその製造方法を
提供することを目的とする。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の半導体装置の製
造方法は、単結晶基板上に酸化亜鉛層を形成した後に、
０℃ないし９００℃の温度範囲内で第１の窒化ガリウム
結晶を形成し、その後９００℃ないし２０００℃の温度
範囲内で第２の窒化ガリウム結晶を形成するものであ
る。本発明の半導体装置の製造方法によれば、第２の窒
化ガリウム結晶の形成工程において、第１の窒化ガリウ
ム結晶が酸化亜鉛層を保護するため、酸化亜鉛層からの
酸素の気化による酸化亜鉛層の分解、あるいは反応ガス
によるエッチングを防止することができる。
造方法は、単結晶基板上に酸化亜鉛層を形成した後に、
０℃ないし９００℃の温度範囲内で第１の窒化ガリウム
結晶を形成し、その後９００℃ないし２０００℃の温度
範囲内で第２の窒化ガリウム結晶を形成するものであ
る。本発明の半導体装置の製造方法によれば、第２の窒
化ガリウム結晶の形成工程において、第１の窒化ガリウ
ム結晶が酸化亜鉛層を保護するため、酸化亜鉛層からの
酸素の気化による酸化亜鉛層の分解、あるいは反応ガス
によるエッチングを防止することができる。
【００１１】
（実施の形態１）以下、本発明の実施の形態１における
半導体装置の製造方法について説明する。
半導体装置の製造方法について説明する。
【００１２】図１（ａ）ないし図１（ｄ）は、実施の形
態１における窒化ガリウム結晶の製造工程を示す図、ま
た図２は、図１（ｃ）から図１（ｄ）の工程における時
間と、温度および反応ガスとの関係を示す図である。
態１における窒化ガリウム結晶の製造工程を示す図、ま
た図２は、図１（ｃ）から図１（ｄ）の工程における時
間と、温度および反応ガスとの関係を示す図である。
【００１３】まず、スパッタ装置を用い、０．０１Torr
の酸素雰囲気中で酸化亜鉛ターゲットをスパッタするこ
とにより、図１（ａ）ないし図１（ｂ）に示すように、
サファイアで構成される単結晶基板１上に酸化亜鉛層２
を約５００Åの膜厚で形成し、その後、０．０１Torrの
窒素雰囲気中で基板温度を５００℃に保ちながら窒化ガ
リウムターゲットをスパッタすることにより、図１
（ｃ）に示すように、第１の窒化ガリウム結晶４を約５
００Åの膜厚に形成する。ここで、この第１の窒化ガリ
ウム結晶４は５００℃の低温で形成するため、酸化亜鉛
層２から酸素が気化することにより酸化亜鉛層２が分解
したり、原料ガスの反応によって形成される塩化アンモ
ニウムによって酸化亜鉛層２がエッチングされたりする
ことはないが、その一方、第１の窒化ガリウム結晶４は
５００℃の低温で形成されるため、多結晶状となる。
の酸素雰囲気中で酸化亜鉛ターゲットをスパッタするこ
とにより、図１（ａ）ないし図１（ｂ）に示すように、
サファイアで構成される単結晶基板１上に酸化亜鉛層２
を約５００Åの膜厚で形成し、その後、０．０１Torrの
窒素雰囲気中で基板温度を５００℃に保ちながら窒化ガ
リウムターゲットをスパッタすることにより、図１
（ｃ）に示すように、第１の窒化ガリウム結晶４を約５
００Åの膜厚に形成する。ここで、この第１の窒化ガリ
ウム結晶４は５００℃の低温で形成するため、酸化亜鉛
層２から酸素が気化することにより酸化亜鉛層２が分解
したり、原料ガスの反応によって形成される塩化アンモ
ニウムによって酸化亜鉛層２がエッチングされたりする
ことはないが、その一方、第１の窒化ガリウム結晶４は
５００℃の低温で形成されるため、多結晶状となる。
【００１４】次に、第１の窒化ガリウム結晶４を窒素化
合物であるアンモニアの雰囲気中で、時刻１から時刻２
の間で室温から１０００℃に加熱する。この加熱工程に
より、多結晶の第１の窒化ガリウム結晶４がやや単結晶
化する。また、この加熱工程は、アンモニア雰囲気中で
行うため、第１の窒化ガリウム結晶４からの窒素の気化
を防止することができる。
合物であるアンモニアの雰囲気中で、時刻１から時刻２
の間で室温から１０００℃に加熱する。この加熱工程に
より、多結晶の第１の窒化ガリウム結晶４がやや単結晶
化する。また、この加熱工程は、アンモニア雰囲気中で
行うため、第１の窒化ガリウム結晶４からの窒素の気化
を防止することができる。
【００１５】さらに基板温度を１０００℃に保ちなが
ら、時刻２から時刻３までの間、アンモニアと、金属ガ
リウムと塩酸ガスとの反応により形成される塩化ガリウ
ムとをハライドＶＰＥ装置内に供給することにより、図
１（ｄ）に示すように、膜厚約１００μｍの第２の窒化
ガリウム結晶５を形成する。この第２の窒化ガリウム結
晶５は、格子整合のとれた第１の窒化ガリウム結晶４の
上に形成され、また、形成温度が１０００℃と高温であ
るため、全面にわたって均一な単結晶となる。
ら、時刻２から時刻３までの間、アンモニアと、金属ガ
リウムと塩酸ガスとの反応により形成される塩化ガリウ
ムとをハライドＶＰＥ装置内に供給することにより、図
１（ｄ）に示すように、膜厚約１００μｍの第２の窒化
ガリウム結晶５を形成する。この第２の窒化ガリウム結
晶５は、格子整合のとれた第１の窒化ガリウム結晶４の
上に形成され、また、形成温度が１０００℃と高温であ
るため、全面にわたって均一な単結晶となる。
【００１６】また、本実施の形態においては、酸化亜鉛
層２を大気にさらすことなく、酸化亜鉛層２上に第１の
窒化ガリウム結晶を形成しているので、酸化亜鉛層２の
表面汚染を防止することができる。
層２を大気にさらすことなく、酸化亜鉛層２上に第１の
窒化ガリウム結晶を形成しているので、酸化亜鉛層２の
表面汚染を防止することができる。
【００１７】（実施の形態２）以下、本発明の実施の形
態２における半導体装置の製造方法について説明する。
態２における半導体装置の製造方法について説明する。
【００１８】図３（ａ）ないし図３（ｄ）は、実施の形
態２における窒化ガリウム結晶の製造工程を示す図、ま
た図４は、図３（ｂ）から図３（ｄ）の工程における時
間と温度および反応ガスとの関係を示す図である。
態２における窒化ガリウム結晶の製造工程を示す図、ま
た図４は、図３（ｂ）から図３（ｄ）の工程における時
間と温度および反応ガスとの関係を示す図である。
【００１９】まず、０．０１Torrの酸素雰囲気中で酸化
亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図３（ａ）
ないし図３（ｂ）に示すように、サファイアで構成され
る単結晶基板１上に膜厚約５００Åの酸化亜鉛層２を形
成する。
亜鉛ターゲットをスパッタすることにより、図３（ａ）
ないし図３（ｂ）に示すように、サファイアで構成され
る単結晶基板１上に膜厚約５００Åの酸化亜鉛層２を形
成する。
【００２０】次に、ハライドＶＰＥ装置内において、時
刻６から時刻７の間、単結晶基板１の温度を５００℃に
保ちながら、アンモニアと、金属ガリウムと塩酸ガスと
の反応により形成される塩化ガリウムとからなる反応ガ
スによって、図３（ｃ）に示すように、酸化亜鉛層２上
に膜厚が約５００Åの第１の窒化ガリウム結晶４を形成
する。
刻６から時刻７の間、単結晶基板１の温度を５００℃に
保ちながら、アンモニアと、金属ガリウムと塩酸ガスと
の反応により形成される塩化ガリウムとからなる反応ガ
スによって、図３（ｃ）に示すように、酸化亜鉛層２上
に膜厚が約５００Åの第１の窒化ガリウム結晶４を形成
する。
【００２１】続いて、第１の窒化ガリウム結晶４を窒素
化合物であるアンモニアの雰囲気中で、時刻７から時刻
８までの間に、１０００℃まで加熱する。この加熱工程
により、第１の窒化ガリウム結晶４がやや単結晶化す
る。また、この加熱工程は、アンモニア雰囲気中で行う
ため、第１の窒化ガリウム結晶４からの窒素の気化を防
止することができる。
化合物であるアンモニアの雰囲気中で、時刻７から時刻
８までの間に、１０００℃まで加熱する。この加熱工程
により、第１の窒化ガリウム結晶４がやや単結晶化す
る。また、この加熱工程は、アンモニア雰囲気中で行う
ため、第１の窒化ガリウム結晶４からの窒素の気化を防
止することができる。
【００２２】さらに基板温度を１０００℃に保ちなが
ら、時刻８から時刻９までの間、ハライドＶＰＥ装置内
にアンモニアと塩化ガリウムとを供給することにより、
図３（ｄ）に示すように、第２の窒化ガリウム結晶５を
約１００μｍ形成する。
ら、時刻８から時刻９までの間、ハライドＶＰＥ装置内
にアンモニアと塩化ガリウムとを供給することにより、
図３（ｄ）に示すように、第２の窒化ガリウム結晶５を
約１００μｍ形成する。
【００２３】本実施の形態においても、実施の形態１と
同様に全面にわたって均一な単結晶である第２の窒化ガ
リウム結晶５を得ることができる。
同様に全面にわたって均一な単結晶である第２の窒化ガ
リウム結晶５を得ることができる。
【００２４】また、本実施の形態においては、第１の窒
化ガリウム結晶４を大気にさらすことなく、第１の窒化
ガリウム結晶４上に第２の窒化ガリウム結晶５を形成す
るため、第１の窒化ガリウム結晶４の表面汚染を防止す
ることができる。
化ガリウム結晶４を大気にさらすことなく、第１の窒化
ガリウム結晶４上に第２の窒化ガリウム結晶５を形成す
るため、第１の窒化ガリウム結晶４の表面汚染を防止す
ることができる。
【００２５】（実施の形態３）図５（ａ）ないし図５
（ｅ）は、実施の形態３における半導体装置の製造工程
を示す図である。ここで、図５（ａ）ないし図５（ｄ）
に示す工程は、図１（ａ）ないし図１（ｄ）に示す工
程、あるいは図３（ａ）ないし図３（ｄ）に示す工程と
同様のものであり、単結晶である第２の窒化ガリウム結
晶５を製造するものである。
（ｅ）は、実施の形態３における半導体装置の製造工程
を示す図である。ここで、図５（ａ）ないし図５（ｄ）
に示す工程は、図１（ａ）ないし図１（ｄ）に示す工
程、あるいは図３（ａ）ないし図３（ｄ）に示す工程と
同様のものであり、単結晶である第２の窒化ガリウム結
晶５を製造するものである。
【００２６】図５（ｄ）の工程において、第２の窒化ガ
リウム結晶５を形成した後、酸化亜鉛層２、第１の窒化
ガリウム結晶４および第２の窒化ガリウム結晶５を順次
形成した単結晶基板１ごと王水(硝酸：塩酸＝１：３)中
に浸すことにより、図５（ｅ）に示すように酸化亜鉛層
２をエッチング除去する。これにより第１の窒化ガリウ
ム結晶４および第２の窒化ガリウム結晶５を、単体の窒
化ガリウム基板として得ることができる。このようにし
て得られた窒化ガリウム基板は、ｎ型の導電型を有す
る。
リウム結晶５を形成した後、酸化亜鉛層２、第１の窒化
ガリウム結晶４および第２の窒化ガリウム結晶５を順次
形成した単結晶基板１ごと王水(硝酸：塩酸＝１：３)中
に浸すことにより、図５（ｅ）に示すように酸化亜鉛層
２をエッチング除去する。これにより第１の窒化ガリウ
ム結晶４および第２の窒化ガリウム結晶５を、単体の窒
化ガリウム基板として得ることができる。このようにし
て得られた窒化ガリウム基板は、ｎ型の導電型を有す
る。
【００２７】このｎ型の窒化ガリウム基板上に、例えば
有機金属気相成長法を用いてｎ型窒化ガリウムおよびｐ
型窒化ガリウムを順次形成した後、ｎ型の窒化ガリウム
基板とｐ型の窒化ガリウム基板の両面にそれぞれ電極を
形成することにより、非常に簡便な工程でｐｎ接合ダイ
オードを作製できる。また、この有機金属気相成長は格
子不整合のない結晶成長方法であるため、得られた窒化
ガリウムは結晶性に優れ、良好なデバイス特性が得られ
る。
有機金属気相成長法を用いてｎ型窒化ガリウムおよびｐ
型窒化ガリウムを順次形成した後、ｎ型の窒化ガリウム
基板とｐ型の窒化ガリウム基板の両面にそれぞれ電極を
形成することにより、非常に簡便な工程でｐｎ接合ダイ
オードを作製できる。また、この有機金属気相成長は格
子不整合のない結晶成長方法であるため、得られた窒化
ガリウムは結晶性に優れ、良好なデバイス特性が得られ
る。
【００２８】本発明の実施においては、実用上の観点か
らは、第１の窒化ガリウム結晶４、第２の窒化ガリウム
結晶５の形成温度を、それぞれ０℃以上、２０００℃以
下とすることが望ましい。
らは、第１の窒化ガリウム結晶４、第２の窒化ガリウム
結晶５の形成温度を、それぞれ０℃以上、２０００℃以
下とすることが望ましい。
【００２９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明の半導体装
置の製造方法によれば、均一な単結晶の窒化ガリウム結
晶を得ることができる。
置の製造方法によれば、均一な単結晶の窒化ガリウム結
晶を得ることができる。
【図１】本発明の実施の形態１における半導体装置の製
造工程を示す図
造工程を示す図
【図２】同製造工程における時間と温度および反応ガス
との関係を示す図
との関係を示す図
【図３】本発明の実施の形態２における半導体装置の製
造工程を示す図
造工程を示す図
【図４】同製造工程における時間と温度および反応ガス
との関係を示す図
との関係を示す図
【図５】本発明の実施の形態３における半導体装置の製
造工程を示す図
造工程を示す図
【図６】従来の半導体装置の製造工程を示す図
１ 単結晶基板 ２ 酸化亜鉛層 ３ 窒化ガリウム結晶 ４ 第１の窒化ガリウム結晶 ５ 第２の窒化ガリウム結晶
Claims (6)
- 【請求項１】 単結晶基板上に、酸化亜鉛層、第１の窒
化ガリウム結晶および第２の窒化ガリウム結晶を順次形
成したことを特徴とする半導体装置。 - 【請求項２】 単結晶基板上に酸化亜鉛層を形成した後
に、０℃ないし９００℃の温度範囲内で、前記酸化亜鉛
層上に第１の窒化ガリウム結晶を形成し、その後９００
℃ないし２０００℃の温度範囲内で、前記第１の窒化ガ
リウム結晶上に第２の窒化ガリウム結晶を形成すること
を特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第２の窒化ガリウム結晶を形成した
後、前記酸化亜鉛層と前記第１の窒化ガリウム結晶とを
分離することを特徴とする請求項２記載の半導体装置の
製造方法。 - 【請求項４】 前記第１の窒化ガリウム結晶の形成後
で、かつ、前記第２の窒化ガリウム結晶の形成前に、窒
素化合物の雰囲気中で前記単結晶基板を加熱する工程を
含むことを特徴とする請求項２または請求項３に記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記酸化亜鉛層および前記第１の窒化ガ
リウム結晶を大気にさらすことなく、連続形成すること
を特徴とする請求項２ないし請求項４のいずれか１項に
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記酸化亜鉛層および前記第１の窒化ガ
リウム結晶および前記第２の窒化ガリウム結晶を大気に
さらすことなく、連続形成することを特徴とする請求項
２ないし請求項４のいずれか１項に記載の半導体装置の
製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319102A JPH10163114A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
| TW086116613A TW365068B (en) | 1996-11-29 | 1997-11-07 | Semiconductor device and its manufacturing method |
| GB9723884A GB2320365B (en) | 1996-11-29 | 1997-11-12 | Semiconductor device and its manufacturing method |
| DE19751294A DE19751294B4 (de) | 1996-11-29 | 1997-11-19 | Halbleiter-Einrichtung und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US08/979,695 US6030886A (en) | 1996-11-29 | 1997-11-26 | Growth of GaN on a substrate using a ZnO buffer layer |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8319102A JPH10163114A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10163114A true JPH10163114A (ja) | 1998-06-19 |
Family
ID=18106496
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8319102A Pending JPH10163114A (ja) | 1996-11-29 | 1996-11-29 | 半導体装置およびその製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6030886A (ja) |
| JP (1) | JPH10163114A (ja) |
| DE (1) | DE19751294B4 (ja) |
| GB (1) | GB2320365B (ja) |
| TW (1) | TW365068B (ja) |
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001035805A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Sony Corp | Ｉｉｉ族ナイトライド化合物半導体薄膜およびその形成方法、並びに半導体素子およびその製造方法 |
| JP2002542624A (ja) * | 1999-04-16 | 2002-12-10 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレイテッド | 二段階プロセスによる半導体のヘテロ構造体及び製造方法 |
| KR100438813B1 (ko) * | 1997-10-24 | 2004-07-16 | 삼성전기주식회사 | 질화갈륨(gan) 웨이퍼 제조방법 |
| KR100631905B1 (ko) * | 2005-02-22 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | 질화물 단결정 기판 제조방법 및 이를 이용한 질화물 반도체 발광소자 제조방법 |
| KR100763467B1 (ko) | 2007-04-18 | 2007-10-04 | 주식회사 시스넥스 | 단결정 질화갈륨 기판의 제조방법 |
| US7811908B2 (en) | 2006-06-14 | 2010-10-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of storing GaN substrate, stored substrate, and semiconductor device and method of its manufacture |
| JP2012162431A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＮ自立基板の製造方法 |
| JP2013227178A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＮ自立基板の製造方法 |
| US8772787B2 (en) | 2006-06-14 | 2014-07-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Prepared and stored GaN substrate |
| JP2015162606A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 東ソー株式会社 | 窒化ガリウム膜ならびにその製造方法 |
Families Citing this family (14)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6176925B1 (en) * | 1999-05-07 | 2001-01-23 | Cbl Technologies, Inc. | Detached and inverted epitaxial regrowth & methods |
| EP1727189A2 (en) * | 1999-12-27 | 2006-11-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Method for producing a semiconductor device |
| US6534332B2 (en) | 2000-04-21 | 2003-03-18 | The Regents Of The University Of California | Method of growing GaN films with a low density of structural defects using an interlayer |
| US6673149B1 (en) * | 2000-09-06 | 2004-01-06 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Production of low defect, crack-free epitaxial films on a thermally and/or lattice mismatched substrate |
| US20030012984A1 (en) * | 2001-07-11 | 2003-01-16 | Tetsuzo Ueda | Buffer layer and growth method for subsequent epitaxial growth of III-V nitride semiconductors |
| JP3758537B2 (ja) * | 2001-07-23 | 2006-03-22 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 |
| JP3749498B2 (ja) * | 2002-03-26 | 2006-03-01 | スタンレー電気株式会社 | 結晶成長用基板およびＺｎＯ系化合物半導体デバイス |
| US7001791B2 (en) * | 2003-04-14 | 2006-02-21 | University Of Florida | GaN growth on Si using ZnO buffer layer |
| KR101220826B1 (ko) * | 2005-11-22 | 2013-01-10 | 삼성코닝정밀소재 주식회사 | 질화갈륨 단결정 후막의 제조방법 |
| CN101330117B (zh) * | 2007-06-18 | 2012-04-18 | 周明奇 | 以氧化锌制作发光装置的方法 |
| CN101330116B (zh) * | 2007-06-18 | 2010-06-02 | 周明奇 | 具有氧化锌缓冲层的铝酸锂基板结构 |
| CN102473750B (zh) * | 2009-07-03 | 2014-08-20 | 株式会社钟化 | 晶体硅系太阳能电池及其制造方法 |
| KR101420265B1 (ko) * | 2011-10-21 | 2014-07-21 | 주식회사루미지엔테크 | 기판 제조 방법 |
| TW201443255A (zh) * | 2013-05-13 | 2014-11-16 | Univ Nat Taiwan | 製作氮化鎵之方法 |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6055996B2 (ja) * | 1979-12-05 | 1985-12-07 | 松下電器産業株式会社 | 電場発光半導体装置 |
| JPS5710280A (en) * | 1980-06-23 | 1982-01-19 | Futaba Corp | Gan light emitting element |
| JP2564024B2 (ja) * | 1990-07-09 | 1996-12-18 | シャープ株式会社 | 化合物半導体発光素子 |
| US5278435A (en) * | 1992-06-08 | 1994-01-11 | Apa Optics, Inc. | High responsivity ultraviolet gallium nitride detector |
| US5602418A (en) * | 1992-08-07 | 1997-02-11 | Asahi Kasei Kogyo Kabushiki Kaisha | Nitride based semiconductor device and manufacture thereof |
| JPH07267787A (ja) * | 1994-03-31 | 1995-10-17 | Mitsubishi Cable Ind Ltd | 化合物半導体の単結晶の製造方法 |
| EP0647730B1 (en) * | 1993-10-08 | 2002-09-11 | Mitsubishi Cable Industries, Ltd. | GaN single crystal |
-
1996
- 1996-11-29 JP JP8319102A patent/JPH10163114A/ja active Pending
-
1997
- 1997-11-07 TW TW086116613A patent/TW365068B/zh not_active IP Right Cessation
- 1997-11-12 GB GB9723884A patent/GB2320365B/en not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-19 DE DE19751294A patent/DE19751294B4/de not_active Expired - Fee Related
- 1997-11-26 US US08/979,695 patent/US6030886A/en not_active Expired - Lifetime
Cited By (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100438813B1 (ko) * | 1997-10-24 | 2004-07-16 | 삼성전기주식회사 | 질화갈륨(gan) 웨이퍼 제조방법 |
| JP2002542624A (ja) * | 1999-04-16 | 2002-12-10 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレイテッド | 二段階プロセスによる半導体のヘテロ構造体及び製造方法 |
| JP2001035805A (ja) * | 1999-07-19 | 2001-02-09 | Sony Corp | Ｉｉｉ族ナイトライド化合物半導体薄膜およびその形成方法、並びに半導体素子およびその製造方法 |
| JP4613373B2 (ja) * | 1999-07-19 | 2011-01-19 | ソニー株式会社 | Ｉｉｉ族ナイトライド化合物半導体薄膜の形成方法および半導体素子の製造方法 |
| KR100631905B1 (ko) * | 2005-02-22 | 2006-10-11 | 삼성전기주식회사 | 질화물 단결정 기판 제조방법 및 이를 이용한 질화물 반도체 발광소자 제조방법 |
| US7811908B2 (en) | 2006-06-14 | 2010-10-12 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method of storing GaN substrate, stored substrate, and semiconductor device and method of its manufacture |
| US8772787B2 (en) | 2006-06-14 | 2014-07-08 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Prepared and stored GaN substrate |
| KR100763467B1 (ko) | 2007-04-18 | 2007-10-04 | 주식회사 시스넥스 | 단결정 질화갈륨 기판의 제조방법 |
| JP2012162431A (ja) * | 2011-02-09 | 2012-08-30 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＮ自立基板の製造方法 |
| JP2013227178A (ja) * | 2012-04-26 | 2013-11-07 | Shin Etsu Handotai Co Ltd | ＧａＮ自立基板の製造方法 |
| JP2015162606A (ja) * | 2014-02-27 | 2015-09-07 | 東ソー株式会社 | 窒化ガリウム膜ならびにその製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| DE19751294B4 (de) | 2006-01-12 |
| US6030886A (en) | 2000-02-29 |
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| GB2320365A (en) | 1998-06-17 |
| GB9723884D0 (en) | 1998-01-07 |
| TW365068B (en) | 1999-07-21 |
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