JPH10316498A - エピタキシャルウェハおよびその製造方法 - Google Patents
エピタキシャルウェハおよびその製造方法Info
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- JPH10316498A JPH10316498A JP7833398A JP7833398A JPH10316498A JP H10316498 A JPH10316498 A JP H10316498A JP 7833398 A JP7833398 A JP 7833398A JP 7833398 A JP7833398 A JP 7833398A JP H10316498 A JPH10316498 A JP H10316498A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 立方晶半導体(111) 基板上に形成されたGaＮ
層を有するエピタキシャルウェハを提供する。 【解決手段】 立方晶半導体(111) 基板と、前記基板上
に形成された厚さが60nm以上の第１のGaＮ層と、第１の
GaＮ層上に形成された厚さ 0.1μｍ以上の第２のGaＮ層
とを備える。
層を有するエピタキシャルウェハを提供する。 【解決手段】 立方晶半導体(111) 基板と、前記基板上
に形成された厚さが60nm以上の第１のGaＮ層と、第１の
GaＮ層上に形成された厚さ 0.1μｍ以上の第２のGaＮ層
とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、 III−Ｖ族化合
物半導体のエピタキシャルウェハおよびその製造方法に
関する。より詳細には、GaＮ系化合物半導体の製造方法
に関するものである。
物半導体のエピタキシャルウェハおよびその製造方法に
関する。より詳細には、GaＮ系化合物半導体の製造方法
に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図６に、現在市販されているサファイア
基板を用いたGaＮ系の青色および緑色の半導体発光素子
（ＬＥＤ）の断面図を示す。図６のＬＥＤは、サファイ
ア基板１と、基板１上に形成されたGaＮバッファ層２
と、GaＮバッファ層２上に形成された六方晶のGaＮエピ
タキシャル層３とで構成されたエピタキシャルウェハ上
に、第１のクラッド層４、発光層５、第２のクラッド層
６およびGaＮエピタキシャル層７が順に積層されGaＮエ
ピタキシャル層３および７上にオーミック電極８および
９がそれぞれ配置されている。図６のＬＥＤにおいて
は、GaＮバッファ層２は、サファイア基板１とGaＮエピ
タキシャル層３との格子定数の差による歪を緩和するた
めに設けられている。
基板を用いたGaＮ系の青色および緑色の半導体発光素子
（ＬＥＤ）の断面図を示す。図６のＬＥＤは、サファイ
ア基板１と、基板１上に形成されたGaＮバッファ層２
と、GaＮバッファ層２上に形成された六方晶のGaＮエピ
タキシャル層３とで構成されたエピタキシャルウェハ上
に、第１のクラッド層４、発光層５、第２のクラッド層
６およびGaＮエピタキシャル層７が順に積層されGaＮエ
ピタキシャル層３および７上にオーミック電極８および
９がそれぞれ配置されている。図６のＬＥＤにおいて
は、GaＮバッファ層２は、サファイア基板１とGaＮエピ
タキシャル層３との格子定数の差による歪を緩和するた
めに設けられている。
【０００３】図６のＬＥＤは、絶縁性のサファイアを基
板１に用いているので、電極を形成して素子を作製する
際に、２種の電極を基板の同一面側に形成する必要があ
る。このため、フォトリソグラフィによるパターニング
が２回以上必要である。また、反応性イオンエッチング
による窒化物のエッチングを行う必要もあるので生産工
程が複雑になる。さらに、サファイアは硬度が高いの
で、素子分離の際に取り扱いにくいという問題もあっ
た。
板１に用いているので、電極を形成して素子を作製する
際に、２種の電極を基板の同一面側に形成する必要があ
る。このため、フォトリソグラフィによるパターニング
が２回以上必要である。また、反応性イオンエッチング
による窒化物のエッチングを行う必要もあるので生産工
程が複雑になる。さらに、サファイアは硬度が高いの
で、素子分離の際に取り扱いにくいという問題もあっ
た。
【０００４】そこで、このような欠点を有するサファイ
アに代えて、導電性のGaAsを基板として使用するという
試みがなされている。たとえばJournal of Crystal Gro
wth164 (1996) 149-153（以下文献１）では、GaAs(100)
面上に立方晶のGaＮを成長させている。しかしなが
ら、一般にGaAs(100) 面上に成長させた立方晶GaＮは、
文献１に示されている透過型電子顕微鏡写真にあるよう
に、積層欠陥が非常に多く、品質が悪いものとなる。こ
れは立方晶GaＮは六方晶GaＮに比べ、不安定であること
が原因と考えられている。
アに代えて、導電性のGaAsを基板として使用するという
試みがなされている。たとえばJournal of Crystal Gro
wth164 (1996) 149-153（以下文献１）では、GaAs(100)
面上に立方晶のGaＮを成長させている。しかしなが
ら、一般にGaAs(100) 面上に成長させた立方晶GaＮは、
文献１に示されている透過型電子顕微鏡写真にあるよう
に、積層欠陥が非常に多く、品質が悪いものとなる。こ
れは立方晶GaＮは六方晶GaＮに比べ、不安定であること
が原因と考えられている。
【０００５】一方、GaAs(111) 面上に、より安定な六方
晶GaＮを成長させるという試みもなされている。たとえ
ばJournal of Electronic Materials vol.24 No.4 (199
5) 213-218（以下文献２）ではＭＯＶＰＥ法によるGaAs
(111) Ａ面上、GaAs(111) Ｂ面上へのGaＮの成長が報告
されている。しかしながら、青色ＬＥＤの作製に十分な
特性を持つGaＮの成長には至っていない。これは、前述
のサファイア基板上の半導体発光素子のエピタキシャル
層がＭＯＶＰＥ法によって1000℃以上の成長温度で成長
されたものであるのに対し、文献２のGaＮエピタキシャ
ル層の成長温度は最高でも 800℃と低いことが原因とし
て挙げられる。文献２のGaＮエピタキシャル層の成長温
度が低いのは、GaAs基板を加熱すると、約 600℃で蒸気
圧の高い砒素が抜けるためである。
晶GaＮを成長させるという試みもなされている。たとえ
ばJournal of Electronic Materials vol.24 No.4 (199
5) 213-218（以下文献２）ではＭＯＶＰＥ法によるGaAs
(111) Ａ面上、GaAs(111) Ｂ面上へのGaＮの成長が報告
されている。しかしながら、青色ＬＥＤの作製に十分な
特性を持つGaＮの成長には至っていない。これは、前述
のサファイア基板上の半導体発光素子のエピタキシャル
層がＭＯＶＰＥ法によって1000℃以上の成長温度で成長
されたものであるのに対し、文献２のGaＮエピタキシャ
ル層の成長温度は最高でも 800℃と低いことが原因とし
て挙げられる。文献２のGaＮエピタキシャル層の成長温
度が低いのは、GaAs基板を加熱すると、約 600℃で蒸気
圧の高い砒素が抜けるためである。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上述のように、従来Ga
As(111) 基板上へ六方晶GaＮ膜をエピタキシャル成長さ
せる場合、GaAs基板の熱による損傷を避けるため、基板
温度を 850℃程度までしか上げられなかった。その結
果、従来の有機金属クロライド気相エピタキシャル法で
得られる六方晶GaＮエピタキシャル膜は、ノンドープの
GaＮのキャリア濃度が１×1019 (cm-3) と高く、青色Ｌ
ＥＤの作製に十分な電気特性ではなかった。
As(111) 基板上へ六方晶GaＮ膜をエピタキシャル成長さ
せる場合、GaAs基板の熱による損傷を避けるため、基板
温度を 850℃程度までしか上げられなかった。その結
果、従来の有機金属クロライド気相エピタキシャル法で
得られる六方晶GaＮエピタキシャル膜は、ノンドープの
GaＮのキャリア濃度が１×1019 (cm-3) と高く、青色Ｌ
ＥＤの作製に十分な電気特性ではなかった。
【０００７】そこで本発明の目的は、上記従来技術の問
題点を解決し、GaAs半導体基板上に形成された、青色Ｌ
ＥＤの作製に十分な電気特性を持つGaＮエピタキシャル
ウェハ及びその製造方法を提供することである。
題点を解決し、GaAs半導体基板上に形成された、青色Ｌ
ＥＤの作製に十分な電気特性を持つGaＮエピタキシャル
ウェハ及びその製造方法を提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明に従うと、立方晶
半導体(111) 基板と、前記基板上に形成された厚さが60
nm以上の第１のGaＮ層と、第１のGaＮ層上に形成された
厚さ 0.1μｍ以上の第２のGaＮ層とを備えることを特徴
とするエピタキシャルウェハが提供される。本発明のエ
ピタキシャルウェハにおいては、第１のGaＮ層の厚さ
が、200 nm以下であることが好ましく、第２のGaＮ層の
厚さが、５μｍ以下であることが好ましい。
半導体(111) 基板と、前記基板上に形成された厚さが60
nm以上の第１のGaＮ層と、第１のGaＮ層上に形成された
厚さ 0.1μｍ以上の第２のGaＮ層とを備えることを特徴
とするエピタキシャルウェハが提供される。本発明のエ
ピタキシャルウェハにおいては、第１のGaＮ層の厚さ
が、200 nm以下であることが好ましく、第２のGaＮ層の
厚さが、５μｍ以下であることが好ましい。
【０００９】また、本発明のエピタキシャルウェハで
は、立方晶半導体(111) 基板が、GaAs(111) 基板である
ことが好ましい。GaAs(111) 基板が、GaAs(111) Ａ面基
板である場合には、砒素が抜けにくい点が有利であり、
GaAs(111) 基板が、GaAs(111)Ｂ面基板である場合に
は、表面を研磨仕上げし易い点が好ましい。
は、立方晶半導体(111) 基板が、GaAs(111) 基板である
ことが好ましい。GaAs(111) 基板が、GaAs(111) Ａ面基
板である場合には、砒素が抜けにくい点が有利であり、
GaAs(111) 基板が、GaAs(111)Ｂ面基板である場合に
は、表面を研磨仕上げし易い点が好ましい。
【００１０】一方、本発明においては、Gaを含む有機金
属およびＨClを含む第１の原料ガスと、ＮＨ3 を含む第
２の原料ガスを外部から加熱された反応管内に供給し、
反応管内に設置された基板上に第１の温度でバッファ層
を気相成長させる工程と、バッファ層を形成した基板の
温度を前記第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶
性を向上させる工程と、前記第１および第２の原料ガス
を前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱された反
応管内に供給し、前記バッファ層上にGaＮ層を成長させ
る工程とを備えることを特徴とするエピタキシャルウェ
ハの製造方法が提供される。前記第１の温度は、400 ℃
以上600 ℃以下であることが好ましく、前記第２の温度
は 850℃以上1000℃以下であることが好ましい。
属およびＨClを含む第１の原料ガスと、ＮＨ3 を含む第
２の原料ガスを外部から加熱された反応管内に供給し、
反応管内に設置された基板上に第１の温度でバッファ層
を気相成長させる工程と、バッファ層を形成した基板の
温度を前記第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶
性を向上させる工程と、前記第１および第２の原料ガス
を前記第１の温度よりも高い第２の温度に加熱された反
応管内に供給し、前記バッファ層上にGaＮ層を成長させ
る工程とを備えることを特徴とするエピタキシャルウェ
ハの製造方法が提供される。前記第１の温度は、400 ℃
以上600 ℃以下であることが好ましく、前記第２の温度
は 850℃以上1000℃以下であることが好ましい。
【００１１】また、バッファ層を形成した基板の温度を
第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶性を向上さ
せる工程において、ＮＨ3 を前記基板上に供給しながら
基板の温度を上昇させることも好ましい。一方、前記Ga
Ｎ層の成長速度が４μｍ／時以上10μｍ／時以下である
ことが好ましい。
第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶性を向上さ
せる工程において、ＮＨ3 を前記基板上に供給しながら
基板の温度を上昇させることも好ましい。一方、前記Ga
Ｎ層の成長速度が４μｍ／時以上10μｍ／時以下である
ことが好ましい。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明のエピタキシャルウェハは
立方晶半導体(111) 基板上に形成された、厚さが60nm以
上の第１のGaＮ層を備える。この第１のGaＮ層は、400
〜600 ℃の低温で形成されたアモルファスのものが、そ
の後昇温することにより結晶性となったものである。従
って、積層欠陥が多く、また、塩素、水素、酸素などの
不純物濃度が高くなっている。また、この第１のGaＮ層
は、その後の高温の成膜工程において半導体基板を保護
することを主な目的とする。そのために、半導体基板を
傷めない400 〜600 ℃の低温で成長させなければなら
ず、60nm以上の厚さであることが必要である。一方、こ
の第１のGaＮ層は、低温で成長させるので成長速度が遅
い。従って、200 nm以上の厚さに形成することは製造効
率の点から不利であり、また、それ以上の厚さに形成し
ても半導体基板保護の機能はさして向上しない。
立方晶半導体(111) 基板上に形成された、厚さが60nm以
上の第１のGaＮ層を備える。この第１のGaＮ層は、400
〜600 ℃の低温で形成されたアモルファスのものが、そ
の後昇温することにより結晶性となったものである。従
って、積層欠陥が多く、また、塩素、水素、酸素などの
不純物濃度が高くなっている。また、この第１のGaＮ層
は、その後の高温の成膜工程において半導体基板を保護
することを主な目的とする。そのために、半導体基板を
傷めない400 〜600 ℃の低温で成長させなければなら
ず、60nm以上の厚さであることが必要である。一方、こ
の第１のGaＮ層は、低温で成長させるので成長速度が遅
い。従って、200 nm以上の厚さに形成することは製造効
率の点から不利であり、また、それ以上の厚さに形成し
ても半導体基板保護の機能はさして向上しない。
【００１３】一方、本発明のエピタキシャルウェハは、
第１のGaＮ層上に形成された厚さ 0.1μｍ以上の第２の
GaＮ層とを備える。この第２のGaＮ層は、いわゆるエピ
タキシャル層であり、厚さが５μｍ以下であることが好
ましい。第２のGaＮ層の厚さが５μｍを超えると、応力
によりGaＮ膜にクラックが生じる。
第１のGaＮ層上に形成された厚さ 0.1μｍ以上の第２の
GaＮ層とを備える。この第２のGaＮ層は、いわゆるエピ
タキシャル層であり、厚さが５μｍ以下であることが好
ましい。第２のGaＮ層の厚さが５μｍを超えると、応力
によりGaＮ膜にクラックが生じる。
【００１４】本発明の方法では、Gaを含む有機金属およ
びＨClを含む第１の原料ガスと、ＮＨ3 を含む第２の原
料ガスを外部から加熱された反応管内に供給し、反応管
内に設置された基板上に低い第１の温度でバッファ層を
気相成長させる。このバッファ層は、前述のように半導
体基板の保護のために形成するもので、半導体基板を傷
めない400 〜600 ℃の低温で形成する。また、このバッ
ファ層は、成膜直後はアモルファスであるが、その後の
昇温工程により結晶性のものとなる。しかしながら、後
にこのバッファ層上に形成されるエピタキシャル層と比
較すると、積層欠陥が非常に多いことで区別が可能であ
る。従って、本発明の方法に従えば、従来使用が難しか
ったGaAs基板も使用可能である。尚、バッファ層の昇温
工程では、ＮＨ3 を基板上に供給する事が好ましい。こ
れによりGaＮバッファ層が昇温中に蒸発、昇華すること
を防ぐことができる。
びＨClを含む第１の原料ガスと、ＮＨ3 を含む第２の原
料ガスを外部から加熱された反応管内に供給し、反応管
内に設置された基板上に低い第１の温度でバッファ層を
気相成長させる。このバッファ層は、前述のように半導
体基板の保護のために形成するもので、半導体基板を傷
めない400 〜600 ℃の低温で形成する。また、このバッ
ファ層は、成膜直後はアモルファスであるが、その後の
昇温工程により結晶性のものとなる。しかしながら、後
にこのバッファ層上に形成されるエピタキシャル層と比
較すると、積層欠陥が非常に多いことで区別が可能であ
る。従って、本発明の方法に従えば、従来使用が難しか
ったGaAs基板も使用可能である。尚、バッファ層の昇温
工程では、ＮＨ3 を基板上に供給する事が好ましい。こ
れによりGaＮバッファ層が昇温中に蒸発、昇華すること
を防ぐことができる。
【００１５】このバッファ層で保護された半導体基板上
に、今度はGaＮのエピタキシャル成長に適した高温でGa
Ｎ層を形成する。この成長温度は、 850℃以上1000℃以
下が好ましい。GaＮ層は、最終的に作製する素子に必要
な厚さだけ成長させるが、0.1 μｍ未満では薄すぎ、５
μｍを越えるとクラックの発生の危険がある。
に、今度はGaＮのエピタキシャル成長に適した高温でGa
Ｎ層を形成する。この成長温度は、 850℃以上1000℃以
下が好ましい。GaＮ層は、最終的に作製する素子に必要
な厚さだけ成長させるが、0.1 μｍ未満では薄すぎ、５
μｍを越えるとクラックの発生の危険がある。
【００１６】また、上記のGaＮ層の成長速度は、４μｍ
／時以上10μｍ／時以下であることが好ましい。成長速
度が４μｍ／時未満であると基板が熱による損傷を受け
GaＮエピタキシャル膜が剥離することがある。また成長
速度が10μｍ／時を超えるとGaＮエピタキシャル膜の結
晶性が悪化し、青色ＬＥＤの作製に十分な電気特性を持
つGaＮを得ることができない。
／時以上10μｍ／時以下であることが好ましい。成長速
度が４μｍ／時未満であると基板が熱による損傷を受け
GaＮエピタキシャル膜が剥離することがある。また成長
速度が10μｍ／時を超えるとGaＮエピタキシャル膜の結
晶性が悪化し、青色ＬＥＤの作製に十分な電気特性を持
つGaＮを得ることができない。
【００１７】さらに、本発明では、ＨClを含む第１の原
料ガスと、ＮＨ3 を含む第２の原料ガスを外部から加熱
された反応管内に供給し、前記反応管内部に配置された
容器内に収納された金属Gaと第１の原料ガスに含まれた
ＨClとを反応させてGaClを生成させ、前記反応管内に設
置された基板上に第１の温度でバッファ層を気相成長さ
せる工程と、バッファ層を形成した前記基板の温度を前
記第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶性を向上
させる工程と、前記第１および第２の原料ガスを前記第
１の温度よりも高い第２の温度に加熱された反応管内に
供給し、前記バッファ層上にGaＮ層を成長させる工程と
を備えることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造
方法が提供される。本発明のこの方法は、いわゆるハイ
ドライド気相エピタキシ（Hydride Vapor Phase Epitax
y ；ＨＶＰＥ）と呼ばれる方法である。本発明のこの方
法においては、金属Gaは例えば石英ボートに収容し、常
に800 ℃以上に保たれることが好ましい。また、ＨClを
含む第１の原料ガスを金属Gaが収容された石英ボートに
吹き込み、GaClを生成することが好ましい。
料ガスと、ＮＨ3 を含む第２の原料ガスを外部から加熱
された反応管内に供給し、前記反応管内部に配置された
容器内に収納された金属Gaと第１の原料ガスに含まれた
ＨClとを反応させてGaClを生成させ、前記反応管内に設
置された基板上に第１の温度でバッファ層を気相成長さ
せる工程と、バッファ層を形成した前記基板の温度を前
記第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶性を向上
させる工程と、前記第１および第２の原料ガスを前記第
１の温度よりも高い第２の温度に加熱された反応管内に
供給し、前記バッファ層上にGaＮ層を成長させる工程と
を備えることを特徴とするエピタキシャルウェハの製造
方法が提供される。本発明のこの方法は、いわゆるハイ
ドライド気相エピタキシ（Hydride Vapor Phase Epitax
y ；ＨＶＰＥ）と呼ばれる方法である。本発明のこの方
法においては、金属Gaは例えば石英ボートに収容し、常
に800 ℃以上に保たれることが好ましい。また、ＨClを
含む第１の原料ガスを金属Gaが収容された石英ボートに
吹き込み、GaClを生成することが好ましい。
【００１８】
実施例１ 図４は、本発明の方法で本発明のエピタキシャルウェハ
を製造するのに使用可能な気相成長装置の概略構成を示
す図である。図４の装置は、第１のガス導入口51、第２
のガス導入口52および排気口53を有する石英の反応チャ
ンバ54と、この反応チャンバ54の外部からチャンバー内
全体を加熱するための抵抗加熱ヒーター55とを備える。
また、反応チャンバ54内には、基板ホルダ56が設けら
れ、基板57がその上に搭載される。
を製造するのに使用可能な気相成長装置の概略構成を示
す図である。図４の装置は、第１のガス導入口51、第２
のガス導入口52および排気口53を有する石英の反応チャ
ンバ54と、この反応チャンバ54の外部からチャンバー内
全体を加熱するための抵抗加熱ヒーター55とを備える。
また、反応チャンバ54内には、基板ホルダ56が設けら
れ、基板57がその上に搭載される。
【００１９】上記の装置を用いて、以下のように本発明
の方法で本発明のエピタキシャルウェハを作製した。先
ず、反応チャンバ54内の基板ホルダ56にGaAs(111) Ａ面
基板57を搭載した。次に、抵抗加熱ヒーター55により外
部からチャンバ54内全体を加熱して、基板57を 450℃に
保持した状態で、第１のガス導入口51からＴＭＧを分圧
6.4×10-4atm で、塩化水素を分圧 6.4×10-4atm で導
入し、第２のガス導入口52からはＶ族原料としてアンモ
ニアガス（ＮＨ3)を0.11atm で導入した。キャリアガス
としては水素ガスを用いた。このような条件で、30分間
成膜を行い、厚さ 100nmのGaＮバッファ層を形成した。
の方法で本発明のエピタキシャルウェハを作製した。先
ず、反応チャンバ54内の基板ホルダ56にGaAs(111) Ａ面
基板57を搭載した。次に、抵抗加熱ヒーター55により外
部からチャンバ54内全体を加熱して、基板57を 450℃に
保持した状態で、第１のガス導入口51からＴＭＧを分圧
6.4×10-4atm で、塩化水素を分圧 6.4×10-4atm で導
入し、第２のガス導入口52からはＶ族原料としてアンモ
ニアガス（ＮＨ3)を0.11atm で導入した。キャリアガス
としては水素ガスを用いた。このような条件で、30分間
成膜を行い、厚さ 100nmのGaＮバッファ層を形成した。
【００２０】次に、このようにGaＮバッファ層が形成さ
れた基板57の温度を、ＮＨ3 の分圧0.11atm という雰囲
気で、抵抗加熱ヒーター55により 900℃まで昇温した
後、ＴＭＧ、ＨCl、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ 2.4×10-3
atm 、 2.4×10-3atm 、0.11atm という条件で、30分間
成膜を行った。
れた基板57の温度を、ＮＨ3 の分圧0.11atm という雰囲
気で、抵抗加熱ヒーター55により 900℃まで昇温した
後、ＴＭＧ、ＨCl、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ 2.4×10-3
atm 、 2.4×10-3atm 、0.11atm という条件で、30分間
成膜を行った。
【００２１】その結果、バッファ層上に、厚さ３μｍの
鏡面状のGaＮエピタキシャル層が形成された。成長速度
は６μｍ／時であった。得られたエピタキシャルウェハ
の断面図を図１に示す。図１のエピタキシャルウェハ
は、GaAs(111) Ａ面基板11上に不純物濃度が高い第１の
GaＮ層12と、その上に積層された第２のGaＮ層13を備え
る。Ｘ線回折測定の結果、六方晶GaＮのピークが観測さ
れ、第２のGaＮ層13は六方晶GaＮで構成されていること
が確認された。電気特性をHall測定により求めたところ
ｎ型キャリア濃度１×1017 (cm-3) 、電子移動度500(cm
2/ＶS ）であった。
鏡面状のGaＮエピタキシャル層が形成された。成長速度
は６μｍ／時であった。得られたエピタキシャルウェハ
の断面図を図１に示す。図１のエピタキシャルウェハ
は、GaAs(111) Ａ面基板11上に不純物濃度が高い第１の
GaＮ層12と、その上に積層された第２のGaＮ層13を備え
る。Ｘ線回折測定の結果、六方晶GaＮのピークが観測さ
れ、第２のGaＮ層13は六方晶GaＮで構成されていること
が確認された。電気特性をHall測定により求めたところ
ｎ型キャリア濃度１×1017 (cm-3) 、電子移動度500(cm
2/ＶS ）であった。
【００２２】図２に、得られたエピタキシャルウェハの
断面の透過型電子顕微鏡写真を示す。図２の下から１／
４ほどの横線が多い部分がバッファ層だった部分であ
り、この横線は積層欠陥を示す。すなわち、バッファ層
であった部分は、エピタキシャルウェハ完成後も積層欠
陥が多く、容易に区別が可能である。また、図３に得ら
れたエピタキシャルウェハの二次イオン質量分析（ＳＩ
ＭＳ）の結果を示す。図３からわかるよう、本発明のエ
ピタキシャルウェハのバッファ層であった部分は水素、
酸素、塩素等の不純物濃度が高くなっている。これは、
バッファ層を低温で成長させたためである。不純物濃度
は、塩素が５×1021／cm3、水素が４×1019／cm3、酸素
が1.5×1019／cm3に達することもある。上記の実施例で
は、GaAs(111) Ａ面基板を使用したが、GaAs(111) Ｂ面
基板を使用して同様な条件でエピタキシャルウェハを作
製した場合でも、やや膜剥がれが発生しやすい傾向があ
るもののほぼ同等の特性のGaＮ層が得られた。
断面の透過型電子顕微鏡写真を示す。図２の下から１／
４ほどの横線が多い部分がバッファ層だった部分であ
り、この横線は積層欠陥を示す。すなわち、バッファ層
であった部分は、エピタキシャルウェハ完成後も積層欠
陥が多く、容易に区別が可能である。また、図３に得ら
れたエピタキシャルウェハの二次イオン質量分析（ＳＩ
ＭＳ）の結果を示す。図３からわかるよう、本発明のエ
ピタキシャルウェハのバッファ層であった部分は水素、
酸素、塩素等の不純物濃度が高くなっている。これは、
バッファ層を低温で成長させたためである。不純物濃度
は、塩素が５×1021／cm3、水素が４×1019／cm3、酸素
が1.5×1019／cm3に達することもある。上記の実施例で
は、GaAs(111) Ａ面基板を使用したが、GaAs(111) Ｂ面
基板を使用して同様な条件でエピタキシャルウェハを作
製した場合でも、やや膜剥がれが発生しやすい傾向があ
るもののほぼ同等の特性のGaＮ層が得られた。
【００２３】実施例２ 図５に、本発明の方法で本発明のエピタキシャルウェハ
を製造するのに使用可能なハイドライド気相エピタキシ
装置の概略構成を示す。図５の装置は、第１のガス導入
口51、第２のガス導入口52および排気口53を有する石英
の反応チャンバ54と、この反応チャンバ54の外部からチ
ャンバー内全体を加熱するための抵抗加熱ヒーター55と
を備える。反応チャンバ54内の上部には、金属Ga59を収
納した石英ボート58が、第１のガス導入口51から導入さ
れた原料ガスが石英ボート58内に吹き込まれるよう配置
されている。さらに反応チャンバ54内には、基板ホルダ
56が設けられ、基板57がその上に搭載される。
を製造するのに使用可能なハイドライド気相エピタキシ
装置の概略構成を示す。図５の装置は、第１のガス導入
口51、第２のガス導入口52および排気口53を有する石英
の反応チャンバ54と、この反応チャンバ54の外部からチ
ャンバー内全体を加熱するための抵抗加熱ヒーター55と
を備える。反応チャンバ54内の上部には、金属Ga59を収
納した石英ボート58が、第１のガス導入口51から導入さ
れた原料ガスが石英ボート58内に吹き込まれるよう配置
されている。さらに反応チャンバ54内には、基板ホルダ
56が設けられ、基板57がその上に搭載される。
【００２４】本実施例では、上記の装置を用いて、以下
のように本発明の方法で本発明のエピタキシャルウェハ
を作製した。先ず、石英ボート58内に金属Ga59を収納
し、反応チャンバ54内の基板ホルダ56にGaAs(111) Ａ面
基板57を搭載した。次に、抵抗加熱ヒーター55により外
部からチャンバ54内全体を加熱して、金属Ga59を800 ℃
以上に基板57を 500℃に保持した状態で、第１のガス導
入口51から塩化水素ガス（ＨCl) を分圧 6.4×10-4atm
で、第２のガス導入口52からはＶ族原料としてアンモニ
アガス（ＮＨ3)を0.11atm で導入した。キャリアガスと
しては水素ガスを用いた。ＨClガスは石英ボート58内に
吹き込まれ、金属Ga59と反応してGaClを生成し、GaClは
チャンバ54の下流に運ばれた。このような条件で成膜を
行い、GaＮバッファ層を形成した。GaＮバッファ層が厚
さ90nmになったところでＨClガスの供給を止めてバッフ
ァ層の成長を停止した。
のように本発明の方法で本発明のエピタキシャルウェハ
を作製した。先ず、石英ボート58内に金属Ga59を収納
し、反応チャンバ54内の基板ホルダ56にGaAs(111) Ａ面
基板57を搭載した。次に、抵抗加熱ヒーター55により外
部からチャンバ54内全体を加熱して、金属Ga59を800 ℃
以上に基板57を 500℃に保持した状態で、第１のガス導
入口51から塩化水素ガス（ＨCl) を分圧 6.4×10-4atm
で、第２のガス導入口52からはＶ族原料としてアンモニ
アガス（ＮＨ3)を0.11atm で導入した。キャリアガスと
しては水素ガスを用いた。ＨClガスは石英ボート58内に
吹き込まれ、金属Ga59と反応してGaClを生成し、GaClは
チャンバ54の下流に運ばれた。このような条件で成膜を
行い、GaＮバッファ層を形成した。GaＮバッファ層が厚
さ90nmになったところでＨClガスの供給を止めてバッフ
ァ層の成長を停止した。
【００２５】次に、このようにGaＮバッファ層が形成さ
れた基板57の温度を、ＮＨ3 を流したままで、抵抗加熱
ヒーター55により 980℃まで昇温した後、再度ＨClガス
の供給を開始し、GaＮバッファ層上にGaＮエピタキシャ
ル層を成長させた。ＨCl、ＮＨ3 の分圧はそれぞれ 2.4
×10-3atm 、0.11atm という条件で、成膜を行った。基
板温度は1030℃程度でも成膜は可能であるが、GaAs基板
がＮＨ3 ガスと反応して激しく損傷するので、1000℃以
下が好ましい。
れた基板57の温度を、ＮＨ3 を流したままで、抵抗加熱
ヒーター55により 980℃まで昇温した後、再度ＨClガス
の供給を開始し、GaＮバッファ層上にGaＮエピタキシャ
ル層を成長させた。ＨCl、ＮＨ3 の分圧はそれぞれ 2.4
×10-3atm 、0.11atm という条件で、成膜を行った。基
板温度は1030℃程度でも成膜は可能であるが、GaAs基板
がＮＨ3 ガスと反応して激しく損傷するので、1000℃以
下が好ましい。
【００２６】GaＮ層が約４μｍに成長したら、ＨClの供
給を止め、ＮＨ3 を流したままで冷却する。こうして、
バッファ層上に、厚さ４μｍの鏡面状のGaＮエピタキシ
ャル層が形成された。ＳＩＭＳ分析によると実施例１の
ものとは異なり炭素不純物は検出限界以下であった。電
気特性をHall測定により求めたところｎ型キャリア濃度
１×1018 (cm-3) 、電子移動度250(cm2/ＶS ）、Ｘ線半
値幅は約5.2 分であった。
給を止め、ＮＨ3 を流したままで冷却する。こうして、
バッファ層上に、厚さ４μｍの鏡面状のGaＮエピタキシ
ャル層が形成された。ＳＩＭＳ分析によると実施例１の
ものとは異なり炭素不純物は検出限界以下であった。電
気特性をHall測定により求めたところｎ型キャリア濃度
１×1018 (cm-3) 、電子移動度250(cm2/ＶS ）、Ｘ線半
値幅は約5.2 分であった。
【００２７】比較例１ バッファ層の厚さの違いによるGaＮエピタキシャル層成
長の差異を比べるため、GaAs(111) Ａ面基板１の上に30
nmのバッファ層を成膜した後に、GaＮエピタキシャル層
を成膜した。なお、バッファ層の厚さ以外のバッファ
層、エピタキシャル層の成長条件は実施例１と同条件と
した。その結果、GaAs基板上のGaＮ膜は完全に剥離し
た。
長の差異を比べるため、GaAs(111) Ａ面基板１の上に30
nmのバッファ層を成膜した後に、GaＮエピタキシャル層
を成膜した。なお、バッファ層の厚さ以外のバッファ
層、エピタキシャル層の成長条件は実施例１と同条件と
した。その結果、GaAs基板上のGaＮ膜は完全に剥離し
た。
【００２８】比較例２ 成長速度の違いによるGaＮエピタキシャル層成長の差異
を比べるため、GaＮエピタキシャル層を成長速度３μｍ
／ｈで成膜した。成長速度はＴＭＧの投入量により変更
するため、本比較例では、原料ＴＭＧ、ＨCl、ＮＨ3 の
分圧はそれぞれ4.8×10-4atm 、4.8 ×10-4atm 、0.11a
tm である。なお、エピタキシャル層成長時の原料分圧
以外のバッファ層、エピタキシャル層の成長条件は実施
例１と同条件とした。その結果、GaAs基板上のGaＮ膜は
完全に剥離した。
を比べるため、GaＮエピタキシャル層を成長速度３μｍ
／ｈで成膜した。成長速度はＴＭＧの投入量により変更
するため、本比較例では、原料ＴＭＧ、ＨCl、ＮＨ3 の
分圧はそれぞれ4.8×10-4atm 、4.8 ×10-4atm 、0.11a
tm である。なお、エピタキシャル層成長時の原料分圧
以外のバッファ層、エピタキシャル層の成長条件は実施
例１と同条件とした。その結果、GaAs基板上のGaＮ膜は
完全に剥離した。
【００２９】比較例３ 成長温度の違いによるGaＮエピタキシャル層成長の差異
を比べるため、GaＮエピタキシャル層を成長温度800 ℃
で成膜した。なお、エピタキシャル層の成長温度以外の
バッファ層、エピタキシャル層の成長条件は実施例１と
同条件とした。その結果、バッファ層12上に、厚さ３μ
ｍの鏡面状のGaＮエピタキシャル層13が形成された。Ｘ
線回折測定の結果、六方晶GaＮのピークが観測され、Ga
Ｎエピタキシャル層13は六方晶GaＮで構成されているこ
とが確認された。電気特性をHall測定により求めたとこ
ろｎ型キャリア濃度１×1019 (cm-3) 、電子移動度100
(cm2/ＶS ）であった。
を比べるため、GaＮエピタキシャル層を成長温度800 ℃
で成膜した。なお、エピタキシャル層の成長温度以外の
バッファ層、エピタキシャル層の成長条件は実施例１と
同条件とした。その結果、バッファ層12上に、厚さ３μ
ｍの鏡面状のGaＮエピタキシャル層13が形成された。Ｘ
線回折測定の結果、六方晶GaＮのピークが観測され、Ga
Ｎエピタキシャル層13は六方晶GaＮで構成されているこ
とが確認された。電気特性をHall測定により求めたとこ
ろｎ型キャリア濃度１×1019 (cm-3) 、電子移動度100
(cm2/ＶS ）であった。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、立方晶半導体(111) 基板上に青色ＬＥＤの作製に十
分な高品質のGaＮエピタキシャルウェハを製造すること
が可能になる。GaAs(111) 等の基板を使用することによ
り、従来よりも素子分離が容易で、電気的コンタクトも
容易に形成できる青色ＬＥＤが得られる。
ば、立方晶半導体(111) 基板上に青色ＬＥＤの作製に十
分な高品質のGaＮエピタキシャルウェハを製造すること
が可能になる。GaAs(111) 等の基板を使用することによ
り、従来よりも素子分離が容易で、電気的コンタクトも
容易に形成できる青色ＬＥＤが得られる。
【図１】 本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハ
の一例の断面構造を示す断面図である。
の一例の断面構造を示す断面図である。
【図２】 本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハ
の断面の電子顕微鏡写真である。
の断面の電子顕微鏡写真である。
【図３】 本発明の化合物半導体エピタキシャルウェハ
の二次イオン質量分析結果を示すグラフである。
の二次イオン質量分析結果を示すグラフである。
【図４】 本発明の方法で、本発明のエピタキシャルウ
ェハを作製するのに使用可能な気相成長装置の概略構成
を示す図である。
ェハを作製するのに使用可能な気相成長装置の概略構成
を示す図である。
【図５】 本発明の方法で、本発明のエピタキシャルウ
ェハを作製するのに使用可能なハイドライド気相エピタ
キシ装置の概略構成を示す図である。
ェハを作製するのに使用可能なハイドライド気相エピタ
キシ装置の概略構成を示す図である。
【図６】 従来の青色発光素子の構成を示す断面図であ
る。
る。
１ サファイア基板 ２ GaＮバッファ層 ３ GaＮエピタキシャル層 ４ クラッド層 ５ 発光層 ６ クラッド層 ７ コンタクト層 ８ オーミック電極 ９ オーミック電極 11 GaAs基板 12 第１のGaＮ層 13 GaＮエピタキシャル層 51 第１のガス導入口 52 第２のガス導入口 53 排気口 54 反応チャンバ 55 抵抗加熱ヒータ 56 サセプタ 57 基板 58 石英ボート 59 金属Ga
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 嶋津 充 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 竹本 菊郎 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 関 壽 東京都八王子市南陽台３丁目21番12号 (72)発明者 纐纈 明伯 東京都府中市幸町２丁目41番13号
Claims (12)
- 【請求項１】 立方晶半導体(111) 基板と、前記基板上
に形成された厚さが60nm以上の第１のGaＮ層と、第１の
GaＮ層上に形成された厚さ 0.1μｍ以上の第２のGaＮ層
とを備えることを特徴とするエピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】 前記第１のGaＮ層の厚さが、200 nm以下
であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキシャ
ルウェハ。 - 【請求項３】 前記第２のGaＮ層の厚さが、５μｍ以下
であることを特徴とする請求項１または２に記載のエピ
タキシャルウェハ。 - 【請求項４】 前記立方晶半導体(111) 基板が、GaAs(1
11) 基板であることを特徴とする請求項１〜３のいずれ
か１項に記載のエピタキシャルウェハ。 - 【請求項５】 前記GaAs(111) 基板が、GaAs(111) Ａ面
基板であることを特徴とする請求項４に記載のエピタキ
シャルウェハ。 - 【請求項６】 前記GaAs(111) 基板が、GaAs(111) Ｂ面
基板であることを特徴とする請求項１に記載のエピタキ
シャルウェハ。 - 【請求項７】 Gaを含む有機金属およびＨClを含む第１
の原料ガスと、ＮＨ3 を含む第２の原料ガスを外部から
加熱された反応管内に供給し、反応管内に設置された基
板上に第１の温度でバッファ層を気相成長させる工程
と、バッファ層を形成した基板の温度を前記第１の温度
から上昇させてバッファ層の結晶性を向上させる工程
と、前記第１および第２の原料ガスを前記第１の温度よ
りも高い第２の温度に加熱された反応管内に供給し、前
記バッファ層上にGaＮ層を成長させる工程とを備えるこ
とを特徴とするエピタキシャルウェハの製造方法。 - 【請求項８】 ＨClを含む第１の原料ガスと、ＮＨ3 を
含む第２の原料ガスを外部から加熱された反応管内に供
給し、前記反応管内部に配置された容器内に収納された
金属Gaと第１の原料ガスに含まれたＨClとを反応させて
GaClを生成させ、前記反応管内に設置された基板上に第
１の温度でバッファ層を気相成長させる工程と、バッフ
ァ層を形成した前記基板の温度を前記第１の温度から上
昇させてバッファ層の結晶性を向上させる工程と、前記
第１および第２の原料ガスを前記第１の温度よりも高い
第２の温度に加熱された反応管内に供給し、前記バッフ
ァ層上にGaＮ層を成長させる工程とを備えることを特徴
とするエピタキシャルウェハの製造方法。 - 【請求項９】 前記第１の温度が、400 ℃以上600 ℃以
下であることを特徴とする請求項７または８に記載の方
法。 - 【請求項10】 前記第２の温度が 850℃以上1000℃以下
であることを特徴とする請求項７〜９のいずれか１項に
記載の方法。 - 【請求項11】 前記バッファ層を形成した基板の温度を
前記第１の温度から上昇させてバッファ層の結晶性を向
上させる工程において、ＮＨ3 を前記基板上に供給しな
がら基板の温度を上昇させることを特徴とする請求項７
〜10のいずれか１項に記載の方法。 - 【請求項12】 前記GaＮ層の成長速度が４μｍ／時以上
10μｍ／時以下であることを特徴とする請求項７〜11の
いずれか１項に記載の方法。
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|---|---|---|---|---|
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| US6836498B2 (en) * | 2000-06-05 | 2004-12-28 | Sony Corporation | Semiconductor laser, semiconductor device and nitride series III-V group compound substrate, as well as manufacturing method thereof |
| JP2002217118A (ja) * | 2001-01-22 | 2002-08-02 | Japan Pionics Co Ltd | 窒化ガリウム膜半導体の製造装置、排ガス浄化装置、及び製造設備 |
| DE10136605B4 (de) * | 2001-07-16 | 2007-05-03 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Verfahren zum Wachsen von Galliumnitrid-Halbleitermaterial |
| US6936490B2 (en) * | 2001-09-06 | 2005-08-30 | Toshiba Ceramics Co, Ltd. | Semiconductor wafer and its manufacturing method |
| KR100475077B1 (ko) * | 2002-05-31 | 2005-03-10 | 삼성전자주식회사 | 캐패시터의 유전막 형성방법 |
| KR100647313B1 (ko) * | 2005-01-28 | 2006-11-23 | 삼성코닝 주식회사 | ＧａＮ 단결정 제조장치 및 이를 이용한 ＧａＮ 단결정잉고트의 제조방법 |
| TWI309439B (en) * | 2006-09-05 | 2009-05-01 | Ind Tech Res Inst | Nitride semiconductor and method for forming the same |
| UA21939U (en) * | 2006-10-27 | 2007-04-10 | Berdyansk Nat Ped University | Production method for film gan on gaas porous layer |
| CN102237459B (zh) * | 2010-04-20 | 2013-01-16 | 北京大学 | 一种制备led器件出光结构的方法 |
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| CN102456777A (zh) * | 2010-10-21 | 2012-05-16 | 展晶科技(深圳)有限公司 | 固态半导体制作方法 |
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Family Cites Families (5)
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|---|---|---|---|---|
| US5290393A (en) * | 1991-01-31 | 1994-03-01 | Nichia Kagaku Kogyo K.K. | Crystal growth method for gallium nitride-based compound semiconductor |
| DE69229265T2 (de) | 1991-03-18 | 1999-09-23 | Trustees Of Boston University, Boston | Verfahren zur herstellung und dotierung hochisolierender dünner schichten aus monokristallinem galliumnitrid |
| JP2677221B2 (ja) * | 1994-12-22 | 1997-11-17 | 日本電気株式会社 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体結晶の成長方法 |
| US5843590A (en) | 1994-12-26 | 1998-12-01 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Epitaxial wafer and method of preparing the same |
| JP3164016B2 (ja) * | 1996-05-31 | 2001-05-08 | 住友電気工業株式会社 | 発光素子および発光素子用ウエハの製造方法 |
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Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003037288A (ja) * | 2001-07-26 | 2003-02-07 | Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd | 半導体結晶膜の成長方法 |
| KR20030040951A (ko) * | 2001-11-17 | 2003-05-23 | 주식회사 실트론 | 고품질 에피택셜 웨이퍼 및 그의 제조방법 |
| US7645340B2 (en) | 2002-04-09 | 2010-01-12 | Tokyo University Agriculture And Technology Tlo Co., Ltd. | Vapor phase growth method for A1-containing III-V group compound semiconductor, and method and device for producing A1-containing III-V group compound semiconductor |
| CN1306588C (zh) * | 2002-05-14 | 2007-03-21 | 株式会社液晶先端技术开发中心 | 金属布线的形成方法和显示装置的制造方法 |
| US7390747B2 (en) | 2003-10-03 | 2008-06-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Nitride semiconductor substrate and method of producing same |
| US7621999B2 (en) | 2004-08-31 | 2009-11-24 | Tokyo University Of Agriculture And Technology Tlo Co., Ltd | Method and apparatus for AlGan vapor phase growth |
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