JPH11186178A - 窒化ガリウム系化合物半導体及びその製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体及びその製造方法Info
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- JPH11186178A JPH11186178A JP36572597A JP36572597A JPH11186178A JP H11186178 A JPH11186178 A JP H11186178A JP 36572597 A JP36572597 A JP 36572597A JP 36572597 A JP36572597 A JP 36572597A JP H11186178 A JPH11186178 A JP H11186178A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】そりやクラックの発生を防止して、結晶性を向
上させる。 【解決手段】シリコン基板１の上にはSiO2の第１の層２
が形成されている。層２は、成長領域Ｘと非成長領域Ｙ
とを有し、成長領域Ｘ、非成長領域Ｙは、ストライプ
状、格子状に形成されている。長領域Ｘでは、基板１上
の第１の層２を除いた露出領域Ｂ及び第１の層２の上に
はGaN の第２の層３が形成されており、非成長領域Ｙで
は、SiO2の第１の層２の上にはGaN から成る第２の層３
は形成されていない。第２の層３が基板１の全面に連続
して形成されるのではないために、シリコンとGaN との
熱膨張係数が異なってもシリコン基板１がそることが
く、第２の層３に応力歪みが発生することがなくクラッ
クがはいらない。
上させる。 【解決手段】シリコン基板１の上にはSiO2の第１の層２
が形成されている。層２は、成長領域Ｘと非成長領域Ｙ
とを有し、成長領域Ｘ、非成長領域Ｙは、ストライプ
状、格子状に形成されている。長領域Ｘでは、基板１上
の第１の層２を除いた露出領域Ｂ及び第１の層２の上に
はGaN の第２の層３が形成されており、非成長領域Ｙで
は、SiO2の第１の層２の上にはGaN から成る第２の層３
は形成されていない。第２の層３が基板１の全面に連続
して形成されるのではないために、シリコンとGaN との
熱膨張係数が異なってもシリコン基板１がそることが
く、第２の層３に応力歪みが発生することがなくクラッ
クがはいらない。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般式Alx Gay In
1-x-y N(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化ガリ
ウム系化合物半導体とその製造方法に関する。特に、そ
りとクラックの発生を防止したものに関する。
1-x-y N(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化ガリ
ウム系化合物半導体とその製造方法に関する。特に、そ
りとクラックの発生を防止したものに関する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体は、発光ス
ペクトルが紫外から赤色の広範囲に渡る直接遷移型の半
導体であり、発光ダイオード(LED) やレーザダイオード
(LD)等の発光素子に応用されている。この窒化ガリウム
系化合物半導体では、通常、サファイア上に形成してい
る。
ペクトルが紫外から赤色の広範囲に渡る直接遷移型の半
導体であり、発光ダイオード(LED) やレーザダイオード
(LD)等の発光素子に応用されている。この窒化ガリウム
系化合物半導体では、通常、サファイア上に形成してい
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来技術では、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物
半導体を形成すると、サファイアと窒化ガリウム系化合
物半導体との熱膨張係数差により、半導体層にクラッ
ク、そりが発生し、ミスフットにより転位が発生し、こ
のため素子特性が良くないという問題がある。
来技術では、サファイア基板上に窒化ガリウム系化合物
半導体を形成すると、サファイアと窒化ガリウム系化合
物半導体との熱膨張係数差により、半導体層にクラッ
ク、そりが発生し、ミスフットにより転位が発生し、こ
のため素子特性が良くないという問題がある。
【０００４】従って、本発明の目的は、上記課題に鑑
み、基板上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体層
のそりやクラックの発生を防止することで、結晶性を向
上させ、それらの層や基板を用いた素子の特性を向上さ
せることである。
み、基板上に形成される窒化ガリウム系化合物半導体層
のそりやクラックの発生を防止することで、結晶性を向
上させ、それらの層や基板を用いた素子の特性を向上さ
せることである。
【０００５】
【課題を解決するための手段及び作用効果】請求項１に
記載の発明は、基板と、基板上に直接、又は、基板上に
積層された層の上に、基板上に積層された層の露出部が
散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島
状態に形成され、窒化ガリウム系化合物半導体がその上
にエピタキシャル成長せず、横方向に成長する第１の層
と、第１の層で覆われていない露出部を核として、エピ
タキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体から
成る第２の層とを備え、第１の層を、第２の層が横方向
に成長し、第１の層を覆うことが可能な微細パターンか
ら成る成長領域と、この成長領域を区画し前記第２の層
が第１の層を覆うことができない程に広い面積を有した
非成長領域とで構成したことを特徴としている。
記載の発明は、基板と、基板上に直接、又は、基板上に
積層された層の上に、基板上に積層された層の露出部が
散在するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島
状態に形成され、窒化ガリウム系化合物半導体がその上
にエピタキシャル成長せず、横方向に成長する第１の層
と、第１の層で覆われていない露出部を核として、エピ
タキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体から
成る第２の層とを備え、第１の層を、第２の層が横方向
に成長し、第１の層を覆うことが可能な微細パターンか
ら成る成長領域と、この成長領域を区画し前記第２の層
が第１の層を覆うことができない程に広い面積を有した
非成長領域とで構成したことを特徴としている。
【０００６】尚、ここでいう横方向とは、基板の面方向
を意味する。これにより、窒化ガリウム系化合物半導体
から成る第２の層は、第１の層の上にはエピタキシャル
成長せず、基板の露出部から成長した層が、成長領域の
第１の層の上では横方向にエピタキシャル成長される。
この結果、基板と窒化ガリウム系化合物半導体との間の
ミスフィットに基づく転位は縦方向にのみ成長し、横方
向には成長しない。この結果、第１の層の上部領域では
貫通転位が存在しないため、第２の層の面全体で考える
と、平均値として縦方向の貫通転位の面密度が低下す
る。従って、成長領域における第１の層の上における窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性が向上する。
を意味する。これにより、窒化ガリウム系化合物半導体
から成る第２の層は、第１の層の上にはエピタキシャル
成長せず、基板の露出部から成長した層が、成長領域の
第１の層の上では横方向にエピタキシャル成長される。
この結果、基板と窒化ガリウム系化合物半導体との間の
ミスフィットに基づく転位は縦方向にのみ成長し、横方
向には成長しない。この結果、第１の層の上部領域では
貫通転位が存在しないため、第２の層の面全体で考える
と、平均値として縦方向の貫通転位の面密度が低下す
る。従って、成長領域における第１の層の上における窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶性が向上する。
【０００７】また、非成長領域では、第１の層が広く生
成されているので、その上での窒化ガリウム系化合物半
導体の横方向成長はない。よって、第２の層は、基板上
の一面に一様に形成されるのではなく、非成長領域によ
って、ストライプ状や格子状に区画された成長領域にの
み形成される。この結果、基板及び第２の層のそりが防
止され、第２の層にはクラックや応力歪みが発生せず、
そのため、その結晶性が向上する。さらに、成長領域に
おける第１の層の上には第２の層が形成されるが、第１
の層と第２の層の窒化ガリウム系化合物半導体とは化学
的に接合していないので、成長領域においても第２の層
のそりが防止されると共に応力歪みがその層に入ること
が抑制される。
成されているので、その上での窒化ガリウム系化合物半
導体の横方向成長はない。よって、第２の層は、基板上
の一面に一様に形成されるのではなく、非成長領域によ
って、ストライプ状や格子状に区画された成長領域にの
み形成される。この結果、基板及び第２の層のそりが防
止され、第２の層にはクラックや応力歪みが発生せず、
そのため、その結晶性が向上する。さらに、成長領域に
おける第１の層の上には第２の層が形成されるが、第１
の層と第２の層の窒化ガリウム系化合物半導体とは化学
的に接合していないので、成長領域においても第２の層
のそりが防止されると共に応力歪みがその層に入ること
が抑制される。
【０００８】請求項２に記載の発明では、基板上には、
窒化ガリウム系化合物半導体から成る第３の層が形成さ
れており、その第３の層の上に第１の層が形成されてい
る。この構成によれば、第２の層は、窒化ガリウム系化
合物半導体から成る第３の層の露出部を核として、請求
項１の発明と同様に、窒化ガリウム系化合物半導体から
成る第２の層が形成される。結晶成長の核を成長させる
第２の層の半導体と同種の半導体を用いている結果、そ
の第２の層の結晶性がより向上する。
窒化ガリウム系化合物半導体から成る第３の層が形成さ
れており、その第３の層の上に第１の層が形成されてい
る。この構成によれば、第２の層は、窒化ガリウム系化
合物半導体から成る第３の層の露出部を核として、請求
項１の発明と同様に、窒化ガリウム系化合物半導体から
成る第２の層が形成される。結晶成長の核を成長させる
第２の層の半導体と同種の半導体を用いている結果、そ
の第２の層の結晶性がより向上する。
【０００９】請求項３に記載の発明では、第３の層は、
AlxGa1-xN(0 ≦ｘ≦1)から成る層とその上に形成された
GaN から成る層との２層構造としている。この構造によ
れば、第２の層をGaN とすれば、GaN を核としてGaN を
結晶成長させることができるために、より、結晶性の良
い第２の層を得ることができる。
AlxGa1-xN(0 ≦ｘ≦1)から成る層とその上に形成された
GaN から成る層との２層構造としている。この構造によ
れば、第２の層をGaN とすれば、GaN を核としてGaN を
結晶成長させることができるために、より、結晶性の良
い第２の層を得ることができる。
【００１０】請求項４に記載の発明では、第１の層は、
二酸化シリコン(SiO2)から成る。この場合には、第２の
層をAlを含まない窒化ガリウム系化合物半導体とするこ
とで、第１の層の上にはエピタキシャルせずに、横方向
のエピタキシャル成長により第２の層を結晶性良く得る
ことができる。
二酸化シリコン(SiO2)から成る。この場合には、第２の
層をAlを含まない窒化ガリウム系化合物半導体とするこ
とで、第１の層の上にはエピタキシャルせずに、横方向
のエピタキシャル成長により第２の層を結晶性良く得る
ことができる。
【００１１】請求項５に記載の発明では、第１の層は、
高融点を有した金属又は非晶質のシリコン(Si)から成
る。第１の層が導電性を有するので、基板に導電性基板
を用いることで、第２の層と基板との間に、面に垂直方
向に均一に電流を流すことが可能となる。よって、素子
の電極を両端面に形成することが可能となる。尚、高融
点を有した金属とは2000℃以上の融点を有する金属であ
り、例えば、Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,Wが上げられる。
高融点を有した金属又は非晶質のシリコン(Si)から成
る。第１の層が導電性を有するので、基板に導電性基板
を用いることで、第２の層と基板との間に、面に垂直方
向に均一に電流を流すことが可能となる。よって、素子
の電極を両端面に形成することが可能となる。尚、高融
点を有した金属とは2000℃以上の融点を有する金属であ
り、例えば、Nb,Mo,Ru,Hf,Ta,Wが上げられる。
【００１２】請求項６に記載の発明では、基板は、シリ
コン(Si)、サファイア(Al2O3）、又は、炭化珪素(SiC)
である。異種基板上に結晶性の高い窒化ガリウム系化合
物半導体を形成することができる。
コン(Si)、サファイア(Al2O3）、又は、炭化珪素(SiC)
である。異種基板上に結晶性の高い窒化ガリウム系化合
物半導体を形成することができる。
【００１３】請求項７〜１２は、窒化ガリウム系化合物
半導体の製造方法である。請求項８の発明は中間層を窒
化ガリウム系化合物半導体の成長後にエッチングして除
去するようにしており、この方法によりそりや歪みのな
い窒化ガリウム系化合物半導体基板を得ることができ
る。こられの製造方法によれば、請求項１〜６の発明で
記述したように、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半
導体から成る第２の層をを得ることができる。
半導体の製造方法である。請求項８の発明は中間層を窒
化ガリウム系化合物半導体の成長後にエッチングして除
去するようにしており、この方法によりそりや歪みのな
い窒化ガリウム系化合物半導体基板を得ることができ
る。こられの製造方法によれば、請求項１〜６の発明で
記述したように、結晶性の高い窒化ガリウム系化合物半
導体から成る第２の層をを得ることができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】以下、本発明を具体的な実施例に
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例に係わる窒
化ガリウム系化合物半導体の断面構成を示した模式図で
ある。シリコン基板１の上にはSiO2から成る膜厚約2000
Åの第１の層２が形成されている。第１の層は図２、３
に示すように成長領域Ｘと非成長領域Ｙとで構成されて
いる。図２は成長領域Ｘと非成長領域Ｙとがストライプ
状に形成されたものを示し、図３は非成長領域Ｙが格子
状に形成され、成長領域Ｘは非成長領域Ｙで囲まれた格
子の窓に当たるものを示している。各成長領域Ｘは図４
に示すように構成されている。即ち、第１の層２はスト
ライプ状（図４（ｂ））又は格子状（図４（ｃ））に形
成されている。成長領域Ｘでは、図４に示すように、シ
リコン基板１上の第１の層２を除いた露出領域Ｂ及び第
１の層２の上部領域ＡにはGaN から成る膜厚約10μｍの
第２の層３が形成されており、非成長領域Ｙでは、図１
に示すように、SiO2から成る第１の層２の上にはGaN か
ら成る第２の層３は形成されていない。
基づいて説明する。 （第１実施例）図１は、本発明の第１実施例に係わる窒
化ガリウム系化合物半導体の断面構成を示した模式図で
ある。シリコン基板１の上にはSiO2から成る膜厚約2000
Åの第１の層２が形成されている。第１の層は図２、３
に示すように成長領域Ｘと非成長領域Ｙとで構成されて
いる。図２は成長領域Ｘと非成長領域Ｙとがストライプ
状に形成されたものを示し、図３は非成長領域Ｙが格子
状に形成され、成長領域Ｘは非成長領域Ｙで囲まれた格
子の窓に当たるものを示している。各成長領域Ｘは図４
に示すように構成されている。即ち、第１の層２はスト
ライプ状（図４（ｂ））又は格子状（図４（ｃ））に形
成されている。成長領域Ｘでは、図４に示すように、シ
リコン基板１上の第１の層２を除いた露出領域Ｂ及び第
１の層２の上部領域ＡにはGaN から成る膜厚約10μｍの
第２の層３が形成されており、非成長領域Ｙでは、図１
に示すように、SiO2から成る第１の層２の上にはGaN か
ら成る第２の層３は形成されていない。
【００１５】次に、このGaN 系化合物半導体の製造方法
について説明する。この半導体は、スパッタリング法及
び有機金属気相成長法（以下「MOVPE 」と略す）により
製造された。MOVPE で用いられたガスは、アンモニア(N
H3) 、キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga
(CH3)3)（以下「TMG 」と記す）である。
について説明する。この半導体は、スパッタリング法及
び有機金属気相成長法（以下「MOVPE 」と略す）により
製造された。MOVPE で用いられたガスは、アンモニア(N
H3) 、キャリアガス(H2,N2) 、トリメチルガリウム(Ga
(CH3)3)（以下「TMG 」と記す）である。
【００１６】まず、フッ酸系溶液(HF:H2O=1:1)を用いて
洗浄した (111)面、 (100)面、又は、(110) 面を主面と
したｎ−シリコン基板１上にSiO2から成る第１の層２を
スパッタリングにより膜厚約2000Åに形成した。図２、
３に示すように、成長領域Ｘの幅ｘは200 μｍ、非成長
領域Ｙの幅ｙは500 μｍとした。そして、成長領域Ｘで
は、幅ａが約５μｍ、露出部Ｂの間隔ｂが約５μｍのス
トライプ状（図４（ｂ））又は格子状（図４（ｃ））に
形成した。このように第１の層２が形成された基板１を
ＭＯＶＰＥ装置の反応室に載置されたサセプタに装着す
る。
洗浄した (111)面、 (100)面、又は、(110) 面を主面と
したｎ−シリコン基板１上にSiO2から成る第１の層２を
スパッタリングにより膜厚約2000Åに形成した。図２、
３に示すように、成長領域Ｘの幅ｘは200 μｍ、非成長
領域Ｙの幅ｙは500 μｍとした。そして、成長領域Ｘで
は、幅ａが約５μｍ、露出部Ｂの間隔ｂが約５μｍのス
トライプ状（図４（ｂ））又は格子状（図４（ｃ））に
形成した。このように第１の層２が形成された基板１を
ＭＯＶＰＥ装置の反応室に載置されたサセプタに装着す
る。
【００１７】次に、MOVPE 法により基板１の温度を600
℃にしてN2又はH2を20liter/分、NH3 を10liter/分、TM
G を1.0 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを20×10-8モル／分で供給して、膜厚約10
μｍのGaN を形成することにより、第２の層３を得た。
このとき、成長領域Ｘにおいて、GaN は、シリコン基板
１の露出部Ｂのシリコンを核として面に垂直に成長す
る。そして、第１の層２の上部領域Ａでは、シリコン基
板１の露出部Ｂに成長したGaN を核として、GaNが横方
向、即ち、シリコン基板１の面方向に沿ってエピタキシ
ャル成長する。この第２の層３は、シリコン基板１の露
出部Ｂにだけ縦方向に転位が生じ、第１の層２の上部領
域Ａには横方向のエピタキシャル成長であるために、転
位は生じない。第１の層２の面積をシリコン基板１の露
出部Ｂの面積に比べて大きくすることで、広い面積に渡
って結晶性の良好なGaN から成る第２の層３を形成する
ことができる。
℃にしてN2又はH2を20liter/分、NH3 を10liter/分、TM
G を1.0 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈
されたシランを20×10-8モル／分で供給して、膜厚約10
μｍのGaN を形成することにより、第２の層３を得た。
このとき、成長領域Ｘにおいて、GaN は、シリコン基板
１の露出部Ｂのシリコンを核として面に垂直に成長す
る。そして、第１の層２の上部領域Ａでは、シリコン基
板１の露出部Ｂに成長したGaN を核として、GaNが横方
向、即ち、シリコン基板１の面方向に沿ってエピタキシ
ャル成長する。この第２の層３は、シリコン基板１の露
出部Ｂにだけ縦方向に転位が生じ、第１の層２の上部領
域Ａには横方向のエピタキシャル成長であるために、転
位は生じない。第１の層２の面積をシリコン基板１の露
出部Ｂの面積に比べて大きくすることで、広い面積に渡
って結晶性の良好なGaN から成る第２の層３を形成する
ことができる。
【００１８】一方、非成長領域Ｙでは、第１の層２の幅
ｙが広いために、周囲からの横方向成長が困難なため
に、GaN から成る第２の層３は第１の層２の上には形成
されない。これにより、第２の層３がシリコン基板１の
全面に連続して形成されるのではないために、シリコン
とGaN との熱膨張係数が異なってもシリコン基板１がそ
ることがない。従って、第２の層３にクラックが発生し
たり応力歪みが発生することが防止される。さらに、成
長領域Ｘにおいては、第１の層２とその上のGaNは化学
的に結合していないために、第２の層３のそり、応力歪
みを極めて大きく減少させることができる。
ｙが広いために、周囲からの横方向成長が困難なため
に、GaN から成る第２の層３は第１の層２の上には形成
されない。これにより、第２の層３がシリコン基板１の
全面に連続して形成されるのではないために、シリコン
とGaN との熱膨張係数が異なってもシリコン基板１がそ
ることがない。従って、第２の層３にクラックが発生し
たり応力歪みが発生することが防止される。さらに、成
長領域Ｘにおいては、第１の層２とその上のGaNは化学
的に結合していないために、第２の層３のそり、応力歪
みを極めて大きく減少させることができる。
【００１９】尚、上記実施例において、ストライプ状又
は格子状に形成された第１の層２の幅ａを約５μｍとし
たが、第１の層２の幅ａが10μｍを超えると横方向の成
長に長時間必要となり、第１の層２の幅ａが１μｍ未満
になると、後にフッ酸等でのSiO2膜の除去が困難となる
ので、望ましくは１〜10μｍの範囲が良い。又、上記実
施例ではシリコン基板１の露出部Ｂの間隔ｂを５μｍと
したが、露出部Ｂの間隔ｂが10μｍを超えると転位発生
の確率が増大し、露出部Ｂの間隔ｂが１μｍ未満になる
と良好なGaN 膜の形成が困難となるので、望ましくは１
〜10μｍの範囲が良い。また、第２の層３の結晶性の点
から幅の割合ａ／ｂは１〜10が望ましい。
は格子状に形成された第１の層２の幅ａを約５μｍとし
たが、第１の層２の幅ａが10μｍを超えると横方向の成
長に長時間必要となり、第１の層２の幅ａが１μｍ未満
になると、後にフッ酸等でのSiO2膜の除去が困難となる
ので、望ましくは１〜10μｍの範囲が良い。又、上記実
施例ではシリコン基板１の露出部Ｂの間隔ｂを５μｍと
したが、露出部Ｂの間隔ｂが10μｍを超えると転位発生
の確率が増大し、露出部Ｂの間隔ｂが１μｍ未満になる
と良好なGaN 膜の形成が困難となるので、望ましくは１
〜10μｍの範囲が良い。また、第２の層３の結晶性の点
から幅の割合ａ／ｂは１〜10が望ましい。
【００２０】又、非成長領域Ｙの幅ｙは周囲からのGaN
の成長によりその上にGaN が連続して形成されない程度
であれば良い。幅ｙは５０〜１０００μｍとすれば良
い。又、成長領域Ｘの幅ｘは第２の層３に歪みが入らな
い程度の幅にすれば良い。約１０〜１０００μｍが良
い。
の成長によりその上にGaN が連続して形成されない程度
であれば良い。幅ｙは５０〜１０００μｍとすれば良
い。又、成長領域Ｘの幅ｘは第２の層３に歪みが入らな
い程度の幅にすれば良い。約１０〜１０００μｍが良
い。
【００２１】（第２実施例）上述の第１実施例では、第
１の層２をシリコン基板１上に形成したが、本実施例の
特徴は、シリコン基板１の上に窒化ガリウム系化合物半
導体の第３の層を設け、その第３の層の上に、成長領域
Ｘと非成長領域Ｙが図２又は図３のように形成された第
１の層を島状に形成して、その上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成したことである。
１の層２をシリコン基板１上に形成したが、本実施例の
特徴は、シリコン基板１の上に窒化ガリウム系化合物半
導体の第３の層を設け、その第３の層の上に、成長領域
Ｘと非成長領域Ｙが図２又は図３のように形成された第
１の層を島状に形成して、その上に窒化ガリウム系化合
物半導体を形成したことである。
【００２２】図５は、本発明の第２の実施例に係わる窒
化ガリウム系化合物半導体の成長領域Ｘでの断面構成を
示した模式図である。シリコン基板１の上にはAl0.15Ga
0.85N から成る膜厚約1000Åの第３の層５が形成され、
この第３の層５上にSiO2から成る膜厚約2000Åの第１の
層２が第１実施例と同様にストライプ状又は格子状に形
成されている。又、第３の層５の露出部Ｂ及び第１の層
２の上部領域Ａには、GaN から成る膜厚約10μｍの第２
の層３が形成されている。非成長領域Ｙの構成は、第１
実施例と同様に図２、３のように構成されている。
化ガリウム系化合物半導体の成長領域Ｘでの断面構成を
示した模式図である。シリコン基板１の上にはAl0.15Ga
0.85N から成る膜厚約1000Åの第３の層５が形成され、
この第３の層５上にSiO2から成る膜厚約2000Åの第１の
層２が第１実施例と同様にストライプ状又は格子状に形
成されている。又、第３の層５の露出部Ｂ及び第１の層
２の上部領域Ａには、GaN から成る膜厚約10μｍの第２
の層３が形成されている。非成長領域Ｙの構成は、第１
実施例と同様に図２、３のように構成されている。
【００２３】次に、このGaN 系化合物半導体の製造方法
について説明する。シリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置に
配置して、基板１の温度を1150℃に保持し、N2又はH2を
10liter/分、NH3 を10liter/分、TMG を1.0 ×10-4モル
／分、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下「TMA
」と記す）を1.0 ×10-5モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で供給し、
膜厚約1000Å、Si濃度1.0 ×1018/cm3のAl0.15Ga0.85N
から成る第３の層５を形成した。
について説明する。シリコン基板１をＭＯＣＶＤ装置に
配置して、基板１の温度を1150℃に保持し、N2又はH2を
10liter/分、NH3 を10liter/分、TMG を1.0 ×10-4モル
／分、トリメチルアルミニウム(Al(CH3)3)（以下「TMA
」と記す）を1.0 ×10-5モル／分、H2ガスにより0.86p
pm に希釈されたシランを20×10-8モル／分で供給し、
膜厚約1000Å、Si濃度1.0 ×1018/cm3のAl0.15Ga0.85N
から成る第３の層５を形成した。
【００２４】次に、第１実施例と同様に、第３の層５上
に、幅ｘが200 μｍの成長領域Ｘでは、SiO2から成る第
１の層２を膜厚約2000Å、幅ａが約５μｍ、第３の層５
の露出部Ｂの間隔ｂが約５μｍのストライプ状又は格子
状に形成し、その成長領域Ｘを区画するように幅ｙが50
0 μｍの非成長領域Ｙが形成されている。次に、第１実
施例と同様に、第１の層２及び第３の層５の露出部Ｂ上
に膜厚約10μｍのGaN から成る第２の層３を形成する。
このとき、GaN は、第３の層５の露出部ＢのAl0.15Ga
0.85N を核として、面に垂直方向に成長する。そして、
第１の層２の上部領域Ａでは、第３の層５の露出部Ｂ上
に成長したGaN を核として、GaN が横方向にエピタキシ
ャル成長する。このようにして、第１の層２及び第３の
層５の露出部上にGaN から成る第２の層３が形成され
る。
に、幅ｘが200 μｍの成長領域Ｘでは、SiO2から成る第
１の層２を膜厚約2000Å、幅ａが約５μｍ、第３の層５
の露出部Ｂの間隔ｂが約５μｍのストライプ状又は格子
状に形成し、その成長領域Ｘを区画するように幅ｙが50
0 μｍの非成長領域Ｙが形成されている。次に、第１実
施例と同様に、第１の層２及び第３の層５の露出部Ｂ上
に膜厚約10μｍのGaN から成る第２の層３を形成する。
このとき、GaN は、第３の層５の露出部ＢのAl0.15Ga
0.85N を核として、面に垂直方向に成長する。そして、
第１の層２の上部領域Ａでは、第３の層５の露出部Ｂ上
に成長したGaN を核として、GaN が横方向にエピタキシ
ャル成長する。このようにして、第１の層２及び第３の
層５の露出部上にGaN から成る第２の層３が形成され
る。
【００２５】上記に示されるように、GaN はAl0.15Ga
0.85N を核として、先ず、成長するので、Siを核とした
場合に比べてGaN の結晶性はより高くなる。また、シリ
コン基板１、又は、シリコン基板１から第１の層２まで
の領域Ｃを研磨又はエッチングにより除去することによ
り、第２の層３により、無転位の窒化ガリウム系化合物
半導体基板を得ることができる。
0.85N を核として、先ず、成長するので、Siを核とした
場合に比べてGaN の結晶性はより高くなる。また、シリ
コン基板１、又は、シリコン基板１から第１の層２まで
の領域Ｃを研磨又はエッチングにより除去することによ
り、第２の層３により、無転位の窒化ガリウム系化合物
半導体基板を得ることができる。
【００２６】（第３実施例）前述の第２実施例では、第
３の層５を単層で構成したが、本実施例の特徴は、第３
の層を２層構造とした点にある。図６は、本発明の第３
実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の成長領域
Ｘでの断面構成を示した模式図である。シリコン基板１
の上にはAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約1000Åの層５が
形成され、この層５上に、GaN から成る膜厚約1000Åの
層６が形成されている。層５と層６とで第３の層が構成
される。層６上には、SiO2から成る膜厚約2000Åの第１
の層２が上記実施例と同様にストライプ状又は格子状に
形成されている。層６及び第１の層２上には、GaN から
成る膜厚約10μｍの第２の層３が形成されている。成長
領域Ｘ、非成長領域Ｙは第１実施例と同じく図２、３に
示すように構成されている。
３の層５を単層で構成したが、本実施例の特徴は、第３
の層を２層構造とした点にある。図６は、本発明の第３
実施例に係わる窒化ガリウム系化合物半導体の成長領域
Ｘでの断面構成を示した模式図である。シリコン基板１
の上にはAl0.15Ga0.85Nから成る膜厚約1000Åの層５が
形成され、この層５上に、GaN から成る膜厚約1000Åの
層６が形成されている。層５と層６とで第３の層が構成
される。層６上には、SiO2から成る膜厚約2000Åの第１
の層２が上記実施例と同様にストライプ状又は格子状に
形成されている。層６及び第１の層２上には、GaN から
成る膜厚約10μｍの第２の層３が形成されている。成長
領域Ｘ、非成長領域Ｙは第１実施例と同じく図２、３に
示すように構成されている。
【００２７】次に、このGaN 系化合物半導体の製造方法
について説明する。基板１上にMOVPE 法により層５を形
成するところまでは、第２実施例と同様である。層５の
形成後、層５上にMOVPE 法により基板１の温度を1100℃
にしてN2又はH2を20liter/分、NH3 を10liter/分、TMG
を2.0 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈さ
れたシランを20×10-8モル／分で供給して、GaN を形成
し、膜厚約1000Åの層６を得る。
について説明する。基板１上にMOVPE 法により層５を形
成するところまでは、第２実施例と同様である。層５の
形成後、層５上にMOVPE 法により基板１の温度を1100℃
にしてN2又はH2を20liter/分、NH3 を10liter/分、TMG
を2.0 ×10-4モル／分、H2ガスにより0.86ppm に希釈さ
れたシランを20×10-8モル／分で供給して、GaN を形成
し、膜厚約1000Åの層６を得る。
【００２８】次に、第１、第２実施例と同様に、成長領
域Ｘにおいて、第３の層５上にSiO2から成る第１の層２
を膜厚約2000Å、幅ａが約５μｍ、層６の露出部Ｂの間
隔ｂが約５μｍのストライプ状又は格子状に形成する。
次に、第１の層２の上部領域Ａ及び層６の露出部Ｂ上に
膜厚約10μｍのGaN から成る第２の層３を成長させる。
このとき、GaN は、層６の露出部ＢのGaN を核として、
面に垂直方向に成長する。そして、第１の層２の上部領
域Ａでは、層６の露出部Ｂ上に成長したGaN を核とし
て、GaN が横方向にエピタキシャル成長する。このよう
にして、本実施例では、GaN がGaN を核として縦方向に
も横方向にもエピタキシャル成長するので、上記の実施
例よりも、さらに、結晶性の高いGaN が得られる。
域Ｘにおいて、第３の層５上にSiO2から成る第１の層２
を膜厚約2000Å、幅ａが約５μｍ、層６の露出部Ｂの間
隔ｂが約５μｍのストライプ状又は格子状に形成する。
次に、第１の層２の上部領域Ａ及び層６の露出部Ｂ上に
膜厚約10μｍのGaN から成る第２の層３を成長させる。
このとき、GaN は、層６の露出部ＢのGaN を核として、
面に垂直方向に成長する。そして、第１の層２の上部領
域Ａでは、層６の露出部Ｂ上に成長したGaN を核とし
て、GaN が横方向にエピタキシャル成長する。このよう
にして、本実施例では、GaN がGaN を核として縦方向に
も横方向にもエピタキシャル成長するので、上記の実施
例よりも、さらに、結晶性の高いGaN が得られる。
【００２９】（第４実施例）本実施例は、成長領域Ｘに
おけるSiO2の第１の層２と第２の層３とを複数段に形成
した例である。図７に示すように、第１の層２を構成す
る下層２１と上層２２のパターンは、上から見て層６が
見えないようなパターンに形成されている。即ち、上層
２２は下層２１が存在しない上部領域に形成される。こ
れにより、第２の層３を構成する下層３１において、下
層２１の形成されていない部分Ｂ１の縦方向の貫通転位
がその上方に存在する上層２２により遮断され、上層２
２の上部領域Ａ２は横方向成長のため第２の層３を構成
する上層３２の縦方向貫通転位は存在しない。又、上層
３２の上層２２の存在しない領域Ｂ２は、下層２１の上
部領域Ａ１の延長領域であるので、縦方向の貫通転位は
存在しない。よって、上層３２の貫通転位は極めて減少
し、これにより、第２の層３の結晶性を無転位結晶とす
ることができ、結晶性を著しく改善することができる。
尚、層４と層５の繰り返し回数は２回の他、任意回数繰
り返しても良い。その時に、複数の層４のパターンをず
らせて、全体として、上から見た時に、層６が見えない
状態にすれば良い。
おけるSiO2の第１の層２と第２の層３とを複数段に形成
した例である。図７に示すように、第１の層２を構成す
る下層２１と上層２２のパターンは、上から見て層６が
見えないようなパターンに形成されている。即ち、上層
２２は下層２１が存在しない上部領域に形成される。こ
れにより、第２の層３を構成する下層３１において、下
層２１の形成されていない部分Ｂ１の縦方向の貫通転位
がその上方に存在する上層２２により遮断され、上層２
２の上部領域Ａ２は横方向成長のため第２の層３を構成
する上層３２の縦方向貫通転位は存在しない。又、上層
３２の上層２２の存在しない領域Ｂ２は、下層２１の上
部領域Ａ１の延長領域であるので、縦方向の貫通転位は
存在しない。よって、上層３２の貫通転位は極めて減少
し、これにより、第２の層３の結晶性を無転位結晶とす
ることができ、結晶性を著しく改善することができる。
尚、層４と層５の繰り返し回数は２回の他、任意回数繰
り返しても良い。その時に、複数の層４のパターンをず
らせて、全体として、上から見た時に、層６が見えない
状態にすれば良い。
【００３０】（第５実施例）本実施例は、窒化ガリウム
系化合物半導体の基板を得る製法に関する。図８に示す
ように、(0001)方向の面方位を有するサファイア基板１
０を準備し、そのサファイア基板１０をメタノール等の
有機薬品で洗浄した。その後、サファイア基板１０をＲ
Ｆスパッタリング装置のチャンバー内にセットして、チ
ャンバーを真空に排気した。その後、アルゴン・酸素の
混合ガスにより図８に示すように、サファイア基板１０
の上面に厚さ100 ｎｍで、ZnO から成る中間層７を形成
した。この中間層７はｃ軸方向への配向度が強いもので
あった。
系化合物半導体の基板を得る製法に関する。図８に示す
ように、(0001)方向の面方位を有するサファイア基板１
０を準備し、そのサファイア基板１０をメタノール等の
有機薬品で洗浄した。その後、サファイア基板１０をＲ
Ｆスパッタリング装置のチャンバー内にセットして、チ
ャンバーを真空に排気した。その後、アルゴン・酸素の
混合ガスにより図８に示すように、サファイア基板１０
の上面に厚さ100 ｎｍで、ZnO から成る中間層７を形成
した。この中間層７はｃ軸方向への配向度が強いもので
あった。
【００３１】次に、この中間層７の上に、前述の実施例
と同様な方法により窒化ガリウム系化合物半導体を成長
させた。膜厚約500 Å、Ga0.8In0.2N から成る層５１を
形成した。この層５１は、低温成長によりアモルファス
又は微結晶が混在した状態のバッファ層、即ち、ZnO と
GaN との格子定数を緩和する層として機能する。
と同様な方法により窒化ガリウム系化合物半導体を成長
させた。膜厚約500 Å、Ga0.8In0.2N から成る層５１を
形成した。この層５１は、低温成長によりアモルファス
又は微結晶が混在した状態のバッファ層、即ち、ZnO と
GaN との格子定数を緩和する層として機能する。
【００３２】層５１の形成後、層５１上に膜厚約１０μ
ｍのGaN から成る層６を形成した。層６より上の層の形
成は、第１実施例と同一である。層５１と層６とで第３
の層が構成されている。このように各層の形成されたサ
ファイア基板１０を塩酸系エッチャントに浸し、エッチ
ャントの温度を６０℃にした。そして、約１０分間超音
波洗浄器にかけて、中間層７のエッチングを行った。こ
れにより、主として、GaN の第２の層３から成る基板を
得ることができた。この基板は、第１実施例で説明した
ように、第１の層２は第２の層３の形成されていない非
成長領域Ｙが格子状、ストライプ状の島状に形成されて
いるので、この領域で第２の層３の応力が緩和される結
果、第２の層３のそりやクラックの発生が防止される。
その結果、結晶性の良い窒化ガリウム系化合物半導体基
板を得ることができる。
ｍのGaN から成る層６を形成した。層６より上の層の形
成は、第１実施例と同一である。層５１と層６とで第３
の層が構成されている。このように各層の形成されたサ
ファイア基板１０を塩酸系エッチャントに浸し、エッチ
ャントの温度を６０℃にした。そして、約１０分間超音
波洗浄器にかけて、中間層７のエッチングを行った。こ
れにより、主として、GaN の第２の層３から成る基板を
得ることができた。この基板は、第１実施例で説明した
ように、第１の層２は第２の層３の形成されていない非
成長領域Ｙが格子状、ストライプ状の島状に形成されて
いるので、この領域で第２の層３の応力が緩和される結
果、第２の層３のそりやクラックの発生が防止される。
その結果、結晶性の良い窒化ガリウム系化合物半導体基
板を得ることができる。
【００３３】尚、第２の層３の厚さは、50〜100 μｍと
すると、無転位の結晶が得られるので望ましい。In0.2G
a0.8N から成る第３の層の下層５１を低温成長によるバ
ッファ層にしているが、さらに、この層５１の上に、高
温成長による単結晶のAl0.15Ga0.85N を形成して、その
層の上にGaN の上層６を形成しても良い。
すると、無転位の結晶が得られるので望ましい。In0.2G
a0.8N から成る第３の層の下層５１を低温成長によるバ
ッファ層にしているが、さらに、この層５１の上に、高
温成長による単結晶のAl0.15Ga0.85N を形成して、その
層の上にGaN の上層６を形成しても良い。
【００３４】上記実施例では、基板１０にサファイアを
用いたが、シリコン、炭化珪素等の他の基板を用いるこ
とができる。また、基板１０の上面にだけ各層を形成し
たが、基板の上面と下面の両側に対称に各層を形成する
ことで、基板のそりが防止できると共に、一度に２枚の
窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られるので製造効
率が向上する。
用いたが、シリコン、炭化珪素等の他の基板を用いるこ
とができる。また、基板１０の上面にだけ各層を形成し
たが、基板の上面と下面の両側に対称に各層を形成する
ことで、基板のそりが防止できると共に、一度に２枚の
窒化ガリウム系化合物半導体基板が得られるので製造効
率が向上する。
【００３５】このようにして得られた窒化ガリウム系化
合物半導体基板上に、さらに、良く知られたように、窒
化ガリウム系化合物半導体から成る、ガイド層、クラッ
ド層、ＭＱＷ又はＳＱＷ構造の活性層がヘテロ接合され
た発光ダイオード、レーザ素子を形成しても良い。
合物半導体基板上に、さらに、良く知られたように、窒
化ガリウム系化合物半導体から成る、ガイド層、クラッ
ド層、ＭＱＷ又はＳＱＷ構造の活性層がヘテロ接合され
た発光ダイオード、レーザ素子を形成しても良い。
【００３６】又、図１２に示すように、これらの素子１
００を構成する各機能層は、第２の層３を基底層とし
て、その上に形成した後、第２の層３等の基板を中間層
７のエッチングにより基板１０から剥離させても良い。
このような方法により、レーザダイオードを形成した場
合には、第２の層３の基底層から素子の各機能層まで
が、窒化ガリウム系化合物半導体で形成されているの
で、共振器の端面が容易にへき開により形成できる。こ
れによりレーザの発振効率を向上させることができる。
また、第２の層３を導電性に形成することで、基板面に
垂直な方向に電流を流すことかでき、電極形成工程が簡
略化されると共に、電流路の断面積が広く且つ長さが短
くなるので駆動電圧を低下させることができる。
００を構成する各機能層は、第２の層３を基底層とし
て、その上に形成した後、第２の層３等の基板を中間層
７のエッチングにより基板１０から剥離させても良い。
このような方法により、レーザダイオードを形成した場
合には、第２の層３の基底層から素子の各機能層まで
が、窒化ガリウム系化合物半導体で形成されているの
で、共振器の端面が容易にへき開により形成できる。こ
れによりレーザの発振効率を向上させることができる。
また、第２の層３を導電性に形成することで、基板面に
垂直な方向に電流を流すことかでき、電極形成工程が簡
略化されると共に、電流路の断面積が広く且つ長さが短
くなるので駆動電圧を低下させることができる。
【００３７】また、中間層７としてZnO を用いたが、窒
化ガリウム系化合物半導体のバッファ層が形成でき、中
間層７のみをエッチングできれば良い。
化ガリウム系化合物半導体のバッファ層が形成でき、中
間層７のみをエッチングできれば良い。
【００３８】上記の全実施例における基板には、シリコ
ン、サファイア(Al2O3）、炭化珪素(SiC) 等の窒化ガリ
ウム系化合物半導体を成長し得るものであれば、任意の
ものが使用できる。又、上記の全実施例では、第２の層
３にGaN を用いたが、任意組成比のInGaNを用いても良
い。Alが含まれる窒化ガリウム系化合物半導体は、SiO2
層上に成長するので、Alを含まない方が望ましい。しか
し、ストライプ状又は格子状に形成される第１の層２を
SiO2に代えて、タングステン(W) など高融点の金属や、
アモルファスSiなどを用いてもよい。このように、第１
の層２を金属又は非晶質Siで構成することにより、第１
の層２に電流が流れるので、GaN 化合物半導体の厚さ方
向に均一に電流をより良好に流すことができる。タング
ステン(W) など高融点の金属や、アモルファスSiを用い
た場合には、任意組成比の一般式Alx Gay In1-x-y N(0
≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化ガリウム系化合
物半導体は、その上にエピタキシャル成長しないので、
一般式Alx Gay In1-x-y N を第２の層３として用いるこ
とができる。
ン、サファイア(Al2O3）、炭化珪素(SiC) 等の窒化ガリ
ウム系化合物半導体を成長し得るものであれば、任意の
ものが使用できる。又、上記の全実施例では、第２の層
３にGaN を用いたが、任意組成比のInGaNを用いても良
い。Alが含まれる窒化ガリウム系化合物半導体は、SiO2
層上に成長するので、Alを含まない方が望ましい。しか
し、ストライプ状又は格子状に形成される第１の層２を
SiO2に代えて、タングステン(W) など高融点の金属や、
アモルファスSiなどを用いてもよい。このように、第１
の層２を金属又は非晶質Siで構成することにより、第１
の層２に電流が流れるので、GaN 化合物半導体の厚さ方
向に均一に電流をより良好に流すことができる。タング
ステン(W) など高融点の金属や、アモルファスSiを用い
た場合には、任意組成比の一般式Alx Gay In1-x-y N(0
≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化ガリウム系化合
物半導体は、その上にエピタキシャル成長しないので、
一般式Alx Gay In1-x-y N を第２の層３として用いるこ
とができる。
【００３９】又、全実施例において、第２の層２は、図
７に示すように、パターンをずらせて複数段に構成して
も良い。この場合に、複数段の第２の層の材料を変化さ
せても良い。例えば、第１段目の層をSiO2とし、第２段
目の層を高融点金属としても良い。又、上記の全実施例
において、基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体の低
温成長によるバッファ層を形成した後、各層を形成して
も良い。又、第３の層は、１層でも、２層でもそれ以上
でも良い。それらの各層は、任意組成比の一般式Alx Ga
y In1-x-y N(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化
ガリウム系化合物半導体を用いることができる。又、第
２の層と同一の組成比で合っても良い。又、第２の層３
が成長する核となる第３の層５又は６は、膜厚が500 Å
未満であると、第２の層３の横方向の成長が悪くなるの
で、第３の層の膜厚は500 Å以上であることが望まし
い。
７に示すように、パターンをずらせて複数段に構成して
も良い。この場合に、複数段の第２の層の材料を変化さ
せても良い。例えば、第１段目の層をSiO2とし、第２段
目の層を高融点金属としても良い。又、上記の全実施例
において、基板の上に窒化ガリウム系化合物半導体の低
温成長によるバッファ層を形成した後、各層を形成して
も良い。又、第３の層は、１層でも、２層でもそれ以上
でも良い。それらの各層は、任意組成比の一般式Alx Ga
y In1-x-y N(0 ≦x ≦1,0 ≦y ≦1,0 ≦x+y ≦1)の窒化
ガリウム系化合物半導体を用いることができる。又、第
２の層と同一の組成比で合っても良い。又、第２の層３
が成長する核となる第３の層５又は６は、膜厚が500 Å
未満であると、第２の層３の横方向の成長が悪くなるの
で、第３の層の膜厚は500 Å以上であることが望まし
い。
【００４０】上記の実施例において、MOVPE 法は常圧雰
囲気中で行われたが、減圧成長下で行っても良い。ま
た、常圧、減圧の組み合わせで行なって良い。本発明で
得られたGaN 系化合物半導体は、ＬＥＤやＬＤの発光素
子に利用可能であると共に受光素子及び電子ディバイス
にも利用することができる。上記の全実施例において、
MOVPE 法は常圧雰囲気中で行われたが、減圧成長下で行
っても良い。また、常圧、減圧の組み合わせで行なって
良い。
囲気中で行われたが、減圧成長下で行っても良い。ま
た、常圧、減圧の組み合わせで行なって良い。本発明で
得られたGaN 系化合物半導体は、ＬＥＤやＬＤの発光素
子に利用可能であると共に受光素子及び電子ディバイス
にも利用することができる。上記の全実施例において、
MOVPE 法は常圧雰囲気中で行われたが、減圧成長下で行
っても良い。また、常圧、減圧の組み合わせで行なって
良い。
【００４１】本発明で得られたGaN 系化合物半導体は、
ＬＥＤやＬＤの発光素子に利用可能であると共に受光素
子及び電子ディバイスにも利用することができる。
ＬＥＤやＬＤの発光素子に利用可能であると共に受光素
子及び電子ディバイスにも利用することができる。
【図１】本発明の具体的な第１実施例に係る窒化ガリウ
ム系化合物半導体の構成を示した断面図。
ム系化合物半導体の構成を示した断面図。
【図２】第１の層を有する成長領域と非成長領域とを示
した平面図。
した平面図。
【図３】第１の層を有する成長領域と非成長領域との他
の例を示した平面図。
の例を示した平面図。
【図４】同実施例の成長領域を構成を示した模試図。
【図５】本発明の具体的な第２実施例に係わる窒化ガリ
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
【図６】本発明の具体的な第３実施例に係わる窒化ガリ
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
【図７】本発明の具体的な第４実施例に係わる窒化ガリ
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
ウム系化合物半導体の構造を示した模式的断面図。
【図８】本発明の具体的な第５実施例に係わる製造方法
の工程を示した基板の断面図。
の工程を示した基板の断面図。
【図９】同じく製造工程を示した断面図。
【図１０】同じく製造工程を示した断面図。
【図１１】同じく製造工程を示した断面図。
【図１２】他の製造工程を示した斜視図。
１ シリコン基板 ２ 第１の層 ３ 第２の層 ５，５１ 第３の層 ６ 第３の層 １２ サファイア基板 ７ 中間層(ZnO) １００ 素子
Claims (12)
- 【請求項１】基板と、 前記基板上に直接、又は、基板上に積層された層の上
に、前記基板上に積層された層の露出部が散在するよう
に、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態に形成さ
れ、窒化ガリウム系化合物半導体がその上にエピタキシ
ャル成長せず、横方向に成長する第１の層と、 前記第１の層で覆われていない露出部を核として、エピ
タキシャル成長させた窒化ガリウム系化合物半導体から
成る第２の層とを備え、 前記第１の層は、前記第２の層が横方向に成長し、第１
の層を覆うことが可能な微細パターンから成る成長領域
と、この成長領域を区画し前記第２の層が第１の層を覆
うことができない程に広い面積を有した非成長領域とか
ら成ることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項２】前記基板上には、窒化ガリウム系化合物半
導体から成る第３の層が形成されており、その第３の層
の上に前記第１の層が形成されていることを特徴とする
請求項１に記載の窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項３】前記第３の層は、AlxGa1-xN(0 ≦ｘ≦1)か
ら成る層とその上に形成されたGaN から成る層との２層
構造であることを特徴とする請求項２に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体。 - 【請求項４】前記第１の層は、二酸化シリコン(SiO2)か
ら成ることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれ
か１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体。 - 【請求項５】前記第１の層は、高融点を有した金属又は
非晶質のシリコン(Si)から成ることを特徴とする請求項
１乃至請求項３のいずれか１項に記載の窒化ガリウム系
化合物半導体。 - 【請求項６】前記基板は、シリコン(Si)、サファイア(A
l2O3）、又は、炭化珪素(SiC) であることを特徴とする
請求項１乃至請求項５のいずれか１項に記載の窒化ガリ
ウム系化合物半導体。 - 【請求項７】基板上の窒化ガリウム系化合物半導体の製
造方法において、 前記基板上に直接、又は、基板上に積層された層の上
に、露出部が散在するように、点状、ストライプ状又は
格子状等の島状態の微細パターンから成る成長領域と、
この成長領域を区画する非成長領域とから成り、窒化ガ
リウム系化合物半導体がその上にエピタキシャル成長し
ない第１の層を形成し、 前記非成長領域ではその面積を広くすることで横方向の
エピタキシャル成長をさせず、前記成長領域では、前記
第１の層で覆われていない露出部を核として、エピタキ
シャル成長させ、前記第１の層の上部では、横方向にエ
ピタキシャル成長させて窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る第２の層を形成することを特徴とする窒化ガリウ
ム系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項８】前記基板上に湿式エッチング可能な中間層
を形成し、その中間層の上に窒化ガリウム系化合物半導
体から成る第３の層を形成し、第３の層の露出部が散在
するように、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態
の微細パターンから成る成長領域と、この成長領域を区
画する非成長領域とから成り窒化ガリウム系化合物半導
体がその上にエピタキシャル成長しない第１の層を形成
し、 前記非成長領域ではその面積を広くすることで横方向の
エピタキシャル成長をさせず、前記成長領域では、前記
第１の層で覆われていない露出部を核として、エピタキ
シャル成長させ、前記第１の層の上部では、横方向にエ
ピタキシャル成長させて窒化ガリウム系化合物半導体か
ら成る第２の層を形成し、 前記中間層を湿式エッチングすることで成長層を基板か
ら剥離することを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導
体の製造方法。 - 【請求項９】前記基板上に窒化ガリウム系化合物半導体
から成る第３の層を形成し、その第３の層の上に前記第
１の層を形成することを特徴とする請求項７に記載の窒
化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１０】前記第３の層を、AlxGa1-xN(0≦ｘ≦1)
から成る層とその上にのGaN から成る層との２層構造に
形成することを特徴とする請求項８又は請求項９に記載
の窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。 - 【請求項１１】前記第１の層は、二酸化シリコン(SiO2)
から成ることを特徴とする請求項７乃至請求項１０のい
ずれか１項に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の製造
方法。 - 【請求項１２】前記第１の層は、高融点を有した金属又
は非晶質のシリコン(Si)から成ることを特徴とする請求
項７乃至請求項１０のいずれか１項に記載の窒化ガリウ
ム系化合物半導体の製造方法。
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-
1997
- 1997-12-22 JP JP36572597A patent/JP3841537B2/ja not_active Expired - Fee Related
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