JPH11243253A - Growth of nitride-based iii-v compound semiconductor, manufacture of semiconductor device, substrate for growth of nitride-based iii-v compound semiconductor, manufacture of the substrate for growth of nitride-based iii-v compound semiconductor - Google Patents

Growth of nitride-based iii-v compound semiconductor, manufacture of semiconductor device, substrate for growth of nitride-based iii-v compound semiconductor, manufacture of the substrate for growth of nitride-based iii-v compound semiconductor

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JPH11243253A
JPH11243253A JP4345698A JP4345698A JPH11243253A JP H11243253 A JPH11243253 A JP H11243253A JP 4345698 A JP4345698 A JP 4345698A JP 4345698 A JP4345698 A JP 4345698A JP H11243253 A JPH11243253 A JP H11243253A
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JP
Japan
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compound semiconductor
nitride
substrate
iii
growing
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Shigeki Hashimoto
茂樹 橋本
Takao Miyajima
孝夫 宮嶋
Satoshi Tomioka
聡 冨岡
Katsuhiro Akimoto
克洋 秋本
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Original Assignee
Sony Corp
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To grow a good quality single-crystalline, nitride-based III-V semiconductor. SOLUTION: A layer of laminated substance is grown on a substrate by a molecular beam epitaxy process or the like, and then a nitride III-V compound semiconductor is grown on the laminated substance layer. As the substrate GaAs substrate 1 or an Si substrate is sued. Dangling bonds on the substrate are terminated beforehand preferably prior to the growth of the laminated substance layer. As the laminated substance a transition metal dichalcogenide such as MoS2 , graphite, mica, or the like is used. The nitride-based III-V compound semiconductor is used in the manufacture of semiconductor lasers, light- emitting diodes, field effect transistors(FET), etc.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系III
−V族化合物半導体の成長方法、半導体装置の製造方
法、窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板およ
び窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製造
方法に関し、特に、GaN系半導体を用いた発光ダイオ
ードや半導体レーザあるいは電子走行素子などの各種の
半導体装置の製造に適用して好適なものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention
The present invention relates to a method for growing a group-V compound semiconductor, a method for manufacturing a semiconductor device, a substrate for growing a nitride-based III-V compound semiconductor, and a method for manufacturing a substrate for growing a nitride-based III-V compound semiconductor. It is suitable to be applied to the manufacture of various semiconductor devices such as a light emitting diode, a semiconductor laser or an electron transit element using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】GaN系半導体は、可視領域から紫外線
領域におよぶ発光が可能な発光ダイオードや半導体レー
ザなどの発光素子あるいは電界効果トランジスタ(FE
T)などの電子素子の有力な材料として研究開発が進め
られているが、このGaN系半導体の成長用の基板とし
ては、大型のGaN単結晶の作製が困難である(J. Cry
stal Growth 178(1997)174) ことから、GaN基板を使
用することは現在のところ難しい。そこで、代わりの基
板として、サファイア(Al2 3 )基板や炭化ケイ素
(SiC)基板などが用いられている。
2. Description of the Related Art A GaN-based semiconductor is a light-emitting device such as a light-emitting diode or a semiconductor laser capable of emitting light in a visible region to an ultraviolet region, or a field-effect transistor (FE).
T) is being researched and developed as a promising material for electronic devices, but it is difficult to produce a large GaN single crystal as a substrate for growing this GaN-based semiconductor (J. Cry).
stal Growth 178 (1997) 174) Therefore, it is currently difficult to use a GaN substrate. Therefore, a sapphire (Al 2 O 3 ) substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, or the like is used as an alternative substrate.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
のサファイア基板やSiC基板は、格子定数や熱膨張係
数がGaN系半導体と大きく異なる(J. Vac. Sci. Tec
hnol. B 10(1992)1237、表1、表2および図1)ため
に、これらの基板上に例えばGaNを成長させた場合に
は成長層中に107 〜1010cm-2もの大量の貫通転位
が発生したり、クラックや反りも観測される。これらの
現象は、半導体素子の特性の低下や素子作製プロセスの
困難を招き、デバイス作製上大きな問題と考えられてい
る。
However, these sapphire substrates and SiC substrates have significantly different lattice constants and thermal expansion coefficients from GaN-based semiconductors (J. Vac. Sci. Tec.).
hnol. B 10 (1992) 1237, Table 1, Table 2 and FIG. 1), for example, when GaN is grown on these substrates, a large amount of 10 7 to 10 10 cm −2 is formed in the growth layer. Threading dislocations are generated, cracks and warpage are also observed. These phenomena cause deterioration in the characteristics of the semiconductor element and difficulty in the element manufacturing process, and are considered to be major problems in device manufacturing.

【0004】 表1 GaN系半導体の特性 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 材料 結晶系 格子定数a(Å) 熱膨張係数(K-1) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− GaN(W) 六方晶 3.189 5.59×10-6 AlN(W) 六方晶 3.112 4.2×10-6 InN(W) 六方晶 3.548 2.85×10-6 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 注)Wはウルツ鉱型結晶構造を表す。Table 1 Characteristics of GaN-based semiconductor −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Material Crystal system Lattice constant a ( Å) Coefficient of thermal expansion (K -1 ) GaN (W) Hexagonal crystal 3 -------------------------------------------------------------------------- .189 5.59 × 10 −6 AlN (W) hexagonal crystal 3.112 4.2 × 10 −6 InN (W) hexagonal crystal 3.548 2.85 × 10 −6 −−−−−−−−−− −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− Note) W represents a wurtzite crystal structure.

【0005】 表2 GaN系半導体の成長用基板の特性 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− 基板材料 結晶系 格子定数a(Å) 熱膨張係数(K-1) −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− サファイア 六方晶 4.758 7.5×10-6 6H−SiC 六方晶 3.08 5×10−6 ZnO 六方晶 3.252 2.9×10−6 GaAs(111)立方晶 3.9975 6×10-6 Si(111) 立方晶 3.8397 3.59×10-6 −−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−−− したがって、この発明の目的は、良質の単結晶の窒化物
系III−V族化合物半導体を成長させることができる
窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法、半導体
装置の製造方法、窒化物系III−V族化合物半導体成
長用基板および窒化物系III−V族化合物半導体成長
用基板の製造方法を提供することにある。
Table 2 Characteristics of GaN-based semiconductor growth substrate ————————————————————————————— Substrate material Crystal System Lattice constant a (Å) Coefficient of thermal expansion (K -1 ) ----------------------------------------------------------- Sapphire hexagon Crystal 4.758 7.5 × 10 −6 6H-SiC hexagonal crystal 3.08 5 × 10 −6 ZnO hexagonal crystal 3.252 2.9 × 10 −6 GaAs (111) cubic crystal 3.9975 6 × 10 − 6 Si (111) cubic 3.8973 3.59 × 10 -6 ------------------------------------------------- Therefore, an object of the present invention is to provide a method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor capable of growing a high-quality single-crystal nitride-based III-V compound semiconductor, A method of manufacturing a conductor arrangement is to provide a method of manufacturing a nitride-based III-V group compound semiconductor growth substrate and the nitride-based III-V compound semiconductor growth substrate.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
Means for Solving the Problems The present inventor has made intensive studies in order to solve the above-mentioned problems of the prior art. The outline is described below.

【0007】上述のように、GaN系半導体の成長用基
板としては、これまでサファイア基板やSiC基板が使
用されているが、これらの基板はGaN系半導体と格子
定数や熱膨張係数が大きく異なるため、これらの基板上
にGaN系半導体を成長させると、成長層に転位などの
欠陥が発生し、良質の単結晶のGaN系半導体の成長が
困難である。そこで、本発明者は、これらの問題を生じ
ない成長用基板の探索を行った。
As described above, a sapphire substrate or a SiC substrate has been used as a substrate for growing a GaN-based semiconductor, but these substrates have a large difference in lattice constant and coefficient of thermal expansion from the GaN-based semiconductor. When a GaN-based semiconductor is grown on these substrates, defects such as dislocations occur in the growth layer, and it is difficult to grow a high-quality single-crystal GaN-based semiconductor. Therefore, the present inventors have searched for a growth substrate that does not cause these problems.

【0008】この探索の結果、層状構造を有する物質か
らなる基板を成長用基板に用いることが、上述の課題の
解決に有効であるという結論に至った。なぜなら、層状
物質はその層間が弱いファンデアワールス(Van der Wa
als)の力で結合しており、層間ですべりが生じやすいだ
けでなく、表面にダングリングボンドが現れないことか
ら、その上にGaN系半導体を成長させる場合、格子定
数差に起因した成長層の結晶性の低下を抑える効果を有
し、転位などの欠陥やクラックや反りを生じることなく
GaN系半導体が成長する可能性があるからである。
As a result of this search, it was concluded that the use of a substrate made of a substance having a layered structure as a growth substrate is effective in solving the above-mentioned problems. This is because the layered material has a weak layer between Van der Waals.
als) force, not only slippage easily occurs between layers, but also because dangling bonds do not appear on the surface, when growing a GaN-based semiconductor on it, the growth layer due to the lattice constant difference This is because the GaN-based semiconductor may grow without causing defects such as dislocations, cracks, and warpage.

【0009】このような層状構造を有する物質として
は、遷移金属ダイカルコゲナイド(Adv. Phys. 18(196
9)193) 、グラファイト、雲母などがある。これらのう
ち特に遷移金属ダイカルコゲナイドは、層状構造を有す
るだけでなく、一般に、GaN系半導体との格子定数差
がサファイア基板やSiC基板に比べて小さい。例え
ば、この遷移金属ダイカルコゲナイドの一種である硫化
モリブデン(MoS2 )(輝水鉛鉱として知られてい
る)は、図2に示すような結晶構造を有する六方晶の層
状化合物であり、分解温度は800℃である。2H−M
oS2 の格子定数はa=3.160Åであり、六方晶の
GaNの格子定数a=3.189Åとの差は0.9%と
極めて小さく、AlNの格子定数a=3.112Åとの
差も2.5%と小さい。これらの格子定数差は、六方晶
のGaNの格子定数a=3.189Åとサファイアの格
子定数a=4.758Åとの差が16.0%もあること
と比べると、いかに小さいかがわかる。
As a substance having such a layered structure, a transition metal dichalcogenide (Adv. Phys. 18 (196)
9) 193), graphite, mica, etc. Of these, transition metal dichalcogenides, in particular, not only have a layered structure, but also generally have a smaller lattice constant difference from a GaN-based semiconductor than a sapphire substrate or a SiC substrate. For example, molybdenum sulfide (MoS 2 ) (known as molybdenite), which is a kind of the transition metal dichalcogenide, is a hexagonal layered compound having a crystal structure as shown in FIG. 800 ° C. 2H-M
The lattice constant of oS 2 is a = 3.160 °, the difference from the lattice constant of hexagonal GaN a = 3.189 ° is extremely small as 0.9%, and the difference from the lattice constant of AlN is a = 3.112 °. Is also as small as 2.5%. These lattice constant differences show how small the difference between the lattice constant a = 3.189 ° of hexagonal GaN and the lattice constant a = 4.758 ° of sapphire is 16.0%.

【0010】図3に、層状物質であるMoS2 の(00
01)面(C面)上にGaNが積層されたときのそれら
の界面における原子配列を模式的に示す。MoS2 の結
晶内にはファンデアワールスギャップと呼ばれる隙間が
存在し、この隙間に沿って層間のすべりが生じやすくな
っている。図3より、MoS2 /GaN界面の格子整合
は極めて良好であることがわかる。したがって、上述の
ように層状物質であるMoS2 は層間ですべりが生じや
すく、また、表面にダングリングボンドが現れないこと
により、その上にGaNの成長を行った場合、成長層に
転位などの欠陥やクラックや反りが発生するのが有効に
防止され、良質の単結晶のGaNを成長させることがで
きる。これらのことから、MoS2 基板はGaN、より
一般的にはGaN系半導体の成長用基板として極めて優
れていることがわかる。
FIG. 3 shows (00) of MoS 2 which is a layered substance.
FIG. 2 schematically shows the atomic arrangement at the interface between GaN layers stacked on the (01) plane (C plane). A gap called a van der Waals gap exists in the MoS 2 crystal, and slippage between layers is likely to occur along the gap. FIG. 3 indicates that the lattice matching at the MoS 2 / GaN interface is extremely good. Therefore, as described above, MoS 2, which is a layered substance, is liable to cause slippage between layers, and since dangling bonds do not appear on the surface, when GaN is grown thereon, dislocations and the like appear in the growth layer. The generation of defects, cracks and warpage is effectively prevented, and high-quality single-crystal GaN can be grown. From these facts, it is understood that the MoS 2 substrate is extremely excellent as a substrate for growing GaN, more generally, a GaN-based semiconductor.

【0011】しかしながら、遷移金属ダイカルコゲナイ
ド、グラファイト、雲母などの層状物質からなる基板
は、大面積で表面の凹凸が少ない平坦な表面のものを作
製することは現状では困難であることから、半導体装置
の製造に実用化するには難点がある。
However, it is difficult at present to produce a flat substrate having a large area and a small surface irregularity, as a substrate made of a layered material such as transition metal dichalcogenide, graphite, and mica. There are difficulties in putting it to practical use in the manufacture of

【0012】そこで、本発明者は、この難点を克服する
技術として、これらの層状物質の成長が可能な基板を用
い、その上に気相成長などにより層状物質を成長させ、
これを成長用基板として用いることを考えた。この方法
によれば、大面積で表面の凹凸の少ない平坦な表面の層
状物質の基板を得ることができる。したがって、これを
成長用基板として用いてその上にGaN系半導体を成長
させるようにすれば、良質の単結晶のGaN系半導体を
成長させることが可能である。
The inventor of the present invention overcomes this difficulty by using a substrate on which these layered materials can be grown, and growing the layered material thereon by vapor phase growth or the like.
We considered using this as a growth substrate. According to this method, it is possible to obtain a substrate of a layered material having a large area and a flat surface with little surface irregularities. Therefore, if this is used as a growth substrate and a GaN-based semiconductor is grown thereon, it is possible to grow a high-quality single-crystal GaN-based semiconductor.

【0013】この発明は、本発明者による以上のような
検討に基づいて案出されたものである。
The present invention has been devised based on the above-described study by the present inventors.

【0014】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明の第1の発明は、基板上に層状物質からなる層を
成長させた後、この層状物質からなる層上に窒化物系I
II−V族化合物半導体を成長させるようにしたことを
特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体の成長方
法である。
That is, in order to achieve the above object, a first aspect of the present invention is to provide a method for manufacturing a semiconductor device, comprising the steps of: growing a layer made of a layered material on a substrate;
A method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor, wherein a II-V compound semiconductor is grown.

【0015】この発明の第2の発明は、基板上に層状物
質からなる層を成長させた後、この層状物質からなる層
上に窒化物系III−V族化合物半導体を成長させるよ
うにしたことを特徴とする半導体装置の製造方法であ
る。
According to a second aspect of the present invention, after a layer made of a layered material is grown on a substrate, a nitride III-V compound semiconductor is grown on the layer made of the layered material. A method for manufacturing a semiconductor device characterized by the following.

【0016】この発明の第3の発明は、基板と、基板上
に成長された層状物質からなる層とを有することを特徴
とする窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板で
ある。
According to a third aspect of the present invention, there is provided a substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor, comprising a substrate and a layer made of a layered material grown on the substrate.

【0017】この発明の第4の発明は、基板上に層状物
質からなる層を成長させる工程と、層状物質からなる層
上に窒化物系III−V族化合物半導体を成長させる工
程と、上記基板を除去する工程とを有することを特徴と
する窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製
造方法である。
According to a fourth aspect of the present invention, a step of growing a layer made of a layered substance on a substrate, a step of growing a nitride III-V compound semiconductor on the layer made of a layered substance, And a process for removing a nitride-based III-V compound semiconductor growth substrate.

【0018】この発明において、層状物質としては、遷
移金属ダイカルコゲナイド、グラファイト、雲母その他
の各種のものが用いられ、これらのうちから、使用する
基板および成長させる窒化物系III−V族化合物半導
体の種類に応じて最適なものが用いられる。この層状物
質からなる層の表面の面方位は、典型的には(000
1)である。また、窒化物系III−V族化合物半導体
は、典型的には六方晶である。
In the present invention, the transition metal dichalcogenide, graphite, mica and other various substances are used as the layered substance. Among them, the substrate to be used and the nitride-based III-V compound semiconductor to be grown are used. The most suitable one is used according to the type. The plane orientation of the surface of the layer made of the layered material is typically (000
1). The nitride III-V compound semiconductor is typically hexagonal.

【0019】遷移金属ダイカルコゲナイドの具体例とし
て、格子定数がGaNの格子定数a=3.189Åと近
いものをa軸の格子定数とともに下記に挙げる。
As specific examples of the transition metal dichalcogenide, those having a lattice constant close to the lattice constant a of 3.189 ° of GaN are shown below together with the lattice constant of the a-axis.

【0020】 遷移金属ダイカルコゲナイド a(Å) 2H−MoS2 3.160 3R−MoS2 3.164 2H−WS2 3.154 3R−WS2 3.162 2H−MoSe2 3.288 3R−MoSe2 3.292 WSe2 3.286 ReSe2 3.30 2H−TaS2 3.315 3R−TaS2 3.32 2H−NbS2 3.31 3R−NbS2 3.33 1T−TaS2 3.346 VSe2 3.35 この発明において、層状物質からなる層を成長させる基
板としては、この層状物質からなる層上に窒化物系II
I−V族化合物半導体を成長させた後に、この窒化物系
III−V族化合物半導体に損傷などを生じさせること
なく容易に除去することができること、成長させる窒化
物系III−V族化合物半導体と熱熱膨張係数が近いこ
と、表面のダングリングボンドを終端させることが可能
であること、などを考慮して適切なものが用いられる。
基板を除去する方法としては、機械的な引っ張り、エッ
チング、ラッピングなどを用いることができる。この基
板としては、具体的には、例えば、GaAs基板やSi
基板などのほか、サファイア基板やSiC基板などを用
いてもよい。
Transition metal dichalcogenide a (Å) 2H-MoS 2 3.160 3R-MoS 2 3.164 2H-WS 2 3.154 3R-WS 2 3.162 2H-MoSe 2 3.288 3R-MoSe 2 3.292 WSe 2 3.286 ReSe 2 3.30 2H -TaS 2 3.315 3R-TaS 2 3.32 2H-NbS 2 3.31 3R-NbS 2 3.33 1T-TaS 2 3.346 VSe 2 3.35 In the present invention, as a substrate on which a layer made of a layered material is grown, a nitride II
After growing the group IV-V compound semiconductor, the nitride-based group III-V compound semiconductor can be easily removed without causing damage or the like. An appropriate material is used in consideration of the fact that the coefficient of thermal expansion is close and that dangling bonds on the surface can be terminated.
As a method for removing the substrate, mechanical pulling, etching, lapping, or the like can be used. Specific examples of the substrate include a GaAs substrate and a Si substrate.
In addition to a substrate, a sapphire substrate, a SiC substrate, or the like may be used.

【0021】この発明においては、成長させる窒化物系
III−V族化合物半導体の結晶性の向上を図る観点か
ら、好適には、基板の表面のダングリングボンドを終端
させた後、この基板上に層状物質からなる層を成長さ
せ、この層状物質からなる層上に窒化物系III−V族
化合物半導体を成長させる。基板として例えば(11
1)面方位のGaAs基板を用いる場合、その表面のダ
ングリングボンドはイオウ(S)で終端させることがで
きる(Appl. Phys. Lett. 56(1990)327 、Jpn. J.Appl.
Phys. 28(1989)L340)ほか、セレン(Se)で終端さ
せることもできる。また、基板として例えばSi基板を
用いる場合、その表面のダングリングボンドは、このS
i基板をフッ酸を含む溶液に浸すことにより水素(H)
で終端させることができる(Appl. Phys. Lett. 59(199
1)1458)。
In the present invention, from the viewpoint of improving the crystallinity of the nitride-based III-V compound semiconductor to be grown, it is preferable that dangling bonds on the surface of the substrate be terminated and then the substrate be formed on the substrate. A layer made of a layered material is grown, and a nitride III-V compound semiconductor is grown on the layer made of the layered material. As a substrate, for example, (11
1) When a GaAs substrate having a plane orientation is used, dangling bonds on the surface can be terminated with sulfur (S) (Appl. Phys. Lett. 56 (1990) 327, Jpn. J. Appl.
Phys. 28 (1989) L340) or selenium (Se). When a Si substrate is used as the substrate, for example, the dangling bond on the surface is
Hydrogen (H) by immersing the i-substrate in a solution containing hydrofluoric acid
(Appl. Phys. Lett. 59 (199
1) 1458).

【0022】この発明において、層状物質からなる層
は、典型的には、分子線エピタキシー(MBE)法によ
り成長させるが、有機金属化学気相成長(MOCVD)
法、さらには場合によってはスパッタリング法などによ
り成長させてもよい。この層状物質からなる層を例えば
分子線エピタキシー法により成長させる場合、その成長
温度は好適には200℃以上層状物質の分解温度以下と
する。
In the present invention, a layer made of a layered material is typically grown by a molecular beam epitaxy (MBE) method.
It may be grown by a method, and furthermore, in some cases, a sputtering method. When the layer made of the layered material is grown by, for example, a molecular beam epitaxy method, the growth temperature is preferably set to 200 ° C. or higher and lower than the decomposition temperature of the layered material.

【0023】この発明において、窒化物系III−V族
化合物半導体は、典型的には、成長温度が比較的低くて
済む分子線エピタキシー法により成長させるが、最初だ
け分子線エピタキシー法により成長させ、その後、有機
金属化学気相成長法やハイドライド気相エピタキシャル
成長(HVPE)法などの一般により高い成長温度が必
要な成長方法により成長させるようにしてもよい。後者
の方法は、有機金属化学気相成長法やハイドライド気相
エピタキシャル成長法では分子線エピタキシー法に比べ
て成長速度を速くすることができるので、窒化物系II
I−V族化合物半導体を厚く成長させる場合に特に有利
である。むろん、最初の成長に有機金属化学気相成長法
やハイドライド気相エピタキシャル成長法を用いてもよ
い。分子線エピタキシー法においては、窒素(N)源と
して、典型的には、高周波(RF)プラズマセルまたは
電子サイクロトロン(ECR)プラズマセルを用いる。
In the present invention, the nitride III-V compound semiconductor is typically grown by the molecular beam epitaxy method which requires a relatively low growth temperature, but is grown only by the molecular beam epitaxy method at first. Thereafter, the growth may be performed by a growth method that generally requires a higher growth temperature, such as a metal organic chemical vapor deposition method or a hydride vapor phase epitaxial growth (HVPE) method. In the latter method, the metal-organic chemical vapor deposition method or the hydride vapor phase epitaxial growth method can increase the growth rate as compared with the molecular beam epitaxy method.
This is particularly advantageous when the group IV compound semiconductor is grown thick. Of course, the metalorganic chemical vapor deposition method or the hydride vapor phase epitaxial growth method may be used for the first growth. In the molecular beam epitaxy method, a radio frequency (RF) plasma cell or an electron cyclotron (ECR) plasma cell is typically used as a nitrogen (N) source.

【0024】この発明においては、窒化物系III−V
族化合物半導体の結晶性の向上を図る観点から、好適に
は、窒化物系III−V族化合物半導体の成長温度より
も低い成長温度で層状物質からなる層上に窒化物系II
I−V族化合物半導体からなるバッファ層を成長させた
後、このバッファ層上に窒化物系III−V族化合物半
導体を成長させる。具体的には、例えば、200℃以上
500℃以下の成長温度で層状物質からなる層上に窒化
物系III−V族化合物半導体からなるバッファ層を成
長させた後、650℃以上900℃以下の成長温度でバ
ッファ層上に窒化物系III−V族化合物半導体を成長
させる。また、同様に窒化物系III−V族化合物半導
体の結晶性の向上を図る観点から、好適には、窒化物系
III−V族化合物半導体の成長時の原料の供給は、I
II族元素の原料の供給から開始する。
In the present invention, the nitride III-V
From the viewpoint of improving the crystallinity of the group III compound semiconductor, preferably, the nitride II is formed on the layer made of the layered material at a growth temperature lower than the growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor.
After growing a buffer layer made of an IV group compound semiconductor, a nitride III-V compound semiconductor is grown on this buffer layer. Specifically, for example, after growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of a layered material at a growth temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less, a temperature of 650 ° C. or more and 900 ° C. or less is obtained. A nitride III-V compound semiconductor is grown on the buffer layer at a growth temperature. Similarly, from the viewpoint of similarly improving the crystallinity of the nitride-based III-V compound semiconductor, the supply of the raw material during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor is preferably performed by the following method.
It starts with the supply of the raw material of the group II element.

【0025】この発明において、層状物質からなる層
は、少なくとも、層状構造を形成する1単位の層を含む
ものであればよいが、この層状物質からなる層を基板と
窒化物系III−V族化合物半導体との間に介在させる
効果を十分に発揮する観点からは、好適には、2単位以
上の層を含むものとする。
In the present invention, the layer made of a layered material may be at least one layer that forms a layered structure, and the layer made of the layered material may be used as a substrate and a nitride III-V group. From the viewpoint of sufficiently exhibiting the effect of being interposed between the compound semiconductor and the compound semiconductor, the layer preferably includes two or more units of layers.

【0026】この発明において、窒化物系III−V族
化合物半導体は、Ga、Al、InおよびBからなる群
より選ばれた少なくとも一種のIII族元素と、少なく
ともNを含み、場合によってさらにAsまたはPを含む
V族元素とからなる。この窒化物系III−V族化合物
半導体の具体例を挙げると、GaN、AlN、AlGa
N、GaInN、AlGaInNなどである。
In the present invention, the nitride III-V compound semiconductor contains at least one group III element selected from the group consisting of Ga, Al, In and B, and at least N, and optionally further contains As or And V-group elements including P. Specific examples of the nitride III-V compound semiconductor include GaN, AlN, and AlGa.
N, GaInN, AlGaInN and the like.

【0027】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化合
物半導体を成長させることにより、この層状物質からな
る層はその層間ですべりが生じやすいことや表面にダン
グリングボンドが現れないことなどから、この層状物質
からなる層上に、貫通転位などの欠陥やクラックや反り
などの発生が抑えられつつ、窒化物系III−V族化合
物半導体が成長する。また、この層状物質からなる層は
基板上に成長させたものであるため、大面積で凹凸のな
い平坦な表面を有するものとすることができる。
According to the present invention constructed as described above, by growing a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of a layered material, the layer made of this layered material slips between the layers. Due to the fact that dangling bonds do not easily appear on the surface, the occurrence of defects such as threading dislocations, cracks and warpage, etc. is suppressed on the layer made of this layered material, while the nitride III-V compound The semiconductor grows. Further, since the layer made of the layered substance is grown on the substrate, it can have a large area and a flat surface without irregularities.

【0028】[0028]

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.

【0029】図1はこの発明の第1の実施形態によるG
aN層の成長方法を示す。
FIG. 1 shows a G according to a first embodiment of the present invention.
A method for growing an aN layer will be described.

【0030】この第1の実施形態においては、図4Aに
示すように、(111)面方位のGaAs基板1を用意
し、その裏面に保護膜2を形成する。この保護膜2は、
GaAs基板1は後述のMBE法あるいはMOCVD法
によるGaN層の成長の際にN原料として用いられるこ
とがあるアンモニア(NH3 )などにより浸食されるこ
とがあることから、これを防止するためのものである。
この保護膜2としては、例えばMo、Ti、Hf、Zn
などの高融点金属などの膜が用いられ、真空蒸着法やス
パッタリング法などにより形成される。
In the first embodiment, as shown in FIG. 4A, a GaAs substrate 1 having a (111) plane orientation is prepared, and a protective film 2 is formed on the back surface. This protective film 2
The GaAs substrate 1 is eroded by ammonia (NH 3 ), which may be used as an N material during the growth of a GaN layer by the MBE method or the MOCVD method described later. It is.
For example, Mo, Ti, Hf, Zn
A film of high melting point metal or the like is used, and is formed by a vacuum evaporation method, a sputtering method, or the like.

【0031】次に、保護膜2の表面を例えばレジスト
(図示せず)で覆い、GaAs基板1の表面に形成され
た自然酸化膜(図示せず)をウエットエッチングにより
エッチング除去し、さらに純水で洗浄を行った後、窒素
ガスで乾燥させる。このウエットエッチングには、例え
ば、2%水酸化カリウム(KOH):過酸化水素水(H
2 2 )=40:2のエッチング液を用いる。
Next, the surface of the protective film 2 is covered with, for example, a resist (not shown), the natural oxide film (not shown) formed on the surface of the GaAs substrate 1 is removed by wet etching, and furthermore, pure water is removed. And then dried with nitrogen gas. In this wet etching, for example, 2% potassium hydroxide (KOH): hydrogen peroxide solution (H
An etchant of 2 O 2 ) = 40: 2 is used.

【0032】次に、上述のようにして表面清浄化を行っ
たGaAs基板1を例えば硫化アンモニウム((N
4 2 S)中に浸し、GaAs基板1の表面のダング
リングボンドをSで終端させる(Appl. Phys. Lett. 56
(1990)327 、Jpn. J. Appl. Phys. 28(1989)L340)。こ
の後、GaAs基板1を硫化アンモニウムから取り出
し、その表面を窒素ガスで乾燥させる。
Next, the GaAs substrate 1 whose surface has been cleaned as described above is replaced with, for example, ammonium sulfide ((N
H 4 ) 2 S) to terminate dangling bonds on the surface of the GaAs substrate 1 with S (Appl. Phys. Lett. 56)
(1990) 327, Jpn. J. Appl. Phys. 28 (1989) L340). Thereafter, the GaAs substrate 1 is taken out of ammonium sulfide, and its surface is dried with nitrogen gas.

【0033】次に、上述のようにして表面のダングリン
グボンドがSで終端されたGaAs基板1をMBE装置
の成長室に導入した後、成長室内を例えば1×10-9
a程度の超高真空に排気する。次に、GaAs基板1の
温度を徐々に上昇させ、200〜800℃の範囲のいず
れかの温度に維持する。このとき、基板温度が150℃
を過ぎたあたりから、クヌーデン(Knudsen)セルにより
発生されたS分子線をGaAs基板1の表面に照射し始
める。そして、基板温度が目的とする成長温度に達した
ところで、Mo分子線も照射し、図4Bに示すように、
GaAs基板1の表面上にMoS2 層3を成長させる。
このMoS2 層3の厚さは1〜1000nm程度であ
る。このとき、このMoS2 層3の最表面は過剰なSで
覆われるようにする。このMoS2 層3の表面は、大面
積にわたって凹凸の少ない平坦な表面とすることができ
る。
Next, after the GaAs substrate 1 whose dangling bonds on the surface are terminated with S as described above is introduced into the growth chamber of the MBE apparatus, the growth chamber is, for example, 1 × 10 -9 P
Evacuate to ultra high vacuum of about a. Next, the temperature of the GaAs substrate 1 is gradually increased and maintained at any temperature in the range of 200 to 800 ° C. At this time, the substrate temperature is 150 ° C.
After passing through, the surface of the GaAs substrate 1 is irradiated with the S molecular beam generated by the Knudsen cell. Then, when the substrate temperature reaches the target growth temperature, Mo molecular beams are also irradiated, as shown in FIG.
A MoS 2 layer 3 is grown on the surface of a GaAs substrate 1.
The thickness of the MoS 2 layer 3 is about 1 to 1000 nm. At this time, the outermost surface of the MoS 2 layer 3 is covered with excess S. The surface of the MoS 2 layer 3 can be a flat surface with little unevenness over a large area.

【0034】次に、MoS2 層3を成長させたGaAs
基板1を別のMBE装置の成長室に移した後、成長室内
を例えば1×10-9Pa程度の超高真空に排気する。次
に、GaAs基板1の温度を徐々に上昇させ、400〜
1000℃のいずれかの温度に維持し、MoS2 層3の
最表面を覆っている過剰なSを蒸発させた後、連続し
て、図4Cに示すように、MoS2 層3の清浄表面上
に、N源としてRFプラズマセルを用いたMBE法(以
下「RF−MBE法」と言う)によりGaN層4を成長
させる。この成長時には、Ga原料として金属Gaを用
い、N原料としては窒素ガスやアンモニアガスを用い
る。N原料としてアンモニアを用いる場合においても、
GaAs基板1の裏面にはMo膜などの保護膜2が形成
されていることから、GaAs基板1の浸食は生じな
い。金属Gaの加熱温度は例えば950℃とする。さら
に、ここで重要なことは、GaN層4の成長時の原料の
供給は、Ga原料の供給から開始することである。これ
は、成長初期にまずMoS2 層3の表面をGa面として
おくことにより、成長層への転位などの欠陥の導入がよ
り抑えられるためである。
Next, the GaAs on which the MoS 2 layer 3 is grown
After transferring the substrate 1 to a growth chamber of another MBE apparatus, the growth chamber is evacuated to an ultra-high vacuum of about 1 × 10 −9 Pa, for example. Next, the temperature of the GaAs substrate 1 is gradually increased to 400 to
After maintaining at any temperature of 1000 ° C. and evaporating excess S covering the outermost surface of the MoS 2 layer 3, continuously on the clean surface of the MoS 2 layer 3 as shown in FIG. 4C. Then, a GaN layer 4 is grown by MBE using an RF plasma cell as an N source (hereinafter referred to as “RF-MBE”). During this growth, metal Ga is used as the Ga source, and nitrogen gas or ammonia gas is used as the N source. Even when ammonia is used as the N raw material,
Since the protective film 2 such as a Mo film is formed on the back surface of the GaAs substrate 1, erosion of the GaAs substrate 1 does not occur. The heating temperature of the metal Ga is, for example, 950 ° C. What is important here is that the supply of the raw material during the growth of the GaN layer 4 starts from the supply of the Ga raw material. This is because the introduction of defects such as dislocations into the growth layer can be further suppressed by first setting the surface of the MoS 2 layer 3 to a Ga surface in the early stage of growth.

【0035】図5に、GaAs基板1、MoS2 層3お
よびGaN層4の界面近傍の原子配列を模式的に示す。
図5より、MoS2 層3とGaN層4とは非常によく格
子整合していることがわかる。
FIG. 5 schematically shows the atomic arrangement near the interface between the GaAs substrate 1, the MoS 2 layer 3, and the GaN layer 4.
FIG. 5 shows that the MoS 2 layer 3 and the GaN layer 4 are very well lattice-matched.

【0036】以上のように、この第1の実施形態によれ
ば、GaAs基板1の表面に層状物質であるMoS2
3をC軸配向で成長させていることにより、このMoS
2 層3の(0001)面からなる表面は大面積で凹凸の
少ない平坦なものとすることかできる。そして、このM
oS2 層2の表面上にGaN層4を成長させていること
により、転位などの欠陥やクラックや反りなどの発生を
抑えつつ、良質の単結晶のGaN層4を成長させること
ができる。
As described above, according to the first embodiment, the MoS 2 layer 3, which is a layered material, is grown on the surface of the GaAs substrate 1 in the C-axis orientation.
The surface composed of the (0001) plane of the two layers 3 can be made flat with a large area and little unevenness. And this M
By growing the GaN layer 4 on the surface of the oS 2 layer 2, it is possible to grow a high-quality single-crystal GaN layer 4 while suppressing defects such as dislocations, cracks and warpage.

【0037】図6はこの発明の第2の実施形態によるG
aN層の成長方法を示す。
FIG. 6 shows G according to a second embodiment of the present invention.
A method for growing an aN layer will be described.

【0038】この第2の実施形態においては、第1の実
施形態と同様なプロセスにより、図6Aおよび図6Bに
示すように、GaAs基板1の裏面に保護膜2を形成
し、さらにこのGaAs基板1の表面にMoS2 層3を
成長させる。
In the second embodiment, as shown in FIGS. 6A and 6B, a protective film 2 is formed on the back surface of a GaAs substrate 1 by a process similar to that of the first embodiment. A MoS 2 layer 3 is grown on the surface of the substrate 1.

【0039】次に、図6Cに示すように、MoS2 層3
上に、200〜400℃の成長温度でRF−MBE法に
よりGaNバッファ層5を低温成長させる。この成長時
にはGa原料として金属Gaを用い、N原料としては窒
素ガスやアンモニアガスを用いる。このGaNバッファ
層5の厚さは例えば5〜20nmである。また、ここで
重要なことは、このGaNバッファ層5の成長時の原料
の供給は、Ga原料の供給から開始することである。そ
の理由はすでに述べた通りである。
Next, as shown in FIG. 6C, the MoS 2 layer 3
On top, the GaN buffer layer 5 is grown at a growth temperature of 200 to 400 ° C. by the RF-MBE method at a low temperature. During this growth, metal Ga is used as the Ga source, and nitrogen gas or ammonia gas is used as the N source. The thickness of the GaN buffer layer 5 is, for example, 5 to 20 nm. What is important here is that the supply of the raw material during the growth of the GaN buffer layer 5 starts from the supply of the Ga raw material. The reason is as described above.

【0040】次に、図6Dに示すように、GaNバッフ
ァ層5の成長後に成長温度を650〜900℃に上昇さ
せ、この成長温度でRF−MBE法によりGaN層4を
成長させる。このGaN層4の成長時には、GaNバッ
ファ層5の成長時と同様に、Ga原料として金属Gaを
用い、N原料として窒素ガスやアンモニアガスを用いる
が、この場合、金属Gaの加熱温度は例えば950℃と
する。
Next, as shown in FIG. 6D, after growing the GaN buffer layer 5, the growth temperature is raised to 650 to 900 ° C., and the GaN layer 4 is grown at this growth temperature by the RF-MBE method. At the time of growing the GaN layer 4, as in the case of growing the GaN buffer layer 5, metal Ga is used as a Ga source and nitrogen gas or ammonia gas is used as an N source. In this case, the heating temperature of the metal Ga is, for example, 950. ° C.

【0041】この第2の実施形態によれば、第1の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
According to the second embodiment, the same advantages as in the first embodiment can be obtained.

【0042】図7〜図11は、この発明の第3の実施形
態によるGaN系半導体レーザの製造方法を示す。
FIGS. 7 to 11 show a method of manufacturing a GaN-based semiconductor laser according to a third embodiment of the present invention.

【0043】この第3の実施形態においては、まず、図
7に示すように、第1および第2の実施形態と同様なプ
ロセスにより、(111)面方位のGaAs基板11の
裏面に保護膜12を形成し、さらにこのGaAs基板1
1の表面にMoS2 層13をc軸配向で成長させ、引き
続いてこのMoS2 層13上にRF−MBE法によりG
aNバッファ層14およびGaN層15を順次成長させ
る。この場合、GaN層15は、後述のGaAs基板1
1の除去後は基板の役割を果たすものであることから、
半導体レーザの製造プロセスに耐えられる機械的強度を
有するように十分に厚く成長させる。具体的には、この
GaN層15の厚さは、100μm程度以上あれば通常
は足りるが、典型的には数100μm程度に選ばれる。
このGaN層15はアンドープの状態でn型の導電性を
有する。
In the third embodiment, first, as shown in FIG. 7, the protective film 12 is formed on the back surface of the GaAs substrate 11 having the (111) orientation by the same process as in the first and second embodiments. Is formed, and the GaAs substrate 1 is formed.
A MoS 2 layer 13 is grown in the c-axis orientation on the surface of Sample No. 1 and subsequently, the MoS 2 layer 13 is formed on the MoS 2 layer 13 by RF-MBE.
The aN buffer layer 14 and the GaN layer 15 are sequentially grown. In this case, the GaN layer 15 is formed on a GaAs substrate 1 described later.
After removing 1, it plays the role of substrate,
It is grown thick enough to have mechanical strength that can withstand the semiconductor laser manufacturing process. Specifically, the thickness of the GaN layer 15 is generally sufficient if it is about 100 μm or more, but is typically selected to be about several 100 μm.
This GaN layer 15 has n-type conductivity in an undoped state.

【0044】次に、図8に示すように、GaN層15上
に、RF−MBE法により、650〜900℃の成長温
度で、n型AlGaNクラッド層16、n型GaN光導
波層17、例えばGa1-x Inx N/Ga1-y Iny
多重量子井戸構造の活性層18、p型GaN光導波層1
9、p型AlGaNクラッド層20およびp型GaNコ
ンタクト層21を順次成長させる。これらの層の厚さの
一例を挙げると、n型AlGaNクラッド層16は0.
5μm、n型GaN光導波層17は0.1μm、p型G
aN光導波層19は0.1μm、p型AlGaNクラッ
ド層20は0.5μm、p型GaNコンタクト層21は
0.5μmである。また、n型AlGaNクラッド層1
6およびn型GaN光導波層17にはn型不純物(ドナ
ー)として例えばSiをドープし、p型GaN光導波層
19、p型AlGaNクラッド層20およびp型GaN
コンタクト層21にはp型不純物(アクセプタ)として
例えばMgをドープする。
Next, as shown in FIG. 8, the n-type AlGaN cladding layer 16 and the n-type GaN optical waveguide layer 17 are grown on the GaN layer 15 by RF-MBE at a growth temperature of 650 to 900 ° C. Ga 1-x In x N / Ga 1-y In y N
Active layer 18 of multiple quantum well structure, p-type GaN optical waveguide layer 1
9. A p-type AlGaN cladding layer 20 and a p-type GaN contact layer 21 are sequentially grown. To give an example of the thickness of these layers, the n-type AlGaN cladding layer 16 has a thickness of 0.1 mm.
5 μm, n-type GaN optical waveguide layer 17 is 0.1 μm, p-type G
The aN optical waveguide layer 19 is 0.1 μm, the p-type AlGaN cladding layer 20 is 0.5 μm, and the p-type GaN contact layer 21 is 0.5 μm. Also, the n-type AlGaN cladding layer 1
6 and the n-type GaN optical waveguide layer 17 are doped with, for example, Si as an n-type impurity (donor), and the p-type GaN optical waveguide layer 19, the p-type AlGaN cladding layer 20, and the p-type GaN
The contact layer 21 is doped with, for example, Mg as a p-type impurity (acceptor).

【0045】次に、図9に示すように、GaAs基板1
1をGaN層15から除去する。このGaAs基板11
の除去は種々の方法で行うことができる。具体的には、
例えば、GaN層15とGaAs基板11との間に機械
的に引っ張り力を加えたり、MoS2 層13をエッチン
グ液(例えば、硝酸:硫酸:水=1:1:3のもの、ま
たは、リン酸:硝酸=1:1のもの)でエッチングして
もよいし、GaAs基板11をエッチング液(例えば、
硫酸:過酸化水素水:水=3:1:1のもの)でエッチ
ングしたり、ラッピングしたりしてもよい。
Next, as shown in FIG.
1 is removed from the GaN layer 15. This GaAs substrate 11
Can be removed in various ways. In particular,
For example, a mechanical tensile force is applied between the GaN layer 15 and the GaAs substrate 11, or the MoS 2 layer 13 is etched with an etching solution (for example, nitric acid: sulfuric acid: water = 1: 1: 3 or phosphoric acid). : Nitric acid = 1: 1), or the GaAs substrate 11 may be etched with an etchant (eg,
Etching with sulfuric acid: hydrogen peroxide solution: water = 3: 1: 1) or lapping.

【0046】次に、図10に示すように、例えばリフト
オフ法などにより、p型GaNコンタクト層21上にス
トライプ形状のp側電極22を形成するとともに、Ga
Nバッファ層14の裏面にn側電極23を全面電極とし
て形成する。ここで、p側電極22としては例えばNi
/Au膜やNi/Pt/Au膜などを用い、n側電極2
3としては例えばTi/Al膜やTi/Al/Pt/A
u膜などを用いる。
Next, as shown in FIG. 10, a stripe-shaped p-side electrode 22 is formed on the p-type GaN contact layer 21 by, for example,
The n-side electrode 23 is formed on the back surface of the N-buffer layer 14 as an entire surface electrode. Here, as the p-side electrode 22, for example, Ni
/ Au film, Ni / Pt / Au film, etc., and n-side electrode 2
For example, Ti / Al film or Ti / Al / Pt / A
A u film or the like is used.

【0047】次に、上述のようにしてレーザ構造が形成
されたGaN層15をバー状に劈開して両共振器端面を
形成し、さらに端面コーティングを行った後、このバー
を劈開してチップ化する。以上により、図11に示すよ
うに、目的とするGaN系半導体レーザが製造される。
Next, the GaN layer 15 on which the laser structure is formed as described above is cleaved into a bar shape to form both resonator end faces, and after coating the end faces, the bar is cleaved to form a chip. Become Thus, the intended GaN-based semiconductor laser is manufactured as shown in FIG.

【0048】以上のように、この第3の実施形態によれ
ば、GaAs基板11上にMoS層13を成長させ、
さらにその上にGaNバッファ層14を介して十分に厚
いGaN層15を成長させているので、良質の単結晶の
GaN層15を得ることができる。そして、このGaN
層15上にレーザ構造を形成するGaN系半導体層を成
長させていることにより、これらのGaN系半導体層も
良質の単結晶とすることができる。これによって、発光
効率が高く低しきい値電流密度の良好な特性を有し、か
つ、長寿命のGaN系半導体レーザを実現することがで
きる。また、レーザ構造を形成するGaN系半導体層は
十分に厚いGaN層15からなる基板上に積層されてい
るため、絶縁性基板であるサファイア基板を用いた従来
のGaN系半導体レーザと異なり、放熱性が高く、ま
た、レーザ構造を形成するGaN系半導体層をレーザ共
振器の形状にパターニングするためのメサエッチングが
不要となるとともに、n側電極23を基板、すなわちG
aN層15の裏面に形成することができることにより、
GaAs系半導体レーザなどと同様な電極構造とするこ
とができ、製造プロセスの簡略化を図ることができると
ともに、製造設備の共用化を図ることができる。さら
に、このGaN系半導体レーザにおいては、基板および
レーザ構造を形成する半導体層ともにGaN系半導体層
であることから、劈開による共振器端面の形成を容易に
行うことができる。
As described above, according to the third embodiment, the MoS 2 layer 13 is grown on the GaAs substrate 11,
Further, since a sufficiently thick GaN layer 15 is grown thereon via the GaN buffer layer 14, a high-quality single-crystal GaN layer 15 can be obtained. And this GaN
Since the GaN-based semiconductor layers forming the laser structure are grown on the layer 15, these GaN-based semiconductor layers can also be made of high-quality single crystals. As a result, a GaN-based semiconductor laser having high luminous efficiency, good characteristics of low threshold current density, and long life can be realized. In addition, since the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure is stacked on a substrate made of a sufficiently thick GaN layer 15, unlike a conventional GaN-based semiconductor laser using a sapphire substrate, which is an insulating substrate, heat dissipation properties are different. And the necessity of mesa etching for patterning the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure into the shape of the laser resonator is not required.
By being formed on the back surface of the aN layer 15,
An electrode structure similar to that of a GaAs-based semiconductor laser or the like can be obtained, so that the manufacturing process can be simplified and manufacturing equipment can be shared. Further, in this GaN-based semiconductor laser, since both the substrate and the semiconductor layer forming the laser structure are GaN-based semiconductor layers, the cavity end face can be easily formed by cleavage.

【0049】次に、この発明の第4の実施形態によるG
aN系半導体レーザの製造方法について説明する。
Next, G according to the fourth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based semiconductor laser will be described.

【0050】この第4の実施形態においては、レーザ構
造を形成するGaN系半導体層を、MBE法ではなく、
MOCVD法により成長させる。具体的には、第3の実
施形態と同様にしてRF−MBE法によりMoS
13上にGaNバッファ層14およびGaN層15を順
次成長させた後、GaAs基板11をMBE装置の成長
室からMOCVD装置の成長室に好適には真空搬送によ
り移し、この成長室内でGaN層15上にレーザ構造を
形成するGaN系半導体層を成長させる。この場合、最
上層のp型GaNコンタクト層21を成長させた後、p
型不純物の電気的活性化のための熱処理を、例えば70
0〜900℃の温度で行う。その他のことは、第3の実
施形態と同様であるので、説明を省略する。
In the fourth embodiment, the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure is formed not by MBE but by MBE.
It is grown by MOCVD. Specifically, after the GaN buffer layer 14 and the GaN layer 15 are sequentially grown on the MoS 2 layer 13 by the RF-MBE method as in the third embodiment, the GaAs substrate 11 is removed from the growth chamber of the MBE apparatus. It is preferably transferred to a growth chamber of an MOCVD apparatus by vacuum transfer, and a GaN-based semiconductor layer for forming a laser structure is grown on the GaN layer 15 in the growth chamber. In this case, after growing the uppermost p-type GaN contact layer 21, p
Heat treatment for electrical activation of the
This is performed at a temperature of 0 to 900 ° C. Other points are the same as those of the third embodiment, and the description is omitted.

【0051】この第4の実施形態によれば、第3の実施
形態と同様な利点を得ることができるほか、レーザ構造
を形成するGaN系半導体層をMBE法に比べて成長速
度が速いMOCVD法により成長させていることによ
り、GaN系半導体レーザの生産性の向上を図ることが
できるという利点を得ることができる。
According to the fourth embodiment, the same advantages as those of the third embodiment can be obtained. In addition, the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure can be formed by the MOCVD method having a higher growth rate than the MBE method. As a result, the productivity of the GaN-based semiconductor laser can be improved.

【0052】次に、この発明の第5の実施形態によるG
aN系半導体レーザの製造方法について説明する。
Next, G according to the fifth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based semiconductor laser will be described.

【0053】この第5の実施形態においては、初期成長
層を除くGaN層15およびレーザ構造を形成するGa
N系半導体層を、MOCVD法により成長させる。具体
的には、第3の実施形態と同様にしてRF−MBE法に
よりMoS2 層13上にGaNバッファ層14およびG
aN層15を順次成長させる。ただし、この場合、この
GaN層15の厚さは薄く(例えば、1μm程度)す
る。次に、GaAs基板11をMBE装置の成長室から
MOCVD装置の成長室に移し、この成長室内でMOC
VD法により成長を行ってGaN層15を積み増しする
ことにより十分な厚さ、例えば数100μm程度の厚さ
にする。この後、MOCVD法により、GaN層15上
にレーザ構造を形成するGaN系半導体層を成長させ
る。その他のことは、第3の実施形態と同様であるの
で、説明を省略する。
In the fifth embodiment, the GaN layer 15 excluding the initial growth layer and the Ga forming the laser structure are formed.
An N-based semiconductor layer is grown by MOCVD. Specifically, a GaN buffer layer 14 and a G layer are formed on the MoS 2 layer 13 by RF-MBE in the same manner as in the third embodiment.
The aN layer 15 is sequentially grown. However, in this case, the thickness of the GaN layer 15 is thin (for example, about 1 μm). Next, the GaAs substrate 11 is moved from the growth chamber of the MBE apparatus to the growth chamber of the MOCVD apparatus.
By growing the GaN layer 15 by growing it by the VD method, a sufficient thickness, for example, a thickness of about several 100 μm is obtained. Thereafter, a GaN-based semiconductor layer for forming a laser structure is grown on the GaN layer 15 by MOCVD. Other points are the same as those of the third embodiment, and the description is omitted.

【0054】この第5の実施形態によれば、第3の実施
形態と同様な利点を得ることができるほか、レーザ構造
を形成するGaN系半導体層だけでなく、厚いGaN層
15もMOCVD法により成長させていることにより、
GaN系半導体レーザの生産性のより一層の向上を図る
ことができるという利点を得ることができる。
According to the fifth embodiment, the same advantages as those of the third embodiment can be obtained. In addition to the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure, the thick GaN layer 15 can be formed by MOCVD. By growing,
The advantage that the productivity of the GaN-based semiconductor laser can be further improved can be obtained.

【0055】次に、この発明の第6の実施形態によるG
aN系半導体レーザの製造方法について説明する。
Next, G according to the sixth embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based semiconductor laser will be described.

【0056】この第6の実施形態においては、初期成長
層を除くGaN層15を、MBE法ではなく、HVPE
法により成長させる。具体的には、第3の実施形態と同
様にしてRF−MBE法によりMoS2 層13上にGa
Nバッファ層14および薄いGaN層15を順次成長さ
せた後、GaAs基板11をMBE装置の成長室からH
VPE装置の成長室に移し、この成長室内でHVPE法
により成長を行ってGaN層15を積み増しすることに
より十分な厚さ、例えば数100μm程度の厚さにす
る。次に、MOCVD法により、GaN層15上にレー
ザ構造を形成するGaN系半導体層を成長させる。その
他のことは、第3の実施形態と同様であるので、説明を
省略する。
In the sixth embodiment, the GaN layer 15 excluding the initial growth layer is formed by HVPE instead of MBE.
Grow by the method. Specifically, Ga is formed on the MoS 2 layer 13 by RF-MBE in the same manner as in the third embodiment.
After sequentially growing the N buffer layer 14 and the thin GaN layer 15, the GaAs substrate 11 is removed from the growth chamber of the MBE apparatus by H
The GaN layer 15 is added to the growth chamber of the VPE apparatus and grown by the HVPE method in this growth chamber to have a sufficient thickness, for example, about 100 μm. Next, a GaN-based semiconductor layer for forming a laser structure is grown on the GaN layer 15 by MOCVD. Other points are the same as those of the third embodiment, and the description is omitted.

【0057】この第6の実施形態によれば、第3の実施
形態と同様な利点を得ることができるほか、厚いGaN
層15をMOCVD法よりもさらに成長速度が速いHV
PE法により成長させていることにより、GaN系半導
体レーザの生産性の大幅な向上を図ることができるとい
う利点を得ることができる。
According to the sixth embodiment, the same advantages as those of the third embodiment can be obtained.
The layer 15 is made of HV having a higher growth rate than the MOCVD method.
By growing by the PE method, the advantage that the productivity of the GaN-based semiconductor laser can be greatly improved can be obtained.

【0058】次に、この発明の第7の実施形態によるG
aN系半導体レーザの製造方法について説明する。
Next, G according to the seventh embodiment of the present invention will be described.
A method for manufacturing an aN-based semiconductor laser will be described.

【0059】この第7の実施形態においては、GaAs
基板11上にMoS2 層13を成長させた後、このMo
2 層13上にGaNバッファ層14を介して厚いGa
N層15を成長させる。このGaN層15の成長には好
適には成長速度が速いHVPE法を用いる。
In the seventh embodiment, GaAs
After growing the MoS 2 layer 13 on the substrate 11,
Thick Ga on the S 2 layer 13 via the GaN buffer layer 14
The N layer 15 is grown. The GaN layer 15 is preferably grown by HVPE, which has a high growth rate.

【0060】次に、第3の実施形態と同様にして、Ga
N層15からGaAs基板11を除去する。これによっ
て、図12に示すように、成長用基板となる十分な厚さ
のGaN層15が得られる。この後、このGaN層15
を成長用基板として用いて、その上にMBE法またはM
OCVD法によりレーザ構造を形成するGaN系半導体
層を成長させる。その他のことは、第3の実施形態と同
様であるので、説明を省略する。
Next, as in the third embodiment, Ga
The GaAs substrate 11 is removed from the N layer 15. As a result, as shown in FIG. 12, a GaN layer 15 having a sufficient thickness to be a growth substrate is obtained. Thereafter, the GaN layer 15
Is used as a growth substrate, and MBE or M
A GaN-based semiconductor layer forming a laser structure is grown by the OCVD method. Other points are the same as those of the third embodiment, and the description is omitted.

【0061】この第7の実施形態によれば、第3の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
According to the seventh embodiment, the same advantages as in the third embodiment can be obtained.

【0062】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
Although the embodiments of the present invention have been specifically described above, the present invention is not limited to the above embodiments, and various modifications based on the technical concept of the present invention are possible.

【0063】例えば、上述の第1〜第7の実施形態にお
いて挙げた数値、構造、基板、プロセス、成長法などは
あくまでも例に過ぎず、必要に応じてこれらと異なる数
値、構造、基板、プロセス、成長法などを用いてもよ
い。
For example, the numerical values, structures, substrates, processes, growth methods, and the like described in the above-described first to seventh embodiments are merely examples, and different numerical values, structures, substrates, and processes may be used as necessary. Alternatively, a growth method or the like may be used.

【0064】具体的には、上述の第1〜第7の実施形態
においては、MoS2 層3をMBEにより成長させてい
るが、このMoS2 層3は例えばMOCVD法により成
長させてもよい。
Specifically, in the above-described first to seventh embodiments, the MoS 2 layer 3 is grown by MBE. However, the MoS 2 layer 3 may be grown by, for example, the MOCVD method.

【0065】また、上述の第5および第6の実施形態に
おいては、レーザ構造を形成するGaN系半導体層をM
OCVD法により成長させているが、このGaN系半導
体層はMOCVD法により成長させるようにしてもよ
い。
In the fifth and sixth embodiments, the GaN-based semiconductor layer forming the laser structure is
Although grown by the OCVD method, this GaN-based semiconductor layer may be grown by the MOCVD method.

【0066】また、上述の第3〜第7の実施形態におい
ては、この発明をGaN系半導体レーザの製造に適用し
た場合について説明したが、この発明は、GaN系発光
ダイオードの製造に適用することができるほか、GaN
系FETなどのGaN系電子走行素子の製造に適用する
こともできる。
In the third to seventh embodiments, the case where the present invention is applied to the manufacture of a GaN-based semiconductor laser has been described. However, the present invention is applicable to the manufacture of a GaN-based light-emitting diode. And GaN
The present invention can also be applied to the manufacture of a GaN-based electron traveling device such as a system FET.

【0067】[0067]

【発明の効果】以上説明したように、この発明による窒
化物系III−V族化合物半導体の成長方法によれば、
層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化合物半
導体を成長させるようにしているので、良質の単結晶の
窒化物系III−V族化合物半導体を成長させることが
できる。
As described above, according to the method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to the present invention,
Since the nitride-based III-V compound semiconductor is grown on the layer made of the layered material, a high-quality single-crystal nitride-based III-V compound semiconductor can be grown.

【0068】この発明による半導体装置の製造方法によ
れば、層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化
合物半導体を成長させるようにしているので、良質の単
結晶の窒化物系III−V族化合物半導体を成長させる
ことができ、この窒化物系III−V族化合物半導体を
用いて特性が良好な半導体装置を製造することができ
る。
According to the method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention, a nitride-based III-V compound semiconductor is grown on a layer made of a layered material. A group V compound semiconductor can be grown, and a semiconductor device having good characteristics can be manufactured using the nitride III-V compound semiconductor.

【0069】この発明による窒化物系III−V族化合
物半導体成長用基板によれば、基板上に層状物質からな
る層が積層されていることにより、その表面を大面積で
凹凸の少ない平坦な表面とすることができ、したがっ
て、その上に窒化物系III−V族化合物半導体を成長
させることにより、良質の単結晶の窒化物系III−V
族化合物半導体を成長させることができる。
According to the substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor according to the present invention, since the layer made of the layered material is laminated on the substrate, the surface thereof has a large area and a flat surface with little unevenness. Therefore, by growing a nitride-based III-V compound semiconductor thereon, a good-quality single-crystal nitride-based III-V
A group compound semiconductor can be grown.

【0070】この発明による窒化物系III−V族化合
物半導体成長用基板の製造方法によれば、基板上に層状
物質からなる層を成長させ、この層状物質からなる層上
に窒化物系III−V族化合物半導体を成長させた後、
基板を除去していることにより、大面積で表面の凹凸の
少ない平坦な表面を有する窒化物系III−V族化合物
半導体からなる窒化物系III−V族化合物半導体成長
基板を製造することができる。
According to the method of manufacturing a substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor according to the present invention, a layer made of a layered material is grown on the substrate, and a nitride III-V is grown on the layer made of the layered material. After growing the group V compound semiconductor,
By removing the substrate, it is possible to manufacture a nitride-based III-V compound semiconductor growth substrate composed of a nitride-based III-V compound semiconductor having a large area and a flat surface with less surface irregularities. .

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】GaN系半導体およびその成長に用いられる基
板の材料の格子定数および熱膨張係数を示す略線図であ
る。
FIG. 1 is a schematic diagram showing a lattice constant and a thermal expansion coefficient of a GaN-based semiconductor and a material of a substrate used for growing the GaN-based semiconductor.

【図2】MoS2 の結晶構造を示す略線図である。FIG. 2 is a schematic diagram showing a crystal structure of MoS 2 .

【図3】MoS2 /GaN界面の原子配列を模式的に示
す略線図である。
FIG. 3 is a schematic diagram schematically showing an atomic arrangement at an MoS 2 / GaN interface.

【図4】この発明の第1の実施形態によるGaN層の成
長方法を説明するための断面図である。
FIG. 4 is a cross-sectional view for explaining a method of growing a GaN layer according to the first embodiment of the present invention.

【図5】この発明の第1の実施形態におけるGaAs基
板/MoS2 層/GaN層の界面の原子配列を模式的に
示す略線図である。
FIG. 5 is a schematic diagram schematically showing an atomic arrangement at an interface of a GaAs substrate / MoS 2 layer / GaN layer according to the first embodiment of the present invention.

【図6】この発明の第2の実施形態によるGaN層の成
長方法を説明するための断面図である。
FIG. 6 is a cross-sectional view for explaining a method of growing a GaN layer according to a second embodiment of the present invention.

【図7】この発明の第2の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 7 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図8】この発明の第2の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 8 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図9】この発明の第2の実施形態によるGaN系半導
体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 9 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図10】この発明の第2の実施形態によるGaN系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 10 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図11】この発明の第2の実施形態によるGaN系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 11 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the second embodiment of the present invention.

【図12】この発明の第7の実施形態によるGaN系半
導体レーザの製造方法を説明するための断面図である。
FIG. 12 is a cross-sectional view for explaining the method for manufacturing the GaN-based semiconductor laser according to the seventh embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、11・・・GaAs基板、3、13・・・MoS2
層、4、15・・・GaN層、5、14・・・GaNバ
ッファ層、16・・・n型AlGaNクラッド層、17
・・・n型GaN光導波層、18・・・活性層、19・
・・p型GaN光導波層、20・・・p型AlGaNク
ラッド層、21・・・p型GaNコンタクト層
1,11 ··· GaAs substrate, 3,13 ··· MoS 2
, GaN layer, 5, 14 GaN buffer layer, 16 n-type AlGaN cladding layer, 17
... n-type GaN optical waveguide layer, 18 ... active layer, 19
..P-type GaN optical waveguide layer, 20 ... p-type AlGaN cladding layer, 21 ... p-type GaN contact layer

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 29/812 H01L 29/80 B 33/00 (72)発明者 秋本 克洋 茨城県つくば市天王台1丁目1番1号 筑 波大学物質工学系内──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 Identification symbol FI H01L 29/812 H01L 29/80 B 33/00 (72) Inventor Katsuhiro Akimoto 1-1-1, Tennodai, Tsukuba-shi, Ibaraki, Tsukuba College of Materials Engineering

Claims (39)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に層状物質からなる層を成長させ
た後、この層状物質からなる層上に窒化物系III−V
族化合物半導体を成長させるようにしたことを特徴とす
る窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法。
After growing a layer made of a layered material on a substrate, a nitride III-V is formed on the layer made of the layered material.
A method for growing a nitride III-V compound semiconductor, comprising growing a group III compound semiconductor.
【請求項2】 上記層状物質からなる層の表面の面方位
は(0001)であることを特徴とする請求項1記載の
窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法。
2. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein the plane orientation of the surface of the layer made of the layered material is (0001).
【請求項3】 上記基板の表面のダングリングボンドを
終端させた後、上記基板上に上記層状物質からなる層を
成長させ、上記層状物質からなる層上に上記窒化物系I
II−V族化合物半導体を成長させるようにしたことを
特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V族化合物
半導体の成長方法。
3. Terminating dangling bonds on the surface of the substrate, growing a layer made of the layered material on the substrate, and forming the nitride-based layer on the layer made of the layered material.
2. The method for growing a nitride-based III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein the II-V compound semiconductor is grown.
【請求項4】 上記窒化物系III−V族化合物半導体
は六方晶であることを特徴とする請求項1記載の窒化物
系III−V族化合物半導体の成長方法。
4. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein said nitride III-V compound semiconductor is hexagonal.
【請求項5】 上記層状物質からなる層を分子線エピタ
キシー法により成長させるようにしたことを特徴とする
請求項1記載の窒化物系III−V族化合物半導体の成
長方法。
5. The method of growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein the layer made of the layered material is grown by a molecular beam epitaxy method.
【請求項6】 200℃以上上記層状物質の分解温度以
下の成長温度で上記層状物質からなる層を成長させるよ
うにしたことを特徴とする請求項5記載の窒化物系II
I−V族化合物半導体の成長方法。
6. The nitride-based II according to claim 5, wherein the layer made of the layered material is grown at a growth temperature of 200 ° C. or higher and lower than the decomposition temperature of the layered material.
A method for growing an IV group compound semiconductor.
【請求項7】 上記窒化物系III−V族化合物半導体
を分子線エピタキシー法により成長させるようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V族化
合物半導体の成長方法。
7. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein said nitride III-V compound semiconductor is grown by molecular beam epitaxy.
【請求項8】 上記窒化物系III−V族化合物半導体
の成長温度よりも低い成長温度で上記層状物質からなる
層上に窒化物系III−V族化合物半導体からなるバッ
ファ層を成長させた後、このバッファ層上に上記窒化物
系III−V族化合物半導体を成長させるようにしたこ
とを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−V族化
合物半導体の成長方法。
8. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of the layered material at a growth temperature lower than a growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor. 2. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein said nitride III-V compound semiconductor is grown on said buffer layer.
【請求項9】 200℃以上500℃以下の成長温度で
上記層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化合
物半導体からなるバッファ層を成長させた後、650℃
以上900℃以下の成長温度で上記バッファ層上に上記
窒化物系III−V族化合物半導体を成長させるように
したことを特徴とする請求項1記載の窒化物系III−
V族化合物半導体の成長方法。
9. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of the above-mentioned layered substance at a growth temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less, 650 ° C.
The nitride III- according to claim 1, wherein the nitride III-V compound semiconductor is grown on the buffer layer at a growth temperature of 900C or less.
A method for growing a group V compound semiconductor.
【請求項10】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体の成長時の原料の供給は、III族元素の原料の供給
から開始するようにしたことを特徴とする請求項1記載
の窒化物系III−V族化合物半導体の成長方法。
10. The nitride-based compound according to claim 1, wherein the supply of the material during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor is started from the supply of the group-III element material. A method for growing a III-V compound semiconductor.
【請求項11】 上記バッファ層の成長時の原料の供給
は、III族元素の原料の供給から開始するようにした
ことを特徴とする請求項8記載の窒化物系III−V族
化合物半導体の成長方法。
11. The nitride-based III-V compound semiconductor according to claim 8, wherein the supply of the raw material during the growth of the buffer layer is started from the supply of a raw material of a group III element. Growth method.
【請求項12】 上記層状物質は遷移金属ダイカルコゲ
ナイドであることを特徴とする請求項1記載の窒化物系
III−V族化合物半導体の成長方法。
12. The method for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 1, wherein said layered material is a transition metal dichalcogenide.
【請求項13】 基板上に層状物質からなる層を成長さ
せた後、この層状物質からなる層上に窒化物系III−
V族化合物半導体を成長させるようにしたことを特徴と
する半導体装置の製造方法。
13. After growing a layer made of a layered material on a substrate, a nitride-based layer is formed on the layer made of the layered material.
A method for manufacturing a semiconductor device, wherein a group V compound semiconductor is grown.
【請求項14】 上記層状物質からなる層の表面の面方
位は(0001)であることを特徴とする請求項13記
載の半導体装置の製造方法。
14. The method according to claim 13, wherein the plane orientation of the surface of the layer made of the layered material is (0001).
【請求項15】 上記基板の表面のダングリングボンド
を終端させた後、上記基板上に上記層状物質からなる層
を成長させ、上記層状物質からなる層上に上記窒化物系
III−V族化合物半導体を成長させるようにしたこと
を特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。
15. Terminating dangling bonds on the surface of the substrate, growing a layer made of the layered material on the substrate, and depositing the nitride III-V compound on the layer made of the layered material. 14. The method according to claim 13, wherein the semiconductor is grown.
【請求項16】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体は六方晶であることを特徴とする請求項13記載の半
導体装置の製造方法。
16. The method according to claim 13, wherein said nitride III-V compound semiconductor is hexagonal.
【請求項17】 上記層状物質からなる層を分子線エピ
タキシー法により成長させるようにしたことを特徴とす
る請求項13記載の半導体装置の製造方法。
17. The method for manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the layer made of the layered material is grown by a molecular beam epitaxy method.
【請求項18】 200℃以上上記層状物質の分解温度
以下の成長温度で上記層状物質からなる層を成長させる
ようにしたことを特徴とする請求項13記載の半導体装
置の製造方法。
18. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the layer made of the layered material is grown at a growth temperature of 200 ° C. or higher and lower than the decomposition temperature of the layered material.
【請求項19】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体を分子線エピタキシー法により成長させるようにした
ことを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方
法。
19. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein said nitride III-V compound semiconductor is grown by molecular beam epitaxy.
【請求項20】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体の成長温度よりも低い成長温度で上記層状物質からな
る層上に窒化物系III−V族化合物半導体からなるバ
ッファ層を成長させた後、このバッファ層上に上記窒化
物系III−V族化合物半導体を成長させるようにした
ことを特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方
法。
20. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of the layered material at a growth temperature lower than a growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor. 14. The method according to claim 13, wherein the nitride III-V compound semiconductor is grown on the buffer layer.
【請求項21】 200℃以上500℃以下の成長温度
で上記層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化
合物半導体からなるバッファ層を成長させた後、650
℃以上900℃以下の成長温度で上記バッファ層上に上
記窒化物系III−V族化合物半導体を成長させるよう
にしたことを特徴とする請求項13記載の半導体装置の
製造方法。
21. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of the above layered material at a growth temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less, 650
14. The method according to claim 13, wherein the nitride III-V compound semiconductor is grown on the buffer layer at a growth temperature of not less than 900C and not more than 900C.
【請求項22】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体の成長時の原料の供給は、III族元素の原料の供給
から開始するようにしたことを特徴とする請求項13記
載の半導体装置の製造方法。
22. The semiconductor device according to claim 13, wherein the supply of the raw material during the growth of the nitride III-V compound semiconductor is started from the supply of the raw material of the group III element. Production method.
【請求項23】 上記バッファ層の成長時の原料の供給
は、III族元素の原料の供給から開始するようにした
ことを特徴とする請求項20記載の半導体装置の製造方
法。
23. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 20, wherein the supply of the raw material during the growth of the buffer layer is started from the supply of a raw material of a group III element.
【請求項24】 上記層状物質は遷移金属ダイカルコゲ
ナイドであることを特徴とする請求項13記載の半導体
装置の製造方法。
24. The method according to claim 13, wherein the layered substance is a transition metal dichalcogenide.
【請求項25】 基板と、 上記基板上に成長された層状物質からなる層とを有する
ことを特徴とする窒化物系III−V族化合物半導体成
長用基板。
25. A substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor, comprising: a substrate; and a layer made of a layered material grown on the substrate.
【請求項26】 上記層状物質からなる層は分子線エピ
タキシー法により成長されたものであることを特徴とす
る請求項25記載の窒化物系III−V族化合物半導体
成長用基板。
26. The substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 25, wherein the layer made of the layered material is grown by a molecular beam epitaxy method.
【請求項27】 200℃以上上記層状物質の分解温度
以下の成長温度で上記層状物質からなる層が成長された
ことを特徴とする請求項25記載の窒化物系III−V
族化合物半導体成長用基板。
27. The nitride III-V according to claim 25, wherein the layer made of the layered material is grown at a growth temperature of 200 ° C. or higher and lower than the decomposition temperature of the layered material.
For growing group III compound semiconductors.
【請求項28】 上記層状物質は遷移金属ダイカルコゲ
ナイドであることを特徴とする請求項25記載の窒化物
系III−V族化合物半導体成長用基板。
28. The substrate for growing a nitride III-V compound semiconductor according to claim 25, wherein said layered material is a transition metal dichalcogenide.
【請求項29】 基板上に層状物質から層を成長させる
工程と、上記層状物質からなる層上に窒化物系III−
V族化合物半導体を成長させる工程と、 上記基板を除去する工程とを有することを特徴とする窒
化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製造方
法。
29. A step of growing a layer from a layered material on a substrate, and a step of growing a nitride-based layer on the layer comprising the layered material.
A method for manufacturing a nitride-based III-V compound semiconductor growth substrate, comprising: a step of growing a group V compound semiconductor; and a step of removing the substrate.
【請求項30】 上記基板の表面のダングリングボンド
を終端させた後、上記基板上に上記層状物質からなる層
を成長させるようにしたことを特徴とする請求項29記
載の窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製
造方法。
30. The nitride III- according to claim 29, wherein, after terminating dangling bonds on the surface of said substrate, a layer made of said layered material is grown on said substrate. A method for manufacturing a substrate for growing a group V compound semiconductor.
【請求項31】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体は六方晶であることを特徴とする請求項29記載の窒
化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製造方
法。
31. The method for producing a nitride III-V compound semiconductor growth substrate according to claim 29, wherein said nitride III-V compound semiconductor is hexagonal.
【請求項32】 上記層状物質からなる層を分子線エピ
タキシー法により成長させるようにしたことを特徴とす
る請求項29記載の窒化物系III−V族化合物半導体
成長用基板の製造方法。
32. The method of manufacturing a nitride III-V compound semiconductor growth substrate according to claim 29, wherein the layer made of the layered material is grown by a molecular beam epitaxy method.
【請求項33】 200℃以上上記層状物質の分解温度
以下の成長温度で上記層状物質からなる層を成長させる
ようにしたことを特徴とする請求項29記載の窒化物系
III−V族化合物半導体成長用基板の製造方法。
33. The nitride III-V compound semiconductor according to claim 29, wherein the layer made of the layered material is grown at a growth temperature of 200 ° C. or higher and lower than the decomposition temperature of the layered material. Manufacturing method of growth substrate.
【請求項34】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体を分子線エピタキシー法により成長させるようにした
ことを特徴とする請求項29記載の窒化物系III−V
族化合物半導体成長用基板の製造方法。
34. The nitride III-V according to claim 29, wherein said nitride III-V compound semiconductor is grown by molecular beam epitaxy.
A method for manufacturing a substrate for growing a group III compound semiconductor.
【請求項35】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体の成長温度よりも低い成長温度で上記層状物質からな
る層上に窒化物系III−V族化合物半導体からなるバ
ッファ層を成長させた後、このバッファ層上に上記窒化
物系III−V族化合物半導体を成長させるようにした
ことを特徴とする請求項29記載の窒化物系III−V
族化合物半導体成長用基板の製造方法。
35. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on a layer made of the layered material at a growth temperature lower than a growth temperature of the nitride III-V compound semiconductor. 30. The nitride III-V according to claim 29, wherein said nitride III-V compound semiconductor is grown on said buffer layer.
A method for manufacturing a substrate for growing a group III compound semiconductor.
【請求項36】 200℃以上500℃以下の成長温度
で上記層状物質からなる層上に窒化物系III−V族化
合物半導体からなるバッファ層を成長させた後、650
℃以上900℃以下の成長温度で上記バッファ層上に上
記窒化物系III−V族化合物半導体を成長させるよう
にしたことを特徴とする請求項29記載の窒化物系II
I−V族化合物半導体成長用基板の製造方法。
36. After growing a buffer layer made of a nitride III-V compound semiconductor on the layer made of the layered material at a growth temperature of 200 ° C. or more and 500 ° C. or less, 650
30. The nitride-based II according to claim 29, wherein the nitride-based III-V compound semiconductor is grown on the buffer layer at a growth temperature of not less than 900C and not more than 900C.
A method of manufacturing a substrate for growing a group IV compound semiconductor.
【請求項37】 上記窒化物系III−V族化合物半導
体の成長時の原料の供給は、III族元素の原料の供給
から開始するようにしたことを特徴とする請求項29記
載の窒化物系III−V族化合物半導体成長用基板の製
造方法。
37. The nitride-based semiconductor device according to claim 29, wherein the supply of the raw material during the growth of the nitride-based III-V compound semiconductor is started from the supply of the raw material of the group-III element. A method for manufacturing a substrate for growing a III-V compound semiconductor.
【請求項38】 上記バッファ層の成長時の原料の供給
は、III族元素の原料の供給から開始するようにした
ことを特徴とする請求項35記載の窒化物系III−V
族化合物半導体成長用基板の製造方法。
38. The nitride III-V according to claim 35, wherein the supply of the raw material during the growth of the buffer layer is started from the supply of a raw material of a group III element.
A method for manufacturing a substrate for growing a group III compound semiconductor.
【請求項39】 上記層状物質は遷移金属ダイカルコゲ
ナイドであることを特徴とする請求項29記載の窒化物
系III−V族化合物半導体成長用基板の製造方法。
39. The method according to claim 29, wherein the layered material is a transition metal dichalcogenide.
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