JPS6026079B2 - 窒化ガリウムの成長方法 - Google Patents
窒化ガリウムの成長方法Info
- Publication number
- JPS6026079B2 JPS6026079B2 JP54134552A JP13455279A JPS6026079B2 JP S6026079 B2 JPS6026079 B2 JP S6026079B2 JP 54134552 A JP54134552 A JP 54134552A JP 13455279 A JP13455279 A JP 13455279A JP S6026079 B2 JPS6026079 B2 JP S6026079B2
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- Japan
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- gallium nitride
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- growth
- plane
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Description
【発明の詳細な説明】
本発明は窒化ガリウム結晶のェピタキシャル成長法に関
するものである。
するものである。
窒化ガリウムはエネルギーギャップが大きい半導体であ
って主として青色領域での発光素子を作る材料として注
目されている材料である。
って主として青色領域での発光素子を作る材料として注
目されている材料である。
しかしながら窒化ガリウムは結晶成長温度での窒素の解
離圧が高いことにより他の多くのいわゆるｍ−Ｖ族化合
物と異って、バルクの単結晶が得られないためェピタキ
シャル成長を行なうにあたっては窒化ガリウム結晶を基
板として用いることができず例えばＱ−ＡＩ２０３単結
晶や六方晶系のＳＩＣ、各種スピネルなどが基板として
用いられている。このように異る結晶間でのェピタキシ
ー（通常へテロェピタキシーと言われる）の場合には、
両者の結晶の物理的及び化学的性質が異っていることか
ら例えば、ｍ結晶格子の不整合 【２ー熱膨張係数の不一致 【３’基板−ェピ層の結合 等々多くの問題がある。
離圧が高いことにより他の多くのいわゆるｍ−Ｖ族化合
物と異って、バルクの単結晶が得られないためェピタキ
シャル成長を行なうにあたっては窒化ガリウム結晶を基
板として用いることができず例えばＱ−ＡＩ２０３単結
晶や六方晶系のＳＩＣ、各種スピネルなどが基板として
用いられている。このように異る結晶間でのェピタキシ
ー（通常へテロェピタキシーと言われる）の場合には、
両者の結晶の物理的及び化学的性質が異っていることか
ら例えば、ｍ結晶格子の不整合 【２ー熱膨張係数の不一致 【３’基板−ェピ層の結合 等々多くの問題がある。
これらは最終的には素子特性にも大きな影響を及ぼすこ
とが十分考えられるにもかかわらず、現在まで殆んど解
明されていないと言える。例えば、窒化ガリウムを研一
ＳＩＣ上にェピタキシャル成長させた場合、成長層が最
終的には基板から剥離してしまうと言われている。
とが十分考えられるにもかかわらず、現在まで殆んど解
明されていないと言える。例えば、窒化ガリウムを研一
ＳＩＣ上にェピタキシャル成長させた場合、成長層が最
終的には基板から剥離してしまうと言われている。
これは基板とェピ層の結合が比較的弱く、成長温度（〜
１０００℃）から室温までの温度差による熱願酸張係数
の差によるストレスを支えきれずに剥離したものと考え
られる。また基板としてサファイアのＣ面を用いた場合
には室化ガリウムとの格子定数が約１３％も異るために
、まず基板表面上に島状に窒化ガリウム結晶が析出し、
以降その島状結晶を中心にェピタキシャル成長がおこり
、そのために成長した窒化ガリウム結晶表面はあたかも
成長丘の集合体の様な状態を呈している。
１０００℃）から室温までの温度差による熱願酸張係数
の差によるストレスを支えきれずに剥離したものと考え
られる。また基板としてサファイアのＣ面を用いた場合
には室化ガリウムとの格子定数が約１３％も異るために
、まず基板表面上に島状に窒化ガリウム結晶が析出し、
以降その島状結晶を中心にェピタキシャル成長がおこり
、そのために成長した窒化ガリウム結晶表面はあたかも
成長丘の集合体の様な状態を呈している。
このように表面に凹凸がある場合には、ェピタキシャル
成長以降のプロセス、例えば電極付け、フオトェツチ工
程、組立て工程などに問題を生ずる。具体的には、マス
ク蒸着で電極付けを行う場合やフオトレジストの塗付、
暁付けなどにおいてパターンのポケを生じたり、裏面研
磨の際の厚みの制御を不可能にしたり、ダイシングの深
さの制御をむつかしくする等々である。本発明は基板の
面万位を特殊なものとすることにより上記問題点を大中
に改善するものである。具体的には、窒化ガリウムのＣ
面のェピタキシヤル成長を行う場合において、基板結晶
の面として通常用いられている抵指数の面（（Ｑ−ＡＩ
２Ｑや六方晶ＳＩＣの場合はＣ面すなわち（０００１）
面、スピネルの場合は（１１１）面））ではなく、これ
よりわずかに懐けた面を用いるものである。この懐きの
角のことをオフアングルと言う。オフアングルのある基
板上に窒化ガリウムを成長させるとト成長した窒化ガリ
ウム結晶の方位は基板と同じだけ傾いたものとなる。
成長以降のプロセス、例えば電極付け、フオトェツチ工
程、組立て工程などに問題を生ずる。具体的には、マス
ク蒸着で電極付けを行う場合やフオトレジストの塗付、
暁付けなどにおいてパターンのポケを生じたり、裏面研
磨の際の厚みの制御を不可能にしたり、ダイシングの深
さの制御をむつかしくする等々である。本発明は基板の
面万位を特殊なものとすることにより上記問題点を大中
に改善するものである。具体的には、窒化ガリウムのＣ
面のェピタキシヤル成長を行う場合において、基板結晶
の面として通常用いられている抵指数の面（（Ｑ−ＡＩ
２Ｑや六方晶ＳＩＣの場合はＣ面すなわち（０００１）
面、スピネルの場合は（１１１）面））ではなく、これ
よりわずかに懐けた面を用いるものである。この懐きの
角のことをオフアングルと言う。オフアングルのある基
板上に窒化ガリウムを成長させるとト成長した窒化ガリ
ウム結晶の方位は基板と同じだけ傾いたものとなる。
しかしながら表面には成長丘は見られなくなり、通常化
合物半導体を液相ェピタキシャル成長したときの表面状
態によく似た成長縞が一定方向に並んだ滑らかな表面が
得られることが見出された。このことは〜ミクロに考え
ると、オフアングルのある基板では表面に一定の方向性
をもつた結晶格子のステップが比較的高密度でかつ均一
に分布しており、これが窒化ガリウムの成長核として働
く。そのために成長の比較的早い時期から一定方向への
面内成長が支配的となりへ平滑な面が得られるものと考
えられる。オフアングルが大きくなると、ヘナロェピタ
キシーであることから、両方の結晶の間の結合様式が異
っていることにより均一なェピタキシヤル成長ができに
くくなり、導電性の高い六角形のビットが発生するよう
になるのが見られた。
合物半導体を液相ェピタキシャル成長したときの表面状
態によく似た成長縞が一定方向に並んだ滑らかな表面が
得られることが見出された。このことは〜ミクロに考え
ると、オフアングルのある基板では表面に一定の方向性
をもつた結晶格子のステップが比較的高密度でかつ均一
に分布しており、これが窒化ガリウムの成長核として働
く。そのために成長の比較的早い時期から一定方向への
面内成長が支配的となりへ平滑な面が得られるものと考
えられる。オフアングルが大きくなると、ヘナロェピタ
キシーであることから、両方の結晶の間の結合様式が異
っていることにより均一なェピタキシヤル成長ができに
くくなり、導電性の高い六角形のビットが発生するよう
になるのが見られた。
特に４ｏをこえるビットが非常に多くなり時には多結晶
成長になってしまうことがわかった。すなわちオフアン
グルの大きさにある適当な範囲が存在することを見出し
た。以下実施例により説明する。
成長になってしまうことがわかった。すなわちオフアン
グルの大きさにある適当な範囲が存在することを見出し
た。以下実施例により説明する。
〈実施例１〉
窒化ガリウム結晶をＱ−Ｎ２０３単結晶基板上に気相ェ
ピタキシャル成長させた。
ピタキシャル成長させた。
方法は、通常ｍ−Ｖ族化合物半導体の気相成長において
よく知られているＨＣＩを用いた系で行った。反応系の
キャリアガスとしては不活性ガス（Ａｒ，Ｎ２など）を
用いて行った。Ｑ−ＡＩ２０３結晶基板として、Ｃ面か
ら〔１０１０〕方向にオフアングル００，０．５ｏ ，
２ｏ ，３．５０，４０，５０のものを用いた。成長し
た結晶を顕微鏡観察して、成長丘の密度、ビットの密度
、表面状態の観察を行った。第１図は成長丘の数の変化
を示す。明らかにオフアングルのある結晶では成長丘が
少くなっている。特に亜鉛をドープした層を亜鉛をドー
プしない層の上に成長させた場合〜オフアングルｏｏの
場合は小さな成長丘が発生することがあるが、オフアン
グルのある場合には全くこれが見られなかった。第２図
は成長したままの結晶の表面にみられる六角形のビット
の数を示す。
よく知られているＨＣＩを用いた系で行った。反応系の
キャリアガスとしては不活性ガス（Ａｒ，Ｎ２など）を
用いて行った。Ｑ−ＡＩ２０３結晶基板として、Ｃ面か
ら〔１０１０〕方向にオフアングル００，０．５ｏ ，
２ｏ ，３．５０，４０，５０のものを用いた。成長し
た結晶を顕微鏡観察して、成長丘の密度、ビットの密度
、表面状態の観察を行った。第１図は成長丘の数の変化
を示す。明らかにオフアングルのある結晶では成長丘が
少くなっている。特に亜鉛をドープした層を亜鉛をドー
プしない層の上に成長させた場合〜オフアングルｏｏの
場合は小さな成長丘が発生することがあるが、オフアン
グルのある場合には全くこれが見られなかった。第２図
は成長したままの結晶の表面にみられる六角形のビット
の数を示す。
このビットおよびその近くは非常に導電率が高く、また
亜鉛をドープしても絶縁性とならないので「素子作成の
ためには邪魔なものである。オフアングルが大きくなる
とこのビットが増えていくことを示している。オフアン
グルが５０をこえると殆んど多結晶となってしまう。こ
れらのことから、オフアングルの大きさとして０．５０
から４ｏの範囲が適当であることが分った。オフアング
ルの方向を〔１１２０〕方向としても結果はほぼ同様で
、０．５ｏ〜４０のオフアングルが適当であった。
亜鉛をドープしても絶縁性とならないので「素子作成の
ためには邪魔なものである。オフアングルが大きくなる
とこのビットが増えていくことを示している。オフアン
グルが５０をこえると殆んど多結晶となってしまう。こ
れらのことから、オフアングルの大きさとして０．５０
から４ｏの範囲が適当であることが分った。オフアング
ルの方向を〔１１２０〕方向としても結果はほぼ同様で
、０．５ｏ〜４０のオフアングルが適当であった。
〈実施例２〉
基板として六方晶系の紐ＳＩＣのＣ面を用い実施例と同
様のオフアングルの効果を調べたところ六角形のビット
の他にＱ−釘，０３の場合にみられなかった不定形のビ
ットも少数ながら現れた。
様のオフアングルの効果を調べたところ六角形のビット
の他にＱ−釘，０３の場合にみられなかった不定形のビ
ットも少数ながら現れた。
この不定形ビットはオフアングルの大きさには余り依存
しないようである。成長丘は０．５ｏ ですでに見られ
ず、全体としてほぼＱ−ＡＩ２０３の場合と同様な煩向
を示した。またオフアングルのある場合には基板からェ
ピ層が剥離する現象もみられなかった。以上のように、
オフアングルのある基板結晶を用いて窒化ガリウムを成
長させることにより、特性のよいヱピタキシャル層を得
ることができる。
しないようである。成長丘は０．５ｏ ですでに見られ
ず、全体としてほぼＱ−ＡＩ２０３の場合と同様な煩向
を示した。またオフアングルのある場合には基板からェ
ピ層が剥離する現象もみられなかった。以上のように、
オフアングルのある基板結晶を用いて窒化ガリウムを成
長させることにより、特性のよいヱピタキシャル層を得
ることができる。
第１図は本発明により成長した窒化ガリウム表面の成長
丘の数のオフアングル依存性を示す図、第２図は同じく
ビット密度とオファングルとの関係を示した図である。 第１図第２図
丘の数のオフアングル依存性を示す図、第２図は同じく
ビット密度とオファングルとの関係を示した図である。 第１図第２図
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 窒化ガリウムを基板上にエピタキシヤル成長させる
窒化ガリウムの成長方法において、基板結晶の面方位を
低指数面から０．５°ないし４°傾けた面に選ぶことを
特徴とする窒化ガリウムの成長方法。 ２ 基板としてα−Ａｌ＿２Ｏ＿３単結晶もしくは六方
晶系ＳｉＣの（０００１）面を用いる場合は〔１０１０
〕または〔１１２０〕方向に、スピネル（１１１）面を
用いる場合は〔１１０〕または〔１００〕方向に０．５
°ないし４°傾けた面を用いることを特徴とする特許請
求の範囲第１項記載の窒化ガリウムの成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54134552A JPS6026079B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 窒化ガリウムの成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP54134552A JPS6026079B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 窒化ガリウムの成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5659699A JPS5659699A (en) | 1981-05-23 |
| JPS6026079B2 true JPS6026079B2 (ja) | 1985-06-21 |
Family
ID=15130980
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP54134552A Expired JPS6026079B2 (ja) | 1979-10-17 | 1979-10-17 | 窒化ガリウムの成長方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6026079B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019157264A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Primer-initiated cure of structural adhesive film |
| WO2019157262A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Film-initiated cure of structural adhesive film |
| WO2021176400A1 (en) | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 3M Innovative Properties Company | Adjustable hybrid psa/structural adhesive bonds by patterned surface-initiated cure |
| WO2021176376A1 (en) | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 3M Innovative Properties Company | Thermal debonding of primer-initiated curable structural adhesive films |
Families Citing this family (21)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0197452B1 (en) * | 1985-04-10 | 1992-05-13 | Motorola, Inc. | Method for producing high quality epitaxial layers by molecular beam epitaxy |
| US5278433A (en) * | 1990-02-28 | 1994-01-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound with double layer structures for the n-layer and/or the i-layer |
| US6362017B1 (en) | 1990-02-28 | 2002-03-26 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting semiconductor device using gallium nitride group compound |
| DE69126152T2 (de) | 1990-02-28 | 1997-11-13 | Toyoda Gosei Kk | Lichtemittierende Halbleitervorrichtung mit Gallium-Nitrid-Verbindung |
| US6830992B1 (en) | 1990-02-28 | 2004-12-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing a gallium nitride group compound semiconductor |
| EP1313153A3 (en) * | 1992-07-23 | 2005-05-04 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Light-emitting device of gallium nitride compound semiconductor |
| JPH09270569A (ja) * | 1996-01-25 | 1997-10-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体レーザ装置 |
| US6348096B1 (en) | 1997-03-13 | 2002-02-19 | Nec Corporation | Method for manufacturing group III-V compound semiconductors |
| JP2000252591A (ja) * | 1999-02-26 | 2000-09-14 | Sanyo Electric Co Ltd | 窒化物系半導体素子及びその製造方法 |
| JP3929008B2 (ja) | 2000-01-14 | 2007-06-13 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体発光素子およびその製造方法 |
| JP3696182B2 (ja) * | 2001-06-06 | 2005-09-14 | 松下電器産業株式会社 | 半導体レーザ素子 |
| JP2002094111A (ja) * | 2001-07-27 | 2002-03-29 | Toyoda Gosei Co Ltd | 窒素−３族元素化合物半導体発光素子の製造方法 |
| US7498608B2 (en) | 2001-10-29 | 2009-03-03 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride-composite semiconductor laser element, its manufacturing method, and semiconductor optical device |
| JP2006060164A (ja) * | 2004-08-24 | 2006-03-02 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | 窒化物半導体デバイスおよび窒化物半導体結晶成長方法 |
| JP2006229253A (ja) * | 2006-05-19 | 2006-08-31 | Sharp Corp | 窒化物系化合物半導体発光およびその製造方法 |
| JP5145488B2 (ja) * | 2007-04-02 | 2013-02-20 | 住友金属鉱山株式会社 | サファイア単結晶基板及びその製造方法 |
| JP4462289B2 (ja) | 2007-05-18 | 2010-05-12 | ソニー株式会社 | 半導体層の成長方法および半導体発光素子の製造方法 |
| JP5075020B2 (ja) * | 2008-06-09 | 2012-11-14 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
| JP5031674B2 (ja) * | 2008-06-09 | 2012-09-19 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子および窒化物半導体レーザ素子の製造方法 |
| FR3029942B1 (fr) | 2014-12-11 | 2020-12-25 | Saint Gobain Lumilog | Procede de fabrication de plaquettes de nitrure d'element 13 a angle de troncature non nul |
| FR3102776A1 (fr) | 2019-11-05 | 2021-05-07 | Saint-Gobain Lumilog | Plaquette de nitrure d’élément 13 de variation d’angle de troncature réduite |
-
1979
- 1979-10-17 JP JP54134552A patent/JPS6026079B2/ja not_active Expired
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2019157264A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Primer-initiated cure of structural adhesive film |
| WO2019157262A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Film-initiated cure of structural adhesive film |
| WO2019157265A1 (en) | 2018-02-09 | 2019-08-15 | 3M Innovative Properties Company | Primer-initiated cure of structural adhesive film |
| WO2021176400A1 (en) | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 3M Innovative Properties Company | Adjustable hybrid psa/structural adhesive bonds by patterned surface-initiated cure |
| WO2021176376A1 (en) | 2020-03-06 | 2021-09-10 | 3M Innovative Properties Company | Thermal debonding of primer-initiated curable structural adhesive films |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5659699A (en) | 1981-05-23 |
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