KR20150054785A - 질화 알루미늄 기판 및 iii족 질화물 적층체 - Google Patents

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Abstract

[과제]
고효율, 고품질인 III족 질화물 반도체 소자를 제공하는 것을 목적으로 하며, 또한 그 III족 질화물 반도체 소자를 제작하기 위한 신규의 질화 알루미늄 기판(질화 알루미늄 단결정 기판)을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[해결수단]
질화 알루미늄으로 이루어진 기판으로서, 우르츠광(鑛) 구조의 (0001)면에서 0.05°이상 0.40°이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판이다.

Description

질화 알루미늄 기판 및 III족 질화물 적층체{ALUMINIUM NITRIDE SUBSTRATE AND GROUP-III NITRIDE LAMINATE}
본 발명 신규의 질화 알루미늄 기판에 관한 것이다. 자세하게는 특정의 경사진 면을 주면으로 갖는 질화 알루미늄 단결정층을 갖는 신규의 질화 알루미늄 기판에 관한 것이다.
질화 알루미늄은 그 금제대폭(band gap, 禁制帶幅)이 약6.2eV로 크고, 또한 직접 천이형의 반도체이다. 이 때문에, 질화 알루미늄 및 III족 질화물인 질화 갈륨(GaN) 및 질화 인듐(InN)과의 혼정, 특히 III족 원소에서 차지하는 Al의 비율이 50원자% 이상의 혼정(이하, Al계 III족 질화물 단결정이라고 할 경우도 있음)은 자외광 발광 소자 재료로서 기대되고 있다.
자외발광 소자 등의 반도체 소자를 형성하기 위해서는, n전극에 전기적으로 접합한 n형 반도체층과 p전극에 전기적으로 접합한 p형 반도체층과의 사이에 클래드층, 활성층 등을 포함하는 적층 구조를 형성할 필요가 있다. 그리고 발광 효율의 측면에서 어느 층에서도 높은 결정 품질, 즉 결정의 전위나 점결함이 적은 것 및 결정 조성 분포가 균일한 것, 불순물 농도가 낮은 것이 중요하다.
높은 결정 품질을 갖는 적층 구조를 형성하기 위해서는, 결정 배열의 단일성뿐만 아니라, 결정 성장면의 평탄성이 높은 것이 필수적이다. 성장면이 높은 평탄성을 유지하여 결정 성장이 이루어지면, 성장면내에서 조성에 흔들림이 없고, 저불순물 농도의 막이 얻어진다. 그 결과, 고효율의 발광 소자의 제작이 가능하게 된다. 발광층인 양자 우물층은 통상 수㎚단위의 미세한 구조를 가지고 있기 때문에, 양자 우물층 표면의 평탄성은 특히 중요하다. 표면이 평탄하게 됨으로써 면내에서의 조성 분포 및 불순물 농도가 개선되는 것이 기대된다.
성장면의 평탄성에 관해서는, III족 질화물 단결정을 그 표면에 성장시키는 결정 성장용 기판에 있어서, 그 표면(주면)의 오프각을 검토하고 있는 예가 몇 가지 보고되고 있다. 예를 들면, 결정 성장용 기판으로서 사파이어 기판을 사용하여, 특정 오프각을 갖는 사파이어 기판상에 질화 갈륨(GaN)을 성장하는 방법이 공지되어 있다(예를 들면, 비특허문헌 1참조). 또한, 결정 성장용 기판으로서, 탄화 규소(SiC)기판의 오프각을 규정한 예도 공지되어 있다 (예를 들면, 특허문헌 1 참조).
비특허문헌 1에 의하면, c면((0001)면)에서 0.5°~2° 경사진 면을 주면으로 하는 사파이어 기판상에, 질화 알루미늄 버퍼층 및 GaN층을 성장하면, 오프각이 작은 경우일수록 성장면의 평탄성이 향상되고 있다. 이것은 기판 표면을 c면에서 적절한 범위에서 기울이는 것으로 표면에 규칙적 분자 스텝(이하, 단지 스텝이라고 칭함)이 나열되며, 기판상에 III족 질화물 단결정을 성장할 때, 기판 표면에 공급된 원자종이 스텝에 포함되기 쉽고, 평탄성이 높은 양질의 결정이 얻어지기 때문이다.
그러나, 사파이어 기판은 III족 질화물과는 조성이 다른 이종기판이기 때문에, III족 질화물의 결정 성장용 기판으로서는 불리하다. 이것은 사파이어 기판과 III족 질화물과의 격자 정수의 미스핏(misfit)에 의한 결정 결함이나 크랙의 발생이 원인이 되어, 고품질의 결정층을 얻을 수 없기 때문이다. 또한, III족 질화물은 고온에서 성장시키지만, III족 질화물과 열팽창 계수가 다른 사파이어는 열팽창차가 발생한다는 점에서도 불리하다. 마찬가지의 이유로 SiC기판도 불리하다. 특히, 이러한 경향은 자외발광 소자형성에 필요한 III족 원소에 차지하는 Al의 비율이 50원자% 이상의 혼정인 Al계 III족 질화물 단결정을 성장시키는 경우에 현저하게 된다.
이 때문에, III족 질화물 기판을 결정 성장용 기판으로 하고, 그 오프각을 한정한 예도 보고되고 있다(예를 들면, 특허문헌 2참조). 구체적으로는, c면에 평행(c면에 대하여 0.05° 미만 범위의 오프각을 갖는)이나, 또는 c면에 대하여 0.05° 이상 15° 이하의 범위내의 오프각을 갖는 III족 질화물 기판상에 반도체층을 에피택셜 성장하는 방법이 기재되어 있다. 실질적으로 c면과 평행하게 함으로써, 결정성이 좋은 반도체층이 형성되고, 특성이 좋은 디바이스가 얻어지는 것이 나타나고 있다. 한편, 0.05°이상 15° 이하로 함으로써, 결함이 적은 반도체층을 형성할 수 있는 것이 나타나고 있다.
특허문헌 2에는, c면에 대하여 0° 이상 15° 이하의 범위내의 오프각을 갖는 III족 질화물 기판에 대하여 기재되어 있지만, 실시예에 있어서는 상기 III족 질화물 기판의 오프각은 명기되지 있지 않다. 그리고, 실시예에는 화학 기계적 연마(CMP)에 의해 표면 거칠기(Ra)를 0.09~0.41㎚으로 한 질화 알루미늄 단결정 기판상에 Al의 비율이 20원자% 이하의 혼정으로 이루어진 반도체층을 적층한 예가 예시되어 있다. 이 실시예에서 얻어진 디바이스(질화 알루미늄 단결정 기판상에 반도체층이 적층된 반도체 소자)는 높은 광출력을 갖고 있기 때문에(특성이 좋은 반도체 디바이스이기 때문에), c면에 평행(c면에 대하여 0.05° 미만의 범위의 오프각을 갖는)인 질화 알루미늄 단결정 기판을 사용하고 있다고 생각된다.
특허문헌 3에는, c면에 대하여 0.03~1.0°의 오프각(θ)을 가지며, 오프 방향의 m축 방향에 대한 어긋남각(φ)이 0.5~16°이며, 기판 표면에 -0.5°<φ<0.5°의 영역을 포함하지 않는 질화물 반도체 자립 기판이 기재되어 있으며, 구체적으로는 GaN기판이 개시되어 있다.
일본 특허 공개 평11-233391호 공보 일본 특허 공개 2007-5526호 공보 일본 특허 공개 2009-135441호 공보
X.Q. Shen and H. Okumura, Journal of Crystal Growth, 300(2007)75-78
심자외(深紫外) 발광 소자를 제조하는 경우에는 상기한 바와 같이, Al을 포함하는 III족 질화물 단결정의 혼정층(混晶層, mixed crystal layer)(예를 들면, AlGaN등으로 이루어진 혼정층)이 필요하게 된다. 이 경우, 상기 혼정층을 적층하는 결정 성장용 기판으로서, 상기 혼정층과 격자 정수가 가까운 질화 알루미늄 단결정 기판을 사용하여, 전위가 매우 적은 고품질의 발광 소자층을 형성할 수 있다고 생각된다. Al의 비율이 높게 될수록, 예를 들면 Al의 비율이 50원자% 이상의 Al계 III족 질화물 단결정으로 이루어진 혼정층을 적층하는 경우에 더욱 질화 알루미늄 단결정 기판을 사용하는 것이 유리하게 된다.
이 때문에, 본 발명자는 특허문헌 2에 기재된 방법에 따라서, Al의 비율이 50원자% 이상의 III족 질화물 단결정으로 이루어진 혼정층을 질화 알루미늄 단결정 기판상에 성장시켰다. 그 결과, 이하와 같은 점에서 개선의 여지가 있음이 판명되었다. 구체적으로는 표면 거칠기(Ra)를 0.40㎚이하로 하고, 0°이상15°이하의 오프각을 갖는 상기 질화 알루미늄 단결정 기판의 표면(주면)에 Al의 비율이 50원자% 이상의 III족 질화물 단결정으로 이루어진 혼정층을 성장시킨 바, 혼정층의 평탄성이 저하되고, 혼정층의 조성 분포의 흔들림이 확대 또는 불순물 농도가 증대되는 경우가 있음이 판명되었다. 즉, Al의 비율이 50원자% 이상의 III족 질화물 단결정으로 이루어진 혼정층을 성장시키는 경우, 상기 혼정층의 평활성을 향상시키고, 조성 분포를 보다 균일하게 하고, 또는 불순물 농도를 저하시키기 위해서는, 종래 기술을 그대로 적용할 수 없는 것을 알았다. 특히, c면에 평행(c면에 대하여 0.05°미만 범위의 오프각을 갖는)인 질화 알루미늄 단결정 기판을 사용한 경우보다, 더욱 혼정층의 평탄성을 개선하고, 또한 혼정층을 더욱 균일한 조성 분포로 하거나 불순물 농도를 저하시킬 필요가 있다는 것을 알았다.
또한, 구체적으로 GaN기판의 예시밖에 없는 특허문헌 3에 기재된 방법을 질화 알루미늄 단결정층을 갖는 기판에 적용한 바, 이 경우에도 혼정층의 조성 분포의 흔들림이 확대, 또는 불순물 농도가 증대되는 경우가 있음이 판명되었다.
따라서, 본 발명의 목적은 평탄성이 좋고, 균일한 조성 분포를 가지며, 저불순물 농도인 고품질인 III족 질화물 단결정층을 그 표면에 성장시킬 수 있는 질화 알루미늄으로 이루어진 기판을 제공하는 것에 있다.
특히, Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN(단, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합은 0.5미만이다.)로 나타내는 조성을 만족하는 AlGaInBN층을 성장하는 경우에, 성장층의 성장면의 평탄성이 높고, 성장층의 조성 분포가 균일하며 저불순물 농도로 할 수 있는 질화 알루미늄 기판을 제공하는 것에 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 고품질의 발광 소자를 제공하는 것에 있다.
본 발명자 등은 상기 과제를 해결하기 위해서 예의 검토를 실시했다. 그리고, 열팽창 등의 물성을 고려하여, 질화 알루미늄으로 이루어진 기판을 결정 성장용 기판으로 이용한 경우에, 고품질인 III족 질화물 단결정을 성장할 수 있는 조건을 여러 가지 검토했다. 그 중에서도, 질화 알루미늄으로 이루어진 기판의 결정을 성장시키는 면(결정 성장면)의 오프각의 검토를 실시한 바, 종래보다 질화 알루미늄 기판의 오프각을 보다 엄밀하게 제어함으로써, 상기 과제를 해결할 수 있는 것을 발견하여, 본 발명을 완성하기에 이르렀다.
즉, 제1의 본 발명은 질화 알루미늄으로 이루어진 기판으로서,
우르츠광(鑛) 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 기판이다. 본 발명의 질화 알루미늄 기판에 있어서, 상기 주면은 더욱 0.00° 이상 0.40° 이하의 범위에서 a축 방향으로 경사지는 것이 바람직하다.
또한, 제2의 발명은 상기 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN(단, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합은 0.5미만이다.)로 나타내는 조성을 만족하는 AlGaInBN층을 갖는 III족 질화물 적층체이다.
본 발명에 의하면, 상기 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x가 0을 초과 0.5미만의 유리수이며, y 및 z가 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합이 0을 초과 0.5미만이 되는 조성의 AlGaInBN층을 갖는 III족 질화물 적층체로서, 상기 AlGaInBN층의 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 상기 AlGaInBN층의 밴드단(band edge) 발광 피크가 4.56eV 이상 5.96eV 미만으로 관측되며, 상기 발광 피크의 반치폭이 225meV 이하인 III족 질화물 적층체를 용이하게 얻을 수 있다.
또한, 상기 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에, 직접 AlN층(상기 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x, y 및 z가 0인)이 적층되며, 상기 AlN층의 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 상기 AlN결정의 밴드단 발광 피크의 반치폭이 145meV 이하이며, 상기 AlN층의 표면 거칠기(Ra)가 0.2㎚ 이하인 III족 질화물 적층체를 얻을 수도 있다. 또한, 밴드단 발광은 가전자대(valence band) 상단의 정공과 전도대(conduction band) 바닥의 전자가 재결합함으로써 발생하는 결정에 고유의 발광이며, 그 발광 에너지는 결정의 조성을 반영하고 있다.
또한, 발광 파장λ(㎚)와 그것에 대응하는 에너지E(eV)는, E=1240/λ의 식으로 변환할 수 있다.
또한, 제3의 본 발명은, 상기 III족 질화물 적층체에서의 질화 알루미늄 단결정층 및 상기 AlGaInBN층 부분을 적어도 갖는 III족 질화물 반도체 소자이다.
본 발명의 질화 알루미늄 기판을 III족 질화물 단결정층의 결정 성장용 기판으로 사용함으로써, 상기 III족 질화물 단결정층의 성장면의 평탄성을 높게 할 수 있다. 그리고, III족 질화물 단결정층의 조성 분포가 더 균일하고, 불순물 농도가 낮은 것으로 할 수 있다. 그 결과, 고품질의 발광 소자를 제조할 수 있다. 그 중에서도, 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 격자 정수가 가까운 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN(단, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합은 0.5미만이다.)으로 나타내는 조성을 만족하는 AlGaInBN층을 그 위에 성장시키는 경우에, 특히 뛰어난 효과를 발휘한다. 이 때문에, 본 발명의 질화 알루미늄 기판을 갖는 III족 질화물 적층체는 심자외 발광 소자로서 사용할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시형태에 따른 질화 알루미늄 기판의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 일실시형태에 따른 III족 질화물 반도체 소자의 단면도이다.
본 발명은 질화 알루미늄으로 이루어진 기판으로써, 특정의 오프각을 갖는 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판이다. 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 상기 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에 III족 질화물 단결정층을 성장시키는 결정 성장용 기판이다. 그리고, 상기 질화 알루미늄 단결정층 부분과 그 위에 형성된 III족 질화물 단결정층을 포함하는 구조체를 발광 소자로서 사용하는 것이다.
우선, 본 발명의 질화 알루미늄 기판에 대하여 설명한다.
(질화 알루미늄 기판)
도 1은 본 발명의 질화 알루미늄 기판의 단면을 모식적으로 나타낸 도면이다. 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 질화 알루미늄으로 이루어지고, 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05°이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판이다. 즉, 질화 알루미늄 기판의 주면 1과 c면 2가 이루는 각인 오프각 3이 0.05°이상 0.40°이하의 범위인, 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판이다. 또한, 상기 주면은 질화 알루미늄 단결정층의 가장 넓은 면적을 갖는 부분이며, 질화 알루미늄 기판의 표면이 되는 면이다. 그리고, 상기 주면상에 III족 질화물, 예를 들면 하기에 상술하는 AlGaInBN층을 성장시킨다.
상기 질화 알루미늄 기판은 질화 알루미늄만으로 이루어진다. 즉, 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 사파이어, SiC기판상에 질화 알루미늄으로 이루어진 단결정층이 형성된 것과 같은 적층 기판을 포함하지 않는다. 이러한 이종(異種)의 재질(사파이어, SiC)을 포함하는 기판을 사용했을 경우에는, III족 질화물 단결정층과의 격자 정수차 및 열팽창차가 하나의 원인이라고 생각되지만, 고품질인 III족 질화물 적층체를 얻을 수 없다. 특히, III족 질화물 적층체의 전위 밀도를 저감하는 것이 곤란하다.
본 발명의 질화 알루미늄 기판은 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판이다. 이 때문에, 상기 질화 알루미늄 단결정층을 갖는 것이라면, 질화 알루미늄 단결정층의 단일 기판이어도, 다층 기판이어도 된다. 다층 기판으로 하는 경우에는, 질화 알루미늄으로 이루어진 다결정층 또는 비결정층(비단결정층)의 기판상에 상기 질화 알루미늄 단결정층이 적층된 것이면 된다. 단, 다결정층 또는 비결정층 (비단결정층)을 갖는 다층의 질화 알루미늄 기판을 사용하여 III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자를 제조한 경우에는, 상기 비단결정층 부분을 제거할 수도 있다. 즉, 본 발명의 III족 질화물 적층체 및 본 발명의 III족 질화물 반도체 소자는 상기 질화 알루미늄 단결정층의 부분을 포함하고 있으면 된다.
또한, 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 불순물의 농도가 다른 질화 알루미늄 단결정층이 적층된 것이어도 된다. 이 경우, 질화 알루미늄 단결정층이 되는 부분에는 불순물이 적은 것이 바람직하다.
본 발명의 질화 알루미늄 기판에 있어서, III족 질화물을 성장시키는 질화 알루미늄 단결정층의 주면(질화 알루미늄 기판의 표면)은, 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면이 어야 한다. 주면이 상기 범위에서 m축 방향으로 경사진 면인 것에 의해, 그 면상에 성장시키는 III족 질화물 단결정층의 표면의 평탄화, 조성 분포의 균일화, 불순물 농도 저하를 도모할 수 있다. 상기 주면의 m축 방향으로 경사진 각도가 0.05° 미만의 경우는, 성장중의 결정 표면에 규칙적인 스텝이 형성되지 않고, 랜덤한 핵형성을 기점으로 한 성장 모드가 되고, 성장면의 요철이 커지기 때문에 바람직하지 않다. 또한, 상기 주면의 m축 방향으로 경사진 각도가 0.40°을 초과하면, 스텝간의 단차가 단원자층이 아닌 수원자층으로 이루어진 소위 스텝 번칭(step bunching)이 형성되어, 성장면의 요철이 커지기 때문에 바람직하지 않다. 이것은 성장면의 요철이 커지면, 혼정을 형성하는 원자의 일부가 표면에서 편석하여 조성 분포에 흔들림이 발생하거나 또는 불순물 농도가 증대하기 때문이다. 성장면의 스텝이 단원자층으로 이루어진 규칙적이고 평탄한 표면을 형성하기 위해서는, 상기 주면은 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.35° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면인 것이 바람직하고, 더욱 0.10° 이상 0.35° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면인 것이 바람직하고, 특히 0.11° 이상 0.32° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면인 것이 바람직하다.
이러한 질화 알루미늄 기판에 있어서는, 오프각의 방향, 즉 c면과 질화 알루미늄 기판 표면(주면)이 이루는 각도가 최대가 되는 방향으로서는, m축 방향 외에, a축 방향이 있다. 본 발명에 있어서는, 질화 알루미늄 단결정층의 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면이라면, 이 a축 방향으로의 경사진 각도는 특별히 제한되는 것은 아니다. 단, 보다 고품질의 III족 질화물 적층체를 제조하기 위해서는, 질화 알루미늄 단결정의 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.00° 이상 0.40° 이하의 범위에서 a축 방향으로 경사진 면인 것이 바람직하다.
상기 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 상기 범위에서 m축 방향으로 경사지는 경우, a축 방향으로는 전혀 경사지지 않는 면을 이용하여, 그 면상에 표면의 평탄성에 특히 뛰어나며, 조성 분포가 균일화하고, 불순물 농도가 낮은 고품질인 III족 질화물 단결정층을 제조할 수 있다.
또한, 상기 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 상기 범위에서 m축 방향으로 경사지고, 또한 0.00°을 초과 0.40° 이하의 범위에서 a축 방향으로도 경사지는 면을 갖는 경우에는, 스텝 형성이 보다 안정되고, III족 질화물 단결정층을 안정적으로 성장할 수 있다. 그 중에서도, 상기 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서, m축 방향으로 0.05° 이상 0.35° 이하의 범위에서 경사지고, 또한 a축 방향으로 0.05° 이상 0.35° 이하의 범위에서 경사지는 것이 바람직하고, m축 방향으로 0.10° 이상 0.35° 이하의 범위에서 경사지고, 또한 a축 방향으로 0.10° 이상 0.35° 이하의 범위에서 경사지는 것이 더욱 바람직하고, m축 방향으로 0.11° 이상 0.32° 이하의 범위에서 경사지고, 또한 a축 방향으로 0.11° 이상 0.32° 이하의 범위에서 경사지는 것이 특히 바람직하다.
또한, 질화 알루미늄 단결정층의 주면의 오프각은, 공지의 방법에 의해 측정할 수 있다. 구체적으로는, X선측정에 의해 구할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 질화 알루미늄 단결정층의 c면에 대하여, 상기 질화 알루미늄 단결정층의 주면이 m 또는 a축 방향에 대하여 갖는 오프각을 측정하면 된다.
본 발명에 있어서, 질화 알루미늄 단결정층은 m축 방향의 오프각이 상기 범위를 만족하면 특별히 제한되는 것은 아니지만, 이하의 물성을 갖는 것이 바람직하다. 예를 들면, 질화 알루미늄 단결정의 전위 밀도는 1×106㎝-2 이하인 것이 바람직하다. 질화 알루미늄 단결정층에 포함되는 O, Si, C, B의 합계 불순물량은 1×1018atoms/㎝2 이하인 것이 바람직하다. 질화 알루미늄 단결정층의 결정 품질, 예를 들면 (0002)면 및 (10-10)면의 로킹 커브(rocking curve)의 반치폭은 400arcsec이하인 것이 바람직하다. 또한, 질화 알루미늄 기판에 있어서 주면의 곡률반경은 1m이상인 것이 바람직하다. 곡률반경의 상한은, 크면 클수록 좋지만, 공업적인 생산을 고려하면 10000m이하이다. 이상과 같은 요건을 만족하는 질화 알루미늄 단결정층을 사용함으로써, 더욱 고품질인 III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자를 제조할 수 있다.
본 발명에 있어서, 질화 알루미늄 기판의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 이하의 범위가 되는 것이 바람직하다. 구체적으로는, 질화 알루미늄 기판이 질화 알루미늄 단결정층만의 단층으로 이루어진 경우는, 10~2000㎛인 것이 바람직하다. 또한, 비단결정의 질화 알루미늄으로 이루어진 층(비단결정층)과 질화 알루미늄층으로 이루어진 경우에는, 질화 알루미늄층의 두께가 0.005~300㎛이고, 비단결정층의 두께가 10~2000㎛인 것이 바람직하다.
질화 알루미늄 기판 및 질화 알루미늄 단결정층의 두께가 상기 범위를 만족함으로써, 더욱 고품질인 III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자가 얻어짐과 동시에 그것들의 제조가 용이가 된다.
본 발명의 질화 알루미늄 기판은 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층 부분에 특징이 있다. 이 질화 알루미늄 단결정층은 먼저 공지된 방법에 의해 질화 알루미늄 단결정층을 제조하고, 얻어진 질화 알루미늄 단결정층을 연마 등, 특히 화학적 기계 연마(CMP)의 가공을 실시함으로써 제조할 수 있다.
(질화 알루미늄 기판의 제조: 질화 알루미늄 단결정층을 구성하는 질화 알루미늄 단결정의 성장)
먼저, 구체적으로는 하이드라이드 기상 성장법(HVPE; Hydride vapor phase epitaxy), 유기 금속 기상 성장법(MOCVD; Metalorganic chemical vapor deposition), 승화법(PVT; Physical Vapor Tranport), 분자선 에피택시법(MBE; Molcular beam epitaxy) 등의 기상 성장법이나, LPE법(Liquid phase epitaxy) 등의 액층 성장법 또는 이들의 조합에 의해, 질화 알루미늄 단결정층을 성장시킨다. 그 중에서도, 생산성, 최종적으로 얻어지는 III족 질화물 반도체 소자의 광 추출 등을 고려하면, HVPE법으로 질화 알루미늄 단결정층을 성장시키는 것이 바람직하다. 특히, 질화 알루미늄 단결정층을 구성하는 부분은 HVPE법으로 제조하는 것이 바람직하다.
본 발명의 질화 알루미늄 기판이 단층인 경우의 제조 방법으로서는, 예를 들면, 일본 특허 공개 2009-190960호 공보에 기재된 방법에 의해 제조할 수 있다. 또한, 다결정층 또는 비정질층을 갖는 다층 기판은 예를 들면, 일본 특허 공개 2009-161390에 기재된 방법으로 제조할 수 있다. 특히, 결정 품질이 좋고, 또한 자외광 투과성이 좋은 질화 알루미늄 기판을 제작하는 경우에는, Y. 　Kumagai, et.alet.al. Applied Physics Express 5(2012) 055504에서 보고되어 있는 바와 같이, 승화법으로 제작한 질화 알루미늄 기판상에 HVPE법으로 단결정질화 알루미늄의 후막을 성장한 적층체를 사용할 수도 있다. 이 경우, 질화 알루미늄 단결정층은 HVPE법으로 성장한 단결정질화 알루미늄의 후막으로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 적층체는 승화법 기판 부분을 제거하고, 상기 단결정질화 알루미늄의 후막으로 이루어진 단층의 질화 알루미늄 기판으로 할 수도 있다.
(질화 알루미늄 단결정층의 제조: 주면의 가공 방법)
상기 방법으로 준비된 질화 알루미늄 기판의 상기 기판면을 연마함으로써, 제1의 본 발명인 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.05° 이상 0.40° 이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 질화 알루미늄 기판으로 가공할 수 있다. 예를 들면, 일반적으로 에피레디(epiready) 기판을 준비할 때에 이용되는 CMP법(Chemical mechanical polishing)이 연마 방법으로 적용할 수 있다. 연마후의 기판 표면의 평탄성을 고려하면 CMP연마인 것이 바람직하다. 본 실시 형태에서는, c면 질화 알루미늄 기판을 연마한다.
CMP에서는, 지립(砥粒)을 분산시킨 슬러리를 이용하여 질화 알루미늄 기판을 화학적이고 기계적으로 연마한다. "기계적으로"라는 것은, 질화 알루미늄 기판을 2개의 연마 패드에 끼운 상태로 회전시키면서 슬러리를 공급하고 물리적으로 연마하는 것이다. "화학적으로"라는 것은, 슬러리를 산성 또는 염기성으로 함으로써 질화 알루미늄 기판의 표면을 화학적으로 에칭하는 것이다. CMP법으로는 기계적 연마와 화학적 연마를 조합시킴으로써, 평탄한 표면을 갖는 기판을 효율적으로 얻을 수 있다. 기계적 연마시에는 경사각을 조정 가능한 보유대(保持台) 위에 질화 알루미늄 기판을 보유하고, 우르츠광 구조의 (0001)면에 대한 연마면(주면이 되는)이 상기 소정 각도가 되도록 보유대의 경사각을 설정하고 연마를 실시한다.
연마 패드가 질화 알루미늄 기판을 누르는 힘의 크기 및 연마 패드의 회전수는 적절하게 조정하면 되며 특별히 제한되는 것은 아니다. 연마 패드가 질화 알루미늄 기판을 누르는 힘이 너무 강한 경우, 또는 회전수가 너무 빠른 경우에는 질화 알루미늄 기판이 파단될 우려가 있다. 한편, 연마 패드가 질화 알루미늄 기판을 누르는 힘이 너무 약할 경우, 또는 회전수가 느린 경우에는 연마 속도가 늦어지는 단점이 있다.
슬러리 중의 지립은 질화 알루미늄보다 단단한 재료라면 특별히 제한되는 것은 아니며, 다이아몬드, SiC, Al2O3등을 예로 들 수 있다. 슬러리의 pH는 특별히 제한되는 것은 아니지만, pH8 이상의 염기성 조건하 또는 pH6 이하의 산성 조건하에서 실시하는 것이 일반적이다. 지립의 입경은 특별히 제한되는 것은 아니지만, 지름이 0.1㎛~15㎛ 범위의 지립을 입경이 큰 것부터 순서대로 적절하게 사용한다.
이상과 같은 방법으로 질화 알루미늄 단결정층을 가공하고, 질화 알루미늄 단결정층의 주면을 형성하면 된다. 그 다음에, 이 질화 알루미늄 단결정층을 포함하는 III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자에 대하여 설명한다.
(III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자)
본 발명에 있어서는, 이상과 같은 방법으로 제조한 질화 알루미늄 기판의 표면(질화 알루미늄 단결정층의 주면)에 III족 질화물 단결정층을 성장시킨다. 그리고, III족 질화물 적층체 및 그 적층체를 포함하는 III족 질화물 반도체 소자를 제조한다.
이하에서는 본 발명의 일실시형태인 III족 질화물 반도체 소자(발광 소자)의 실시형태를 설명한다. 도 2에 나타내는 바와 같이, III족 질화물 반도체 소자(10)는 질화 알루미늄 기판(11)상에n층(12)(n형 클래드층), 양자 우물층(13), p층(14)(p형 클래드층), p형 캡층(15)이 순서대로 적층된 구조를 가지고 있다. 그리고, n층(12)에는 부전극(負電極)(20)이 형성되고 있으며, p형 캡층(15)에는 정전극(正電極)(21)이 형성된다. 각층은 특별히 제한되는 것은 아니지만, MOCVD법(유기 금속 기상 성장법)으로 성장시키는 것이 바람직하다.
또한, n층(12)을 형성하기 전에 결정 품질을 향상시키는 것을 목적으로, 질화 알루미늄 기판(질화 알루미늄 단결정층) 및 n층과 동일 또는 그것들의 중간의 격자 정수를 갖는 버퍼층을 형성할 수도 있다. 이 버퍼층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 2㎚~1000㎚이다. 단, 결정 품질이 좋은 질화 알루미늄 기판을 사용하면, 이 버퍼층은 형성하지 않아도 양호한 III질화물 반도체 소자를 형성할 수 있다.
n층(12)의 도너(donor) 불순물 원자는 특별히 제한되지 않지만 Si를 이용할 수 있다. 농도는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 1017~1020㎝-3인 것이 바람직하다. 또한, n층(12)의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 200㎚~3000㎚이다.
양자 우물층(13)은 우물층과 장벽층이 반복 적층된 다중양자 우물구조(MQW(Multi quantum well)구조)로 이루어지는 것이 바람직하다. 또한, 양자 우물층(13)의 두께도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 우물층이 1~5㎚, 장벽층이 2~50㎚이다. 반복 회수도 특별히 제한되지 않지만, 1회부터 10회인 것이 바람직하다.
p층(14), 억셉터(acceptor) 불순물 원자가 도핑되어 있으며 p형 특성을 나타낸다. 억셉터 불순물은 특별히 제한되지 않지만 Mg, Zn, Ca, Cd, Be등을 예로 들 수 있고, 그 중에서도 Mg, Be가 바람직하다. 또한, 도너 불순물 원자의 농도는 1017~1020㎝-3인 것이 바람직하다. p층(14)의 두께도, 특별히 제한되는 것은 아니지만, 5~200㎚이다.
또한, p층(14)을 형성하기 전에, 전자 주입 효율을 향상시키는 것을 목적으로, 상기p층보다 큰 밴드 갭 에너지를 갖는 전자 블록층을 형성할 수도 있다. 이 블록층의 두께는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 2㎚~100㎚이다.
p형 캡층(15)은 높은 홀 농도를 얻기 쉽고, 또한 정전극(21)을 구성하는 금속과 옴 접촉성(ohmic contact)을 취하기 위한 것으로, GaN층으로 이루어지는 것이 바람직하다. p형 캡층(15)은 억셉터 불순물 원자가 도핑되어 있으며, 불순물 원자의 농도가 1017~1020㎝-3인 것이 바람직하다. 이 p형 캡층(15)은 원료 가스, 도너 불순물 원자의 원료 가스의 공급비를 바꾸어, 원하는 조성이 되도록 조정하면 된다. p형 캡층의 두께도 특별히 제한되는 것은 아니지만, 2~3000㎚이다.
본 발명의 III족 질화물 적층체는 질화 알루미늄 기판상에 적어도 III족 질화물 단결정으로 이루어진 층을 갖는 것이다. 그 중에서도, 본 발명의 질화 알루미늄 기판은 적어도 일층의 III족 질화물 단결정층이 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN(단, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합은 0.5미만이다.) 으로 나타내는 조성을 만족하는 AlGaInBN층인 경우에 뛰어난 효과를 발휘한다. 즉, 질화 알루미늄 기판과 격자 정수가 가까운 III족 질화물 단결정층이 그 위에 형성되는 경우에 뛰어난 효과를 발휘한다. 또한, 상기 AlGaInBN층은 질화 알루미늄 기판상에 존재하면 되며, 질화 알루미늄 기판의 주면상에, 직접, 적층되어 있어도 되고, 그 밖의 III족 질화물 단결정층을 개재시켜서 적층되어 있어도 된다. 특히, 질화 알루미늄 기판의 주면상에, 직접, 상기 AlGaInB층(AlN층을 포함)이 적층되는 것이 바람직하다. 보다 구체적으로는, 심자외 발광 소자로 하는 경우에는, n층, p층이 상기 AlGaInBN층이 되는 것이 바람직하다. 이 때문에, 예를 들면 양자 우물층중의 우물층은 Al의 함유량이 50원자% 미만이 되는 III족 질화물 단결정층으로 형성되어도 된다.
또한, 상기 AlGaInBN층은 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, 0≤X≤0.4, 0≤Y≤0.01, 0≤Z≤0.01및 0≤X+Y+Z≤0.42를 만족하는 것이 보다 바람직하고, 0.2≤X≤0.4, 0≤Y≤0.01, 0≤Z≤0.01및 0.2≤X+Y+Z≤0.42를 만족하는 것이 더욱 바람직하다.
(III족 질화물 적층체의 특성)
본 발명의 III족 질화물 적층체는 특별히 제한되는 것은 아니지만, 이하의 특성을 갖는 것으로 할 수 있다.
본 발명의 III족 질화물 적층체에 있어서, AlGaNInN층을 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x가 0을 초과 0.5미만의 유리수이며, y 및 z는 0이상 0.5미만의 유리수이고, x, y 및 z의 합은 0을 초과 0.5미만이 되는 층으로 한 경우에는, 상기 AlGaInBN층은 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 상기 AlGaInBN층의 밴드단 발광 피크가 4.56eV 이상 5.96eV 미만으로 관측되며, 상기 피크의 반치폭이 225meV 이하로 할 수 있다. 또한, 상기 AlGaInBN층은 그 표면 거칠기 (Ra)를 1.0㎚ 이하로 할 수 있다. 즉, 상기 반치폭이 225meV 이하이기 때문에, 조성 분포가 더 균일하고 불순물 농도가 낮은 고품질인 III족 질화물 적층체가 된다. 또한, 표면 거칠기(Ra)가 1.0㎚ 이하이기 때문에, 평탄성이 높은 III족 질화물 적층체가 된다. 보통, 상기 발광 피크가 저에너지측으로 시프트하면 삼차원 성장하기 쉽기 때문에, 성장면의 조성의 흔들림이 커지는 경향이 있다. 이것을 고려하면, III족 질화물 적층체의 AlGaInBN층은 발광 피크가 4.56eV 이상 5.96eV 미만으로 관측되어, 상기 반치폭이 225meV 이하이며, 표면 거칠기(Ra)가 1.0㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 또한, 상기 발광 피크가 4.56eV 이상 5.96eV 미만으로 관측되어, 상기 반치폭이 225meV 이하이며, 표면 거칠기(Ra)가 1.0㎚ 이하로 하는 것이 더 바람직하다. 보통, 공업적인 생산성을 고려하면, III족 질화물 적층체의 AlGaInBN층은 상기 발광 피크가 4.56eV 이상 5.39eV 이하로 관측되어, 상기 반치폭이 50meV 이상 225meV 이하이며, 표면 거칠기(Ra)가 0.05㎚ 이상 1.0㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다. 이 경우의 바람직한 AlGaInBN의 조성은 0<X≤0.4, 0≤Y≤0.01, 0≤Z≤0.01및 0<X+Y+Z≤0.42를 만족하는 것이 더 바람직하고, 0.2≤X≤0.4, 0≤Y≤0.01, 0≤Z≤0.01및 0.2≤X+Y+Z≤0.42를 만족하는 것이 더 바람직하다.
또한, 본 발명의 III족 질화물 적층체에 있어서, 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에 직접 AlN층(상기 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x, y 및 z가 0인 AlGaInBN층)을 적층했을 경우에는, 상기 AlN층은 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 상기 AlN결정의 밴드단 발광 피크의 반치폭이 145meV 이하이며, 표면 거칠기(Ra)가 0.2㎚ 이하로 할 수 있다. 보통, 공업적인 생산성을 고려하면, III족 질화물 적층체의 AlN층은 상기 반치폭이 120meV 이상145meV 이하이며, 표면 거칠기(Ra)가 0.05㎚ 이상 0.2㎚ 이하로 하는 것이 바람직하다.
이러한 III족 질화물 적층체를 포함하는 III족 질화물 반도체 소자는 고품질의 발광 소자로 사용할 수 있다.
(III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자의 제조 방법)
III족 질화물 적층체 및 III족 질화물 반도체 소자는 공지되어 있는 방법에 준하여 MOCVD법을 이용하여 제조할 수 있다.
즉, 질화 알루미늄 기판(11)을 MOCVD장치에 설치하고, 캐리어 가스의 수소를 유통한 상태로 원하는 온도로 하여, 원료 가스를 공급함으로써 원하는 AlGaInBN층을 성장한다. III족 원료로서는 트리메틸알루미늄(TMA) 및 트리메틸갈륨(TMG), 트리메틸인듐(TMIn), 트리에틸붕소(TEB), V족 원료로써 암모니아(NH3) 등을 이용할 수 있다. 이들 가스 이외에 도너 불순물 원자의 원료 가스도 적절하게 공급할 수 있다. 예를 들면, n층(12)을 얻는 경우에는, 테트라에틸실란을 반응로내에 도입하여, p층(14)을 얻는 경우에는, 시클로펜타디엔일 마그네슘(Cp2Mg)을 캐리어 가스, III족 원료 가스, V족 원료 가스와 함께 도입하여 성장시킬 수 있다.
이상의 방법에 의해, 본 발명의 III족 질화물 적층체를 제조할 수 있다. 또한, 상기 방법은 본 발명의 III족 질화물 적층체의 제조 방법의 일례이다.
(n전극(부전극(20)), p전극(정전극(21))의 형성 방법)
부전극(20), 정전극(21)의 형성 방법은 특별히 제한되는 것은 아니며, 공지의 방법을 채용할 수 있다. 부전극(20)은 공지의 방법으로 에칭하여, 노출된n층(12)의 위에 형성한다. 부전극 재료로서는 Al, Au, Ni, Cu등을 예로 들 수 있다. 정전극(21)은 p형 캡층(15)의 위에 형성한다. 정전극 재료로서는 Al, Au, Ni, Cu등을 예로 들 수 있다.
이상과 같이 하여, 본 발명의 III족 질화물 반도체 소자를 제조할 수 있다.
상기 방법에 의해 얻어진 III족 질화물 적층체는 본 발명의 질화 알루미늄 기판상에 성장시키고 있기 때문에, 전위 밀도도 작고, 조성 분포가 균일하여, 불순물 농도가 낮고, 평탄성이 높은 것으로 된다. 그 결과, 상기 III족 질화물 적층체를 포함하는 III족 질화물 반도체 소자(발광 소자)는 고품질의 것이 된다.
[실시예]
이하에, 본 발명이 구체적인 실시예, 비교예에 대하여 도면을 참조하면서 설명하지만, 본 발명은 이러한 실시예에 한정되는 것이 아니다.
(결정 품질의 평가: III족 질화물 단결정층(III족 질화물 적층체)의 결정 품질의 평가)
(광학 특성 평가)
결정 품질은 300K에서의 포토루미네선스(이하, "PL"이라고 하는 경우도 있음) 측정에 의해 평가했다. 이것은 PL측정에서의 양자 우물층의 발광 피크의 반치폭이 양자 우물층내의 조성의 흔들림이나 불순물 농도에 기인하기 때문이다. 이 반치폭의 평가는 상기 III족 질화물 적층체 또는 III질화물 반도체 소자를 이용한 PL측정으로 실시할 수 있다. 본 발명에 있어서는, 도 2에서 질화 알루미늄 기판(11), n층(12) 및 양자 우물층(13)으로 이루어지는 적층체(실시예 1~3, 비교예 1~4), 질화 알루미늄 기판(11) 및 n층(12)으로 이루어지는 적층체(실시예 4~6, 비교예 5~8) 및 질화 알루미늄 기판(11)상에 직접 AlN층을 적층한 적층체(실시예 7~9, 비교예 9~12)의 PL측정을 실시하고, III족 질화물 단결정층의 평가(조성 분포의 평가)을 실시했다. PL측정은 193㎚ArF엑시머 레이저를 이용하여 실시했다. 또한, 당연한 것이지만, 이 반치폭이 짧은 것 일수록, 조성 분포가 더 균일하다고 할 수 있다.
(표면 거칠의 평가: III족 질화물 단결정층(III족 질화물 적층체)의 표면 거칠의 평가)
(표면 모폴로지(morphology) 평가)
질화 알루미늄 기판의 AlN단결정층, n층 및 양자 우물층의 표면 거칠기의 평가는 원자간력 현미경(AFM)을 이용하여 2㎛×2㎛의 범위를 측정하여 평가했다. 이것은 결정 표면의 거칠기가 커지면 양자 우물층내의 조성의 흔들림이나 불순물 원자의 혼입이 증대된다고 생각되기 때문이다. 표면 거칠기는 Ra로 평가했다. Ra는 JIS B 0601에 기재되어 있는 표면 거칠기 평가 지표의 하나이며, 거칠기 곡면에서 그 평균값의 방향으로 기준면적(여기서는 2㎛×2㎛)을 추출하여, 이 추출 부분의 평균면에서 측정 곡면까지의 편차의 절대값를 합계하여 그것을 기준면적으로 평균한 값을 말한다. 또한, 당연한 것이지만, 이 Ra의 값이 작은 것일수록 표면이 평탄하다고 할 수 있다.
실시예 1
두께 약500㎛의 질화 알루미늄 단결정으로 이루어진 c면 질화 알루미늄 기판의 표면 및 이면을 연삭하여CMP연마했다. 그리고, 질화 알루미늄 기판의 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.11°경사진 면을 갖는, 두께 200㎛의 질화 알루미늄 기판(AlN 단결정층만으로 이루어지는 질화 알루미늄 기판)을 얻었다. 이 질화 알루미늄 기판의 곡률반경은 20m이며, 표면 거칠기(Ra)는 0.17㎚였다. 또한, 우르츠광 구조의 (0001)면에서의 a축 방향의 경사는 0.00°이었다.
이 질화 알루미늄 기판상에 MOCVD법에 의해 Si를 도핑한 n층 1㎛ (Al0.7Ga0.3N)을 형성했다. 그 후, 상기n층상에 MOCVD법에 의해 양자 우물층이 이하의 구조가 되도록 장벽층, 우물층을 형성했다. 장벽층은 2㎚이며, Al0 .35Ga0 .65N의 조성을 만족하도록 형성하고, 우물층은 7㎚이며, Al0.7Ga0.3N의 조성을 만족하도록 형성했다. 이 장벽층, 우물층은 3회 반복 형성하고, 이들층을 양자 우물층으로 했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내(系內)압력(system pressures) 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.76eV이며, 반치폭은 197meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.18㎚였다. 결과를 표 1에 정리하였다.
실시예 2
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.23°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.86eV이며, 반치폭은 203meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.20㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 3
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.32°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.79eV이며, 반치폭은 208meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.30㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 4
실시예 1과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한 n층 1㎛(Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)를 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.17eV이며, 반치폭은 211meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.17㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 5
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.23°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.15eV이며, 반치폭은 219meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.21㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 6
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.32°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다. 결과를 표 1에 정리했다.
n층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.12eV이며, 반치폭은 220meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.24㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 7
실시예 1과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한 AlN층 0.2㎛만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1200℃, V/III비가 2500, 계내압력 35mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(8.5slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 140meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.08㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 8
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.23°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
AlN층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 141meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.09㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 9
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.32°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
AlN층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 141meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.09㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 10
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.14°, a축 방향으로 0.24°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.84eV이며, 반치폭은 208meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.29㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 11
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.23°, a축 방향으로 0.19°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.83eV이며, 반치폭은 209meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.23㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 12
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.30°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.85eV이며, 반치폭은 199meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.11㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 13
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.32°, a축 방향으로 0.11°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.87eV이며, 반치폭은 206meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.22㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 14
실시예 10과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한 n층 1㎛ (Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.20eV이며, 반치폭은 215meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.20㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 15
실시예 11과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한n층 1㎛ (Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.16eV이며, 반치폭은 218meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.25㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 16
실시예 12와 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한n층 1㎛ (Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.16eV이며, 반치폭은 209meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.15㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
실시예 17
실시예 13과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한n층 1㎛ (Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.17eV이며, 반치폭은 216meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.30㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 1
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.03°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.74eV이며, 반치폭은 248meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 2.03㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 2
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.41°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.67eV이며, 반치폭은 231meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.63㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 3
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.64°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.70eV이며, 반치폭은 235meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.70㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 4
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.81°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은, 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.68eV이며, 반치폭은 252meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 2.34㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 5
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.03°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은, 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.16eV이며, 반치폭은 251meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 1.30㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 6
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.41°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.13eV이며, 반치폭은 230meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.30㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 7
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.81°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 4와 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.08eV이며, 반치폭은 267meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 1.57㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 8
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.03°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
AlN층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 153meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.48㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 9
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.41°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
AlN층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 141meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.29㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 10
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.81°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 7과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께, a축 방향의 경사)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
AlN층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, AlN층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.96eV이며, 반치폭은 155meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.51㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 11
주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 m축 방향으로 0.42°, a축 방향으로 0.15°경사진 면을 갖는 질화 알루미늄 기판을 사용한 것 이외에는, 실시예 1과 동일한 조작, 평가를 실시했다. 주면의 오프각 이외의 물성(결정 품질, 곡률반경, 표면 거칠기(Ra), 두께)은 실시예 1에서 사용한 질화 알루미늄 기판과 동등한 것을 사용했다.
n층 및 양자 우물층 성장 후에, 얻어진 기판(III족 질화물 적층체)의 PL측정을 실시한 결과, 양자 우물층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 4.81eV이며, 반치폭은 241meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.72㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.
비교예 12
비교예 11과 동일한 질화 알루미늄 기판상에, MOCVD법에 의해 Si를 도핑한n층 1㎛ (Al0 .7Ga0 .3N)만을 형성했다. 성장 조건은 성장 온도가 1050℃, V/III비가 1400, 계내압력 50mbar이며, 원료 가스인 TMA, TMG 및 수소로 희석한 암모니아(9.8slm)을 공급했다.
얻어진 기판(III족 질화물 적층체)을 냉각하여 MOCVD장치로부터 추출하고, PL측정을 실시했다. 그 결과, n층에 기인하는 발광 피크의 피크 위치는 5.19eV이며, 반치폭은 237meV였다. 표면 거칠기(Ra)는 0.37㎚였다. 결과를 표 1에 정리했다.

기판 오프각 분석한 층 PL 피크
위치		 PL 피크
반치폭		 표면
거칠기 Ra
m축 방향
（°）		 a축 방향
（°）		 （ｅＶ） （ｍｅＶ） （ｎｍ）
실시예１ 0.11 0.00 양자우물층 4.76 197 0.18
실시예２ 0.23 0.00 양자우물층 4.86 203 0.20
실시예３ 0.32 0.00 양자우물층 4.79 208 0.30
실시예４ 0.11 0.00 ｎ층 5.17 211 0.17
실시예５ 0.23 0.00 ｎ층 5.15 219 0.21
실시예６ 0.32 0.00 ｎ층 5.12 220 0.24
실시예７ 0.11 0.00 ＡｌＮ층 5.96 140 0.08
실시예８ 0.23 0.00 ＡｌＮ층 5.96 141 0.09
실시예９ 0.32 0.00 ＡｌＮ층 5.96 141 0.09
실시예１０ 0.14 0.24 양자우물층 4.84 208 0.29
실시예１１ 0.23 0.19 양자우물층 4.83 209 0.23
실시예１２ 0.30 0.00 양자우물층 4.85 199 0.11
실시예１３ 0.32 0.11 양자우물층 4.87 206 0.22
실시예１４ 0.14 0.24 ｎ층 5.20 215 0.20
실시예１５ 0.23 0.19 ｎ층 5.16 218 0.25
실시예１６ 0.30 0.00 ｎ층 5.16 209 0.15
실시예１７ 0.32 0.11 ｎ층 5.17 216 0.30
비교예１ 0.03 0.00 양자우물층 4.74 248 2.03
비교예２ 0.41 0.00 양자우물층 4.67 231 0.63
비교예３ 0.64 0.00 양자우물층 4.70 235 0.70
비교예４ 0.81 0.00 양자우물층 4.68 252 2.34
비교예５ 0.03 0.00 ｎ층 5.16 251 1.30
비교예６ 0.41 0.00 ｎ층 5.13 230 0.30
비교예７ 0.81 0.00 ｎ층 5.08 267 1.57
비교예８ 0.03 0.00 ＡｌＮ층 5.96 153 0.48
비교예９ 0.41 0.00 ＡｌＮ층 5.96 141 0.29
비교예１０ 0.81 0.00 ＡｌＮ층 5.96 155 0.51
비교예１１ 0.42 0.15 양자우물층 4.81 241 0.72
비교예１２ 0.42 0.15 ｎ층 5.19 237 0.37
이상의 결과로부터, 실시예에서 얻어진 III족 질화물 적층체는 조성 분포 흔들림이 적고, 저불순물 농도의 것으로, 표면 거칠기(Ra)가 작은 것임을 알 수 있다. 또한, 실시예 1~3에 나타낸 바와 같이, 실시예 4~6으로 나타내어진 고품질인 n층(AlGaInBN층)상에, 양자 우물층을 성장하면 상기 양자 우물층도 고품질인 것임을 알 수 있다.
1: 기판주면
2: c면
3: 오프각
10: III족 질화물 반도체 소자
11: 질화 알루미늄 기판
12: n층
13: 양자 우물층
14: p층
15: p형 캡층
20: 부전극
21: 정전극

Claims (6)

  1. 질화 알루미늄으로 이루어진 기판으로서,
    우르츠광(鑛) 구조의 (0001)면에서 0.05°이상 0.40°이하의 범위에서 m축 방향으로 경사진 면을 주면으로 하는 질화 알루미늄 단결정층을 적어도 표면에 갖는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 기판.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 주면이 우르츠광 구조의 (0001)면에서 0.00°이상 0.40°이하의 범위에서 a축 방향으로 경사지는 것을 특징으로 하는 질화 알루미늄 기판.
  3. 제1항 또는 제2항에 기재된 질화 알루미늄 기판에서의 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에,
    Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN(단, x, y 및 z는 각각 독립적으로 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합은 0.5미만이다.)로 나타내는 조성을 만족하는 AlGaInBN층을 갖는 것을 특징으로 하는III족 질화물 적층체.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x가 0을 초과 0.5미만의 유리수이며, y 및 z가 0이상 0.5미만의 유리수이며, x, y 및 z의 합이 0을 초과 0.5미만이 되는 조성의 AlGaInBN층을 가지며,
    상기 AlGaInBN층의 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 밴드단(band edge) 발광 피크가 4.56eV 이상 5.96eV 미만으로 관측되며, 상기 발광 피크의 반치폭이 225meV 이하인 것을 특징으로 III족 질화물 적층체.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 질화 알루미늄 단결정층의 주면상에,
    직접 AlN층(상기 Al1 -(x+y+z)GaxInyBzN에 있어서, x, y 및 z가 0인)이 적층되며,
    상기 AlN층의 300K에서의 포토루미네선스 측정에 있어서, 상기 AlN결정의 밴드단 발광 피크의 반치폭이 145meV 이하이며,
    상기 AlN층의 표면 거칠기(Ra)가 0.2㎚ 이하인 것을 특징으로 하는III족 질화물 적층체.
  6. 제3항 내지 제5항 중 어느 한 항에 기재된 III족 질화물 적층체에서의 질화 알루미늄 단결정층 및 상기 AlGaInBN층 부분을 적어도 갖는 III족 질화물 반도체 소자.
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Families Citing this family (13)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2016039116A1 (ja) 2014-09-11 2016-03-17 株式会社トクヤマ 窒化アルミニウム単結晶基板の洗浄方法および積層体
US10822718B2 (en) 2016-03-23 2020-11-03 Tokuyama Corporation Method for producing aluminum nitride single crystal substrate
JP6856356B2 (ja) * 2016-11-11 2021-04-07 株式会社トクヤマ 窒化アルミニウム単結晶基板及び、該単結晶基板の製造方法
JP6306677B1 (ja) * 2016-12-19 2018-04-04 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体基板、及び、ｉｉｉ族窒化物半導体基板の製造方法
CN106711023A (zh) * 2016-12-29 2017-05-24 苏州纳维科技有限公司 Iii族氮化物衬底及其制备方法
JP6932995B2 (ja) * 2017-05-23 2021-09-08 Tdk株式会社 窒化物の単結晶
RU2702948C1 (ru) 2017-05-26 2019-10-14 Соко Кагаку Ко., Лтд. Основание, нитридный полупроводниковый излучающий ультрафиолетовое излучение элемент и способ производства основания
US10833474B2 (en) * 2017-08-02 2020-11-10 Nlight, Inc. CTE-matched silicon-carbide submount with high thermal conductivity contacts
CN111164242B (zh) * 2017-09-22 2022-06-24 株式会社德山 Iii族氮化物单晶基板
WO2019189377A1 (ja) * 2018-03-27 2019-10-03 日本碍子株式会社 窒化アルミニウム板
CN111063750B (zh) * 2019-12-10 2021-07-27 广东省半导体产业技术研究院 一种紫外光电器件及其制备方法
CN111064075B (zh) * 2019-12-26 2021-06-15 海南师范大学 一种深紫外垂直腔半导体激光器外延结构及制备方法
US20220320417A1 (en) * 2021-04-01 2022-10-06 Applied Materials, Inc. Method of manufacturing aluminum nitride films

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11233391A (ja) 1998-02-12 1999-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 結晶基板とそれを用いた半導体装置およびその製法
JP2007005526A (ja) 2005-06-23 2007-01-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物結晶、窒化物結晶基板、エピ層付窒化物結晶基板、ならびに半導体デバイスおよびその製造方法
JP2009135441A (ja) 2007-10-29 2009-06-18 Hitachi Cable Ltd 窒化物半導体自立基板及びそれを用いたデバイス
JP2010030799A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板
JP2010123803A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Mitsubishi Chemicals Corp 窒化物半導体
KR20100077213A (ko) * 2007-11-19 2010-07-07 파나소닉 주식회사 반도체 발광장치 및 반도체 발광장치의 제조방법
KR20100086988A (ko) * 2007-11-21 2010-08-02 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 질화물 반도체 및 질화물 반도체의 결정 성장 방법

Family Cites Families (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4435123B2 (ja) * 2006-08-11 2010-03-17 ソニー株式会社 表示装置の駆動方法
CN101652832B (zh) 2007-01-26 2011-06-22 晶体公司 厚的赝晶氮化物外延层
CN101778967A (zh) * 2007-08-09 2010-07-14 昭和电工株式会社 Ⅲ族氮化物半导体外延基板
JP5589278B2 (ja) * 2007-11-21 2014-09-17 三菱化学株式会社 窒化物半導体の結晶成長方法および窒化物半導体発光素子
JP2009132569A (ja) * 2007-11-30 2009-06-18 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化アルミニウム結晶の成長方法、窒化アルミニウム結晶の製造方法および窒化アルミニウム結晶
JP2009161390A (ja) 2008-01-04 2009-07-23 Aienji:Kk 横走流式石灰炉の構造
JP5324110B2 (ja) 2008-01-16 2013-10-23 国立大学法人東京農工大学 積層体およびその製造方法
WO2010024285A1 (ja) * 2008-09-01 2010-03-04 住友電気工業株式会社 窒化物基板の製造方法および窒化物基板
CN102144342B (zh) * 2008-09-05 2013-10-09 夏普株式会社 氮化物半导体发光器件和半导体发光器件
JP5212283B2 (ja) * 2009-07-08 2013-06-19 日立電線株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体自立基板の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体自立基板、ｉｉｉ族窒化物半導体デバイスの製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体デバイス
JP5489117B2 (ja) * 2009-09-01 2014-05-14 シャープ株式会社 窒化物半導体素子、窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体層の製造方法および窒化物半導体発光素子
US9287442B2 (en) * 2009-12-04 2016-03-15 Sensor Electronic Technology, Inc. Semiconductor material doping
JP5494259B2 (ja) * 2010-06-08 2014-05-14 住友電気工業株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子、ｉｉｉ族窒化物半導体レーザ素子を作製する方法
CN103403886B (zh) * 2010-12-29 2017-05-10 夏普株式会社 氮化物半导体结构、发光元件、晶体管元件及其制造方法
EP2761645A4 (en) * 2011-09-30 2015-06-10 Saint Gobain Cristaux Et Detecteurs GROUP III-V SUPPLY MATERIAL, INCLUDING, IN PARTICULAR, CRYSTALLOGRAPHIC CHARACTERISTICS AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11233391A (ja) 1998-02-12 1999-08-27 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 結晶基板とそれを用いた半導体装置およびその製法
JP2007005526A (ja) 2005-06-23 2007-01-11 Sumitomo Electric Ind Ltd 窒化物結晶、窒化物結晶基板、エピ層付窒化物結晶基板、ならびに半導体デバイスおよびその製造方法
JP2009135441A (ja) 2007-10-29 2009-06-18 Hitachi Cable Ltd 窒化物半導体自立基板及びそれを用いたデバイス
KR20100077213A (ko) * 2007-11-19 2010-07-07 파나소닉 주식회사 반도체 발광장치 및 반도체 발광장치의 제조방법
KR20100086988A (ko) * 2007-11-21 2010-08-02 미쓰비시 가가꾸 가부시키가이샤 질화물 반도체 및 질화물 반도체의 결정 성장 방법
JP2010030799A (ja) * 2008-07-25 2010-02-12 Sumitomo Electric Ind Ltd ＡｌＮ基板の製造方法およびＡｌＮ基板
JP2010123803A (ja) * 2008-11-20 2010-06-03 Mitsubishi Chemicals Corp 窒化物半導体

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
X.Q. Shen and H. Okumura, Journal of Crystal Growth, 300(2007)75-78

Also Published As

Publication number Publication date
CN110589757A (zh) 2019-12-20
CN104583470A (zh) 2015-04-29
EP2896725A1 (en) 2015-07-22
EP2896725A4 (en) 2016-05-04
US9343525B2 (en) 2016-05-17
CA2884169A1 (en) 2014-03-20
JPWO2014042054A1 (ja) 2016-08-18
US20150249122A1 (en) 2015-09-03
EP2896725B1 (en) 2022-01-19
KR102062327B1 (ko) 2020-01-03
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