WO2010005111A1 - Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 - Google Patents

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WO2010005111A1
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layer
conductor
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塙健三
佐々木保正
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昭和電工株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a compound semiconductor laminated structure and a manufacturing method thereof. Since it is extremely difficult to grow large sized crystals in the compound semiconductor G a AG a G a, the length of the sapphire has been generally used. However, there are ⁇ 2 3 matching and ⁇ 2 X 0 expansion number difference between the sapphire 11 1 compound semiconductors. In addition, due to the difference in quality between the two, the 11-semiconductor semiconductor pitaxial film directly grown on sapphire has grown in three dimensions, only partially inheriting the quality of crystals. It has always been difficult to keep the shape of the surface flat. As the characteristics necessary for crystal growth, first, it is required to have thermal properties up to and not to react at all times.
  • the quality of the taxial film can be improved by growing it through a material having an intermediate number of taxa films.
  • a film with intermediate properties such as lattice constant, chemical quality, thermal expansion number, etc.
  • the quality of the crystal is inherited by the crystal as much as possible, it is necessary to enter a single crystal.
  • Target crystal Holds the same or amorphous film.
  • the method to do this is to make it at a degree lower than the single crystallinity ().
  • the intermediate method of the axial film The idea is that the quality of the taxial film can be improved by growing it through a number of materials. Therefore, growth through the A layer is considered effective for growing the layer on the sapphire. This is because A has an interstitial constant and thermal expansion coefficient between Sapphire G a, which effectively relaxes lattice matching and heat. In addition, and G a are close to each other in terms of the scientific characteristics, and the interface energy between the two is small. From a different perspective, this can be understood as follows. Sapphire, ie, 0, is an oxide, and the closest chemical chemically is common. The alignment of the children is comparative in; but by using a common, the crystal grows easily. Or only
  • the chemical quality is the closest, and the lattice alignment is inevitable. Therefore, even if it is difficult to lengthen,,, the crystal of sapphire 0 is grown by taking over. Therefore, as long as the flat A layer can be formed as a single crystal, the quality of the taxi film grown thereon can be dramatically improved.
  • Organo-aluminum halogen aluminum or metal aluminum aluminum gas source gas is supplied onto sapphire kept at a high temperature that allows the crystal length of A to be maintained.
  • Method 9 for depositing the A layer which usually requires 1 degree of temperature.
  • the surface A of 0 A can be formed with reproducibility, and since this crystal A layer is accompanied by a gradient composition, the alignment is effectively relaxed in the region of only a few A.
  • the single crystal A layer fabricated by the method of 1 11 1 improves the bonding of the taxi film grown on it, and has a fixed characteristic on the chemical characteristics such as P-photoluminescence). Is However, it is difficult to obtain a reliable child even if current is passed because 3D is rather an aspect of progress.
  • the method 111 makes it possible to form a Rufus layer for depositing an A film that does not cause a three-dimensional length.
  • the film is annealed until it is completely crystallized, the surface begins to be distorted due to the strange orientation that occurs between the first crystallized part and the later part. If a taxal film is grown on top of it, it will occur.
  • the buffer layer is now used in line with () instead of the above.
  • the buffer layer is meaningless to have an intermediate number. It is fundamental to use amorphous with the same crystal composition. Therefore, the most widely used low-temperature buffer method is to use the layer depleted of Ga as a buffer.
  • the number of spatters is from 0 to 0 0
  • the low temperature buffing is that fine crystals are nucleated finely and only the oriented crystals coalesce, and flat crystals can be formed by using the length. Therefore, it is necessary to form an amorphous material. Therefore, the use of low-temperature buff sputtering has emerged as one direction.
  • a reactive sputtering surface or film using a target it is removed from the apparatus and grown using the 2200 0 2 0 2 report, 2 0 0 9 4 5 0 report, special 6 0 7 3 8 2 9
  • the method of inserting a single-crystal layer along the top as described above is difficult to prevent the three-dimensional length by the conventional method, and even if the sapphire is Ra a degree, it is formed on it As for the thin film which is done, becomes over 0A. If a buffer layer is used, it can be partially removed when it reaches the Ga-based conductor composition, so the surface will still be 0 A above Ra.
  • G a is in line with the method that is hardly discussed at present.
  • the reason why the method according to the method was almost lost was that it was larger than the surface of the sapphire wafer at the time of A.
  • the crystal alignment is relaxed by inserting a tufa layer because it does not grow directly on the sapphire crystal.
  • the amount of L used in the system has expanded at a rate of more than 50 every year, triggered by the fact that it was adopted in the battery light of a mobile phone display. And in recent years even if the same display Studies are also progressing in the direction of using the L-battery light for the monitor-battery light. Then, it has been found that the conventional light emitting rate and reliability cannot be obtained with conventional technology, and there is an increasing demand for this.
  • the second single crystal has the same compositional quality as a polyamorphous and finely nucleated all at once.
  • This is a method using a buffer layer in which crystals with the same orientation are combined in the direction.
  • the method of using a buffer is currently the mainstream in system conductors.
  • the position of the atoms that the crystal has once is destroyed, and the crystal progresses partially in the process of raising the low temperature buffer layer, so the location of the crystal level Occurs and the surface is damaged. Therefore, it is considered very difficult to achieve the high level currently required.
  • Patent Document 9 JP 60-173829 A
  • Patent Document 0 Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-40699
  • Patent Document 1 US Patent 6, 6 9 2, 5 Specification
  • Patent Document 2 US Patent No. 6, 7 84, 0 Specification Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 2004-524345
  • Non-Patent Document 1 Japanese Journal of Crystal Growth Vol.13, N04, 1986, pp2l 8-225
  • Non-Patent Document 2 Japanese Journal of Crystal Growth Vol.15 No.3-4, 1988, pp3 34-342
  • Non-Patent Document 3 Journal of Japanese Crystal Growth Vol.20, N0 4
  • Non-Patent Document 4 J. Crysta I Growth, 205 (1999) pp 20-24.
  • Non-Patent Document 5 ApPlied Physics Letters, Vol. 24, No. (1974) pp 5-156
  • Non-Patent Document 6 I. ApPl. Phys. Vol. 53, No.3 (1982) ppl807-180
  • Non-Patent Document 7 J. Vac. Sci. Technol. A Vol.1, No.2 (1983) p p043-4006
  • Non-Patent Document 9 ApPI.Phys.Lett., Vol.20, No.2 (1972), pp71-72
  • the present inventor uses a flat AN crystal seed layer evenly even when using a large substrate with a diameter of 100 mm or more.
  • a flat AN crystal seed layer evenly even when using a large substrate with a diameter of 100 mm or more.
  • the purpose of this bright ring is to increase the rearing degree of the punt in the Z conductor.
  • a sputter-deposited crystal with a crystal spacing of 200 is formed, and then a 11 1 compound semiconductor multilayer structure consisting of a 1 1 compound semiconductor is formed by laminating a conductor, light emission and conductor.
  • the pant rear degree in the conductor is increased by using at least one method selected from the following A) to ().
  • the half-value width of the rocking force in the (0 0 0 2) plane and (1 0 1 1 0) X-ray diffraction of the A 1 N crystal film is less than 100 ar ⁇ ⁇ ⁇ ⁇
  • the substrate temperature when the A1N crystal film is deposited on the surface of the sapphire substrate is 300 to 80,000.
  • Group nitride semiconductor multilayer structure manufacturing method :
  • (D) 8 The method for producing a 1 1 1 1 1 group nitride semiconductor multilayer structure according to any one of the above (1) to (1 7), wherein the diameter of the sapphire substrate is 100 mm or more:
  • a light emitting device comprising the 11 I group nitride semiconductor multilayer structure according to (19) above:
  • FIG. 4 is a schematic diagram for schematically explaining an example of a clear 11 1 compound semiconductor multilayer structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically illustrating an example of a light emitting device using a clear 11 1 compound semiconductor laminated structure.
  • 5 is the longitudinal section E of the A-side layer obtained by Ming.
  • Ming 's compound semiconductor stacked structure
  • the sapphire on top, made of 1 1 compound semiconductor, type conductor (), light emitting () and conductor
  • 6) is laminated, and its sapphire (1) a) has Z side (), A, its cross-section EM child microscope) in 200 fields at least in the direction parallel to true It is characterized by the fact that no crystal is observed, that is, the interval is over 200.
  • the longitudinal section is an image obtained by observing a surface that is perpendicular to the surface
  • the plane is an image obtained by observing a surface parallel to the surface.
  • a cross-section or plane, a focused ion beam () sample is prepared, and is obtained by observing at a high voltage of 200 V with an ion thinning and high-resolution over-electron microscope (REM 900 0 R).
  • REM 900 0 R an ion thinning and high-resolution over-electron microscope
  • the direct crystal observation method is transparent Submicroscope (rnpr nt tr nr py) Method of observing from direction perpendicular to C plane (M) Method of observing parallel direction (EM) EM is high resolution and electron direction is 20 direction You can see the case of the surface, and the one point corresponds to the atom, and only one atom is missing, and you can't see it in EM. If there is an exact and the position is completely in the wrong direction, the lattice should break there, rtu et al. Examined in detail apPh r that was a buffer in the year As a result, the layer reports the coalescence of columnar crystals ("ytr th (1))"
  • n degrees is the limit. Therefore, in order to see the field of n, it is necessary to shift the observation by about 4 places.
  • This is a method of interposing a crystal having a sex between the base and the crystal to be grown in the case of increasing the length, and if there is in that layer, defects will be inherited from there, so as to minimize There is a need.
  • the idea of the buffer layer is to absorb as much as possible as much as possible and absorb the misalignment with the crystal that you want to grow, and lengthen only the crystals that are in the correct position from the many crystals. Because it ’s a way to grow, The required characteristics are completely different from our side.
  • A has a high degree and preferably has an A-plane operative average
  • R a) J S B0 60) is below 2 A, more preferably • 5 A.
  • the length in the C direction can be reduced by effectively using the length, but when spattering is formed, it basically accumulates in the growth direction. Therefore, the surface quality of the material greatly affects the sensitivity compared with the case of the low-temperature buffer layer. Since uneven growth occurs due to the presence of sapphire, it is preferable to control the surface at a high level in order to form without sapphire. For this reason, it is possible to perform the process of creating a surface on the surface by the plastic process, but if this process is too strong, the surface will be roughened. On the other hand, if the surface is relatively large and the treatment is too weak, a sufficiently clean surface cannot be obtained. It is suitable for generating A that cannot always satisfy this balance. Although it may be possible to change the conditions of the plasma process according to the level of this, it is extremely difficult to quantitatively evaluate the level of contamination, so it is actually feasible. Therefore, specifically, it is necessary to fully understand the state before being put into the sputtering machine.
  • the conventional technique uses the low temperature buffer method to grow G a on sapphire.
  • the length of the Ga conductor to the low-temperature buffer layer becomes the degree of the surface, and then the characteristic behavior is that it is filled with the length.
  • the surface of the sapphire can be extended while maintaining the sapphire surface because the Ga film is elongated before the A film, which is not the case with the obvious method. Therefore surface As a result, there is no reflection. Sometimes called A side or A side. However, it can be confirmed here that the growth mechanism is completely different from the low temperature buffer.
  • the amount of light A is 5 or less, more preferably 3 or less, while considering the result and cost as a side, 1 is preferable.
  • the power is low. If the force is higher than 0 Pa and the vacuum is higher, most of the remaining is O and. , O is decomposed in the plasma and supplied.
  • the heater also heats the shield, but if it rises too much, the shield may be distorted, or it may be damaged depending on the material. Considering the from the shield,
  • a clear 11 1 compound semiconductor laminated structure having a high degree, and preferably the value width of the locking cub in the X-fold of the A plane and the 0 0 plane is 0 or less, respectively.
  • the crystal is explained. Roughly classifying into dimensions, 2D and 3D, the dimension of is empty, 2 of is a dislocation, 3D of
  • the crystal is evaluated by measuring the physics linked to the degree of defect.
  • the degree when there was none corresponds to the degree of child defect of G a.
  • this value was 0, it was no longer an indicator. Therefore, there is a method of magnifying the defect by dry etching with C 7 and viewing it with a microscope (pP phy L t t o) .
  • the defect location is directly observed with z. Now, it is possible to determine the degree by C.
  • the defect degree can be predicted by looking at the value range of the XR rocking cub as a method for measuring the defect degree easily.
  • PP • hy (1) This is simple, non-destructive, and full-featured, so it is an optimal method for quantifying crystals. Therefore, this method will be used as a method for quantifying and displaying crystals.
  • the Ga layer which is the final layer of the structure, is analyzed by X-folding, and the value range WM) of the rocking cub in the X-folding of the Ga crystal plane and the 0) plane is used.
  • the WM of the (face) surface is in the order of several thousand to r, and (0 0 is possible. Even if the crystal improves with the layers above it, the Ga layer is 1 rc (1 1 ) Is limited to ar. Corresponds to 3 0 0 rc c on 0 0) plane and X 0 c measured by C method.
  • the XRC spectrum width of the plane is the standard for the tilt of the crystal (the length of the long crystal position)
  • the XC spectrum width of the 00 plane is Pn ⁇ pp hy () L 1), which is the target of crystal orientation in the inside.
  • the typical process is a polishing or sapphire mark.
  • submergence that adheres to the surface, very gentle and strange composition called submergence
  • the organic matter that floats in the air follows the surface of the organic matter, and the dust that exists in the environment that comes from contact with the treatment in the process is removed as much as possible Is preferred.
  • the surface satisfies the following conditions.
  • the crystal position is preferably the C plane.
  • a R a is below 3 A, preferably below 2 A, more preferably below A.
  • the method of lengthening sapphire crystals is an issue where cost is a top priority.
  • a sapphire layer is formed by placing sapphire in a vacuum generating place. Even if the surface of the sapphire is sufficient as described above, it generally takes a certain amount of time for the substrate to be washed and dried before being put into the apparatus. Even if a vacuum is applied in the clean room and taken out in the clean room, the surface generally changes in a wide range depending on the situation. Therefore, it is preferable to prepare the sapphire surface using plasma immediately before putting it in a vacuum chamber.
  • the voltage method, gas type, gas, power, and temperature are important parameters.
  • the method of generating plasm in the chamber is roughly classified as follows: the voltage is CR, and the target to be pressured when the chamber is ascended is classified according to the type of get.
  • the purpose of aligning the sapphire surface before the formation of the sapphire is that it is insulated, and that the target child may be removed from the purpose because it may come to the surface if it jumps out. Therefore, it is desirable to mark based on R pressure.
  • the power should be as low as possible and the lowest level to keep the plasm stable.
  • the power range of ⁇ W degrees is the most appropriate range for the size of the chambers used for light.
  • the gas pressure they collide with each other with high energy. Therefore, if the gas spread is low, the kinetic energy threshold will destroy the base surface, so it is better to use a high pressure within the range where the plasma can be kept stable. However, if the gas pressure is forcibly increased, a large amount of power is required to keep the plasma stable. If the power is higher, defects may be introduced than the surface is trimmed. Therefore, the following is the most appropriate range. Temperature is not a very important parameter for the purpose of trimming the surface of sapphire.
  • the objective can be achieved at any time from temperature to 0, but preferably from 300 to 95. However, from the point before Is desirable. If it exceeds, damage may become too large. In addition, it is possible to perform surface plastering with another chamber, and it is possible to raise the throughput and set the temperature separately.However, it takes time from surface plastering to the next generation. There is a disadvantage that stains on the surface can occur.
  • a crystal is a crystal that is the same crystal in every minute. However, unless it is perfect, it exists in some way, and its position slightly changes in the crystal depending on its position. Therefore, it is actually difficult to cut which defect enters and where it is a single crystal.
  • the following conditions must be satisfied so that at least 20 nm is not visible in the EM observation on the sapphire side layer.
  • the width of the flutter on the so-called crystal plane is the first issue. If the pita is sufficiently sheared, it means that the planes with no gaps are lined up with a constant spacing. Next, the degree of whether or not it is facing the same direction is the king king's shear (WM). If this is disturbed, it may grow in an arbitrary direction, and a smooth surface cannot be secured. Therefore, as a side, it is necessary to consider both the 1) and 1) surfaces. Since the () surface is a mark indicating the degree of cloth against the surface, it is a precondition that it is very shy.
  • the value range of the rocking cuff on the surface is a standard indicating how many times it is partially rotated when viewed from the direction perpendicular to the surface. This is an important parameter for minimizing the flow of the liquid as it will cause a pierced hole in the C direction. However For this reason, there should be no discontinuous boundaries.
  • the bright side layer is 1) It can be confirmed that there is no discontinuity in the x field in the plane where the value of the rocking cuff of the surface is 17 or less.
  • the value width of the folding lock on the () and 1 1) planes of A (if F is preferably less than 1 r and 1 ⁇ , respectively, the Ga conductor can be axially extended on the
  • the Xa CM of the Ga contact layer, which is the last layer grown, can be obtained at the (r) and (r) levels, preferably on the (1) plane.
  • control the content of A obtained in order to obtain the above 11 1 compound semiconductor multilayer structure, it is preferable to control the content of A obtained to be 5 or less.
  • the control method can be based on the aforementioned method.
  • target type As a clear A-side layer, other important parameters in the production of a clear A-side layer include: target type, voltage / method, gas type, target plasm shape and volume to confine the plasm, gas power, marking Power is the degree. I will explain them.
  • the method of generating plasm in the chamber is roughly divided.
  • the target to be applied is classified as a target.
  • the target for A is considered to be the case where A is the target, and the case where it is put as a high A target and decomposed with a plasma to react with A.
  • A If you want to burn the powder, insert C e O, etc. There is a problem that it is difficult to obtain a target with a high degree.
  • a 6 is commercially available. For clarity purposes, a purity of at least 5 is preferred.
  • the target When discharging at C, the target must be conductive. Therefore, if you select A as the target, it must be the voltage R. If the target is A, C and R have the potential. However, there is a case where A is formed on the A side and is insulated, in which case the electric charge is accumulated and a lightning strike can occur. Thus, pulses can be used so that no C film is produced.
  • the advantages of C and R are as follows.
  • the source of C is cheap. You are easy. Since the so-called anode is clear, the place to be formed and the place to be formed is decided. It is easy to calculate the decrease.
  • the stable range of R is wide. Wide range of kinematic energy.
  • Both R and R need to create a field to stabilize the plasm.
  • fields such as permanent stones and electromagnets.
  • the stones are often moved to create a magnetic field.
  • the target is shaped
  • a combination of field generation methods is also common.
  • R using the A target is most suitable.
  • the target is A
  • a gas having an effective mass such as AX e, or A alone (below, we will explain A as a rare gas)
  • the target is AA. And necessary. If it is only, it will become A before child A is released, and it will hardly come out. If only A is present, a metal A film is formed. If the amount of, is increased, A will be formed, but if the amount of, is low, A will be insufficient and the film will be colored. A just activated to jump out the atom
  • a mixture of r and at an appropriate ratio It must match the number of A children that are being struck. If there is a surplus, a large amount of defects will be introduced into the A crystallinity. Therefore, it is preferable to use a mixture of r and at an appropriate ratio. It also changes depending on the gas power. A The pumped speed depends on the power, but not on the gas pressure. However, the lower the gasification gas pressure, the higher. Therefore, it is preferable to lower the A ratio when the gas pressure is low, and it is also preferable to decrease the A ratio even when the printing power is high.
  • the raw material used here a compound such as generally known can be used. If gas is used as a raw material, the equipment is simple, but, and are very stable and difficult to activate. Therefore, it is difficult to obtain high reactivity. As a matter of fact, by placing it in a sapphire plasma, it is possible to obtain the degree of availability even though it is exposed to ammonia because it utilizes the fact that is activated near the surface.
  • the target must have a diameter to form the entire surface. It is common to put a field to stabilize the plasma, but the place where the magnet is placed is on the target side. As a result, the field concentrates on the target surface, and the target surface also increases in plasm.
  • the purpose is to react the energized plasmons with each other on the substrate surface, it is preferable to place the plasm as close to the plasm as possible. If the target is too far apart, it will not be possible to place it in a place with a high degree of plasm.
  • a degree of target sapphire is suitable for a diameter target. In this case, it is preferable because it is deposited in a sapphire plasma by sputtering.
  • the shield not only prevents the surface of the chamber from getting dirty, but it also has an extreme crack if it is attached to the chamber and defines the shape of the plasm. In order to increase the efficiency, it is necessary to improve the exhaust efficiency. For that purpose, the smallest chamber is better. But Plaz is too small If you confine yourself, you will have people until the syllab is struck by a plus and the syllabus is made. In particular, molecules are always attached to the shield surface, and when this is released by plasm, 0 enters the film. Therefore, it is preferable to arrange the shield to some extent, not the method close to the target, and at least the diameter is preferable.
  • A is 0 to 50 m, preferably 25 to 35. If it is thinner than 0, it piles up on top. 1) It is difficult to raise the surface sufficiently. On the other hand, if it is over 50 m, the () surface will begin to deteriorate.
  • the A side (and the type conductor), the light emission) and the conductor
  • G a is methyl gallium (MG or trityl gallium)
  • A is methyl aluminum MA) or triethylaluminum () is methyl indium (M or triethyl indium EV charge Ammonia is used.
  • silane (S or silane (S)) can be used as an S material for impure pantium.
  • CM biscyclopentadinesium
  • ECM biscyclopentadignesium
  • G a is lower than the degree at which decomposition begins. G a starts to subtly decompose when it exceeds at, and reliably decomposes at above. Of this G a
  • a crystallinity side G a crystal near the Ga crystal plane contains a relatively large amount. If this is grown to a certain degree, defects can be eliminated and a low crystal can be obtained at all times.
  • the thickness required for pulling out is at least necessary, and in order to obtain sufficient crystals, 4 to is the range normally used. Even lower than this, the effect is diminished and the warp is increased. In the case of an edge, the crystal begins to crack. If it is too large, autocluffing in the element process for attaching the electrode becomes difficult.
  • the locking face M) of the two sides is below a c s e c, preferably below 60 a c s e c, and
  • the rocking cub of the surface is 300 0 a c sec lower, preferably 2 5 0 a c sec lower. (Because the plane is correlated with the position, this means that the amount of the position is extremely small. Is correlated with this position, because how much of the current flowing between them is This is because the light emission rate is converted to light, but if there is a flow that flows through the penetration, the rate decreases.
  • the length of the system conductor is basically the same as when grown on a low temperature buffer using.
  • the idea of selecting a degree near the beginning of growth and decomposition is prevented. Therefore, as described above, the lower the degree of defect, the higher. Since it grows from the side layer, it has the feature that it can grow from a relatively low degree of defect.
  • the buffer layer of conventional or a If the buffer layer of conventional or a is used, it will be in the order of several thousand to r on the () surface and F cannot be determined on the (1) surface when displayed by the buffer layer connection.
  • the value width (F H) of the side layer and the (11) plane folding lock is 0 rc and 1 ⁇ 7 or less, respectively.
  • the surface will decrease while growing.
  • an A side on top of the type conductor (), light emission
  • a 11 1 compound semiconductor 20 made of a conductor is stacked to obtain a 11 1 compound semiconductor stacked structure.
  • type contour on top of a side
  • type cladding on top of a side
  • an underlayer can be provided under the mold contour ().
  • a Ga compound semiconductor is used, and in particular, A Ga or Ga can be preferably used. It is preferably 0 ⁇ m above the formation, more preferably 0.5 ⁇ 5, and most preferably above.
  • the type contact is preferably impure type such as S Ge, and is preferably a composition of a system conductor constituting the ground layer and the type contact layer.
  • the thickness of these totals is not particularly limited, but is preferably set to ⁇ 20.
  • a mold tarad () is provided between the mold contour () and the light emission (). Although not particularly limited, it is preferably 5 to 500.
  • the mold ladder (contact) constitutes the mold conductor ().
  • the type cladding () is not particularly limited as long as its band energy is larger than the band energy of light emission) and can trap light emission.
  • a G a is preferably used.
  • the type of the ladder () is not particularly limited, but is preferably ⁇ 40.
  • the type impurity is not particularly limited, but preferably M.
  • barrier layers Ga layers that become Ga () that becomes 5 a are alternately stacked.
  • the raw material supply volume for Group 11 can be adjusted to the growth time. It is preferably between 700 and 0 0 in terms of the septa.
  • the growth is selected within a range that does not become so high. This is because the barrier layer is easier to maintain crystals as much as possible, but if it is too high, n will decompose. It is preferable that the barrier a) is finally grown and terminated (barrier).
  • the type contact is preferably a line, for example: MG MA and punt CM are fed with the above-mentioned tarad along with the carrier gas and / or both gases.
  • the range of 98 0 to 0 is desirable depending on the degree of synthesis. It is 8 30 to 9 70 in the case of Hue. If the temperature is lower than that, a crystalline tax layer is formed, and there is a possibility that the holity of p cannot be increased. Also, at a high level, the well Ga may be decomposed and emitted from the light emission located in the lower layer.
  • There is no particular limitation on the force but preferably 50 P (50 mA lower). M sent as a punt is 50 K P (50 0 ba) lower. This is because the degree distribution in the inward direction of type contact 2 becomes one.
  • the contact layer is measured by the growth level wafer surface or spectrophotometer, and divided by the growth time. Also type contact
  • Sputtering to form the pole can be performed by applying the conditions using a conventional sputtering device. It is housed in a chamber in which gallium compound semiconductors are stacked. The chamber is evacuated until the vacuum reaches 0 to 0 Pa. Introduce r into the chamber and discharge after discharging to 0 ⁇ ⁇ 0 Pa. Preferably set it within the range of 0 ⁇ 2 to 5 Pa. The power to be supplied is preferably in the range of 0 ⁇ 2 to 2 ⁇ 0 kW. The thickness of the layer to be formed can be adjusted by adjusting the discharge and supply power.
  • contact () (4) is produced by dry etching.
  • BE pitoxy or a method that can grow semiconductors.
  • the punt carrier degree in the conductor is calculated from less than X 0 by using at least one method selected from the following A) to). From the point of luminous intensity and crystallinity, it can be easily increased to X 07 c ⁇ which is a suitable range.
  • the electrical resistance of the type conductor preferably • cm to 200 c, particularly preferably c to cm, is determined by the general r n f r L ngth r) method.
  • Processing can also be performed while applying an electric field.
  • high frequency F high frequency
  • the wave number of the frequency is preferably 0 z to 400 MHz. Impurities are activated by the frequency, and the degree of carrier can be increased.
  • the heat treatment can be performed while a current flows in the direction.
  • heat treatment can be performed at 300 ° C. while flowing the forward flow above.
  • the heat treatment can be performed while V-shot. V from 20 0 to 3 50 0n is preferred.
  • the 1 1 compound semiconductor multilayer structure is processed.
  • the plasma may contain oxygen such as () plasma, and can be performed in the cases of 0 0, 40 0, for example, and is not particularly limited.
  • Crystals are said to exhibit resistance even if punted due to the following reasons.
  • the system is easy to fly and nitrogen is easily formed on the crystal. If it exists, it is easy to become a conductor without being impure. For this reason, even if it is impure, it is not a pure conductor, and the mold is insulated. Easy to become.
  • this element atom binds to prevent the element from functioning as a susceptor, and even if it is impure, it does not become a semiconductor but exhibits resistance.
  • the sapphire side layer is formed by the light method, and the nop n S n n
  • a 0-ring it is up to 1 of the chamber itself, and it is necessary to have a structure that heats only the plasma contact (shield, wafer holder, etc.).
  • the optimum quality of the shield is. If the part of the surface is only encapsulated in the plasma, it can be anything that can withstand heat, but it can be trapped by the shield plasma and enter the crystal. Even if they are mixed, there are only few problems. Metals such as r can affect the properties even in very small amounts. However, the area around the heater, such as the wet holder, will be damaged if the temperature rises above. Therefore, it is optimal to form a thermal metal such as titanium stainless steel or molybdenum.
  • the target can be formed by reactive sputtering with r and gas on a metal target of aluminum.
  • special attention should be paid to the possibility that the wafer is directly impure when it is directly held by the wafer. This is the best. In general, it has been added, and is one of the most disgusting things as impure. It is better to choose carefully those that are not
  • the gas can be confirmed by quantitative analysis (for example, r n pc t r).
  • Plas is confined to a place where the place is located, so it is widely used as a way to define the place and the degree of occurrence of the place.
  • the temperature should be as low as possible in order to reduce the plasma damage as much as possible. However, if the value exceeds, the solution starts to increase. The purpose is to remove only the g, but if it is too high, it will come off and the g will be merged. It varies greatly depending on the appropriate plasm and the electric field applied between them.
  • a lamp can be provided by providing a cover according to a stage known in the industry.
  • a technique for changing light emission by combining a light emitter and a light body is known, and such a technique can be used without any limitation.
  • the phosphor it is possible to obtain light having a longer wavelength than the phosphor.
  • color emission can be achieved. It can also be a presenting lamp.
  • a lamp it can be used in any way, such as a side-by-side backlight for mobile phones and a top-bi used for a display.
  • Lamps made from bright gallium-based compound semiconductor light emitters have high luminous power and low drive voltage, so sub-devices such as mobile phones, displays, and panels that incorporate lamps made by this technique, and their children It is possible to achieve high performance by using a power source such as a vehicle computer or a game with a built-in device. In particular, it is effective in battery powered devices such as mobile phones, games, and automobiles.
  • a sputter machine with a target of 5 has a setside (the target has a target sapphire S).
  • F power was applied between sapphire chambers. F-powered between the side's target targets. The matter is as follows, and it is the level of the philosophy to prepare the surface and the reason for A.
  • the characteristics of the obtained side film were as follows.
  • a GaN-based semiconductor layer (was grown by MOCVD.
  • the growth conditions were as follows.
  • methylgallium MG which is an organometallic material, was used, and ammonia (, was used as carrier material.
  • Carrier gas was, and a contour (4 n) layer was formed by adding a punt.
  • the mold conductor used S as the punt material, and silane S) as the S material. The punt is supplied with carrier gas.
  • the septa degree is changed from to C.
  • the dust was taken out, the system layer structure was introduced, and the, was introduced and discharged between the holder and the shield of the holder to discharge the plasma.
  • the cases were as follows.
  • the width of the locking layer of the contour layer was 4 5 r and 25 r on the 0 0 0 2 plane and the 0 0 plane, respectively. 3 chips
  • a chip was fabricated using a taxi layer structure wafer having the above-described contour layer.
  • a positive electrode made of O was formed on the mold contact by sputtering. By the following work, it is made of O on gallium nitride compound semiconductor.
  • the conductive oxide was synthesized.
  • O is formed on a type A G a contactor using an autoclave technique and an etching technique.
  • Oxide was formed.
  • the conductive oxide first, it is put in a sputtering layer in which a gallium nitride compound semiconductor is stacked, and about Z is initially deposited on the type AG a contour by using R sputtering to obtain approximately 400 Were stacked by C sputtering.
  • the value of R is approximately a, and the supply power is 0.5 W.
  • C is about 0 ⁇ 8 Pa, and the power supply is 1.5 ⁇ W.
  • the film formed on the glass was measured, it was the light transmission resistance.
  • the chip was connected with xindin, the negative electrode and the electrode were connected with lead wire A). Of the silicon.
  • the forward flow was passed through the negative electrode and, and the electrical characteristics and characteristics were evaluated by integration. The results were as follows.
  • f is when current flows in the direction. Because it is the power before If there is a risk, it will go down. Therefore, the value is better as much as possible.
  • f 2) is a so-called dynamic voltage, which is better as much as possible. If the P-type conductor carrier level is not sufficient, the P-contourer will not be able to remove the limiter and this value will increase. This is the current when 2 0 is applied in the direction of 20 V). Represents retardability. There is a relationship with reliability, and even if the carrier level increases and the level increases, it is inappropriate if this value increases. 0 is when 0 is turned in the direction.
  • Emission 2 W light wavelength measured at 4 46 3 In addition, from the diameter 1, excluding non-defective products, 500,000 were obtained. System layer structure and plasma The electrical characteristics and characteristics were evaluated by integration by flowing a forward current through the negative electrode and the package obtained by various methods. The results were as follows.
  • the plasma chamber was charged with and heat treatment was performed without forming the plasma. In other words, until atmospheric pressure, only pita power is put in seconds,
  • a package was produced in the same manner as in the above, except that the discharge in the plasma was changed as follows (in the case of 0, 0, gas 3.0 Pa, power 50 W 60). Its characteristics and sex were evaluated by integration. The results were as follows.

Abstract

本発明によれば、高度の結晶性を有し、平坦なAｌN結晶膜シード層を用い、かつｐ型半導体層におけるｐ型ドーパントのキャリア濃度を増大化させることにより、特に直径100mm以上の大型基板を用いる場合でも全面均一に平坦なAｌN結晶膜シード層を用いて、信頼性の高い高輝度のＬＥＤ等を得ることができる。本発明は、サファイア基板表面に、シード層として、縦断面ＴＥＭ（透過型電子顕微鏡）写真の２００ｎｍ観察視野において結晶粒界が観察されないＡｌＮ結晶膜を形成させ、ついでＩＩＩ族窒化物半導体からなる、ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を積層してなるＩＩＩ族窒化物半導体積層構造体を製造するに際し、下記（Ａ）～（Ｄ）から選ばれる少なくとも１種の方法を用いてｐ型半導体層におけるｐ型ドーパントのキャリア濃度を増大化させる。 　　(Ａ）ｐ型半導体層の成膜をN2主体のキャリアガスを用いて行なう。 　　(Ｂ）ｐ型半導体層の成膜終了後の冷却中の雰囲気をN2主体にする。 　　(Ｃ）得られたＩＩＩ族窒化物半導体積層構造体を熱処理する。 　　(Ｄ）得られたＩＩＩ族窒化物半導体積層構造体をN2プラズマ処理する。

Description

明の
化物半導体積層構造 およびその製 術分野
本 、 化物半導体積層構造 およびその製 法 に関する。 1 化物半導体G a A G a G a では大型の ルク 結晶を成長することが極めて困難であるので、 サファイ を として いた タキシヤル 長が一般に 行われてきた。 しかし、 サファイ 上記 1 1 化物半導体の 間には ～ 2 3 整合および～ 2 X ０ の 膨張 数差が存在する。 また、 両者の 学的 質が違うために、 サファ イア上に直接 長した 1 1 化物半導体工ピタキシヤル膜は、 の 結晶としての 質を部分的にしか受け継がないで、 三次元 的に成長してしま 、 表面の形を平坦に保つことも 常に難し と されてきた。 の 結晶 成長させるための に必要な特性 としてまず、 までの 熱性と、 その 度において ，に反応 しないことが要求される。 この点から、 使用 能なコス トで製 能な基 としてはサファイ しか 在しな 。 そのなか でもコス トを 較するとサファイ が圧倒的に有利であり、 実際世 の中で生産されている 系の発 L ) の 上がサファ イア を使用するものである。 しかし、 サファイ とは格 子定数が違い、 熱膨張 数の さ らに化学的特性が違 ために 結晶は成長させるこ上ができないとされている。 この 果、 サファイア 上に作製したGa は ろ ろな 夫で大幅な改善がなされてきたとは え 部にかなり高密度の 包含しており、 発光 命を十分に向上させることに限 界があるとい 問題があった。
般的に、 格子 整合の きなへ ピタキシヤル 長で結晶 の 結晶 得る方法としては以下の りの え方の流れ がある。
タキシャル膜の中間的な 数をもつ 料を介 して成長を行 ことにより タキシヤル膜の品質を向上すること ができる。 すなわち、 格子定数、 化学的 質 熱膨張 数などが中 間的な性質を持つ 膜を間に 。 その 合には、 の 結晶の 質をできるだけそのまま 結晶で受け継ぎた ので単結晶 入する必要がある。
的の 結晶 同じ物質の あるいは非晶質の膜 を挟む。 常、 それを する方法は単結晶 度より も低い 度で成 することによって作製する ( ) 。
(サファイア 上のシリ コン)などの タキシヤル 長で検討 されたのが始めである。 そして、 サファイア 上の では低 温バッファ として成功を収めた。 その バッファ 上 では の 度が高く 、 その中で結晶 位が良く った結晶 のみが選別的に成長・ することで の 生を抑え、 長 方向の 長がバッファ 上で速いことを利用して平坦 するもの である 崎勇 日本結晶 0・ PP pp および
1 pp 等) 。
まず の え方は、 タキシャル膜の中間的な 数をもつ 料を介して成長を行う ことにより タキシヤル膜の品 質を向上することができるとする考え方である。 したがって、 サフ ァイア上の 層を成長させるためにはA 層を介した成長が 有効であると考えられる。 これほA がサファイ G a の 間的な 子定数と熱膨張 数を持つため、 格子 整合と熱 みが効 率的に緩和される結果である。 また、 と G a の 学的特性 が近く 、 両者の間の界面 ネルギも小さい。 これは見方を変えると 下のようにも理解できる。 サファイア、 すなわち ，０，は酸化物 であり、 これに化学的に最も近い 化物は を共通にして る である。 子の 整合は ;で 較的 き が、 を共通にしてい ることにより 結晶が成長しやす 。 また は が唯一
混ざり合う 合物であるので、 化学的 質は最も近 し、 格 子 整合は しかな 。 したがって、 ， ， を直接 長させる のは難しくても、 のよ に を めばサファイア ０ の を引き継いで の 結晶を成長させ 。 したが って、 平坦なA 層を単結晶のまま 成できさえすればその上に 成長する タキシヤル膜の の 質を飛躍 に向上させ ることができる。
上の目的のA 法としては以下の 3つの 法が知られ ている。
1 ・ サファイア 。 ， ， ア ン等の窒素原料ガ ス 囲気中で熱処理することにより 表面を単結晶A する 方法 ) または ， ， 囲気中でA 着させる化学 ) 。
A の 結晶 長が可能な高温に保ったサファイア 上 に有機アルミニウム ハロゲン アルミニウムあるいは金属アルミ ニウム アルミニウム ガス 素原料ガスを供給し A 層を堆積する方法 9 であり 、 通常1 で 度の 温が必要となる。
5 ～ ０ ０ の アルミニウム ガス 素 原料ガスを供給し ０～ ０ ０ ０ Aの もしくは ル ファスA 層を堆積した ・ これより高温でアニ ルすることに より 結晶 する方法 4 報、 特 5 4 4 ) 。
の 法では、 表面 化の ０ Aの を再現性 く形成できる え、 この 結晶A 層は傾斜 な組成 化を伴 うためわずか数 ０ Aの 域で効果的に 整合を緩和する。
では1 O と 空が必要であり 、 ～ と う高温の 気と ， を反応させる。 しかし・ これらの 法で作製したA 層は窒素化反応が に進 まず ０ Aのオ ダ で表面 れを起こしやすい。 面が荒れたA 上に タキシヤル 長を行 と、 の 加に伴いこの 強調され な表面 状が得られない。
方、 11の 法で作製したA 層は高温で 長を行 ため、 細に 斉に成長 を発生させることができず、 順次 生す るので三次元 長が避けられない。 t らは を高温で成長させる ときも ，の 量を極 なくすることにより、 単結晶の 長を抑 えて 細に 斉に多 生成させ、 長を促進するこ とで平滑 を出すという バッフ で使う機構が働かな と、 表 面が平滑な 得られな として る ry ta r th ( ) )
上のよ に、 1 1 1 の 法で作製した単結晶A 層は、 その上に成長した タキシヤル膜の結 を向上させ、 P フ ォ トルミネッセンス) 性などの 学的特性の 上に 定の きは するものの、 三次元 はむしろ 進され の 面となるので電 流を流しても信頼性のある 子を作れる を得る ことは難し 。
また、 111の 法では 三次元 長が起こ らないよ な A 膜を堆積するため な ルファス層の形成が可能となる。 ところが、 完全に単結晶 するまでアニ ルすると初めに結晶にな った 所と後から になった 所とで 妙に方位の が生じる ため 面が乱れ始める。 その上に タキシヤル膜を成長する としだ に 生じてしま ことになる。
上のように、 サファイア 板の上にGa 結晶を成長させる タキシヤル 長において、 中間的な 数をもつ 結 晶 シ ド層を使 方法は古くから検討されてきたが、 表面
を維持することができずほとんど められているのが現状である そこで、 現在は上記 ではなく ( )の え方に沿ったバッ ファ 層が用いられている。 バッファ として使う場合は中間的 な 数をもつことに意味がなく 長させたい 結晶 同組成 で 非晶質の 用いるのが基本である。 し がって、 G a を くの した層をバッファ とする低温バッ ファ 法が最も広く いられている。
これに対して・ な を得る方法としてスパッタ も古くから検討されてきた。 ・ ・ u k らは次のよ な報告をし ている ( pP hy L tt r ( Pp ) 。 すなわち、 タ ゲッ トを ０ ， orrが達成できる反 応 器を使って、 ，ガスで させ、 の ( ) サファ イア を させ、 反射 解析で単結晶 膜ができ たとしている。 しかしながら、 得られた 膜は反射 折で バタ ンが 種類であるというだけにすぎず、 晶の がな いこと、 および 面性、 についての 述は何もされていな 。 その 、 ・ t 等は高 タ ゲッ トを使って rと との ガス を放電させ 単結晶 の上に をつく り 件と成 した 質とを詳しく調 た ( pp hy ( Pp 1 1 hn ( pp
) 。 ・ ng等は ( 11) ( に同様の 件で温度を 。
C 上にあげて 験をしており、 両者とも 面に方位を えて 非常に細か 晶の 面が平滑な 膜ができたと報告して る pP phy ( pp ) その はエネルギ が 6・ 2 もあることから 合物半導体と しての 途が ろ ろ議論されたが実用には至らなかった。
プラズ を発生させると高いエネルギ をもった電子の れが発 生し、 これが結晶に打ち込まれると、 わゆるプラズ ダメ ジと いわれる 陥が結晶の中にできる。 そこで できるだけ の 望まれる半導体の 途では 積極的には使わ れてこなかった。 しかしスパッタ が数 ０～ ０ ０ の
再現よく する方法としてきわめて優れた方法であることが、 Ⅵ 導体の プロセス ドデイ スタの の 野で 層の 能性の 大量に安定して生産してきた実績 から 透してきており、 スパ の 討が精力的に検討される ことになった。 スパ を した場合には ルファ ス であることが多く 、 単結晶を した報告は極めて少な い。 特にプラズ ダメ ジと 言葉があるよ に単結晶をプラズ に すと結晶が壊れてしまうと考えるのが一般的である。 上よ り の を維持して する方法として 極め て有利な方法であるが、 結晶 を上げる方法としては省みられるこ とは非常に少ない。
方、 細に多 斉に核 生させ、 方向が った結晶 のみが合体し、 長を使う ことにより平坦な 結晶ができる と うのが低温バッフ の え方である。 したがって、 非 晶質の に成 する必要がある。 そこで低温バッフ の スパッタ を使う というのが一つの 向として浮上し た。 あるいは タ ゲッ トを用いた反応スパッタ ルファ ス または 膜を成 した後に装置から 度出し、 を使っ て を成長させることになる 2 ０ ０ ０ 2 8 6 2 ０ 2 報、 特 2 ０ ０ 9 4 5 ０ 報、 特 6 ０ 7 3 8 2 9
) 。
C u 0らは1 年にサファイア タ ゲッ トを使った反応 スパッタ の 向が った するのに成功し pp hy L tt ( pp
) 、 さ らに、 その 術を発展させてスパッタ バッファ と下地層とを作製する方法を提案した ( 6， 6 9 2 5 6 8 細書、 米国 6 7 84 細書 特
4 ) 。 上にコラム ) 状の結 多数発生 させ、 装置上の工夫と rと の 、 放電パワ などの 件を変え ることにより、 その 上で結晶 位がほぼ って るものだ けが合体して く という 長を使 ことにより 上に 単結晶 得ている (たとえば 米国 6 6 9 2 5
細書の g )
記のとおり、 サファイア 上に 系 導体をへ ピ タキシヤル 長する方法として、 )の 間的な 理的・ 学的 質を持つ 結晶シ ド層を挟む方法と ( )の 的の 結晶 同じ組 成の ・ 晶質を 細に 斉に核 生させ 方位がそろっ たものだけを合体成長させるバッファ との りの え方があ り、 ) の 法が普及した。 サファイア の を維持して する方法としてスパッタ が考えられ く検討された 。 しかしながら、 もしくは非晶質のバッファ として有効 であったが、 平坦な 結晶シ ド として検討されたことはなかっ た。 それはスパッタ が単結晶を作る方法としては さない方法で あると 般には考えられて るからである。
上のように の え方に沿った単結晶の 層を挿入す る方法は従来の 法では三次元 長を防ぐのが難しく 、 サファイア の さがR a A 度であっても、 その上に形成され た薄膜は が ０ A 上になってしまう。 バッファ 層を用い ると、 G a 系 導体成 に昇 した時点で部分的に ができるので、 表面 がやはり R aで ０ A 上になっ てしまう。
これに対して、 現在 流の の バッファ とは異なり、 現在ほとんど 討されていない の え方に沿っ てG a よ とするものである。 の え方に 沿った方法がほとんど 敗してきたのはA の した時 点で表面の サファイアウエ の 面と比 て大きく れ てしまっていたことによる。
記のよ に、 サファイア 晶の上に直接 は成長しないので の ツファ 層を入れることにより結晶の 整合を緩和 し 時としては飛躍 に優れた 晶の 長に成功し、 L の 度を実用に耐えるレベルに向上させ 。 その 果、 系 使ったL は携帯電話の ディスプレ のバッタライ トに採 用されたのをきっかけとして 要が毎年 5 ０ 超える速度で拡大 してきた。 そして、 近年同じ ディスプレ であってもパソコン モニタ 用のバッタライ トに対してもL バッタ ライ トを 使う方向で検討が進んでいる。 そ すると、 従来の では 分 な発光 率と信頼性が得られな ことがわかってきており、 さ らな る の 求が強くなってきて る。 ピタキシヤル 長をする場合、 以下の つの 法がある。 すなわち、 第一の 中間的な 理的・ 学的特性を持つ 結晶シ ド層を挿入する方法 であり、 第二の 単結晶 同じ組成の 質を多 非晶質で 細に一斉に核 生させて、 方位が合っている結晶を 向で 合体させるバッファ 層を用いる方法である。 そのうち バッフ ァ を用いる方法が 系 導体では現在は主流である。 ところが 、 バッファ 層を入れる限り、 一度 の 結晶がもつ しい 原子の 置を崩してしまう ことになり、 また低温バッファ 層を成 長 度まで させる過程で部分的に結晶 が進むので結晶 レ ベルの う場所が発生し、 表面の が損なわれる。 したがって 、 現在 求されている高度の を達成することは非常に難しい と考えられる。 術文献 2
3
4
5 4
6 5
7
8 2 ０ ０ 9 4 5 ０ 特許文献 9 特開昭6０-173829号公報
特許文献 ０ 特開昭48-4０699号公報
特許文献 1 米国特許 6， 6 9 2 , 5 号明細書
特許文献 2 米国特許第 6， 7 84, 0 号明細書 特許文献 3 特公表2００4-52345０号公報
非特許文献
非特許文献 1 日本結晶成長学界誌Vol.13, N0・ 4 ， 1986, pp2l 8-225 非特許文献 2 日本結晶成長学界誌Vol.15 No.3-4, 1988, pp3 34-342 非特許文献 3 日本結晶成長学界誌Vol.2０, N0 4
・ ・ 1993 pp34 6-354
非特許文献4 J. CrystaⅠ Growth, 2０5 (1999) pp2０-24 . 非特許文献 5 ApPlied Physics Letters, Vol.24, No. (1974 ) pp 5-156 非特許文献 6 I.ApPl.Phys. Vol.53, No.3(1982) ppl8０7-18０
非特許文献 7 J. Vac. Sci. Technol.A Vol.1, No.2 (1983) p p4０3-4０6 非特許文it8 J.ApPl.Phys. VoI.75, No.T (1994) pp3446-3455 非特許文献 9 ApPI.Phys.Lett., Vol.2０, No.2(1972),pp71-72
発明の概要
発明が解決しようとする課題
本発明者は、 高度の結晶性を有し、 平坦なAlN結晶膜シー ド 層を得ることにより、 特に直径1００mm以上の大型基板を用いる場合 でも全面均一に平坦なA N結晶膜シー ド層を用いることによ り、 結 の G a 得、 信頼性の い高 度の 得ることを目的とする発明を完成させた。 、 この 明の 環として、 さ ら Z 導体 における パン トの リ ア 度を増大 させることを目的とするものである。 題を解決するための
上記の 題を解決するために、 以下の 明を提供す る。
サファイア 表面に、 シ ド として、 結晶 の 隔が 2 ０ ０ 上であるA スパッタ 積させ、 つ で 1 1 化物半導体からなる、 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 1 化物半導体積層構造 を製 造するに際し 下記 A) ～ ( ) から選ばれる少なく とも 種の 方法を用いて 導体 における パン トの リ ア 度 を増大 させることを特徴とする 1 1 化物半導体積層構造 の
( ) 導体 の ， 体の アガスを用いて行 。
(B) 導体 の 了後の の 囲気を ， 体に する。
C ) られた 1 1 化物半導体積層構造 を熱処理する ( ) られた 1 1 化物半導体積層構造 ，プラズ 理する。
2 ) 処理が ０～ ０ ０ の 度で行なわれる
に記載の 1 化物半導体積層構造 の
3 ) 処理が電場を印 しながら行なわれる上記 ( または 2） に記載の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
(4） 熱処理が順方向に電流を流しながら行なわれる上記 （ 1） ～ （ 3） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製造 方法：
（ 0「） 熱処理がUV照射しながら行なわれる上記 （ ェ） ～ （4） の いずれかに記載の I 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法： （ 6） A 4 N結晶膜表面の中心線表面粗さ （R a） が 2 A以下であ る上記 （ 41 ） ～ （ 5） のいずれかに記載の 1 I I 族窒化物半導体積 層構造体の製造方法：
（ 7） A 1 N結晶膜の （ 0 ０ ０ 2） 面と （ 1 ０ 一 1 ０） のX線回折 におけるロッキング力一ブの半値幅がそれぞれ 1 ０ ０ ar㏄㏄以下お ・
よび 1・ 7度以下である上記 （ 1） ～ （ 6） のいずれかに記載の 1 1 1族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ 8） A 1 N結晶膜中の酸素含有量が 0「原子%以下となるように制 御してA 1 N結晶膜を形成する上記 （ 1） ～ （ 7） のいずれかに記 載の I 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ 9） サファイア基板がC面サファイア基板である上記 （ 1） ～ （8） のいずれかに記載の I 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方 法：
（ 1 ０） サファイア基板が０・ 1～０・ 7度のオフ角を有する上記 （ 1 ） ～ （ 9） のいずれかに記載の 1 1 1族窒化物半導体積層構造 体の製造方法：
（ 1 1） スパッタ一法がRFスパッタ一法である上記 （ 1） ～ （ 1 ０） のいずれかに記載の I I 族窒化物半導体積層構造体の製造方 法：
（ 1 2） A 1 N結晶膜が、 サファイア基板をプうズマ中に置いてス パッタ一法により堆積される上記 （ ェ ） ～ （ 1 1） のいずれかに記 載の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ 1 3） プうズマ放電中のガス分析において酸素起因ピ一タが認め られない条件下でA 1 N結晶膜を形成することにより、 酸素含有量 が 5原子%以下であるA 1 N結晶膜を得る上記 （ 1） ～ （Ⅰ 2） の いずれかに記載の I 1 I 族窒化物半導体積層構造体の製造方法： （ ェ 4） サファイア基板表面をN2 プラズマまたは0， プうズマ処 理した後に、 A N単結晶膜が該サファイア基板表面に堆積される 上記 （ 1） ～ （ 41 3） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化物半導体積 層構造体の製造方法： ・
（ 1 5） A 1 N結晶膜がサファイア基板表面に堆積される際の基板 温度が 3 ０ ０～ 8 ０ ０ちである上記 （ ェ） ～ （ 1 4） のいずれかに 記載の 1 I 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ 1 6） A 1 N結晶膜の膜厚がェ ０～ 0L ０ nmである上記 （ ェ） ～ （ 1 5） のいずれかに記載の 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製 造方法：
（Ⅰ 7） A 1 N結晶膜の膜厚が 2 5～ 3 o「 nmである上記 （ ェ 6） に記載の I 1 I族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ ェ 8） サファイア基板の直径が 1 ０ ０mm以上である上記 （ 1） ～ （ 1 7） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の 製造方法：
（ ェ 9） 上記 （ 1） ～ （ 1 8） のいずれかに記載の製造方法により 得られた 1 1 1族窒化物半導体積層構造体：
（ 2 ０） 上記 （ 1 9） に記載の 1 1 I 族窒化物半導体積層構造体を 含む発光素子：
（ 2 ェ ） n型半導体層上に負極を、 p型半導体層上に正極をそれぞ れ設けた上記 （ 2 ０） に記載の発光素子：
（ 2 2） 上記 （ 2 ０） または （ 2 ） に記載の発光素子からなるう 1dn ( 2 3 ) Z 載のランプが組み込まれてなる電子機器 24) に記載の 子機器が組み込まれてなる機械 置、
である。 明の
明によれば、 高度の を有し、 平坦な シ ド層を用い、 かつ 導体 における パン トの リ ア 度を増大 させることにより、 特に直径 上の大型 を用 る場合でも全面 一に平坦な シ ド層を用 て、 信頼性の 高 度の 等を得ることができる。 面の 単な説明
は、 明の 1 1 化物半導体積層構造 の 例を模 式的に説明する 略図である。
2は、 明の 1 1 化物半導体積層構造 を用いた発 光 子の 例を模式的に説明する 略図である。
3は、 明の で得られたA シ ド層の縦断面 T EM 真である。
4は、 明の で得られたA シ ド層の平面 EM 真である。
5は、 明の で得られたA シ ド層の縦断面 E 真である。
6は、 明の で得られたA シ ド層の平面 EM 真である。 明を実施するための
下に、 明の 適な実施 について、 ～ 6 を いて説明する。 明の 1 化物半導体積層構造
は、 サファイア ( 上に、 1 1 化物半導体からなる 、 型 導体 ( ) 、 発光 ( ) および 導体
6 ) を積層してなり、 そのサファイア (1 ) a) Z シ ド ( ) として 有し、 A 、 そ の 断面 EM 子顕微鏡) 真の、 に平行な方向の なく とも 2 ０ ０ 野にお て結晶 が観察されな こ と、 すなわち の 隔が 2 ０ ０ 上であることを特徴と する。 ここで、 縦断面 とは 表面に対して 直な面を観察し た 像であり、 平面 とは 表面と平行な面を観察した 像 である。
1 化物半導体としては、 G a A G a A G a 等のG a 導体 下、 単に または 系 導体 とい ことがある。 ) が好適である。
明の 1 1 化物半導体積層構造 にお て、 さ らにA 、 その 真の なく とも 2 ０ ０ m 野にお て結晶 が観察されな 、 すなわち の 隔が 2 ０ ０ 上であるが、 少なく とも 5 ０ ０ 野にお いて結晶 が観察されな のがさ らに好適である。
断面 または平面 、 集束イオンビ ム ( ) 試料を作成し、 イオンシニング 、 高分解 過電子顕微鏡 R EM 9 ０ ０ ０ R) 立製作所 ) にて 速電圧 2 ０ ０ Vで観察して得られる。
X 解析は薄膜 体の い範囲にわたって平均 な 度を定 量化している。 それに対し直接的に結晶 観察する方法が透過 子顕微鏡 ( r n p r nt tr n r py である。 C面に 垂直な方向から観察する方法 ( M) 平行な方向を観察す る方法 ( EM) がある。 EMでは高分解 様 で電子 向を 2 ０ 向にすると 面の 格 を見ることができる。 の つの点は原子 に対応して おり、 原子が つだけ抜けて る EMで見ることはでき ない。 にずれがあるところは面が けており、 それは転 位に相当する。 もし 確な が存在し、 位がそこで完全に違 方向に向 ていると、 格子 はそこで切れるはずである。 r t uらが 年に バッファ で した apPh r の を詳細に検討した結果、 層は柱 晶の 合体と報告し て る ( 「y t r th (1 ) )
晶の 明確な ではなく 格子 が両方とも見えているが 、 詳細に見るとずれているところがあり、 そのずれが 向に並 んでいる場所があり、 その 側で明視野での像に がある。
明にお て が観察できないと うのは r t uらが定義する 観察されないとい ことである。 否かを明確 に同 するためには 2 程度の 率が必要であり、 回の
n 度の 囲が限界である。 したがって、 n の 野を見る ためには4 程度 所をずらして観察する必要がある。 はへ タキシヤル 長させる場合に基 と成長させたい結晶との 間的な 性を持つ 晶を間に む方法であり、 その層に があるとそこから欠陥が引き継がれてしま ので、 を極力なく す必要がある。 術のバッファ 層の考え方では をで きるだけ多く 在させ と成長させたい結晶とのミ ス ッチを吸 収させて多数ある結晶の中から面 位が合っている結晶のみを 長させて目的の 成長させるという方法であるので、 層に 求される特性が本 明の シ ド と全く異なる。
全く 在しな ことが理想であるが 少なく とも ００n の 野のな かで 観察できなければL の 飛躍 な改善が 見込まれる。
また、 平面 の することが比較的容易で ある。 晶の 面に垂直に電子 を入 すると 位がぴったり合って る場所と合って ない場所とで明視野 の 生じる。 晶の つに正確に合わせると が濃くなり、 境界は微妙に方位がずれて るので くなる。 なく とも n 方の 野で 観察されないこと、 好ましくは n 方の 野で 観察されな こと、 を 明では が観察でき な と表現する。
明のA 、 上記のように を有するととも に 高度の を有し、 好適にはA 面の 術平均
R a) J S B０ 6 ０ ) が 2 A 下、 さ らに好適に は ・ 5A 下である。 さの 定には原子 微鏡 A M) Zよる方法と光学 表面 ( SA) などの 学的 な測定法がある。 A Mによる 定では 野によっても値は異 なる。 ここではA Mで 5 m 野の 定値を基準にする。
機金属化学 (MO CVD) 法によれば、 長を 有効に使う ことでC 向の 位などの 減らすことがで きるが、 スパッタ 形成した場合は基本的に成長方向に積 み上げられる。 したがって、 の 面性が低温バッファ 層の場 合に比 てきわめて 感に 性に影響してく る。 サファイア に存在した れに起因して成長に不均 が生じると を発 生してしま ので、 のない 形成するためには 表面の を高 度に管理するのが好適である。 そのためにプラズ 理で表面にある れを き出す 理を行う ことが挙げられるが、 この 理が強すぎると って表面を荒らして しまう ことになる。 方、 表面に比較的多く れが付 て るとき に処理が弱すぎると十分きれ な表面を得ることができな 。 この バランスを常に成立させることが のな A 生成する ために好適である。 れのレベルに応じてプラズ 理の 件を変 えられればよ が、 汚染のレベルを定量的に評価することはきわめ て困難であるので、 実際には実行 可能である。 そこで具体的には スパッタ 機に投入する前の状態を十分 理する必要がある。
上がりの 、 乾燥からスパッタ 投入まで 定の 間 があるのは避けられな 。 この間に表面はいく らか されるので 、 スパッタ 前に必要に応じて、 その 染を落としておく こと が好適である。 間が長い場合には、 得られるA の 素濃度が部分的に高くなるおそれがあり、 結晶体も 分的に悪く なるおそれがある。 間が短い場合には、 上記のプラズ
必ずしも必要ではな 。
記のように従来 術ではサファイア 上にG a 成 長させるために低温バッファ 法が用いられる。 その 合、 低温バ ッファ 層へのG a 導体の 長では表面が 度 になり、 それから 長でそれを埋めていく とい 特徴的な 動をする
S で表面の を測定すると になったところ で大きく低下する。 埋め わると再び な面が得られ、 反 射率は元に戻る p n urn f p hy
ugu t 1 pp 1 ) o
これに対し、 明の 法では がないA 膜の えにGa タキシヤル 長するので表面はサファイア の を維持したまま 長し得る。 したがって 表面の 定すると反射 の はない。 明のA シ ド シ ド または A シ ド という ことがある 。 が低温バッファ とは成長 構が全く異なることをここでも 確認できる。
明のA 、 その 有量が 5 下である のが好適であり、 さ らに好適には 3 下であり、 一方、 シ ド としての 果とコス トを考慮して ・ 1 上が好まし 。
の 見によれば、 A の 膜に酸素が混入するとそこ を基点として が生成しやす 。 したがって、 の 成を抑え るためには薄膜 に人 を極力 げる必要がある。 また 、 が生じると とそ でない 所とで成長 度が異なるので 第に表面が荒れてく る。 よって、 サファイア 面の を維持 して膜が成長することができずに、 次第に悪くなることが判明した 素が混入する経路としては次の 点が考えられる。
力の が低い。 力が ０ P aより も 真空 が高い場合は残って る はほとんどが ，Oと ，である 。 ，Oはプラズ 中で分解して を供給する。
2 力が十分 下しているときでもシ ルド 面に ， が付着しており、 プラズ を発生させてシ ルドがプラズ に されたとき表面から ，Oがプラズ 中に放出される。 プラズ に されるシ ルド類の脱ガス 理が不十分な場合に起こる。
素の 入を防ぐためにはまず 力を極力低下させるのが 好適である。 しかし、 構造 リ ングを使わないと非常に高価な 装置になってしまう。 リ ングを使うと、 その 熱性からチヤ ン バ の ０ ０でまでしか 熱できない。 面を 2 ０ ０で以上 にしないとチヤ ンバ 壁からの ガスを完全には抑えることがで きず、 ０ P a 度が限界である。 しかしスパッタ の 合 には 2 の 因による ガスがあるのでこれより も 力を 低下させても効果が現われない。 ( 2 の 因による ガスは
量分析 によって確認できる (たとえば
r n p t r 。 である。 明にお て 、 放電を起こしたときに酸素が検出されるときは したA シ ド層の酸 有量が 5 上回って ることが判明した。 A の X 電子分光 ( r y h t tron p ctr py または ctr n p tr py f r h n y 、 例えば Zよって 定する ことができる。
向の 光電子が飛び出し得る さで決まるので ０ ０A 度である。 向の 成分析をする方法としては ジ 子分光分析 ( ug r tr n p tr py ) 、 電子 量分析 n ry n t n p r py ) があ る。 子分光分析では電子 を照射するのでサファイ の 上の のように絶縁 の 合にはチヤ ジアップしてしまう こと になり 用できない。 はごく 量の を定量化できる感度 がある わりに、 く人っている場合にはチヤ ンバ 内を汚染し てしまう可能性があるので使用できな 。 で検出 ( ・ 下になっているものについて で分析して混入 を定量 化することができる。
に際しては、 チヤンバ 面に成 しないよ にシ ルドを 配置するのが 般的である。 またシ ルドは 積した膜がすぐ剥が れ落ちないよ にブラス トして表面を荒らすのが 般的である。 シ ルドはブラス トにより 面積が大きくなっているので ガスの 量も多い。 素の 入を極力 なくするためにはシ ルドに対して 下のよ な配慮が必要である。 このシ ルドの 置によって放電 の が異なることになる。 チヤ ンバ 面に近すぎると 温度が上がらず ガスが十分できな のでいつまでもガス 出が続 く。 また ソ ドにあまり近いとプラズ で非常に強く かれる のでブラス ト時に付 た れが き出されてしまう。
ヒ タ がシ ルドも加熱することになるが、 その 度があま り上 昇するとシ ルドがゆがんでしまったり、 材質によっては けてし まうおそれがある。 シ ルドからの を考慮するとシ ルドの
A 最適である。 シ ルドが で以上に に加熱さ れるよ にシ ルドを 筒形に配置するのが好まし 。 また、 ブラ ス トの わりに を することで 形成して 止をする こともできる。 上のように、 シ ルドの 質、 形状、 配置を検討 することにより に発生する 素を減らすことができ、 その 果としてA シ ド層に含まれる 素量を 5 下に減らす ことができる。 ガス 行い 因のピ タが出ない ことを確認して することにより、 A シ ド に含まれる 素量を 5 下に制御 得る。
明の 1 1 化物半導体積層構造 、 高度の を有 し、 好適にはA 面と ０ ０ ) 面の X 折におけるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ および ・ 7 以下である。
ここで、 結晶 につ て説明する。 大まかに 次元、 二次 元および三次元のものに分類すると、 次元 の が空 で あり、 2 の が転位であり、 三次元 の
である。 エネルギ を発光に有効に使用するためには、 まず単結晶になっていなければならない。 結晶には がないが 、 それをどのよ に確認するかは結晶 により異なる。 まず、 X XR ) で 2 0 行ったとき、 回折ピ タが一つの面か らだけ生じるか、 あるいは電子 折で反射 過でスポッ トが一 種類の パタ ンになることが確認されると、 明確な はな ことになる。 つぎに、 回折ピ タが一種類の面から出て たとして も、 その幅が広 場合には、 の 陥が含まれて て 隔が一 定でな ことになる。 したがって、 回折ピ クの さが次に問題に なる。 この幅が人射X線の幅と同 度になると回折ピ クの幅で結 晶 の し悪しを できなくなる。 そうなると、 欠陥 度と連動 する物理 を測定して結晶 を評価するようになる。 G a の 結 晶の 合には、 なしのときの 度がG a の の 子欠 陥 度と対応しているとして 定された。 しかし、 この値が ０ ， 下になると指標にならなくなった。 そこで、 C 7 でド ライエッチングにより欠陥を拡大して 微鏡でみる方法がある ( pP phy L tt o ) さ らに、 走査 子顕微鏡 S E ) を用 て ソ ドルミネセンス ) zより欠陥 所 を直接観察できるようになり、 C による 度の 定が 般的 になった pn・ ・ pP hy (1 )L ) 。 さ らに 易に 欠陥 度を測定する方法として、 XR のロッキングカ ブの 値 幅をみることで欠陥 度を予測できることが提案された pP ・ hy ( 1 ) 。 この 、 簡便であり、 非破壊で全数 能であるので、 結晶 を定量化する方法として最適である。 よって、 明にお ては 結晶 を定量化して表示する方法とし て、 この 法を用いることとする。 造の 終の層である G a 層をX 折で解析し、 G a 晶の 面 と ０ ０) 面のX 折におけるロッキングカ ブの 値幅 W M) を用いる。
来のA またはG a のバッフア 層を用いた場合には、 ファ 体の ) 面の W Mが数千～ r のオ ダ で、 ( ０ ０ は 能である。 その 、 その 上 の 層とともに結晶 が向上しても、 Ga 層は ) 面で1 rc (1 1 )面で ar にするのが限界とされてき た。 ０ ０) 面で 3 ０ ０ rc cの 、 C 法で測定し た X ０ c 相当する。
明にお て、 ロッキングカ ブの 値幅の 、 X と してC Q線を用 、 発散 0・ ０ 度の人射光を使い、 スペ ク ト リス yt p rt pr 置を用いて 定 する。
また、 面のロッキングカ ブ 、
面に相当するピ タを見つけた後、 2 8 とのを最適化し、 その 、 ピ タ 度が最大になる方向でロッキングカ ブ 定を行 。 この ようにロッキングカ ブ 定を行 ことにより、 の 置 の り付け方や に対する 方向が被 料によって違う ことに よる 差を補正するので、 ロッキングカ ブの 値 幅の 可能となる。
( ０ ０ ) 面のロッキングカ ブ 、 X線が全 射する 条件で 内を 過するX線を用いて行 ことができる。 体的には 、 水平に置いた 料に対して 直方向に発散するX を水 平方向から人射すると 部が全 射するので、 そのX線を利用する 。 また、 検出 ０ ０ 相当の 2 6 置に固定して ス キヤ を行った。 そして、 六回 ピ タが 定され、 最大 度 を示すピ タ 置に光学系を固定した後、 2 9およびのを最適化し て、 ロッキングカ ブ 定を行 。
射する条件でX線を人射させるのが困難な場合には、 ０ ) 果から ０ ０ ) デ タを推定して めて もよ 。
般的に、 1 化物 合物半導体の 合、 ( 面 のXR Cスペク トル 値幅は結晶のティルト ( 長した結晶 位 の 長方向に対する かな ) の 標となり 、 ０ ０ 面 のX Cスペク トル 値幅は イス ト 内における結晶 向 の かな ) の 標となる pn・ ・ pp hy ( )L 1 ) 。
サファイア )
明においては まずサファイア ( ) ) を 十分きれ に洗浄するのが好適である。 際しては、 研磨 の りやサファイ の りかすを代表 とするパ ティ ク
に付く表面 、 潜 とよばれる非常になだらかな 妙な組成 気中に浮遊する有機物が表面についていく有機物の ならびに工程で治 が接触することによって発生するパ ティク 環境に存在するゴミ 、 をできるだけ 去するのが好ましい。
さ らに 表面の については以下の 件を満足させるのが 好適である。 なお 結晶の 位としてはC面 ) が好ましい。
a R aが 3 A 下、 好ましくは 2 A 下、 さ らに好ましくは A 下であること。
b) 切なオフ 、 好ましくは 0・ ～０・ 7 、 さ らに好 ましくは0・ 3～０・ 6度を有すること。
c ステップが原子 微鏡 A M) 等で観察で きるレベルで明瞭につ ていること。 その ければ いほ どよい。
) オフ角をつけることで生成したステップ 外の 極 力ない方がよい。
なおサファイア 結晶の については当然 陥が少なければ ないほど まし が、 タキシヤル 長をさせる で あるので上記の 面性を確保することが重要であり、 の の 妙な差は タキシヤル G a 導体の 性に大き くは効 てこな 。 よってサファイア 結晶の 長方法はコス トが 最優先で決められる き課題である。
サファイア の 径が ０ 上である場合に特 に効果を発揮する。
サファイア を真空中でプラズ を発生させる 置に配置 して シ ド層を形成する。 サファイア 表面を上記の ように十分 してあっても 般に基 を洗浄、 乾燥 わってか ら 置に投入するまでに 定の 間がかかってしまう。 ク リ ンル ム内で真空パッタして、 タ リ ンル ム内で取り出したとし ても 般に表面は 況によってかなり広 範囲で変化してしまう。 そこで真空 置に入れて する直前にプラズマを用いてサファイ ア 面を整えるのが好適である。
プラズ 理の 件については電圧の 法、 ガスの 類 、 ガス 、 パワ 、 温度が重要な ラメ タ となる。
圧の )
チヤ ンバ 内にプラズ を起こす方法は大きく分けると する 電圧が C R 、 チャンバ をア スした場合 圧を印 する 対象が、 ゲッ ト かで 類に分類される。 サファイア が絶縁 であること、 ならびにタ ゲッ トの 子が飛び出すと 表面につ てしまう可能性があるので目的から外れてしまう こと ・ の 2つの 由からサファイア の 面を成 の 前に整える目 的のためにはR 圧を基 に印 するのが望ましい。
ガスの
プラズ を発生させる の 類は特に制限されない。 ただし、 表面の 機物を飛ばすことが主であり、 サファイア 表面 の 子がたたき出されてしまうと表面のステップは乱れてしまう と 考えられるので、 反応性の の 用を避けるのが望まし 。 また、 ガスであっても重 原子はやはり破壊 が勝ってしま ので ましくな 。 e ，が考えられるがプラズ 安 定しにく と う問題があり、 安定するまで を混ぜると の が問題になる。 したがって、 ， 望まし 。 しかし、 は が微量でもチヤンバ 内に残ると次の のスパッタ のときに結晶 長を阻害するおそれもあるので ，プラズ を 使った 理が最も望ましい。 もちろんプラズ を安定に保つ目的で A 等の希ガスを混合してもよ 。
パワ ・ ガス )
パワ は極力低 方がよく 、 プラズ が安定に保てる最低レ ベルでよ 。 明に用いるチヤンバ ・ ソ ドのサイズでは パワ は ～ W 度が最も適切な 囲である。 ガス圧につ ては高 と 互いにぶつかり合って運動工ネルギ を なって いく 。 よって、 ガス広が低いと運動工ネルギ の きい 子が基 表面を く ことになるのでプラズ を安定に保てる範囲で高圧の方 がよい。 ただし、 無理にガス圧を上げるとプラズ を安定に保つた めに大きいパワ が必要になる。 パワ が より も高くなると表 面を整える以上に欠陥を導入してしまうおそれがある。 したがって 、 ・ ～ ・ が最も適切な 囲である。 サファイア の 面を整えるとい 目的のためには温度はあま り重要な ラメ タ ではない。 温から でまでのどの 度で も目的を達することができるが、 好ましくは 3 ０ ０～ 9 5 ０でであ る。 ただし、 の 前とい 点からすると次の成 同じ が望ましい。 を超えるとダメ ジが大きくなりすぎる可能性 もある。 また、 表面プラズ 理を別のチヤンバ で行う ことも可 能であり、 スル プッ トを上げられる、 温度を別に設定できる、 と う 点を有するが、 表面プラズ 理から次の成 までの 間を 要し 面の 染が起こる可能性があると う不利がある。
いて シ ド ) を する。 結晶とは結晶 が な 結晶のことです ての 分で同じ 位を持っている結晶の ことである。 しかし、 完全 ではない限り、 何らかの 存在 しておりその の 置によって微妙に結晶 位が結晶の中で変化 して く 。 したがってどの 陥が入ると でどこからが単 結晶かを 切るのは実は難しい。 こ こではサファイア 上の シ ド層で E M 察で少なく とも 2 ０ ０n 野で が見え ないためには以下の 件を満足する必要がある。
C面の薄 考えた場合、 わゆる結晶 面の回 ピ タの幅がまず 題である。 ピ タが十分シヤ になって ると ことは抜けのな 面が面間隔が 定で並んでいると こ とである。 次にどの 所でも同じ方向を向いているかの 度がロツ キングカ ブのシヤ ( W M ) になる。 これが乱れている と勝手な方向に成長してしまう可能性があり、 平滑な面を確保でき ない。 したがってシ ド としての では ) 面と 1 )面の両方について考慮する必要がある。 ( )面の は 表 面に対しての 度の 布を示す 標であるめで、 非常にシャ で あることが前提条件となる。 次に ) 面のロッキングカ ブの 値幅は 表面と垂直な方向から見た場合、 部分的に回転し ている場所がどの 度あるかを示す 標になる。 これは大きくなる と C 向に貫通する 陥ができて く ことになるので、 リ ク 流を極力 なくするためには重要な ラメ タ である。 しかし としては不連続な境界がなければよ と考えられる。 明 の シ ド層は 1 ) 面のロッキングカ ブの 値幅が1 7 以下の 料を平面 で x の 野で不連続な がな ことを確認し得る。 A の ( ) 面と 1 1 ) 面 の 折のロッキングカ ブの 値幅 (F が好適にはそれぞれ1 r および1・ 以下であれば、 その上にG a 導体を タキシヤル 長させることができ、 造を成長させた最後 の層である G a コンタク ト層の結 XR C Mが )面、 (1 1 )面で好適にはそれぞれ r および r のレベルで得ることができる。
明の 1 1 化物半導体積層構造 の 法にお ては 、 上記の 1 1 化物半導体積層構造 を得るために、 得られる A の 有量が 5 下になるように制御する のが好適である。 その 御方法は前記の 法によることができる。
明のA シ ド層の製 におけるその他の重要な ラメ タ としては、 タ ゲッ トの 類、 電圧・ 法、 ガスの 類、 タ ゲッ ト の プラズ の 状とプラズ を閉じ 込める体積、 ガス 力、 印 パワ 、 度である。 それらにつ いて 明する。
(タ ゲッ トの ・ ・ )
チヤ ンバ 内にプラズ を起こす方法は大きく分けると する 電圧が C R チヤ ンバ をア スした場合 圧をかける対 象がタ ゲ 類に分類される。 A を す るためのタ ゲッ トとしては A をタ ゲッ トとする場合 と高 A タ ゲッ トとして に 入れてプラズ で を分解してA とを反応させる場合とが考えられる。 A 末を焼 しよ とすると C e O，などの を入れる 要があり、 度で な タ ゲッ トを得るのが難し と う問題がある。 それに対して、 A 6 まで市販されて る。 明の 的のためには少なく とも 5 上の純度が好適であ る。 Cで放電を起こす場合はタ ゲッ トが導電 であることが必 須である。 したがって、 タ ゲッ トに A を選ぶと 然的 に電圧の R でなければならな 。 タ ゲッ トが A であれば Cと R の 方の 能性がある。 ただし、 A 面でA ができて絶縁 されてしまう場合があり、 そうなると電荷が まって落雷 象が起こ り得る。 したがって、 Cの 膜が 生成しないようにパルス が用いられ得る。 Cと R の ・ 利な点は以下の りである。
Cの 源が安価である。 御が楽である。 ソ ド アノ ドが明確であるのでプラズ で かれる場所と成 する場所が決 まる。 減の 計がしやすい。
Cの 利な点 安定する範囲が狭い。 動工ネルギ の 囲が狭い。
R の 安定する範囲が広 。 動工ネルギ の 囲が 広い。
R の 利な点 源が高価である。 マッチングボック が必要で 放電が形成されるまでの 間が遅い。 ソ ド アノ ドが明確で はないのでシ ルドのどこからでもプラズマにより 子が き出さ れる。 の 減の 計が困難である。
R ともプラズ を安定にするためには 場を作る必要が ある。 場のかけ方は永 石、 電磁石の 種類があり、 磁場を にするために 石を動かす場合が多い。 タ ゲッ トが 形の
石を回転させるのが 般的であり タ ゲッ トが四角い場 合には 石を往復運動させるのが 般的である。 石を適 切に配置できな 場合はコイルを外側に置いた C P 呼ばれ る形式がある。 プラズ 度は主に 場の さに依存するので
一にするためには 場の さが 一になって る必要がある。
場発生法を組み合わせることもよく行われている。 上を総合してA シ ド層を成 する場合は A タ ゲッ トを用いたR 最も適して る。
ガスの
プラズ を発生させる の 、 タ ゲ がA ならば A X e 等の有効な質量を持つ ガス ましくはA のみでも可能である ( 下、 希ガスとしてA につ て説明する) が、 タ ゲ がA A と 必要である。 のみで あるとA 子が き出される前にA となってしまってほとん ど 度が出てこない。 A のみであると金属A 膜が成 される。 ，の量を増やして く と A が形成されて くが、 ， のガス が低いと A の 不足し膜に色がつ てしまう。 A 飛び出した原子を丁度 素化するためには活性化した
き出されてく る A 子の数にあっている必要がある。 剰にあ ると A 晶度に欠陥が大量に導入されて される。 したがっ て、 rと とを適切な 率で混合した を用いるのが好適である 。 切な ガス パワ によっても変化する。 A き出される速度は パワ には依存するが、 ガス圧には依存しな い。 ところが 性化 ガス圧が低 方が高 。 したがって 、 ガス圧が低 場合にはA の 率を下げるのが好適あり、 印相パ ワ が高い場合も A の 率を下げるのが好適である。 ここで 明に用いる 素原料としては、 般に知られている ，などの 合物を用いることができる。 ガスを 素原料として いた場合 、 装置が簡便で済む わり に、 ，は非常に安定で活性化しにくい ので高い反応 度を得るのが難しい。 明にお てはサファイア プラズ の中に置く ことにより、 が 表面近傍で活性 化することを利用するので、 ，もアンモニアには るが利用 能 な 度の 度を得ることができる。
(タ ゲッ ト サファイア の
サファイア が直径 の 合、 全面を に成 するため にはタ ゲッ トの きさは直径 度が必要である。 プラズ を安定にするために 場をかけるのが一般的であるが、 磁石を置く 所としてはタ ゲッ トの 側になる。 そうするとタ ゲッ ト 面 に 場が集中するのでプラズ 度もタ ゲッ ト 面が高くなる。
明では ネルギ を持ったプラズ 子同士を基 表面で反 応させるのが目的であるので プラズ 度ができるだけ とこ ろに を配置するのが好適である。 タ ゲッ ト の 離を離 し過ぎると プラズ 度の い所に置く ことができなくなる ので好ましくない。 たとえば、 直径 のタ ゲットに対してタ ゲッ ト サファイア の ～ 度が好適である。 この 、 明においては、 サファイア プラズマ中に置 く ことによりスパッタ により A 積されるので好 ましい。
プラズ の 状とプラズ を閉じ込める体積)
プラズ がチヤ ンバ の まで届 てしま と壁面が汚れて れを取り除くのは困難であるので、 プラズ を閉じ込めるためにシ ルドを用いるのが一般的である。 シ ルドはチヤンバ 面が汚 れるのを防ぐためだけではなく 、 チヤンバ にア スされていれば 極の きをしており、 プラズ の 状を規定する。 を上げ るためには排気効率を良くする必要があり そのためにはできるだ け小さ チヤンバーの方がよ 。 しかしプラズ をあま り小さ に閉じ込めるとシ ルドがプラズ で かれてシ ルドの 分が成 される まで人ってしまう。 特にシ ルド 面には必ず 分子が 付 ており、 これがプラズ で かれて放出されると膜の中まで ， ０が入り込む。 したがってタ ゲッ トに近接した 法ではなく 、 あ る程度 してシ ルドを配置するのが好ましく 、 少なく とも直径 度以上が好ましい。
ガス ・ パワ )
力が基本的には 質を決めると考えられる。 明では X ０ 下、 好ましくは ０ 下、 の 空が好適 である。 それより であると 囲気から入る 素など の が成 されたA 中に人ってしまい、 結晶に欠陥が導入 されてしま おそれがある。 また 力が十分下がっていても プラズ を立てた時にシ ルド 面の 分などの き出さ れて 質が低下することがある。
ガス 高いとプラズ 中で 子が衝突し合って運動工ネルギ を失 。 明の 層を成 するためには、 高い運動工 ネルギ を持った と とが 表面で反応することが必要である からあまり高 ガス圧は好ましくない。 しかし あまりガス圧を低 くすると のプラズ 子が タ ゲッ トに 突して反応してしま う量も増えてしま のでやはり好ましくない。 したがって、 般的 なスパッタ ガス圧である ・ ～ ・ が適切である。 パワ は 度に比例するのであま り小さいと速度が十分 られない。 囲気にある０ 、 ，０などの ガス 分が不可避的に入り込むが、 み込む量は時間 たりに 定だと考えられる。 したがって、 度が遅いと み込む量が相対的に増えるので の 度が落ち ましくな 。 できるだけ大きい 度が必要であるので パワ は高い方がよい。 ただし、 あま り大き パワ を すると ㌍ が直接プラズ で されるので、 シ ルドから不純 が発生し てしまう。 したがって、 適切な印相パワ は直径 ０ 度のタ ゲットに対して ～ である。 切なガス圧が印 パワ によ って変化する。 パワ が大き と 切な 囲でも比較的言いガ ス圧の方がよく 、 印相パワ が低 時は適切な 囲でも相対的に低 いガス圧の方がよ 。
)
の 、 3 ０ ０～ 8 ０ ０でであることが望まし 。 満の 度では、 原子が基 に到達して単結晶を作るために 移動する距離が十分ではなくなるので全面を覆う ことができず、 ピ ッ トが生成し始めやすい。 表面で本 明のシ ド層を作製する という 点ではA が分解し始める 度まで上げた方が有利であ り、 その 1 度であるので 上限はもっと高 度であ るが りの 、 シ ルドも並行して 度が上がるため にそこからの ガスが多くなり不純 入が増えてしま ので、 あ ま り高 度に設定しても結果は必ずしもよくならない。 したがっ て、 実際のプロセスでは より も上げない方がよい。 ただし、 より高温にしても が維持できる構造が達成できればより高 い 度で成 する方が結晶 を上げるのにさ らに有利になると考え られる。
A の ０～ 5 ０ m、 好ましくは 2 5～ 3 5 である。 ０ より薄いと上に積む 1) 面の結 を十分上げることが難しい。 方、 5 ０ mより いと上に積 む は ( ) 面の結 が悪化し始める。
明においては、 ついでA シ ド ( に 、 型 導体 ) 、 発光 ) および 導体
6 ) からなる 1 1 化物半導体 ( を積層して 1 1 化物半導体積層構造 を得る。 サファイア 1) の 上にシ ド が形成されるとその上にG a 結晶を成 長させるのは タキシヤル 長に近 ので 較的容易である 。 く行われて るMO CV 法で欠陥 度の さ G a 結 造の 長が実現される。 MO CV 法は一般的な方法でよ 。 その 以下の りである。
アガスとして ， または ，) 、 1 料である G a として メチルガリウム ( MG またはト リエ チルガリウム ) A として メチルアルミニウム MA) またはト リエチルアルミニウム ( ) として メチルインジウム ( M またはト リエチルインジウム E V 料である としてアンモニアが用 られる。
また、 パン ト 素の 不純 には、 S 料として シ ラン ( S または シラン ( S ) を利用できる。
パン ト 素の 不純 には、 M 料として例えばビスシク ロペ ンタジ グネシウム C M ) またはビスエ シクロ ペンタジ グネシウム (E C M ) を用いることがで きる。
また、 その際に流通する アガスは、 般的なものを使用す ることができ、 MO CV など気相化学 法で広く いられる 水素 窒素を用いてよい。 度ほ G a が分解を始める 度 より も低い 要がある。 G a は でを超えると微妙に分解はじ め、 で以上では確実に分解する。 この G a の
にも 存する、 欠陥がある場所から分解が始まると考えられるの で、 欠陥が少ない結晶ほど分解 度が高 。 したがって微妙に分解 が始まる 度で成長させると、 欠陥がある場所は分解し、 欠陥がな い場所だけが残ることになるので、 欠陥を極力 なく成長させるた めには温度の 定が極めて重要である。 切な 度で成 す こと により上記の 構により成長に従って 減らすことができる。
A 晶度シ ド G a 結晶 面近傍のG a 結 晶は相対的に多い 含んで る。 これを 定の さを成長させ ると に欠陥が抜けて 度の 常に低 結晶を得ることが できる。 抜くために必要な厚さは最低でも は必要であ り、 十分な結晶 を得るためには4～ が通常 用する範囲で ある。 これより く しても効果が薄くなり、 ソ リが大きくなる。 端な場合には結晶にクラックが入り始める。 があま り大きいと 電極を付ける素子 工程での オ ト リ クラフィが困難になる。
明のA シ ド層の上に成長させたG a 結晶 の 極めてよ 。 こ こで改めて結晶 を定量化するための 標を述 る。 晶の ) 面と 1 ) 面の 折にお けるロッキングカ ブの 値幅F (F th t u f r( ) n ( 1 ) ffr t n)を使う ことにする。
2 面のロッキングカ ブ M) が a c s e c 下、 好ましくは 6 ０ a c s e c 下であり、 かつ
０ ) 面のロッキングカ ブ 3 ０ ０ a c s e c 下、 好ま しくは 2 5 ０ a c s e c 下である。 ( 面の は 位の 相関があるとされているので、 これは 位の量が極 めて少ないことを意味する。 はこの 位の 相関す る。 なぜならば 間を流れた電流のうちどれだけが 光に変換されたかが発光 率であるが、 貫通 位を通じて流れてし まう 流があるとその 率は下がることになるからである。
ここで 系 導体 の 長に関しては ある は を使った 低温バッファ の上に成長させた場合と基本的には同じである。 た だし成長 分解を始める近傍の 度を選択するという考え方が 防 あるので、 上記で説明したよ に欠陥 度が低いほど高くできる。 明では シ ド層から成長するので欠陥 度が比較的 低 所から成長させることができるという特徴がある。
こ こでもう一度 シ ド層の結 との 係を述 る。 来の 又は a のバッファ 層を使った場合はバッファ 層の結 で表示すると ( )面で数千～ r のオ ダ で ( 1 )面ではF が 定できない。 ところが シ ド層 の結 面と (1 1 ) 面の 折のロッキングカ ブ の 値幅 (F H )がそれぞれ ０ r cおよび1・ 7 以下である。 ( ) 面については がその 引き継げばよ 。
)面につ ては を成長させて る間に減っていく 。
で成長 に欠陥を減らしていく 構が同 であってもスタ ト 点 で残っている の 度が全く異なるので、 になったものは どんなに適切な条件で く積んでも )面の を r 下にすることは極めて難し 。
明にお ては、 A シ ド ( 上に、 型 導体 ( ) 、 発光 ) および 導体 か らなる 1 1 化物半導体 2 ０ ) を積層して 1 1 化物 半導体積層構造 ) を得る。 たとえば、 シ ド ) の 上に、 型コ ンタ ( ) 、 型クラッ ド (
バリ ア ) ) ( ) とからなる発光 ( 、 型タラッ ド ( および コンタク ト b) からなる 系 導体 を する。 下に、 その 適な実施 につ て説明するが、 これらに限定されるも のではなく 、 法も 般的なM 法でよい。
型 導体 )
型コ ンタク ト ) および タラッ ド を n 導体 Zおいて、 型コンタ ( ) の下に下地層 を設けることができる。 地層
に用いる材料としては、 G a 合物半導体が用 られ、 特 に、 A G a 、 又はG a を好適に用いることができる。 地層 の ０・ m 上が好ましく 、 より好ましくは０・ 5 上であり 、 上が最も好まし 。
型コンタク ト は、 S G e等の 型不純 されて ることが好ましく 、 また 地層及び 型コンタ 層 を構成する 系 導体 一組成であることが好まし 。 これら の 計の 厚は特に制限されないが、 ～ 2 0 とするのが好ま しい。
型コンタ ( ) 発光 ( ) との間には、 型 タラッ ド ( を設けられる。 その 、 特に限定されな が、 好ましくは 5～ 5 ０ ０ である。
( P型 導体 )
型タラッ ド ) コ ンタク ト ) は 型 導体 ( ) を構成する。 型クラッ ド ( ) として は、 そのバンド エネルギ が発光 ) のバンド エネルギ より大きくなる 成であり、 発光 の の じ込めができるものであれば特に限定されない。 たとえ ばA G a が好適に使用される。 型タラッ ド ( ) の 、 特に限定されな が、 好ましくは ～4０ ０ である。 型コンタ ) としては、 たとえば G a が好適に使用され、 その としては 5 ０～ 3 ０ ０ mが好ま しく 、 さ らに好ましく は ０ ０～ 2 ０ ０ である。 型不純 としては、 特に限定されな が 好ましくはM が挙げられる。
) ) も特に制限されな が、 障壁 ( 5 a となる G a ( ) となるG a 層 を交互に積層させた多重量子 造を有するのが好適である。
G a 層の成長では M を供給するのが好適であり、 成長 時間を制御しながら、 断続的に を供給する。 アガスは が好適ある。 バリア ( 型G a ) G a
の 発光 力が最も高くなる条件を選択する。 決定 されたうえで、 1 1族の原料供給量 成長時間を適 ぶことが できる。 セプタ の 度で 7 ０ ０でから ０ ０ の 間が好ましい。 しかし、 井戸 の 長にお ては高い 度では が成長 に取り込まれにく くなり、 所定の 長を発光させるため に必要な量の nを させることができなくなる。 そのため、 成長 はあま り高くならない範囲内で選択される。 バリ ア層の方はで きるだけ 度の方が結晶 を維持しやす が、 あま り高くする と n が分解してしまうからである。 ) は 最後にバリ ア a) を成長させて終了させる ( バリ ア ) のが好適である。
型コンタク ト ) の はたとえば次のよ に行 の が好ましい。 MG MAおよび パン トである C M を 、 キヤ アガス または 、 ないしは両者の ガス およ び ， とともに上記の タラッ ド 送り こ む。 この時の成 セプタ の 度で 9 8 ０～ ０ の 囲が望ましい。 ウエ の 度では 8 3 ０～ 9 7 ０ である 。 それより低 度であると、 結晶 の タキシヤル層が形 成されてしま 、 p のホ ル 度が上がらなくなるおそれがあ る。 また高い 度では、 下層に位置する発光 のうち 井戸 G a が分解して が 出してしま 可能性がある。 力につ ては、 特に制限はな が、 好ましくは 5 ０ P ( 5 ０ ０m a 下がよ 。 パン トとして送り こんだM が 5 ０ k P ( 5 ０ ０ b a ) 下の 件であると、 型コ ンタク ト 2 の 内方向 の 度分布 が 一になるからである。
なお 成長 度の ウエ ハ 面の または分 光工 メ ト リ により コンタク ト層の膜 計測し、 成長 時間で割り返して める。 また 型コンタク ト
般的な質量分析 S によって める ことができる。
ボンディ ングパッ ドおよび ボンディ ングパッ ドの )
このようにして得られた 導体 ( 2 ０) の 型コンタク ト ( の上に、 オ ト リ クラフィ 法を用 て
( を作製する。 述するよ に、 ) には正 極ボンディ ングパッ ド が形成される。
極を成 するためのスパッタリ ングは、 従来 スパッ タリ ング 置を用 て の 件を適 択して実施すること ができる。 ガリウム系 合物半導体 を積層した チヤ ン バ 内に収容する。 チヤ ンバ 内は真空 ０ ～ ０ P aと なるまで排気する。 r をチヤ ンバ 内に導入し、 0・ ～ ０ P aにした後に放電を行う。 ましくは０・ 2～ 5 P aの 囲に設 定する。 給する電力は 0・ 2～ 2・ ０ kwの 囲が好ましい。 こ の 、 放電 間と供給電力を調節することによって、 形成する層の 厚さを調節することができる。
次に、 オ ト リ クラフィ ドライエッチングにより コ ンタ ク ト ( ) ( 4 ) を 出させる。
全面に成 オ ト リ クラフィ によりパッ ド 分を取り除き 、 真空蒸着により ボンディ ングパッ ド ( ) および ボン ディ ングパッ ド ( ) を ( および コンタ
( ) 同時に形成する。 あるいは、 上記の 用いないで、 それぞれ ボンディ ングパッ ド および ボンディ ングパッ ド ( を作製することもできる。
極を作製した半導体ウ を用 て、 常法によりチップに分 離して、 2 に示す が得られる 用いな 場合 。
なお、 明の 子の 、 上述した例に限定される ものではなく 、 系 導体 の 、 スパッタ 、 MO CV 機金属化学 ) 、 VP E ハライ ド
) 、 B E ピタキシ 、 半導体 を成長させる ことのできる なる方法とを組み合わせて行なってもよい。
明の 法においては 上記の 1 1 化物半導体積層 構造 を製造するに際し、 下記 A) ～ ) から選ばれる少なく とも 種の方法を用いて 導体 における パン トのキ ャリ ア 度を・ X ０ 満から、 発光 度と結晶性の 点から好適な 囲である X ０ 7 c ～ に 、 容易に増大 させることができる。 型 導体 の 気抵抗 、 望ましくは ・ cm～ 2 ０ ０ ０ c であり、 特に望ましくは c ～ cmである 般的な r n f r L ngth r ) 法によって 定する。 ) 。
(A) 型 導体 の ， 体の アガスを用いて行 なう。
(B) 型 導体 の 了後の の 囲気を 体に する。
(C ) られた 1 1 化物半導体積層構造 を熱処理する ) られた 1 1 化物半導体積層構造 ，プラズ 理する。
(A 導体 の ， 体のキャリ アガスを用いて行なう すなわち、 導体 の に際して、 ，を主体とする アガスを用いることにより、 と との 合体の 成を阻止して M をG aサイ トに く させ、 熱処理無しに を活性化さ せることができる。 が たるキャリ アガスであればよく 、 たとえ ば、 に対して 3 V 度以下の 量の ガスを併用することも できる。
(B) 導体 の 了後の の 囲気を 体にする アンモニア等の水素原子を含有する を使用し、 パ ン トを含む 1 1 化物半導体を成長させた 導体 の 了後に 体の 囲気で室温まで 、 ついで 1 1 化 物半導体積層構造 が成長 置から取り出される。 長時に アガスとして ガスを含有して る場合、 水素ガスは
上では 元による、 強いエッチング 用を有するので、 成長 了後 に成長 度と同じ 度において アガスを水素ガスを含有しな い ガスに切り替えるのが通常であり、 キヤ アガスを置換す る ガスとしては、 が好まし が アルゴンまたは リ ウム 等およびこれらの 合物を用いることもできる ( C であ れば、 に対して 3 ０ V ㍑ 度以下の 素を併用することもできる 。 ) 。 了後の 度の 間が長 と、 結晶 の 下を招く おそれがあるので、 キヤ アガスの り替え直後に降 開始する のが好適である。 C ) られた 1 1 化物半導体積層構造 を熱処理する。 処理は ０～ ０００ 、 好まし は4００～ 7 ０ ０ 、 の 度で、 分から 3 ０ 間程度行なわれる。 ，、 e e、 等の不 ガス、 またはこれらの ガス 囲気中で行われ、 好 ましくは 囲気中で行なわれる。 処理は、 電極 成のような 別の工程に付随して行なう ことができ、 熱処理の 所もMO CV 炉の内外を問わな 。
処理は、 電場を印 しながら行な こともできる。 たとえば、 高周波 F) を用いて、 真空中で ～ で 秒から 間、 熱処理される。 周波 界の 波数は好ましくは ０ z～4 ０ ０M z 度である。 周波 界の により 不純 が活性化 し、 キヤ リ ア 度が増大し得る。
また、 熱処理は 向に電流を流しながら行な ことができる。 たとえば、 上の順 流を流しながら、 3 ０ ０ C 上で熱処 理することができる。
さ らに熱処理は V 射しながら行な ことができる。 Vの 2 ０ ０～ 3 5 ０n が好適である。
( ) られた 1 1 化物半導体積層構造 ，プラズ 理 する。 ，プラズ は ( )プラズマのように酸素を含むもの であってもよく たとえば ０ ０ 、 4０ ０ の 件で行 う ことができ、 特に制限されない。
結晶は、 以下の 由により パン トを しても 抗を示すと われている。
) 系 の が飛びやすく 、 結晶 に窒素 ) ができやすい。 この 存在すると不純 しなくても 導体となりやすい。 このため 不純 し ても 純には 導体にならず、 型を絶縁 にするという結果 になりやす 。
( 2 G a 導体の または成長 源である が分解すると、 を供給すると同時に水素原子が発生し、 型
ン トである とこの 素原子が結合して、 これら ン トが タセプタ として機能するのを妨げ、 その この 不純 しても半導体とはならずに 抗を示す。
したがって結晶 が良くなるにしたがって の 少なくなっ ていく 。 すなわち の がぬけた 極力 除すれば、
導体ができやすくなる。
gと とが の 晶の中でどのような結合 態で存在しているか を具体的に調 ようとする数多くの みがなされて る。 たとえば n c t nらは 、 原子の ズレ、 格子 子 複合 合物などと gと との 用を理論的に考察し があると 9が入りにく く 、 が 固定して gが入るのを助けることを予 測した。 に した gが g となってしま ので 型の半導 体にならないとい 機構が提案されたが、 g の 不明確であ った。 それについても g が具体的にどのよ な結合 態でいるの かいろいろな角度から検討がなされている。 t らは 9 9 6年に 定によ り、 熱処理前と熱処理 サンプルを測定し 熱処 理前に明確に現れる 3 5 ピ タが gと の化合物に 対応するものであるとした。 このピ タは熱処理によって小さ くな る。 さ らに r らは 9 9 9年に熱処理前と熱処理 サンプル を熱処理 度を変えて、 n 定した結果、 2 6 ０と 6 5 7 c のピ タが熱処理によって現れ、 このピ クは g を反映 したものであり、 電気抵抗 と非常に良く対応することを示した。 したがって が抜ける前の複 合物は g であり、 が抜けて g になるとしている。 このように、 ０ c 3 の リ ア 度を得るために ０。 の gを しなければならな のは のNが抜け て る 多数 在するためであり の 動についてもこの との 用が人るので 動が複雑になると考えられる。 すな わち 現状より も 上 らすことができれば の 法も 相が多く変わることが予測できる。
極力 らすために最も重要な条件は を成長させる ときの となる結晶の ができるだけ ことである。
、 ( )面の が r 下になって る
使 と ，プラズ の 理が有効に働く ことを見出し、 明を達成したものである。
明の 法により、 たとえば、 サファイア シ ド層 を成 、 アン ド プ n S n n
n ド ) p g p g
の 造のL を作成する。 結晶シ ド層を使う ことにより出来 上がった の はきわめてよく 、 ( )面と 1 ) 面の が r C と r 下の 得ることができる 。 了後の 極力 らすことが重要である。 と P 9を切り、 ，キヤ を に変更 、 ， 囲気で 電源を切って自然 却させるのが好ましい。 ，キヤ を流したま までも問題ないが、 を切ってしま と 増える可能性が あるので ましくな 。
プラズ の 真空中で ，ガスを導入し、 場をかける ことによる。 外の 素が打ち込まれるのを極力 ぐためには ガス 前のべ 極力 要がある。 低でも x より もよ 真空 が必要である。 ， より も高い真空 を得る ためには 真空 面からの ガスが問題となる。 ガスを完全 に行 ためには真空に引 てから 加熱す る必要がある。 その 熱性の 題で 置の ０リ ングを使 う ことができな 。 を使わないと非常に高価な装置になっ てしま 。 したがってチヤ ンバ が限界であり、 そ の 到達 0 が限界である。 さ らに真空が十分 くてもプラズマを起こしたときにシ ルドがプラズ で かれ 表 面に付着していた水分が き出されることがある。 それを防ぐため にはプラズ が接触するす ての 品を 上に真空中で加熱 するのが好ましい。 のように ごと加熱すると確実であるが 、 構造上０リ ングを使う場合はチヤンバ そのものの 1 ま でであり、 プラズ 接触する (シ ルド、 ウエ ホルダ など) のみを加熱する構造が必要である。 シ ルドの 質としては が最適である。 面の 分がプラズ の中に人 込まな ことだ けならば 熱に耐えれば何でもよ が、 シールド プ ラズ で かれて結晶に混入してく る可能性がある。 その 合 混 入しても問題が少ない だけである。 r などの 金属は極めて微量でも の 性に影響を与える。 しかし、 ウ エ ホルダ などの ヒ タ まわりは温度が で以上になると では けてしまう。 したがって、 チタン ステ ンレス、 モリブデンなどの 熱性の 金属 の 形 成するのが最適である。 アルミの 金属 のタ ゲッ トに r ，ガスで反応スパッタ して 成することもできるし、 の 成することもできる。 また、 ウエ を直接 ホ ルダ などは不純 になる可能性が最も高 部 であるので 特に注意する必要がある。 この の が最適であ る。 般に の として などが添加されてお り、 は不純 として最も嫌 ものの つであるのでこのような が人って ないものを慎重に選択するのが好適である
の ガスは 量分析 によって確認できる たとえ ば r n p c t r ) 。
である。 ガス 析で 外のものが検出されな のが好 適である。
入し得る不純 で留意する き 酸素であるが 次は で ある。 シ ルド類は一般にブラス ト 理などをして表面面積を大き く して るので、 空気中に出したときに有機物が表面に付着する。 その 機物がプラズ に されたときプラズ 中に Cが混入する。 そうすると をつぶすための 理であるのにその 所に Cを打 ち込んでしまう ことになる。
Oと Cの 路としてもう つ 意す きことは、 炉か ら を取り出して、 ，プラズ 理装置に移すときに、 表面 が 化し、 有機物が付着しやすいことである。 プラズマでこの が飛ばされれば 題な が、 プラズ の中で打ち込まれてしま ことがある。 それを防ぐためには初期に プラズ を非常に弱く かけてから り替えるとか プラズ のパワ を初期は極め て くすることが好ましい。
プラズ を起こすためには を導入してガス 力を ・ ～ に 持して電圧を印 する。 ウエ がある隣の部屋でプラズ を発 生させてプラズマのみを導入する方法もある。 そのときチヤ ンバ 部屋の間で電場をかけてイオンを捕捉 、 中性の ，のみを導 入するとプラズマダメ ジを軽減することができる。 などの 源 の供 法としてよく 用されている。 また ホルダ シ ルドとの間で電圧をかけて放電を起こしても良い。 が活性 化されるまでは 絶縁 であるのでイオン 電子などの 荷を持った 子が打ち込まれるとチヤ ジアップしてしま 可能性 がある。 したがって 流電場を印 するのが好まし 。
間に電子が動く ことが活性化を加速するとの え方に立って いるのでプラズ に すことで電子やイオンを F 場の下で打ち込 むことは を打ち込んで 補修することと併せて活性化を進 める方向に働く 。 電を起こすための 場が 面を横切る ように電極を配置すると活性化をより 進することができる。
場のある場所にプラズ は閉じ込められるのでプラズ の 生 する場所と 度を規定する方法として 場を利用することが広く行 われている。 石と電磁石とで発生する方法がある。 ウエ の裏に永久 石を配置して 面に 場を発生させるのがも っとも効率がよいが、 ヒ タ も の裏が最も効率が良 。
キ リ 点があり、 定の 度以上では 化を失うのでヒ タ 石とを並列することができな 。 水冷する必要が あるが、 そのためにその 全体に冷やされプラズ に される す ての で以上にするのが難しくなる。
プラズ ダメ ジを極力 らすためには温度はできるだけ いほ がよい。 しかし を超すと の 解が始まるので がか えって増えてしまう。 g の のみを抜くのが目的であるが、 あ ま り 度が高いと で抜けてしまい、 g の 合ができてし ま 。 適な プラズ 件、 合間にかかって る電場 によって大きく異なる。
明の 、 上述の 子の レ ザ 子や受 の 電気変換 子、 または、 ハイポ ラ トランジス タ B 動度トランジスタ E M T ) 等の電 バイスなどに用 ことができる。 これらの 導体 、 各種 造 のものが多数知られており、 明に係る発光 子の 、 これ ら周知の 子構造を含めて何ら制限されない。 明の 、 例えば 業界 知の 段により カバー を設けてランプにすることができる。 また、 従来より、 発光 子と 光体と組み合わせることによって発光 を変える 術が知られて おり 、 このような技術を何ら制限されることなく 用することがで きる。 えば、 蛍光体を適正に選定することにより、 発光 子より 長波長の 光を得ることも可能となり また、 発光 子自体の 光 波長と 光体によって変換された 長とを混ぜることにより、 色 発光を呈するランプとすることもできる。
また、 ランプとしては、 般 途の 、 携帯のバックライ ト 途のサイ ドビ 、 表示器に用 られる トップビ 、 何 れの 途にも いることができる。
明の ガリウム系 合物半導体発光 子から作製したラン プは発光 力が高く 、 駆動電圧が低 ので、 この 術によって作製 したランプを組み込んだ 帯電話、 ディスプレイ、 パネル類などの 子機器や、 その 子機器を組み込んだ 動車 コンピ タ、 ゲ ム 、 などの 、 力での 動が可能となり、 高 特性を実現することが可能である。 特に、 携帯電話、 ゲ ム 、 、 自動車 品などの、 バッテリ 動させる機器 において、 力の 果を発揮する。
，プラズ )
( ) A シ ド
1 ・ の 面サファイア を用意し た。 オフ ・ 度で切り出してあり、 表面 ( ) は 2 Aであった。 この を投入 前に r P で回転している 所にかけて 、 その r P に回転 を上げて乾燥した。 5 の のタ ゲッ トがつ たスパッタ 機にセッ ト シ ド ( を した。 タ ゲッ ト でタ ゲッ ト サファイア の S ) は である。 プラズ 理の 法としてはサファイア チヤ ンバ の間に Fパワ を した。 シ ド の タ ゲッ ト チヤンバ の間に Fパワ を した。 件は次のとおりであり 、 表面 を整えるための プラズ 理とA のための 理の 階になって る。
プラズ )
ヒ タ 6 ０ ０で A ０ S C C 、 ， 7 5 S C C 、 パワ 3 ０ W ト タルガス ・ ０ P a
4 x TS 6 ０ 、 5 (A )
ヒ タ 6 ０ ０ A 2 5 S C C 、 ，
7 5 S C C 、 パワ 5 ０ ０W ト タルガス ０・ 5 P a S 6 ０ 、
０ ０
了後、 装置から を取り出し、 定を行った。 られた シ ド膜の特性は次のとおりであった。
R a 2 A 素濃度 2 8 W
) 3 r W M ( ０ 4
3および 4は、 それぞれ得られたA シ ド 2 の 断面 EM および E 真を示す。 にお いて見られる つの層は、 下層がサファイア 、 上層が
層を示す。 の 6 ０ n であるが、 それをずらしな がら 察したが、 格子 の 見られず 観察さ れなかった。 にお ては n n の 野であるが 少しずつ ずらして 2 ０ ０ nm四方観察した結果、 柱状結晶に対応する‥結晶粒 界は観察できなかった。
( 2 ) GaN系半導体積層構造体
次にMOCVD法により GaN系半導体層 ( を成長させた。 成長条 件は次のとおりである。
(ア 下地層 ( ) (アン ドープGaN) )
トータルガス圧力 4 ０ ０mbar ; サセプター温度 1 O H 3 0 lm N fE 0 1 ; TMG流量 3 ０ ０ S m ; NH 流 量 7 S ; SiH 流量 ０ Seem
(イ n—コンタタ ト層 ( ) (n-GaN) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度 ０で ; H 流量 3 ０ S m ; N 流量 ０ SIm ; TMG流量 3 ０ ０ Seem ; NH 流 量 7 Slm ; SiH。流量 1 2 ０ S em
(ウ n—クラッ ド層 ( )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度 7 6 ０ : H 流 ０ Slm ; N 流量 5 ０ Slm ; TMG流量 ０ Seem ; TEG流量 2 5 ０ Seem ; NlL，流量 8 Slm ; TM 流量 2 ０ Se m ; Si 流量 5 ０ Seem ; Cp Mg流量 ０ S m
(X 発光層 ( )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar :サセプター温度 7 6 ０/9 8 ０X ; H 流 ０ SIm ; N 流 5 ０ Slm ; TMG流量 ０ S m ; TEG 流量 1 5 ０ Seem ; NH t 1 8 SIm ; TMI流量 ０/０ Seem ;
０/3 ０ Seem ; Cp Mg流量 ０ S em
(オ P-クラッ ド層 ( ) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar :サセプター温度 4０じ ; H 3 ０ Slm ; N t量 ０ Slm ; T 量 ０ Seem ; TEG流 量 ０ S m ; NH 流 2 1 Slm : TMI流量 ０ S m ; S 流量 ０ S
5０ c p g ０
( コンタ
ト タルガス 4 ０ ０ b r セプタ 4０で 3 ０ ０ ０ ０ S ， 2 S ０ S ０ S p g 2 6 ０ S
なお、 成長 はいずれも 2 hrであった。
G a の 料として 有機金属 料である メチルガリ ウム MG) 、 として、 アンモニア ( ， を用 た。 キャリ アガ スは ，である。 さ らに パン トを添加して コンタ ( 4 n ) 層を成 した。 型 導体 には パン ト 料 として、 S を用 た。 S 料として シラン S ) 用 いた。 パン トはキャリ アガスとともに供給されるが、 その
との 率で制御した。
さ ら クラッ ド クラッ ド 層の成長させた の 長までのキャリアガスは 素に切り替えた。
層構造 、 サファイ の 面 ) から なる 上に A 結晶のシ ド n ， その上にアンド G a ( 6 m) S 型G a コンタ
2 ) S ド 型 n ・ クラッド m) 、 6層の S G a バリ ア 4 ０ ) と 5層のアンド 8 の 2 5 ) からなる多重量子構造の 、 M
7 ， クラッ ド ( ０ ) M
g コ ンタク ト 5 ０ m) を積層して構成した。
タラッ ド層を成長させるために セプタ 度を から Cに する。 同時にキャリ アガスを から ，に りかえ、 その と p gを所定量ながしてM
A a 層からなる ラッ ド 、 コンタ 層の気 長を終了さ せた ・ の 入を切り、 電源を切ることで自然 却した。
( プラズ )
炉から を取り出し ラズ 理装置に移した 。 x になって る 置で、 ウエ A 製の ホルダ に載せ、 口 チヤ ンバ ロボッ ト のある トランスファ チヤンバ に移し、 つ でプラズ チヤ ンバ に移した。 ) コ トのカ ボン ヒ タ に を密着させる形で ヤック した。 ヤックの であり 面を コ トされている。 ウエ の のところに表面 の板の裏に永久 石を配置し 板には配管 を通して冷却 を流した。 はじめにダミ を入れてチャッ し た後、 チヤ ンバ の間に 圧を印 して を ・ で 入し放電を起こして 板の表面を でたたき出し、 表面 を チングした。 その他のシ ルドはチヤンバ から 的に浮か し、 ダミ になるまで加熱した。 その 果、 す ての が 上に加熱された。
ダミ を取り出し、 系 層構造 ウエ を投入し、 そ の ，を導入し ホルダ のチヤ ツ シ ルドとの間に 圧をかけて放電させて、 ，プラズマ 理した。 件は次のと おりであった。
0 、 ，ガス 3・ ０ P a、 パワ 5 ０W 6 ０
なお、 コンタ 層のロッキングカ ブ 値幅は、 ０ ０ ０ 2 面と ０ ０ 面でそれぞれ4 5 r および 2 5 r であった。 3 チップ
記の コンタ 層を備えた タキシヤル 層構造 ウエ を用 て チップを作製した。 、 型コンタク ト 上 に、 スパッタ法によって Oよりなる正極を形成した。 下の 作により、 窒化ガリ ウム系 合物半導体上に Oよりなる
性酸化物 の 成を行った。
まず、 オト リ クラフィ 術及びエッチング 術を用 いて、 型A G a コ ンタ 上に、 Oからなる
性酸化物 を形成した。 性酸化物 の 成で は、 まず、 窒化ガリ ウム系 合物半導体を積層した ス ッタ リ ング に入れ、 型A G a コンタ 上に初め Z およそ 2 をR スパッタ リ ングにより Oお よそ4 ０ ０ を Cスパッタ リ ングにより積層した。 なお、 R の はおよそ ・ a、 供給電力は 0・ 5 Wとした。 C の はおよそ 0・ 8 P a、 供給電力は1・ 5 Wとした 。 緒にガラス上に成 した 膜を測定したとこ n の光の透 抵抗 であった。
極を形成する 域に ドライエッチングを施し、 その 域に限り S G a コンタク ト層の表面を露出させた。 チップ 面を保護する目的で S 2の A R スパッタ で成 した。 次に、 その を するところをフォ ト クラフィ を使って穴を開け、 次に、 真空蒸着 により O 上の 部、 および 出された S ド 型G a コンタク ト 上に、 からなる の ( m) tからなる 2の ( m) からなる 3の ) を 順に積層 、 それぞれ ボンディ ングパッ ド および 極を形成 した。 シ ド層を使うとサファイ a とを単結晶でつな で る ので低温バッファ で作った に比 て非常に大きな応力が かかっている。 この 力のためにそのまま して く して く と が割れてしま おそれがある。 そこで分離のためのレ ザ によるスクライブを 側から ・ 前に入れるのが好ま し 。 面はレ ザ 光を吸収するのでレ ザ の 点をサファ イア 面に合わせて するときれ に飛んでしま 。 ただし 側からレ ザ をあてるとレ ザ によって切り取られた側面は ダメ ジを けるのでそのダメ ジを取り除くために、 たとえば リ ン 、 1 Cで処理するのが好適である。 工程が終了後、 サファイア の 、 ダイヤモン ド 粒の を使用して研削 ・ 、 最終的に 面に仕上げた。 その 、 積層構造 を裁断し 3 5 ０ 角の正方形の 別の と分離した。 られた E の 上記 の 成以外は前記の 2 同様である。
4) パッケ ジ
次に 外形 X X tの トップビ パッケ ジ用のリードフレ ム上にチップを キシ ンディ ン 、 負極および 極を各 、 A ) 線でリ ドフレ ム 結線 した。 その シリ コ ン の した。 このよ な工程 で作製したトップビ パッケ ジで負極および に順 流を流して電気 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果 は次のとおりであった。
なお f f ( ) f 2 ) ( 2 ０ V)
) および の値の持つ物理的意味づけは以下のとおりである は発光させている電流 である。 f ) は 向に 電流を流したときの である。 する前の電 であるので、 リ クがあるとその が下がってく る。 よってできるだけ 値 の方がよい。 f 2 ) は わゆる 動電圧であり、 できるだけ 方がよ 。 P型 導体 キャリ ア 度が十分 くないと Pコ ンタ でオ ミッタが取れず、 この値が 上がる。 2 ０ V ) 向に 2 0 かけたときの 流である。 リ タ 性を表 す。 頼性との 関があり、 キャリ ア 度が上がって 度が上がっ てもこの値が大きくなってく ると不適である。 ０ は 向に ０ したときの である。 き リ クがなければ 2 0 上になる。 2 0 が上限なので問題が無ければ 2 ０ Vの 示になる。 2 0 満の リ タが大きすぎることにな る。 と は当然ながら相関する。 が大き ものは が 2 0 下になる。 ただし が 2 0 の物の中でもリ ク 性の差が 値か ら見ることができる。 は 2 したときの 力である。 効に 光で取り出すことができたエネルギ である。 Pコンタ 層の リ ア はまず fに最も敏感に効いてく るが、 同じ fであっても 、 キヤ リ ア 度によって出力が異なる。 、 比較 の 囲では Pコンタク トの リ ア 度以外は同じにそろえているので、 p 層の リ ア 度が 相関する。
f ) 2 A f ) 2・ 3 5 f ) 動電圧) 3 4 r 2 ０ )
) ０ ０ 6 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 2 W 光波長 46 3 なお、 直径1 の から外観 良品を除いて 5 ０ ０ ０ ０個の が得られた。 系 層構造 ，プラズマ 理しな 点を除 て実施 様な方法で得られたパッケ ジで負極および に順 流 を流して電気 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は 次のとおりであった。
f 2 ０ f は ) ) 2・ 3 3 f ) 動電圧) 6 6 2 ０ )
) ０ ０ 5 r ０ ) ) 2 ０ p で測定された発光 5 5 W 光波長) 45 g 2～4 処理)
同様な方法で作成した 系 層構造 ウエ
炉から取り出し、 プラズ 理装置に移した。 プラズ チヤ ンバ に を投入し、 プラズ を形成させな で、 熱処理を 行なった。 すなわち、 大気圧のま 、 ピ タ の パワ のみを入れて まで 秒で 、 その 度に
2 、 ( 3 ( 4) 持して電源 を切った。 度が で以下に下がった時点で を取り出し た。
同様にしてパッケ ジを作製し、 その 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は次のとおりであった。 ( 2 )
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 4 f ) 動電圧) 3 3 7 r 2 ０ )
) ０ ０ 8 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 7 光波長) 46 3 )
f ( 2 ０ A f ) ) 2・ 3 3 f ) 動電圧) 3 5 r 2 )
０ ０ 6 r ０ ) 2 ０
で測定された発光 ) g W 光波長 46 ０
( 4 )
f ) 2 ０ A f ) 2・ 3 f ) 動電圧) 3 ０ 6 r 2 )
) ０ 8 x r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 5 W 光波長) 45 g
5～ 7 処理)
プラズ 理装置に流して る を止め、 空に引いたとこ x1 6 なった。 同様な方法で作成した 系 層構造 ウエ プラズ チヤ ンバ に投入し、 プラズ を 形成させな で、 熱処理を行なった。 すなわち、 の パワ を して 度を Cに 秒で した。 空であるので パワ を しても 起こ らず、 電場のみが にかかった。 その 度で 5 、 6 および (
7 持して電源を切った。 度が1 で以下に下がった時 点で を取り出した。
同様にしてパッケ ジを作製し、 その 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は次のとおりであった。
5 )
f ) 2 A f ( ) ) 2・ 3 2 f ) 動電圧) 3 ０ 8 r 2 ０ )
０ ０ g r ０ 2 ０
で測定された発光 ) 8 W 光波長) 46 ０
6
f 2 ０ A f ) 2・ 3 5 f ) 動電圧) 3 ０ 6 r 2 ０ )
) ０ ０ 8 r ０ ) 2 ０
で測定された発光 ) g W 光波長) 4 6 ０
7
f ) 2 ０ A f ) 2・ 3 3 f ) 動電 ) 3 ０ 4 r 2 )
) ０ ０ 7 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 8 W 光波長) 4 6 8～ ０ 囲気 で冷却)
同様な方法で コンタク ト まで成長させた後、 と p gの を切り、 ほぼ同時に電源を切った。 このとき、 次の ～ のいずれかの 理を行った。
( 8 時に とを切り、 ，の 量を L n にした。 り替わったときの であった。
( 9 源を切った 後に と とを切り、 ， の 量を L nにした。 り替わったときの であった ( ) ０ 後に と とを切り の 量を L nにした。 り替わったときの であった。
同様にしてパッケ ジを作製し、 その 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は次のとおりであった。
8 f 2 A f ) 2・ 2 6 f ) 動電 ) 3 ０ g r 2 ０ )
) ０ 8 r ０ U ) ) 2 ０
で測定された発光 g W 光波長) 46 9 )
f 2 A f ) 2・ 2 g f 3 4 r 2 ０ )
０ 5 7 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 3 W 光波長 46 2
０ )
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 ０ f ) 動電圧) 3 7 r 2 ０ )
) ０ 2 5 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) g W 光波長) 46 3
～ 3 ，キャリ アガスを用いて 導体 を成
同様な方法で を成長させたあとキャリ アガスを 入れ替えず、 の ラッ ド コンタ 層を成長させ た。 以下のように変更した。 ト タルガス b r セプタ 、 ， ０
c 1 p p ont t) ft 1 p g 了後に と p gとを切ると同時に電源を切り、 自然 却 させた ( 。 次に セプタ 度を 1 (
3 に変えて同様にして クラッ ド コ ンタ 層を成長さ せた。
同様にしてパッケ ジを作製し、 その 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は次のとおりであった。 f ) 2 A f ) ) 2・ 2 f 2 ０ ) 動電圧) 3・ 4 r 2 ０ )
) 2 3 5 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 8 W 光波長) 46 4
2 )
f ) 2０ A f ) ) 2・ g f 2 ０ ) 動電圧) 3 g r 2 ０ )
) 3 5 6 r ) ) 2 ０ p ( で測定された発光 ) g W 光波長) 46 7
3 )
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 f 2 ０ ) 動電圧) 3 45 r 2 )
) 4 3 6 r ０ ) ) 2 ０ ( で測定された発光 ) 8 W 光波長) 47 4～ 2 3
における ，プラズ における放電 ( ０ ０ で、 ，ガス 3・ ０ P a、 パワ 5 ０W 6 ０ ) を 次 のように変更した以外は実施 同様にして、 パッケ ジを作製 、 その 特性及び 性を積分 で評価した。 その 果は 次のとおりであった。
) 0 を温度 3 ０ ０でに変更 f 2 ０ A f 2・ 2 g f ) 動電1 ) 3 ０ 5 r 2 ０ )
) ０ ０ 3 x r ０ ) ) 2 ０ p で測定された発光 ) 5 W 光波長) 46 ( ) ０ ０ Cを温度 ０ ０ ０ に変更
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 f ) 動電圧) 3 ０ 7 r 2 )
) 5 ０ r ０ ) ) 2 ０ p で測定された発光 g W 光波長) 46 ０
( を温度 3 ０ ０ に、 ，ガス 3 ・ ０ P aを ０ P aに変更
f ( ) 2 ０ A f ( ) ) 2・ 3 2 f ) 動電圧) 3 ０ 2 r 2 )
) ０ ０ 7 r ０ ) ) 2 ０ p ( で測定された発光 ) 5 W 光波長) 46 ( 7 ，ガス 3・ ０ P aを 0・ 3 P a
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 4 f ) 動電 ) 3 ０ 3 r 2 ０ )
) ０ 3 r ０ ) ) 2 ０ p で測定された発光 ) 8 W 光波長) 46 ０ パワ 5 ０Wを ０ ０ Wに変更
f 2 A f 2・ 3 f ) 動電圧 2 9 g r 2 ０ )
) 6 r ) 2 ０ ( で測定された発光 ) g W 光波長) 46 ０
5 ０Wを 2 ０ W
f 2 ０ A f ) 2・ 3 4 f ) 動電圧) 3 ０ r 2 ０ )
) 2 6 r ０ ) ) 2 ０ p ( で測定された発光 ) g W 光波長) 46０ ( 2 ０ ) パワ 5 ０Wを 5 ０ ０ Wに変更
f 2 ０ A f ) ) 2・ 3 4 f m ) 動電圧) 3 7 r ( 2 )
) 6 8 r ０ ) 2 ０ p で測定された発光 ) 6 W d 光波長) 45 g 2 ) パワ 5 ０Wを 5 ０ ０ Wに、 処理 6 ０秒を ０秒に変更
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 2 f ( 2 ０ ) 動電圧) 3 3 r ( 2 )
) ０ ０ 2 r ０ ) ) 2 ０
で測定された発光 ) 6 w d 光波長) 46 ( 2 2 ) 6 ０秒を 2 ０秒に変更
f ) 2 ０ A f ) ) 2・ 3 4 f m ) 動電 ) 3 ０ 3 r 2 ０ ) ０ 8 r ０ ) 2 ０ p ( で測定された発光 ) 6 W 光波長) 46 ( 2 3 ) 6 ０秒を 24０秒に変更
f ) 2 ０ A f 2・ 3 4 f ) 動電圧) 3 ０ 2 r 2 )
) ０ 5 8 r ０ ) 2 ０
で測定された発光 W 光波長) 46 ０ m 上の利用 能性
明によれば、 高度の を有し 特に直径 上の大 型 を用 る場合でも全面 に平坦な シ ド層を用 いることにより、 結晶 の G a 得、 信頼性の い高 度の 得ることができる。 号の
子
０ 1 化物半導体積層構造
サファイア
2 シ ド
4 導体
5
導体
7
8 ボンディ ングパッ ド ボンディ ングパッ ド1 化物半導体

Claims

求 の
サファイア 表面に、 シ ド として 結晶 の 隔が 2 ０ ０ 上であるA スパッタ 積させ、 つ で 化物半導体からなる、 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 1 化物半導体積層構造 を製造す るに際し A) ～ ( ) から選ばれる少なく とも 種の方法 を用 て 導体 における パン トのキャリ ア 度を増 大 させることを特徴とする 1 1 化物半導体積層構造 の 。
(A) 導体 の 体の アガスを用 て行 な 。
( ) 導体 の 了後の の 囲気を ， 体に する。
(C ) られた 1 1 化物半導体積層構造 を熱処理する ( ) られた 1 1 化物半導体積層構造 ，プラズ する。
2
処理が ０～ ０ ０ の 度で行なわれる に記載 の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
3
処理が電場を印 しながら行なわれる または 2 に記載 の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
4
処理が順 向に電流を流しながら行なわれる ～ 3のい ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
5
処理が V 射しながら行なわれる ～4のいずれかに 記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
6
A 面の R a) が 2A 下である ～ 5の ずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
7
A ( 面と ０ ０ のX 折にお けるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ および ・ 7 以下である ～ 6のいずれかに記載の 1 1 化 物半導体積層構造 の 。
8
A の 有量が 5 下となるように制御し て 形成する ～ 7の ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
9
サファイア C サファイア である ～ 8のいず れかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
０
サファイア ０・ ～０・ 7度のオフ角を有する ～ 9のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の
スパッタ R スパッタ である ～ ０のいずれ かに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。 2
A 、 サファイア プラズマ中に置いてスパッタ により 積される ～ の ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
3
プラズ ガス 析にお て酸素 ピ タが認められな 条件下でA 形成することにより、 酸素 有量が 5 下である 得る ～ 2の ずれかに記 載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
4
サファイア 表面を プラズ または ラズ 理した 後に A 結晶 サファイア 表面に 積される
～ 3の ずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
5
A サファイ 表面に 積される際の基 度が 3 ０ ０～ Cである ～ 4のいずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
6
A の ０～ 5 ０ である ～ 5の ずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
7
A の 2 5～ 3 5 である 6に記載の
1 化物半導体積層構造 の 。
8
サファイア の 径が ０ 上である ～ 7の いずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。 9
～ 8のいずれかに記載の 法により得られた 1 1 化物半導体積層構造 。
2 ０
9に記載の 1 1 化物半導体積層構造 を含む 。
2
型 導体 上に負極を、 導体 上に正極をそれぞれ け た 2 ０に記載の 。
2 2
2 ０または 2 に記載の 子からなるランプ。
2 3
2 2に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
24
2 3に記載の 子機器が組み込まれてなる機械 。
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