WO2018051772A1 - Iii族窒化物積層体、及び該積層体を有する半導体デバイス - Google Patents
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- a high electron concentration layer is formed at the interface between the first and second, or second and third n-type layers, and n-type Al x Ga 1-x N (0 .5 ⁇ X ⁇ 1) Good lateral conductivity of the layer 2 can be obtained.
- the ratio of the group III source gas to be supplied for example, trimethylaluminum and trimethylgallium It is only necessary to change the supply ratio, and thereby, a plurality of layers having different values of the Al composition (X) can be stacked.
- AlN single crystal substrate 2 n-type n-type Al X Ga 1-X N layer 3 first n-type Al X1 Ga 1-X1 N layer 4 a second n-type Al X2 Ga 1-X2 N layer 5 third n-type Al X3 Ga 1 -X3 N layer 6 intermediate layer 7 active layer 8 electron block layer 9 p-type layer 10 p-type GaN layer 11 p-type electrode 12 n-type electrode
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Abstract
AlN単結晶基板上に、該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)を有し、該n型AlXGa1-XN層が、第一のn型AlX1Ga1-X1N層と、第二のn型AlX2Ga1-X2N層と、第三のn型AlX3Ga1-X3N層とを、該AlN単結晶基板側からこの順で積層した積層構造を少なくとも有し、 各層のAl組成を示すX1、X2、およびX3が、0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足することを特徴とするIII族窒化物積層体を提供する。
Description
本発明は、半導体デバイスなどに適用できる新規なIII族窒化物積層体、及び該積層体有する新規な紫外発光素子に関する。
組成式AlAGa1-AN(0≦A≦1)で表される単結晶のIII族窒化物半導体は、III族元素(Al、Ga)の組成を変更することによって、210~365nmの範囲で任意に発光ピーク波長を選択でき、上記波長範囲に対応するエネルギー範囲で直接遷移型のバンド構造を有するため紫外発光素子を形成するのに最適な材料である。
III族窒化物半導体からなる紫外発光素子は、一般に、有機金属気相成長法(MOCVD法)、分子線エピタキシー法(MBE法)によって、単結晶基板上にAlAGa1-AN層を結晶成長させることにより製造される。単結晶基板には、AlAGa1-AN層をエピタキシャル成長可能な、サファイア、SiC(炭化ケイ素)、AlN(窒化アルミニウム)などの材料を用いることができる。中でも、AlAGa1-AN層と同じIII族窒化物であるAlN単結晶基板を使用することによって、AlAGa1-AN層中に形成される結晶欠陥(転位)を低減できることが知られている。
例えば、非特許文献1および2では、AlN単結晶基板上に格子整合したAlAGa1-AN層を有する積層構造を含む紫外発光ダイオードを作製することによって、AlAGa1-AN層中の転位密度を低減することが可能であることが開示されている。そして非特許文献1および2では、発光ピーク波長が280nm以下の紫外発光ダイオードが開示されている。この非特許文献1および2に記載されているフリップチップタイプの紫外発光素子を作製する場合、紫外発光素子の駆動電圧を低減させるためには、AlN単結晶基板上に形成されるn型AlAGa1-AN層の導電性が高く、かつ膜厚が厚いことが好ましい。
このようなAlAGa1-AN層の膜厚については、具体的には、次の報告がある。例えば、非特許文献3には、AlN単結晶基板上に形成されたAlAGa1-AN層の物性が報告されている。具体的には、Al0.6Ga0.4N層(Al組成(A)が0.6)では膜厚が0.5μm以下、およびAl0.7Ga0.3N層(Al組成(A)が0.7)では膜厚が1.0μm以下の場合において、AlAGa1-AN層の格子定数がAlN単結晶基板の格子定数と等しい(格子整合した)状態が維持される。そして、この条件を満足すれば、表面平滑性が良好で、かつ結晶品質の高いAlAGa1-AN層が得られることが報告されている。
また、特許文献1では、AlN単結晶基板上に形成されたAlAGa1-AN層の膜厚がMatthews-Blakeslee理論(以下、MB理論とする場合もある)により計算される予測臨界厚みの5倍以上であって、平均転位密度が104cm-2以下のAlAGa1-AN層が開示されている(なお、特許文献1には、Al組成とMB理論による予測臨界膜厚の関係を示した図において、予側臨界膜厚の単位がÅとなっているが、nm(ナノメートル)の間違いであると推測される。)。
以上のように非特許文献3、および特許文献1には、AlN単結晶基板上に、格子整合された、比較的厚膜のn型AlAGa1-AN層について開示されている。
Appl.Phys.Express 3,072103(2010)
Appl.Phys.Express 6,032101(2013)
J.Cryst.Growth 311,2864-2866(2009)
Appl.Phys.Express 3,061004(2010)
しかしながら、これらに記載の方法であっても、より高性能な、具体的には、より駆動電圧を低下させる紫外発光素子を得るためには、以下の点で改善の余地があった。
例えば、非特許文献4には、サファイア基板上に、2μmのn型Al0.67Ga0.33N層を有する紫外発光素子が示されている。このn型Al0.67Ga0.33N層は、サファイア基板上に形成されているため、転位密度が大きくなる。しかしながら、n型AlAGa1-AN層中の横方向の抵抗値は、電流が流れる断面積(幅と膜厚の積)の逆数となるため、非特許文献4のn型Al0.67Ga0.33N層中の横方向の抵抗値は、例えば、非特許文献3のn型Al0.6Ga0.4N層(0.5μm)およびn型Al0.7Ga0.3N層(1.0μm)に比べて半分以下となる。
この膜厚の違いから生じるn型AlAGa1-AN層中の横方向の抵抗値の差が、AlN基板上に作製した紫外発光素子の駆動電圧が高い要因の一つになっていると考えられる。このように、従来技術においては、AlN単結晶基板と、AlN単結晶基板と格子整合したn型AlAGa1-AN層を含む紫外発光素子では、駆動電圧低下の観点から改善の余地があった。
従って、本発明の目的は、AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層を、AlN単結晶基板上に有するIII族窒化物積層体において、高い結晶品質(結晶性がよく低転位密度)であって、且つ横方向のn型伝導性を改善可能な(駆動電圧の低下が可能な)III族窒化物積層体を提供することにある。
本発明者等は、上記課題を解決すべくAlN単結晶基板上に形成されるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の構造について鋭意検討した。その結果、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層を、Al組成が異なる特定の組成であり、少なくとも3層以上の複数層から形成することにより、該n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層がAlN単結晶基板と格子整合した状態を保ち、すなわち、高い結晶品質を保った状態で、横方向の導電性を向上させうることを見出し、本発明を完成するに至った。
すなわち、第一の本発明は、
AlN単結晶基板上に、該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層とを有し、
該n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層が、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層と、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層と、第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層とを、該AlN単結晶基板側からこの順で積層した積層構造を少なくとも有し、
各層のAl組成を示すX1、X2、およびX3が、
0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足することを特徴とするIII族窒化物積層体である。
AlN単結晶基板上に、該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層とを有し、
該n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層が、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層と、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層と、第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層とを、該AlN単結晶基板側からこの順で積層した積層構造を少なくとも有し、
各層のAl組成を示すX1、X2、およびX3が、
0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足することを特徴とするIII族窒化物積層体である。
上記した通り、Xは、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層におけるAl組成の値(Al組成比)を指す。そのため、Xは、X1、X2、およびX3の全ての値を満足する。また、X1、X2、およびX3は、それぞれ、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層におけるAl組成の値(Al組成比)を指す。
また、当然のことではあるが、|X1-X2|は、X1とX2との差の絶対値を指し、|X2-X3|は、X2とX3との差の絶対値を指す。
第一の本発明においては、より駆動電圧を低下させるためには、前記X1、X2、およびX3が、
X1<X2かつX3<X2を満足するか、又はX2<X1かつX2<X3を満足することが好ましい。また、X1<X2<X3を満足することが好ましい。
X1<X2かつX3<X2を満足するか、又はX2<X1かつX2<X3を満足することが好ましい。また、X1<X2<X3を満足することが好ましい。
また、第一の本発明においては、前記第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層の各層の膜厚が、予測臨界膜厚の1倍以上5倍未満であることが好ましい。こうすることにより、より高品質な、すなわち、より低転位密度のIII族窒化物積層体とすることができる。さらに、得られるIII族窒化物積層体の取り扱いを容易なものとし、より一層、駆動電圧を低下させるためには、前記n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の全厚みが500nm以上とすることが好ましい。
第二の本発明は、第一の本発明のIII族窒化物積層体を有する半導体デバイスであって、発光ピーク波長が210~350nmである紫外発光素子などに応用することができる。
本発明によれば、AlN単結晶基板上に、該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層を備え、該n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の横方向の抵抗値が低減されたIII族窒化物積層体が提供される。そして、例えば、該III族窒化物積層体から発光ピーク波長が350nm以下の紫外発光素子(半導体デバイス)を作製した場合には、高い発光効率と信頼性に加えて、駆動電圧の低い紫外発光素子(半導体デバイス)を得ることができる。
本発明のIII族窒化物積層体は、AlN単結晶基板と、該AlN単結晶基板上に形成された該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層を有するIII族窒化物積層体である。以下、図1、2の構造を例として順を追って説明する。
(III族窒化物積層体)
(AlN単結晶基板)
本発明において、下地基板となるAlN単結晶基板1は、特に制限されるものではないが、低転位密度のものを使用することが好ましい。具体的には、AlN単結晶基板1の転位密度は、106cm-2以下であることが好ましく、さらに好ましくは104cm-2以下である。低転位密度のAlN単結晶基板1を使用することによって、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2中の転位密度も低くできると共に、紫外発光素子の特性を向上できる。転位密度の下限は0cm-2である。なお、本発明において、転位密度は、特に断りがない限り、後述する加熱酸混合溶液に浸漬した後に測定したエッチピット密度である。
(AlN単結晶基板)
本発明において、下地基板となるAlN単結晶基板1は、特に制限されるものではないが、低転位密度のものを使用することが好ましい。具体的には、AlN単結晶基板1の転位密度は、106cm-2以下であることが好ましく、さらに好ましくは104cm-2以下である。低転位密度のAlN単結晶基板1を使用することによって、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2中の転位密度も低くできると共に、紫外発光素子の特性を向上できる。転位密度の下限は0cm-2である。なお、本発明において、転位密度は、特に断りがない限り、後述する加熱酸混合溶液に浸漬した後に測定したエッチピット密度である。
本発明において、AlN単結晶基板1における結晶成長面、すなわち、その面上に、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2を成長させる結晶面は、本発明の構造を実現できる範囲であれば特に限定はない。中でも、該n型AlXGa1-XN層2の平滑性を高める観点からはC面であることが好ましい。また、このC面から微傾斜(オフ)した面であってもよく、その場合のオフ角度は、0.1~0.5°であることが好ましく、さらにM軸方向に傾斜していることが好ましい。
また、AlN単結晶基板1の結晶成長面は、平滑であることが好ましい。平滑であることにより、AlN単結晶基板1上に積層されるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2との界面で発生する新たな転位を低減することができる。具体的には、5×5μm2の領域における2乗平均粗さ(RMS)は5nm以下であることが好ましく、1nm以下であることがより好ましく、0.5nm以下であることがさらに好ましい。このような平滑面は、公知のChemical Mechanical Polish(CMP研磨)処理によって得ることができる。RMSの下限値は、0nmであることが好ましいが、工業的な生産を考慮すると、現在の技術では0.05nmである。
また、AlN単結晶基板1の結晶成長面にCMP研磨によるダメージが残存している場合には、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の格子緩和を引き起こし、新たに転位が発生するおそれがある。そのため、研磨ダメージは極力抑える必要がある。このような研磨ダメージは、上述のエッチピット密度の測定と同様にして評価できる。研磨ダメージに起因して現れるピットは、AlN単結晶基板1中の転位およびダメージ残存箇所に線状に連なった形状で形成される。そのため、その密度は、少ないことが好ましい。具体的には、AlN単結晶基板1の結晶成長面において5個/mm2以下であることが好ましく、2個/mm2以下であることが好ましい。また当然のことながら、研磨傷なども極力抑える必要があり、研磨傷数は0個/基板であることが好ましい。
AlN単結晶基板1は、最終的に形成する発光素子が放射する光に対して透過性が高いことが好ましい。そのため、紫外領域、具体的には210nm以上の波長における吸収係数が25cm-1以下であることが好ましい。なお、吸収係数の下限は、低ければ低いほど好ましい。中でも、AlN単結晶基板1の工業的生産や測定精度なども考慮すると、210nmにおける吸収係数の下限値は15cm-1であって、250nm以上の波長における吸収係数の下限値は5cm-1である。このような低い吸収係数のAlN単結晶基板を使用することにより、AlN単結晶基板中での紫外光吸収による出力の低下を抑制できる。さらに、紫外光を吸収することにより発生した熱による出力の低下を抑制することができる。
本発明で使用するAlN単結晶基板1の厚み、及び大きさは、特に制限されるものではない。AlN単結晶基板の厚みが薄ければ、吸収係数が高い場合であっても基板中での光吸収量を低くすることができる。ただし、薄過ぎると取扱い難く、また発光素子の歩留まりを低下させるおそれがある。そのため、通常、該厚みは、50~1000μmであることが好ましい。また、AlN単結晶基板1の大きさ(結晶成長面の面積)は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2をその上に成長させる場合には、大きければ大きいほど最終的に得られる発光素子(チップ)の数を増やすことができる。ただし、発光素子の工業的生産を考慮すると、AlN単結晶基板の大きさは、Φ0.5~Φ6インチの直径のものが好ましい。なお、当然のことであるが、例えば、発光素子(チップ)とした場合には、その発光素子(チップ)におけるAlN単結晶基板部分の大きさは小さくなる。そのため、発光素子(チップ)におけるAlN単結晶基板部分の大きさは、その発光素子(チップ)の目的とする用途に応じた大きさとすればよい。通常、発光素子(チップ)であれば、AlN単結晶基板部分の大きさは0.01~10mm2の面積である。
以上のようなAlN単結晶基板1は、例えば、文献J.Cryst.Growth 312,58-63(2009)、文献Appl.Phys.Express 5,055504(2011)に記載の昇華法、もしくはハイドライド気相成長法などによって作製できる。中でも、本発明のIII族窒化物積層体を発光素子に適用する場合は、紫外領域での透過性が高い方が好ましいため、ハイドライド気相成長法で作製することが好ましい。
(n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1))
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板1上に積層される単結晶層である。そして、AlN単結晶基板1上に形成されるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板1と格子整合した状態である。そのため、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5を含むn型AlXGa1-XN層2を構成する全ての層が、単結晶層であり、AlN単結晶基板1と格子整合した状態である。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板1上に積層される単結晶層である。そして、AlN単結晶基板1上に形成されるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板1と格子整合した状態である。そのため、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5を含むn型AlXGa1-XN層2を構成する全ての層が、単結晶層であり、AlN単結晶基板1と格子整合した状態である。
ここで、格子整合した状態とは、AlN単結晶基板1、及びn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の主面(最も広い面積の面:AlN単結晶基板の結晶成長面)に対して平行方向の格子定数が、AlN単結晶基板1とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2とでほぼ等しいことを指す。言い換えれば、本発明においては、格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2とは、格子緩和率が5%以下であることを指す。格子緩和率の下限値は0であり、この場合はn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2とAlN単結晶基板1の格子定数が一致していることを指す。なお、この格子緩和率は、X線逆格子マッピング測定により測定することができる。
また、Al組成は、X線回折法(XRD)、もしくはエネルギー分散型X線分光法(TEM-EDX)により求めることができる。本発明では、TEM-EDXで求めたAl組成の値を使用した。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、単結晶層であり、AlN単結晶基板1と格子整合しているため、転位の発生を伴うn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の格子緩和が起こっていない。そのため、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2中の転位密度は、AlN単結晶基板1の表面の転位密度と同等である。よって、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の転位密度は、AlN単結晶基板1と同様、106cm-2以下であることが好ましく、さらに好ましくは104cm-2以下である。なお、本発明のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は複数の層から形成されるが、これらの層は全て格子整合しているため、各層とも転位密度は変わらない。
なお、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板1上に直接積層することもできるし、図2に例示するように、単結晶AlN層やAlYGa1-YN層(0.5≦Y<1)などの中間層6を介して積層することもできる。中間層6の厚みは、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2がAlN単結晶基板1との格子整合性を維持できる範囲において、特に限定されるものではない。通常、工業的な生産性などの観点から10~1000nmであることが好ましい。この中間層6については、下記に詳述する。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、AlN単結晶基板側から第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5がこの順で積層された積層構造を少なくとも有する。そして、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2における、各層のAl組成を示すX1、X2、およびX3が、
0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足する。
0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足する。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5がこの順で直接積層された積層構造を少なくとも有すればよい。本発明において、このような積層構造をとることにより、優れた効果が発揮される理由は、以下のように推定している。つまり、本発明のように、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の各界面でAl組成に差を設けることにより、界面で三角ポテンシャルが形成される。このことによって、該界面で電子が蓄積された高電子濃度層(2次元電子ガス層)が形成される。その結果、この高電子濃度層を介した電子伝導によって、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の横方向の導電性の向上効果が発現すると推定している。
このような効果の発現機構から考えると、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層が直接積層されていれば、本発明の効果は発現されると考えられる。そのため、図1、2に図示はしていないが、本発明においては、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3の下層、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5の上層に、他のAlGaNからなるn型層を有していてもよい。また、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X<1)層3の下層にn型層を形成した場合には、下記に詳述する中間層6の役割を果たすこともできる。ただし、III族窒化物積層体の生産性を考慮すると、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5からなることが好ましい。
図3、および図4には、本発明のIII族窒化物積層体におけるn型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)のエネルギーバンドおよび電子濃度プロファイルを例示した。
本発明において、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の各界面におけるAlの組成の差、すなわち|X1-X2|および|X2-X3|は、0を超え0.1以下である。この値が0.1を超えると、界面での電子の蓄積効果は高まるものの、一方で、膜厚方向のバリヤが高くなるために膜厚方向の抵抗値が増大する。その結果、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の横方向の伝導パスが界面のみに限定され、抵抗値が増大する場合があるため好ましくない。また、該組成の差が0である場合には、本発明の効果が発揮されない。界面での電子の蓄積効果を考慮すると、0.02≦|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0.02≦|X2-X3|≦0.1を満足することが好ましく、さらに、0.03≦|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0.03≦|X2-X3|≦0.1を満足することが好ましい。
前記n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2において、第一、第二、および第三のn型AlXGa1-XN層におけるAl組成の関係は、
前記X1、X2、およびX3が、
X1<X2かつX3<X2を満足するか、又はX2<X1かつX2<X3を満足することが好ましい。この場合は、中間に位置する第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4におけるAl組成(X2)が、他の2層よりも高いか、低くなる場合である。
前記X1、X2、およびX3が、
X1<X2かつX3<X2を満足するか、又はX2<X1かつX2<X3を満足することが好ましい。この場合は、中間に位置する第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4におけるAl組成(X2)が、他の2層よりも高いか、低くなる場合である。
また、別の好ましいAl組成の関係として、X1<X2<X3を満足することが好ましい。この場合は、第一、第二、および第三のn型AlXGa1-XN層が積層された積層構造において、段々にAl組成が高くなることを指す。
このような組成の関係を満足することにより、第一と第二、もしくは第二と第三のn型層の界面に高電子濃度層が形成され、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の横方向の良好な導電性を得ることができる。
また、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の各層の膜厚は、MB理論による予測臨界膜厚(図5参照)の1倍以上5倍未満であることが好ましい。
各層の厚みがMB理論による予測臨界膜厚の5倍未満であれば、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の緩和を抑制する、すなわちn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2中で転位が発生するリスクを低減できる。よって、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の各層の膜厚を、予測臨界膜厚の1倍以上5倍未満とすることによって、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2全体において、AlN単結晶と格子整合した単結晶層を得ることが容易となる。
また、各層の膜厚の下限値は、MB理論による予測臨界膜厚の1倍であることが好ましい。予測臨界膜厚の1倍未満では、各層の膜厚が概ね数十nm程度となるため、例えば、紫外発光素子において、十分なn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の導電性を確保するための全膜厚を得るためには、製造プロセスが煩雑になる傾向がある。
そのため、第一、第二、第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の各層の膜厚は、膜厚の制御性やプロセスの再現性などを考慮すると、MB理論による予測臨界膜厚の2倍以上5倍未満であることが好ましく、さらに好ましくは3倍以上5倍未満であり、特に好ましくは3倍以上4.9倍以下である。
また、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の全厚みは、500nm以上である。なお、当然のことであるが、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の全厚みとは、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5を含み、必要に応じて、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3の下層、第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5の上層に形成するn型層の全ての合計厚みである。横方向の導電性の向上を考慮すると、全厚みは、好ましくは700nm以上である。該全厚みが、500nm以上となることにより、十分な膜厚を有するため、横方向の導電性の低下を抑制できる。なお、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の全厚みの上限は、特に制限されるものではないが、生産性、およびAlN単結晶基板と格子整合するという観点から、3000nmである。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、n型ドーパントとしてSiがドーピングされることが好ましい。ドーパント濃度は、特に制限されるものではなく、目的に応じて適宜決定すればよい。中でも、高い導電性を実現するためには、Si濃度は、1×1018cm-3~5×1019cm-3であることが好ましい。また、上述したように、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は複数の層から構成されるが、各層のSiの濃度が1×1018cm-3~5×1019cm-3であることが好ましい。そして、各層のSi濃度は、一定であってもよいし、デバイス設計などに応じて各層のSi濃度を変化させることもできるし、各層の界面でのSi濃度を高くすることもできる。
また、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、炭素不純物量が少ない方が好ましい。例えば、炭素がn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2中に多量に混入すると、導電性や透過性の悪化を引き起こす可能性があるため、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2における炭素濃度は1017cm-3以下であることが好ましく、さらには5×1016cm-3以下であることが好ましい。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の最表面、およびAl組成が変化する層の界面は、平滑であることが好ましい。特に、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層中において、各層の界面が平滑であることにより、界面での意図せぬ不純物量の増大を防ぐことができる。具体的には、最表面、および各界面において、5×5μm2の領域における2乗平均粗さ(RMS)が10nm以下であることが好ましく、5nm以下であることがより好ましく、1nm以下であることがさらに好ましい。RMSの下限値は、0nmであることが好ましいが、工業的な生産を考慮すると、現在の技術では0.05nmである。
また、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の最表面には、数μmサイズのヒロックが形成される場合があるが、このようなヒロックは、本発明の半導体デバイスの特性劣化の原因となる場合がある。そのため、該表面のヒロック密度は、10個/mm2以下であることが好ましく、5個/mm2であることがより好ましく、1個/mm2以下であることがさらに好ましい。これらヒロックは、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法により制御することができる。なお、本発明において、ヒロック密度は、ノマルスキー顕微鏡を用いた表面観察によって、測定できる。
(n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の成長方法)
本発明において、以上説明したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、有機金属気相成長(MOCVD)法、分子線エピタキシー(MBE)法などの公知の結晶成長法によって、AlN単結晶基板上に製造できる。中でも、生産性が高く工業的に広く用いられているMOCVD法が好ましい。MOCVD法によるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、例えば、国際公開(WO2012/056928)に記載の条件を参考にして製造することができる。
本発明において、以上説明したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、有機金属気相成長(MOCVD)法、分子線エピタキシー(MBE)法などの公知の結晶成長法によって、AlN単結晶基板上に製造できる。中でも、生産性が高く工業的に広く用いられているMOCVD法が好ましい。MOCVD法によるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2は、例えば、国際公開(WO2012/056928)に記載の条件を参考にして製造することができる。
MOCVD法で使用するIII族原料ガス、V族原料ガス、ドーパント原料ガスは、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の形成に使用できる公知の原料が特に制限なく使用できる。
例えば、III族原料ガスとしては、トリメチルアルミニウム、トリエチルアルミニウム、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム等のガスを使用することが好ましい。また、V族原料ガスとしては、アンモニアを使用することが好ましい。また、n型ドープ原料ガスは、モノシラン、又はテトラエチルシラン等のシラン系ガスを使用することが好ましい。これらのn型ドープ原料ガスは、前記III族原料ガス、V族原料ガスと同時にn型ドープ原料ガスを供給すればよい。
以上の原料ガスを、水素、及び/又は窒素などのキャリアガスと共に反応炉に供給することにより、AlN単結晶基板1上にn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2を成長させる。V族原料ガスとIII族原料ガスのモル比(V/III比)の好ましい範囲は、特に限定されるものではないが、500~10000の範囲内で設定することが好ましい。V/III比は、上記の設定範囲内で適宜決定すればよい。
また、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長温度や成長圧力は、特に制限されるものではないが、それぞれ1000~1300℃、30~1000mbarの範囲、より好ましくは1030~1130℃、30~500mbarの範囲であることが好ましい。
なお、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2において、各層の組成を変える場合には、供給するIII族原料ガスの比、例えば、トリメチルアルミニウム、及びトリメチルガリウムの供給比を変化させればよく、これにより、Al組成(X)の値が異なる複数の層を積層することができる。第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層3、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4、および第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5がこの順で直接積層した積層構造とするためには、III族原料ガスを各層のAl組成(X1、X2、およびX3)を満足するように供給してやればよい。また、Si濃度を各層で変える場合は、III属原料ガスに対するn型ドープ原料ガスの供給比を変えることで、Si濃度の異なる層を作製することができる。
以上、AlN単結晶層1上に積層されるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2について説明した(本発明のIII族窒化物積層体、およびその製造方法について説明した。)。次に、該III族窒化物積層体の構造を有する(紫外)発光素子(半導体デバイス)の好適な例について説明する。
(好適な構造の発光素子;半導体デバイス)
本発明のIII族窒化物積層体を含む紫外発光素子を製造する場合、本発明のIII族窒化物積層体上に、活性層7、及びp型層9の順で積層された複数のAlZGa1-ZN層(0≦Z≦1)からなる積層構造を作製することが好ましい(図6参照)。また、図2に例示しているように、AlN単結晶基板1とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2との間に単結晶からなる中間層6をもうけることもできる。次に、図6に基づいて、半導体デバイスについて説明する。
本発明のIII族窒化物積層体を含む紫外発光素子を製造する場合、本発明のIII族窒化物積層体上に、活性層7、及びp型層9の順で積層された複数のAlZGa1-ZN層(0≦Z≦1)からなる積層構造を作製することが好ましい(図6参照)。また、図2に例示しているように、AlN単結晶基板1とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2との間に単結晶からなる中間層6をもうけることもできる。次に、図6に基づいて、半導体デバイスについて説明する。
また、上記に記載した活性層7、及びp型層9は、単一の層であってもよいが、それぞれ複数の層、例えば、Al組成が異なる層であったり、ドーパント濃度が異なる層であってもよい。例えば、活性層7とp型層9との間にAl組成の高い電子ブロック層8を形成することもできる。この電子ブロック層8はp型層9とすることもできる。また、p型層9上には、電極とのコンタクト特性を改善するため、p型GaNからなるコンタクト層10を設けることもできる。これら層について説明する。
<中間層6>
中間層6は、AlN単結晶基板1上に直接積層されるものであって、単結晶AlN層やAlYGa1-YN層(0.5≦Y<1)からなり、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の表面のヒロック密度を低減させる、またはn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の格子緩和の発生を抑制する目的などによって用いることができる。この中間層6は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の結晶品質が保てる範囲内において、不純物を含まないアンドープ層であってもよいし、SiやMgなどの不純物を含むドープ層とすることもできる。このような中間層6を設ける場合、その厚みは10~1000nmとすることが好ましい。ただし、Siを含む場合は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の一部と見なすこともできる。
中間層6は、AlN単結晶基板1上に直接積層されるものであって、単結晶AlN層やAlYGa1-YN層(0.5≦Y<1)からなり、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の表面のヒロック密度を低減させる、またはn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の格子緩和の発生を抑制する目的などによって用いることができる。この中間層6は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の結晶品質が保てる範囲内において、不純物を含まないアンドープ層であってもよいし、SiやMgなどの不純物を含むドープ層とすることもできる。このような中間層6を設ける場合、その厚みは10~1000nmとすることが好ましい。ただし、Siを含む場合は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の一部と見なすこともできる。
この中間層6は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法で説明したMOCVD法により製造することが好ましい。その他の成長条件は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法で記載した範囲を採用すればよい。なお、この中間層6は、必須である層ではなく、必要に応じてAlN単結晶基板1とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2との間に設けるものである。
<n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2>
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2を紫外発光素子に適用する場合は、前記III族窒化物積層体におけるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の説明を行った範囲で、各層の構成、組成(X1、X2、およびX3)、並びに各層の膜厚等を、目的とする紫外発光素子の波長に応じて決定すればよい。詳細な説明は、前記の通りであるため、ここでは割愛する。
本発明において、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2を紫外発光素子に適用する場合は、前記III族窒化物積層体におけるn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の説明を行った範囲で、各層の構成、組成(X1、X2、およびX3)、並びに各層の膜厚等を、目的とする紫外発光素子の波長に応じて決定すればよい。詳細な説明は、前記の通りであるため、ここでは割愛する。
<活性層7>
この活性層7は、前記n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の最表面上に積層される。本発明においては、前記第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5上に形成されることが特に好ましい。この活性層7は、AlN単結晶基板1と格子整合したAlGaN層であることが好ましい。活性層7には、井戸層と障壁層とを複数回積層した多重量子井戸層などの公知の構造を制限なく用いることができる。また、この多重量子井戸層中にはSiをドーピングすることもできる。井戸層、及び障壁層の組成は、目的とする用途に応じて適宜決定すればよい。具体的には、Al組成が0.1~0.8の範囲で調整することが好ましい。また、井戸層、障壁層の厚みも、特に制限されるものではなく、通常、一つの井戸層の厚みが2~10nmであり、一つの障壁層の厚みが5~25nmである。
この活性層7は、前記n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の最表面上に積層される。本発明においては、前記第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層5上に形成されることが特に好ましい。この活性層7は、AlN単結晶基板1と格子整合したAlGaN層であることが好ましい。活性層7には、井戸層と障壁層とを複数回積層した多重量子井戸層などの公知の構造を制限なく用いることができる。また、この多重量子井戸層中にはSiをドーピングすることもできる。井戸層、及び障壁層の組成は、目的とする用途に応じて適宜決定すればよい。具体的には、Al組成が0.1~0.8の範囲で調整することが好ましい。また、井戸層、障壁層の厚みも、特に制限されるものではなく、通常、一つの井戸層の厚みが2~10nmであり、一つの障壁層の厚みが5~25nmである。
なお、この活性層7も、MOCVD法により製造することが好ましく、成長条件は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の成長方法で記載した範囲を採用し、所望の組成となるように適宜調整すればよい。
<電子ブロック層8>
この電子ブロック層8は、活性層7の上に積層されるAlGaN層である。ただし、この電子ブロック層8は、p型とすることもできるため、p型層9の一種であると見なすこともできる。この電子ブロック層8は、バンドギャップエネルギーが高いことが望まれているため、Al組成が他の層よりも高いことが好ましい。そのため、特に発光波長が280nmよりも短い発光素子を作製しようとする場合には、AlN層とすることが最も好ましい。また、280nmよりも発光波長が長い場合には、Al組成が0.3~0.9の範囲で、Al組成を適宜決定すればよい。この電子ブロック層8の厚みは、特に制限されるものではないが、5~20nmである。
この電子ブロック層8は、活性層7の上に積層されるAlGaN層である。ただし、この電子ブロック層8は、p型とすることもできるため、p型層9の一種であると見なすこともできる。この電子ブロック層8は、バンドギャップエネルギーが高いことが望まれているため、Al組成が他の層よりも高いことが好ましい。そのため、特に発光波長が280nmよりも短い発光素子を作製しようとする場合には、AlN層とすることが最も好ましい。また、280nmよりも発光波長が長い場合には、Al組成が0.3~0.9の範囲で、Al組成を適宜決定すればよい。この電子ブロック層8の厚みは、特に制限されるものではないが、5~20nmである。
このような電子ブロック層8中のMg濃度は、特に制限されるのもではないが、Mg濃度が3×1019~2×1020cm-3であることが好ましく、さらに好ましくは5×1019~1×1020cm-3である。
この電子ブロック層8も、MOCVD法により製造することが好ましく、成長条件は、
n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法で記載した範囲を採用し、所望の組成となるように適宜調整すればよい。Mgをドープする際は、Siドーパントガスの代わりに、公知のMgドーパントガスを使用すればよい。
n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法で記載した範囲を採用し、所望の組成となるように適宜調整すればよい。Mgをドープする際は、Siドーパントガスの代わりに、公知のMgドーパントガスを使用すればよい。
<p型層9>
このp型層9は、前記電子ブロック層8の上に形成されるp型AlGaN層である。p型層9は、複数の層から形成することもできるが、この場合、Al組成が他の層以上である層が存在する場合には、電子ブロック層8と同じ役割を果たすため、活性層7上に積層することもできる。p型層9の組成は、目的とする用途に応じて適宜決定すればよいが、特に発光波長が280nmよりも短い発光素子を作製しようとする場合には、Al組成が0.7~1.0の範囲で調整することが好ましい。p型層9の厚みは、特に制限されるものではなく、通常、5~100nm程度である。また、p型層9中のMg濃度は、電子ブロック層8と同様に特に制限されるのもではないが、Mg濃度が3×1019~2×1020cm-3であることが好ましく、さらに好ましくは5×1019~1×1020cm-3である。
このp型層9は、前記電子ブロック層8の上に形成されるp型AlGaN層である。p型層9は、複数の層から形成することもできるが、この場合、Al組成が他の層以上である層が存在する場合には、電子ブロック層8と同じ役割を果たすため、活性層7上に積層することもできる。p型層9の組成は、目的とする用途に応じて適宜決定すればよいが、特に発光波長が280nmよりも短い発光素子を作製しようとする場合には、Al組成が0.7~1.0の範囲で調整することが好ましい。p型層9の厚みは、特に制限されるものではなく、通常、5~100nm程度である。また、p型層9中のMg濃度は、電子ブロック層8と同様に特に制限されるのもではないが、Mg濃度が3×1019~2×1020cm-3であることが好ましく、さらに好ましくは5×1019~1×1020cm-3である。
このp型層9も、MOCVD法により製造することが好ましく、成長条件は、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の成長方法で記載した範囲を採用し、所望の組成となるように適宜調整すればよい。なお、当然のことながら、Siドーパントガスの代わりに、公知のMgドーパントガスを使用する。
<コンタクト層(p型GaN層)10>
p型層9上には、コンタクト層10を設けることができる。このコンタクト層10はp型GaN層であることが好ましい。コンタクト層10を設けることによって、上述したように、p型層9と電気的に接続される電極との接触抵抗を低減することができる。p型GaN層の膜厚は特に限定されるものではないが、5~1000nmの範囲で、適宜決定すればよい。またp型GaN層中のMg濃度も特に限定されるものではないが、1×1019~2×1020cm-3であることが好ましく、さらに好ましくは5×1019~1×1020cm-3である。
p型層9上には、コンタクト層10を設けることができる。このコンタクト層10はp型GaN層であることが好ましい。コンタクト層10を設けることによって、上述したように、p型層9と電気的に接続される電極との接触抵抗を低減することができる。p型GaN層の膜厚は特に限定されるものではないが、5~1000nmの範囲で、適宜決定すればよい。またp型GaN層中のMg濃度も特に限定されるものではないが、1×1019~2×1020cm-3であることが好ましく、さらに好ましくは5×1019~1×1020cm-3である。
このコンタクト層10も、MOCVD法により製造することが好ましく、その他の成長条件は、例えば、特許5401145号に記載された成長条件を基に、所望の特性が得られるように適宜調整すればよい。なお、当然のことながら、Siドーパントガスの代わりに、公知のMgドーパントガスを使用する。
<n型電極12>
n型電極12は、エッチング等により露出させたn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2上に形成される。通常、以下の方法によりn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2に形成する。この中でも、n型電極12と、前記第一と第二、もしくは第二と第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の界面との、深さ方向の距離が10nm以上150nm以下、さらに好ましくは20nm以上100nm以下となる位置にn型電極12を形成することが好ましい。こうすることにより、n電極12からの高濃度電子層へのアクセスが容易となり、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の横方向の導電性の向上に加えて、n電極12とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の接触抵抗を低減することができる。
n型電極12は、エッチング等により露出させたn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2上に形成される。通常、以下の方法によりn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2に形成する。この中でも、n型電極12と、前記第一と第二、もしくは第二と第三のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の界面との、深さ方向の距離が10nm以上150nm以下、さらに好ましくは20nm以上100nm以下となる位置にn型電極12を形成することが好ましい。こうすることにより、n電極12からの高濃度電子層へのアクセスが容易となり、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の横方向の導電性の向上に加えて、n電極12とn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の接触抵抗を低減することができる。
n型電極12は、公知のn型オーミック電極材料および形成方法を使用することができる。具体的には、n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2との接触抵抗値を低減可能な材料であれば、特に限定されるものではない。具体的には、特開2011-547604に記載されているTi、およびAlを含む電極材料を使用することが好ましい。
これらの電極材料は、真空蒸着法、スパッタリング法などによって形成できる。また、接触抵抗値を低減させるため、電極層を形成した後に、アルゴン、窒素などの不活性ガス雰囲気中でアニールすることが好ましい。アニール温度は特に制限されるものではないが、700~1100℃であることが好ましい。また、n型電極(層)12の厚みは、特に限定されるものではなく、アニール後の接触抵抗値の低減が可能な範囲で各層の膜厚を適宜決定すればよいが、電極層の生産性などを考慮すると、総厚を50~500nmにすることが好ましい。
(p型電極11)
p型電極(層)11は、公知のp型オーミック電極材料を使用することができる。具体的には、コンタクト層10との接触抵抗値を低減可能な材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、特許3499385に記載されている、Ni、Auを含む電極材料を使用することができる。
p型電極(層)11は、公知のp型オーミック電極材料を使用することができる。具体的には、コンタクト層10との接触抵抗値を低減可能な材料であれば、特に限定されるものではないが、例えば、特許3499385に記載されている、Ni、Auを含む電極材料を使用することができる。
これらの電極材料は、真空蒸着法、スパッタリング法などによって形成できる。p型電極を形成した後には、接触抵抗値を低減させる目的で、窒素、酸素などの雰囲気中でアニール処理を行うことが好ましい。アニール温度は、特に制限されるものではないが、一般的に400~700℃程度である。また、特に制限されるものではないが、p電極11の厚みは、5~300nmであることが好ましい。
(発光素子の特性;半導体デバイスの特性)
本発明の半導体デバイスは、各層の組成等を調製することにより、発光ピーク波長が210~350nmである紫外発光素子とすることができる。発光ピーク波長がこの範囲になる紫外発光素子は、比較的、Al組成を高くした構成としなければならない。そのため、本発明のIII族窒化物積層体が好適に適用できる。
本発明の半導体デバイスは、各層の組成等を調製することにより、発光ピーク波長が210~350nmである紫外発光素子とすることができる。発光ピーク波長がこの範囲になる紫外発光素子は、比較的、Al組成を高くした構成としなければならない。そのため、本発明のIII族窒化物積層体が好適に適用できる。
以下、本発明を図6に例示する構造の発光波長260nm帯の発光ダイオードに適用した実施例を用いて本発明を具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
実施例1
(AlN単結晶基板1の準備)
AlN単結晶基板は、Applied Physics Express 5(2012)122101に記載の方法により作製した。具体的には、先ず、PVT法により作製されたΦ25mmのC面AlN種基板を準備した。このAlN種基板は、オフ角度は0.05~0.5°であり、転位密度は104cm-2以下である。また、高分解能X線回折装置(スペクトリス社パナリティカル事業部製X‘Pert)により、加速電圧45kV、加速電流40mAの条件で、(002)および(101)面のX線ロッキングカーブ測定を行ったところ、X線ロッキングカーブの半値幅はいずれも、30arcsec以下であった。
(AlN単結晶基板1の準備)
AlN単結晶基板は、Applied Physics Express 5(2012)122101に記載の方法により作製した。具体的には、先ず、PVT法により作製されたΦ25mmのC面AlN種基板を準備した。このAlN種基板は、オフ角度は0.05~0.5°であり、転位密度は104cm-2以下である。また、高分解能X線回折装置(スペクトリス社パナリティカル事業部製X‘Pert)により、加速電圧45kV、加速電流40mAの条件で、(002)および(101)面のX線ロッキングカーブ測定を行ったところ、X線ロッキングカーブの半値幅はいずれも、30arcsec以下であった。
次に、前記AlN種基板上に、HVPE法により300μmの厚みでAlN厚膜(以下、HVPE法AlN厚膜とする)を形成し、その後、AlN厚膜成長面の化学機械(CMP)研磨を行った。CMP研磨後のHVPE法AlN厚膜のX線ロッキングカーブ測定の半値幅も、AlN種基板と同等の30arcsec以下であり、HVPE法AlN厚膜の転位密度も、AlN種基板と同様に104cm-2以下の結晶品質が保持されていることが確認された。
また、CMP研磨後のHVPE法AlN厚膜のオフ角度は0.2~0.5°になるように制御した。このようにして作製した成長用基板(AlN種基板上にHVPE法AlN厚膜が積層された基板)の結晶成長面(HVPE法AlN厚膜の研磨した面)の表面粗さ(RMS)は、5×5μm2の範囲で0.1nm以下であり、また酸混合溶液(硫酸:リン酸=1:3)に、190℃、10min浸漬した後に、ノマルスキー顕微鏡で確認したエッチピット密度は4×104/cm2であった。
さらに、同様にして作製したHVPE法AlN厚膜の透過率の測定を行った結果、260nmの直線透過率は60%以上であり、同波長範囲における吸収係数は10cm-1以下であることが確認された。なお、下記に詳述するが、AlN種基板部分は、紫外発光素子を作製する際には、この成長用基板から最終的に除去する。そのため、本発明におけるAlN単結晶基板は、HVPE法AlN厚膜部分が該当する。
以上のように作製した成長用基板(AlN単結晶基板)を使用して図6に示す構造の発光素子(半導体デバイス)を作製した。先ず、成長用基板をMOCVD装置内のサセプター上に設置し、総流量13slmの水素と窒素の混合ガスを流しながら、1200℃まで加熱し、結晶成長面のクリーニングを行った。
(n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の形成)
(第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X<1)層3の形成)
次いで、基板温度を1050℃とし、トリメチルアルミニウム流量を35μmol/min、トリメチルガリウム流量を18μmol/min、テトラエチルシラン流量を0.02μmol/min、アンモニア流量を1.5slmの条件で、n型Al0.7Ga0.3N層(第一のn型AlGaN層3 X1=0.70)を250nm(予想臨界膜厚の4.4倍)形成した。
(第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X<1)層3の形成)
次いで、基板温度を1050℃とし、トリメチルアルミニウム流量を35μmol/min、トリメチルガリウム流量を18μmol/min、テトラエチルシラン流量を0.02μmol/min、アンモニア流量を1.5slmの条件で、n型Al0.7Ga0.3N層(第一のn型AlGaN層3 X1=0.70)を250nm(予想臨界膜厚の4.4倍)形成した。
(第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4の形成)
次いで、トリメチルガリウム流量を22μmol/minとした以外は、第一のn型AlGaN層と同じ条件で、n型Al0.66Ga0.34N層(第二のn型AlGaN層4 X2=0.66)を200nm(予想臨界膜厚の4.0倍)形成した。
次いで、トリメチルガリウム流量を22μmol/minとした以外は、第一のn型AlGaN層と同じ条件で、n型Al0.66Ga0.34N層(第二のn型AlGaN層4 X2=0.66)を200nm(予想臨界膜厚の4.0倍)形成した。
(第三のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層5の形成)
次いで、トリメチルガリウム流量を16μmol/minとした以外は、第一のn型AlGaN層と同じ条件でn型Al0.73Ga0.27N層(第三のn型AlGaN層5 X3=0.73)を250nm(予想臨界膜厚の3.7倍)形成した。
次いで、トリメチルガリウム流量を16μmol/minとした以外は、第一のn型AlGaN層と同じ条件でn型Al0.73Ga0.27N層(第三のn型AlGaN層5 X3=0.73)を250nm(予想臨界膜厚の3.7倍)形成した。
(活性層7の形成)
次いで、テトラエチルシラン流量を0.002μmol/minとした以外は、n型Al0.7Ga0.3N層と同条件で障壁層を10nm形成した。次いで、トリメチルガリウム流量を40μmol/min、トリメチルアルミニウムを3μmol/min、テトラエチルシラン流量を0μmol/minとした以外とした以外は、障壁層と同条件で、Al0.5Ga0.5N井戸層を3nm形成した。この井戸層と障壁層の成長を3回繰り返すことにより3重量子井戸層(活性層7)を形成した。
次いで、テトラエチルシラン流量を0.002μmol/minとした以外は、n型Al0.7Ga0.3N層と同条件で障壁層を10nm形成した。次いで、トリメチルガリウム流量を40μmol/min、トリメチルアルミニウムを3μmol/min、テトラエチルシラン流量を0μmol/minとした以外とした以外は、障壁層と同条件で、Al0.5Ga0.5N井戸層を3nm形成した。この井戸層と障壁層の成長を3回繰り返すことにより3重量子井戸層(活性層7)を形成した。
(電子ブロック層8)
次いで、トリメチルガリウムおよびテトラエチルシランの供給を停止し、ビシスクロペンタジエニルマグネシウムを1.0μmol/minで供給した以外は、第一のn型AlGaN層3と同条件でp型AlN層8(電子ブロック層8)を20nm形成した。
次いで、トリメチルガリウムおよびテトラエチルシランの供給を停止し、ビシスクロペンタジエニルマグネシウムを1.0μmol/minで供給した以外は、第一のn型AlGaN層3と同条件でp型AlN層8(電子ブロック層8)を20nm形成した。
(p型層9)
次いで、トリメチルガリウム流量を8μmol/minで供給した以外は、p型AlN層8(電子ブロック層8)と同様の条件でp型Al0.8Ga0.2N層9(p型層9)を50nm形成した。
次いで、トリメチルガリウム流量を8μmol/minで供給した以外は、p型AlN層8(電子ブロック層8)と同様の条件でp型Al0.8Ga0.2N層9(p型層9)を50nm形成した。
(コンタクト層10)
次いで、基板温度を1030℃、圧力を200mbarに変更した後、トリメチルガリウム流量が0.2μmol/min、アンモニア流量が3.0slm、ビシスクロペンタジエニルマグネシウム流量が1.0μmol/min、キャリアガス流量が7slmの条件で、コンタクト層10(p型GaN層10)を300nm形成した。
次いで、基板温度を1030℃、圧力を200mbarに変更した後、トリメチルガリウム流量が0.2μmol/min、アンモニア流量が3.0slm、ビシスクロペンタジエニルマグネシウム流量が1.0μmol/min、キャリアガス流量が7slmの条件で、コンタクト層10(p型GaN層10)を300nm形成した。
(III族窒化物積層体の物性確認)
さらに、AlN単結晶基板と同様に、高分解能X線回折装置によって、上記で作製した各層の(n型AlXGa1-XN層~p型GaN層)の結晶品質を評価した。各層の格子緩和の状態評価のために(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であり、AlN単結晶基板と格子整合していることが確認された。すなわち、n型AlxGa1-xN層2は、各層全て格子整合していることが確認できた。
さらに、AlN単結晶基板と同様に、高分解能X線回折装置によって、上記で作製した各層の(n型AlXGa1-XN層~p型GaN層)の結晶品質を評価した。各層の格子緩和の状態評価のために(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であり、AlN単結晶基板と格子整合していることが確認された。すなわち、n型AlxGa1-xN層2は、各層全て格子整合していることが確認できた。
(n電極12の形成)
次いで、ICPエッチング装置により該基板の一部をn型Al0.73Ga0.27N層(第三のn型AlGaN層5)が露出するまでエッチングした。エッチング後の段差測定により確認したn型Al0.73Ga0.27N層5(第三のn型AlGaN層5)の残厚みは50nmであった。次いで、該露出表面に真空蒸着法によりTi(20nm)/Al(100nm)/Ti(20nm)/Au(50nm)電極12を形成し、窒素雰囲気中、1分間、900℃の条件で熱処理を行った。
次いで、ICPエッチング装置により該基板の一部をn型Al0.73Ga0.27N層(第三のn型AlGaN層5)が露出するまでエッチングした。エッチング後の段差測定により確認したn型Al0.73Ga0.27N層5(第三のn型AlGaN層5)の残厚みは50nmであった。次いで、該露出表面に真空蒸着法によりTi(20nm)/Al(100nm)/Ti(20nm)/Au(50nm)電極12を形成し、窒素雰囲気中、1分間、900℃の条件で熱処理を行った。
(p電極11の形成)
次いで、上記コンタクト層10(p型GaN層10)上に真空蒸着法によりNi(20nm)/Au(100nm)電極11を形成し、酸素雰囲気中、5分間、500℃の条件で熱処理を行った。
次いで、上記コンタクト層10(p型GaN層10)上に真空蒸着法によりNi(20nm)/Au(100nm)電極11を形成し、酸素雰囲気中、5分間、500℃の条件で熱処理を行った。
(半導体デバイス;紫外発光素子の作製)
次いで、HVPE法AlN厚膜部分が露出するまで、AlN種基板部分を機械研磨により除去して、紫外発光素子(ウェハ)を完成させた(この場合HVPE法AlN厚膜部分がAlN単結晶基板1に該当する。)。この時、HVPE法AlN厚膜部分(AlN単結晶基板1)の厚みは、100μmであった。作製した紫外発光素子(ウェハ)の各デバイス(各デバイスのサイズは1×1mm、300個/1ウェハ)のp型-n型電極間の電流電圧測定を行った結果、駆動電流400mAにおける平均駆動電圧は7.9Vであった。
次いで、HVPE法AlN厚膜部分が露出するまで、AlN種基板部分を機械研磨により除去して、紫外発光素子(ウェハ)を完成させた(この場合HVPE法AlN厚膜部分がAlN単結晶基板1に該当する。)。この時、HVPE法AlN厚膜部分(AlN単結晶基板1)の厚みは、100μmであった。作製した紫外発光素子(ウェハ)の各デバイス(各デバイスのサイズは1×1mm、300個/1ウェハ)のp型-n型電極間の電流電圧測定を行った結果、駆動電流400mAにおける平均駆動電圧は7.9Vであった。
次いで、ダイシングにより複数の1×1mmのチップ形状に切断した後、セラミックマウント上にフリップチップボンディングして、発光ダイオードを完成させた。作製した発光ダイオードの発光波長は264nmであり、駆動電流400mAにおける発光出力は52mWであった。
以上の結果を表1にまとめた。
以上の結果を表1にまとめた。
実施例2
実施例1の第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4において、トリメチルガリウム流量を8μmol/minに変更し、n型Al0.8Ga0.2N層(第二のn型AlGaN層4 X2=0.8)を200nm(予想臨界膜厚の2.2倍)形成した以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。III族窒化物積層体の物性確認において、(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であった。
実施例1の第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層4において、トリメチルガリウム流量を8μmol/minに変更し、n型Al0.8Ga0.2N層(第二のn型AlGaN層4 X2=0.8)を200nm(予想臨界膜厚の2.2倍)形成した以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。III族窒化物積層体の物性確認において、(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であった。
作製した発光ダイオードウェハの各デバイスの平均駆動電圧は8.0Vであった。また、セラミックマウント上にフリップチップボンディングした発光ダイオードの発光波長は263nmであり、駆動電流400mAにおける発光出力は52mWであった。
以上の結果を表1にまとめた。
以上の結果を表1にまとめた。
実施例3
実施例1のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の、第一のn型AlGaN層3(X1=0.7,250nm)と第二のn型AlGaN層4(X2=0.66、200nm)を入れ替えた以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。III族窒化物積層体の物性確認において、(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であった。
実施例1のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の、第一のn型AlGaN層3(X1=0.7,250nm)と第二のn型AlGaN層4(X2=0.66、200nm)を入れ替えた以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。III族窒化物積層体の物性確認において、(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型AlXGa1-XN層(0.5≦X<1)の各層の格子緩和率は全て0.5%以下であった。
作製した発光ダイオードウェハの各デバイスの平均駆動電圧は7.7Vであった。また、セラミックマウント上にフリップチップボンディングした発光ダイオードの発光波長は264nmであり、駆動電流400mAにおける発光出力は53mWであった。
以上の結果を表1にまとめた。
以上の結果を表1にまとめた。
比較例1
実施例1のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の形成において、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X<1)層3を700nm(予想臨界膜厚の12.3倍)形成し、第二のn型AlX2Ga1-X2N層4の形成、および第三のn型AlX3Ga1-x3N層5の形成を行わなかった以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。
実施例1のn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層2の形成において、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X<1)層3を700nm(予想臨界膜厚の12.3倍)形成し、第二のn型AlX2Ga1-X2N層4の形成、および第三のn型AlX3Ga1-x3N層5の形成を行わなかった以外は、実施例1と同様にして半導体デバイス(紫外発光素子)を作製した。
III族窒化物積層体の物性確認において、(114)面のXRD逆格子マッピング測定を行った結果、n型Al0.7Ga0.3N層(0.7μm)の緩和率は0.5%以下であった。
作製した発光ダイオードウェハの各デバイスの平均駆動電圧は8.8Vであった。また、セラミックマウント上にフリップチップボンディングした発光ダイオードの発光波長は263nmであり、駆動電流400mAにおける発光出力は51mWであった。
以上の結果を表1にまとめた。
以上の結果を表1にまとめた。
1 AlN単結晶基板
2 n型n型AlXGa1-XN層
3 第一のn型AlX1Ga1-X1N層
4 第二のn型AlX2Ga1-X2N層
5 第三のn型AlX3Ga1-X3N層
6 中間層
7 活性層
8 電子ブロック層
9 p型層
10 p型GaN層
11 p型電極
12 n型電極
2 n型n型AlXGa1-XN層
3 第一のn型AlX1Ga1-X1N層
4 第二のn型AlX2Ga1-X2N層
5 第三のn型AlX3Ga1-X3N層
6 中間層
7 活性層
8 電子ブロック層
9 p型層
10 p型GaN層
11 p型電極
12 n型電極
Claims (7)
- AlN単結晶基板上に、該AlN単結晶基板と格子整合したn型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層を有し、
該n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層が、第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層と、第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層と、第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層とを、該AlN単結晶基板側からこの順で積層した積層構造を少なくとも有し、
各層のAl組成を示すX1、X2、およびX3が、
0<|X1-X2|≦0.1を満足し、かつ0<|X2-X3|≦0.1を満足することを特徴とするIII族窒化物積層体。 - 前記X1、X2、およびX3が、
X1<X2かつX3<X2を満足するか、又はX2<X1かつX2<X3を満足することを特徴とする請求項1に記載のIII族窒化物積層体。 - 前記X1、X2、およびX3が、
X1<X2<X3を満足することを特徴とする請求項1に記載のIII族窒化物積層体。 - 前記第一のn型AlX1Ga1-X1N(0.5≦X1<1)層、前記第二のn型AlX2Ga1-X2N(0.5≦X2<1)層、および前記第三のn型AlX3Ga1-X3N(0.5≦X3<1)層の各層の膜厚が、予測臨界膜厚の1倍以上5倍未満であることを特徴とする請求項1~3の何れかに記載のIII族窒化物積層体。
- 前記n型AlXGa1-XN(0.5≦X<1)層の全厚みが500nm以上であることを特徴とする請求項1~4の何れかに記載のIII族窒化物積層体。
- 請求項1~5の何れかに記載のIII族窒化物積層体を含む半導体デバイス。
- 発光ピーク波長が210~350nmである紫外発光素子である請求項6に記載の半導体デバイス。
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020035797A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP2020068283A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 旭化成株式会社 | 受発光装置 |
JP2021057528A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP2021097193A (ja) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 旭化成株式会社 | 窒化物半導体素子、窒化物半導体発光素子 |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2019110168A (ja) | 2017-12-15 | 2019-07-04 | スタンレー電気株式会社 | 光半導体素子 |
DE112019003108B4 (de) * | 2018-06-19 | 2024-05-23 | Crystal Is, Inc. | Verfahren zur Verbesserung der Ultraviolett-(UV-)Transparenz eines einkristallinen AlN-Volumenkristalls, einkristalliner AlN Volumenkristall mit verbesserter Ultraviolett-(UV)-Transparenz, Verfahren zur Herstellung von einkristallinem Aluminiumnitrid (AlN), einkristallines Aluminiumnitrid (AlN), AlN-Einkristall, Verwendung eines AlN-Einkristalls für die Herstellung einer lichtemittierende Diode (LED) und polykristalline AlN-Keramik |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100135349A1 (en) * | 2001-12-24 | 2010-06-03 | Crystal Is, Inc. | Nitride semiconductor heterostructures and related methods |
JP2012243868A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Advanced Power Device Research Association | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2015135946A (ja) * | 2014-01-16 | 2015-07-27 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 窒化物半導体素子及びその製造方法 |
Family Cites Families (11)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US6130147A (en) * | 1994-04-07 | 2000-10-10 | Sdl, Inc. | Methods for forming group III-V arsenide-nitride semiconductor materials |
US6770135B2 (en) | 2001-12-24 | 2004-08-03 | Crystal Is, Inc. | Method and apparatus for producing large, single-crystals of aluminum nitride |
JP2006351640A (ja) * | 2005-06-13 | 2006-12-28 | Furukawa Co Ltd | Iii族窒化物半導体基板 |
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KR101459763B1 (ko) * | 2008-01-15 | 2014-11-12 | 엘지이노텍 주식회사 | 반도체 발광소자 및 그 제조방법 |
JP2012146847A (ja) | 2011-01-13 | 2012-08-02 | Sharp Corp | 窒化物半導体発光素子および半導体光学装置 |
US9093581B2 (en) * | 2012-05-05 | 2015-07-28 | Texas Tech University System | Structures and devices based on boron nitride and boron nitride-III-nitride heterostructures |
KR20130128931A (ko) * | 2012-05-18 | 2013-11-27 | 삼성전자주식회사 | N형 알루미늄 갈륨 나이트라이드 박막 및 자외선 발광소자 |
JP6472093B2 (ja) * | 2014-03-31 | 2019-02-20 | 国立研究開発法人理化学研究所 | 紫外線発光素子及びそれを用いた電気機器 |
JP2017126637A (ja) * | 2016-01-13 | 2017-07-20 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体素子およびそれを用いた量子カスケードレーザ |
JP6921059B2 (ja) * | 2016-04-27 | 2021-08-18 | スタンレー電気株式会社 | Iii族窒化物積層体、およびiii族窒化物発光素子 |
-
2017
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Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20100135349A1 (en) * | 2001-12-24 | 2010-06-03 | Crystal Is, Inc. | Nitride semiconductor heterostructures and related methods |
JP2012243868A (ja) * | 2011-05-17 | 2012-12-10 | Advanced Power Device Research Association | 半導体素子及びその製造方法 |
JP2015135946A (ja) * | 2014-01-16 | 2015-07-27 | エルジー エレクトロニクス インコーポレイティド | 窒化物半導体素子及びその製造方法 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
See also references of EP3514265A4 * |
Cited By (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2020035797A (ja) * | 2018-08-27 | 2020-03-05 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP7195815B2 (ja) | 2018-08-27 | 2022-12-26 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP2020068283A (ja) * | 2018-10-24 | 2020-04-30 | 旭化成株式会社 | 受発光装置 |
JP7335065B2 (ja) | 2018-10-24 | 2023-08-29 | 旭化成株式会社 | 受発光装置 |
JP2021057528A (ja) * | 2019-10-01 | 2021-04-08 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP7405554B2 (ja) | 2019-10-01 | 2023-12-26 | 旭化成株式会社 | 紫外線発光素子 |
JP2021097193A (ja) * | 2019-12-19 | 2021-06-24 | 旭化成株式会社 | 窒化物半導体素子、窒化物半導体発光素子 |
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Also Published As
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