JP3184717B2 - ＧａＮ単結晶およびその製造方法 - Google Patents
ＧａＮ単結晶およびその製造方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、青色発光ダイオード等
のＧａＮ単結晶基板として好適に用いることができる高
品質なＧａＮ単結晶、および、その製造方法に関する。
のＧａＮ単結晶基板として好適に用いることができる高
品質なＧａＮ単結晶、および、その製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】発光ディスプレイ等における多色化の要
求や、通信・記録等におけるデータ密度向上の要求によ
って、青色から紫外線波長領域に至る短波長の発光が可
能な半導体デバイスの出現が強く求められている。この
青色〜紫外発光デバイス用の半導体材料として、 III−
Ｖ系化合物半導体では最もバンドギャップの広い窒化物
であるＧａＮ系単結晶が着目されている。ＧａＮは、直
接遷移型バンド構造を有するため高効率の発光が可能で
あり、かつ、室温でのバンドギャップが約３．４ｅＶと
大きいため青色〜紫外発光を呈し、上記半導体デバイス
の要求に好適な材料である。しかし、ＧａＮは、結晶成
長温度が高く、また結晶成長温度付近での窒素の平衡蒸
気圧が高いため、融液から高品質で大型の単結晶を製造
することは極めて困難である。従って、ＧａＮ系単結晶
の成長は、耐熱性に優れたサファイア基板またはＳｉＣ
基板上への、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase
Epitaxy ）またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）に
よる非平衡反応に基づくヘテロエピタキシャル成長法に
よって行われていた。これに対して、近年、ＺｎＯをバ
ッファ層としてサファイア基板上に成膜した上にＧａＮ
単結晶を成長させる方法が開示され（例えば、Applied
physics letter Vol.61 (1992) p.2688 ）、ＧａＮ基板
の作製が可能になった。このＧａＮ基板上に同質のＧａ
Ｎ系単結晶薄膜を成長させることによって、上記サファ
イア基板上への直接的な結晶成長にくらべＧａＮ系単結
晶薄膜の品質は向上した。
求や、通信・記録等におけるデータ密度向上の要求によ
って、青色から紫外線波長領域に至る短波長の発光が可
能な半導体デバイスの出現が強く求められている。この
青色〜紫外発光デバイス用の半導体材料として、 III−
Ｖ系化合物半導体では最もバンドギャップの広い窒化物
であるＧａＮ系単結晶が着目されている。ＧａＮは、直
接遷移型バンド構造を有するため高効率の発光が可能で
あり、かつ、室温でのバンドギャップが約３．４ｅＶと
大きいため青色〜紫外発光を呈し、上記半導体デバイス
の要求に好適な材料である。しかし、ＧａＮは、結晶成
長温度が高く、また結晶成長温度付近での窒素の平衡蒸
気圧が高いため、融液から高品質で大型の単結晶を製造
することは極めて困難である。従って、ＧａＮ系単結晶
の成長は、耐熱性に優れたサファイア基板またはＳｉＣ
基板上への、ＭＯＶＰＥ（Metal Organic Vapor Phase
Epitaxy ）またはＭＢＥ（Molecular Beam Epitaxy）に
よる非平衡反応に基づくヘテロエピタキシャル成長法に
よって行われていた。これに対して、近年、ＺｎＯをバ
ッファ層としてサファイア基板上に成膜した上にＧａＮ
単結晶を成長させる方法が開示され（例えば、Applied
physics letter Vol.61 (1992) p.2688 ）、ＧａＮ基板
の作製が可能になった。このＧａＮ基板上に同質のＧａ
Ｎ系単結晶薄膜を成長させることによって、上記サファ
イア基板上への直接的な結晶成長にくらべＧａＮ系単結
晶薄膜の品質は向上した。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ＺｎＯ
をバッファ層として用いる従来の方法では、サファイア
基板上へのＺｎＯの成膜がスパッタリング法によるもの
であるため、該ＺｎＯ層は高品質の単結晶とはならず、
この結晶構造の品質が次のＧａＮ単結晶層に影響するた
めに高品質なＧａＮ単結晶が得られないという問題があ
った。また、従来知られていたＧａＮ単結晶の結晶品質
は、最も高品質なものであっても、２結晶法Ｘ線ロッキ
ングカーブの半値全幅（full width at half-maximumof
the double-crystal X-ray rocking curve）が１００
ｓｅｃ程度、室温でのMobility は６００ｃｍ2 ／ＶＳ
程度であったが、結晶を成長させる方法がＭＯＶＰＥで
あるために膜厚が５μｍ程度しか得られず非常に薄いの
で、ＧａＮ単結晶をもとの基板から分離し、例えば半導
体発光素子の基板として、単独に用いることは困難であ
った。このため、ＧａＮ単結晶を利用する場合は、もと
の基板上に形成された状態のまま用いることを余儀なく
されていたのである。以下、本明細書では、「２結晶法
Ｘ線ロッキングカーブの半値全幅」を単に「半値全幅」
という。また、上記のようにＺｎＯバッファ層上に、Ｈ
ＶＰＥ（Hydride Vapor PhaseEpitaxy ）によって成長
させたＧａＮ単結晶は、基板としては十分な厚みのもの
が得られていたが、その品質は半値全幅が３００ｓｅｃ
以上の低品質のものであった。即ち、良好な品質と十分
な厚みとを同時に有するＧａＮ単結晶はなかったのであ
る。
をバッファ層として用いる従来の方法では、サファイア
基板上へのＺｎＯの成膜がスパッタリング法によるもの
であるため、該ＺｎＯ層は高品質の単結晶とはならず、
この結晶構造の品質が次のＧａＮ単結晶層に影響するた
めに高品質なＧａＮ単結晶が得られないという問題があ
った。また、従来知られていたＧａＮ単結晶の結晶品質
は、最も高品質なものであっても、２結晶法Ｘ線ロッキ
ングカーブの半値全幅（full width at half-maximumof
the double-crystal X-ray rocking curve）が１００
ｓｅｃ程度、室温でのMobility は６００ｃｍ2 ／ＶＳ
程度であったが、結晶を成長させる方法がＭＯＶＰＥで
あるために膜厚が５μｍ程度しか得られず非常に薄いの
で、ＧａＮ単結晶をもとの基板から分離し、例えば半導
体発光素子の基板として、単独に用いることは困難であ
った。このため、ＧａＮ単結晶を利用する場合は、もと
の基板上に形成された状態のまま用いることを余儀なく
されていたのである。以下、本明細書では、「２結晶法
Ｘ線ロッキングカーブの半値全幅」を単に「半値全幅」
という。また、上記のようにＺｎＯバッファ層上に、Ｈ
ＶＰＥ（Hydride Vapor PhaseEpitaxy ）によって成長
させたＧａＮ単結晶は、基板としては十分な厚みのもの
が得られていたが、その品質は半値全幅が３００ｓｅｃ
以上の低品質のものであった。即ち、良好な品質と十分
な厚みとを同時に有するＧａＮ単結晶はなかったのであ
る。
【０００４】本発明の目的は、高品質な単結晶で、か
つ、単独で基板として用いることが可能なほど十分な厚
みを有する、ＧａＮ単結晶を提供することである。本発
明の他の目的は、高品質な単結晶で、かつ、単独で基板
として用いることが可能なほど十分な厚みを有するＧａ
Ｎ単結晶の製造が可能な、ＧａＮ単結晶の製造方法を提
供することである。
つ、単独で基板として用いることが可能なほど十分な厚
みを有する、ＧａＮ単結晶を提供することである。本発
明の他の目的は、高品質な単結晶で、かつ、単独で基板
として用いることが可能なほど十分な厚みを有するＧａ
Ｎ単結晶の製造が可能な、ＧａＮ単結晶の製造方法を提
供することである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明者等は、ＧａＮ単
結晶が従来の製造方法による低品質の結晶構造であって
も、あるいはサファイア基板等のようなＧａＮ以外の結
晶であっても、これらを最初の結晶基板として、この上
にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な物質を薄膜成長
させてバッファ層とし、この上にＧａＮを結晶成長させ
ることによって、より高品質のＧａＮ単結晶が得られる
こと、および当該ＧａＮ単結晶を新たな基板とし、再び
この上にバッファ層・ＧａＮ単結晶を成長させるという
ように、バッファ層物質とＧａＮとを交互にエピタキシ
ャル成長させることを繰り返すに応じてＧａＮ単結晶が
より高品質化され、十分な厚みに形成し得ることを見出
し本発明を完成した。
結晶が従来の製造方法による低品質の結晶構造であって
も、あるいはサファイア基板等のようなＧａＮ以外の結
晶であっても、これらを最初の結晶基板として、この上
にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な物質を薄膜成長
させてバッファ層とし、この上にＧａＮを結晶成長させ
ることによって、より高品質のＧａＮ単結晶が得られる
こと、および当該ＧａＮ単結晶を新たな基板とし、再び
この上にバッファ層・ＧａＮ単結晶を成長させるという
ように、バッファ層物質とＧａＮとを交互にエピタキシ
ャル成長させることを繰り返すに応じてＧａＮ単結晶が
より高品質化され、十分な厚みに形成し得ることを見出
し本発明を完成した。
【０００６】本発明のＧａＮ単結晶およびその製造方法
は次の特徴を有するものである。 (1) ２結晶法Ｘ線ロッキングカーブの半値全幅が５〜２
５０ｓｅｃであり、かつ、厚みが８０μｍ以上であっ
て、ＧａＮ系半導体結晶層を成長させるための基板とな
るＧａＮ単結晶。 (2) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を有する、前記ＧａＮ系半導体結晶層を
成長させるための基板となるＧａＮ単結晶の製造方法。 (3) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルとし、得られ
たＧａＮ単結晶上に上記結晶成長サイクルを少なくとも
１サイクル繰り返して積層物を形成させた後に各バッフ
ァ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得ることを特徴とするＧ
ａＮ単結晶の製造方法。 (4) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルとし、得られ
たＧａＮ単結晶を新たな基板として上記結晶成長サイク
ルを少なくとも１サイクル繰り返し、かつ１サイクル毎
にバッファ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得ることを特徴
とするＧａＮ単結晶の製造方法。
は次の特徴を有するものである。 (1) ２結晶法Ｘ線ロッキングカーブの半値全幅が５〜２
５０ｓｅｃであり、かつ、厚みが８０μｍ以上であっ
て、ＧａＮ系半導体結晶層を成長させるための基板とな
るＧａＮ単結晶。 (2) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を有する、前記ＧａＮ系半導体結晶層を
成長させるための基板となるＧａＮ単結晶の製造方法。 (3) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルとし、得られ
たＧａＮ単結晶上に上記結晶成長サイクルを少なくとも
１サイクル繰り返して積層物を形成させた後に各バッフ
ァ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得ることを特徴とするＧ
ａＮ単結晶の製造方法。 (4) 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基板上にＧａ
Ｎ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜成長させて
バッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させてＧａＮ単
結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルとし、得られ
たＧａＮ単結晶を新たな基板として上記結晶成長サイク
ルを少なくとも１サイクル繰り返し、かつ１サイクル毎
にバッファ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得ることを特徴
とするＧａＮ単結晶の製造方法。
【０００７】
【作用】本発明のＧａＮ単結晶は、基板上にバッファ層
の成膜とＧａＮの結晶成長とを交互に、また、サイクル
的に繰り返すことによって形成される。基板中に存在し
ている多くの転位、積層欠陥などは、ＧａＮの結晶成長
層内、バッファ層内、または基板とバッファ層との界
面、またはバッファ層とＧａＮ結晶成長層との界面で消
滅する。従って、該結晶成長サイクルを１回行なう毎
に、ＧａＮの単結晶構造の品質は向上し、これを限りな
く繰り返せば、成長条件で規定されるような単結晶構造
に漸近的に収束するものと思われる。本発明の製造方法
によって得られるＧａＮ単結晶は品質が良好であり、ま
た、必要ならば８０μｍ以上の厚みにまで形成すること
が可能であり、特に半導体発光素子の基板として好まし
いものとなる。
の成膜とＧａＮの結晶成長とを交互に、また、サイクル
的に繰り返すことによって形成される。基板中に存在し
ている多くの転位、積層欠陥などは、ＧａＮの結晶成長
層内、バッファ層内、または基板とバッファ層との界
面、またはバッファ層とＧａＮ結晶成長層との界面で消
滅する。従って、該結晶成長サイクルを１回行なう毎
に、ＧａＮの単結晶構造の品質は向上し、これを限りな
く繰り返せば、成長条件で規定されるような単結晶構造
に漸近的に収束するものと思われる。本発明の製造方法
によって得られるＧａＮ単結晶は品質が良好であり、ま
た、必要ならば８０μｍ以上の厚みにまで形成すること
が可能であり、特に半導体発光素子の基板として好まし
いものとなる。
【０００８】
【実施例】以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説
明する。本発明のＧａＮ単結晶は、上記したように、そ
の半値全幅が５〜２５０ｓｅｃの値を示す高品質なもの
であり、かつ、単独で基板として用いることができる
程、充分な厚み８０μｍ以上を有するものである。本発
明では、ＧａＮ単結晶の品質を数値で表すための方法と
してＸ線回折法を用い、この方法によって示される半値
全幅の値をもってＧａＮ単結晶の品質とした。Ｘ線回折
法は、結晶に照射されたＸ線の回折を利用する方法であ
る。そのなかでも、本発明では、その測定精度を向上さ
せるために、２結晶を用いる方法によって測定をおこな
った。２結晶を用いるＸ線回折法は、試料の格子定数を
精密に評価し、その半値幅から結晶の完全性を評価する
方法である。本発明におけるＧａＮ単結晶の品質評価に
おいては、Ｘ線源から入射したＸ線を第１結晶により高
度に単色化して、第２結晶である試料のＧａＮ単結晶に
照射し、この試料から回折するＸ線のピークを中心とす
るＦＷＨＭ（full width athalf-maximum）を測定し
た。Ｘ線源にはＣｕｋα1 を用い、３０ｋＶ、１０ｍＡ
でＸ線を発生させた。単色化のための第１結晶には、Ｇ
ｅ（４００）を用いた。測定は、ＧａＮ（０００２）の
回折ピークについて行い、測定のステップ間隔は０．０
０２°で行うものとした。
明する。本発明のＧａＮ単結晶は、上記したように、そ
の半値全幅が５〜２５０ｓｅｃの値を示す高品質なもの
であり、かつ、単独で基板として用いることができる
程、充分な厚み８０μｍ以上を有するものである。本発
明では、ＧａＮ単結晶の品質を数値で表すための方法と
してＸ線回折法を用い、この方法によって示される半値
全幅の値をもってＧａＮ単結晶の品質とした。Ｘ線回折
法は、結晶に照射されたＸ線の回折を利用する方法であ
る。そのなかでも、本発明では、その測定精度を向上さ
せるために、２結晶を用いる方法によって測定をおこな
った。２結晶を用いるＸ線回折法は、試料の格子定数を
精密に評価し、その半値幅から結晶の完全性を評価する
方法である。本発明におけるＧａＮ単結晶の品質評価に
おいては、Ｘ線源から入射したＸ線を第１結晶により高
度に単色化して、第２結晶である試料のＧａＮ単結晶に
照射し、この試料から回折するＸ線のピークを中心とす
るＦＷＨＭ（full width athalf-maximum）を測定し
た。Ｘ線源にはＣｕｋα1 を用い、３０ｋＶ、１０ｍＡ
でＸ線を発生させた。単色化のための第１結晶には、Ｇ
ｅ（４００）を用いた。測定は、ＧａＮ（０００２）の
回折ピークについて行い、測定のステップ間隔は０．０
０２°で行うものとした。
【０００９】本発明によるＧａＮ単結晶の品質の実験値
については後述するものとし、次にこのような品質のＧ
ａＮ単結晶を得ることが可能な製造方法を説明する。図
１は本発明の製造方法によるＧａＮ単結晶の形成工程の
一例を模式的に示す図である。本発明のＧａＮ単結晶の
製造方法は、最も簡単には、同図工程１に示すように、
少なくとも表面がＧａＮ単結晶である最初の基板Ｐ0 上
にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な物質を堆積させ
てバッファ層Ｂ1 とした上にＧａＮを結晶成長させてＧ
ａＮ単結晶を得るものである。
については後述するものとし、次にこのような品質のＧ
ａＮ単結晶を得ることが可能な製造方法を説明する。図
１は本発明の製造方法によるＧａＮ単結晶の形成工程の
一例を模式的に示す図である。本発明のＧａＮ単結晶の
製造方法は、最も簡単には、同図工程１に示すように、
少なくとも表面がＧａＮ単結晶である最初の基板Ｐ0 上
にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な物質を堆積させ
てバッファ層Ｂ1 とした上にＧａＮを結晶成長させてＧ
ａＮ単結晶を得るものである。
【００１０】本発明のＧａＮ単結晶の製造方法は、ま
た、同図工程２に示すように、工程１で形成された積層
体の基板Ｐ1 上にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な
物質を薄膜成長させてバッファ層Ｂ2 を形成した上にＧ
ａＮを結晶成長させＧａＮ単結晶よりなる基板Ｐ2 を形
成させる。この様な工程を、工程１を１回目と数えてサ
イクル的にｎ回繰り返すことによって最上層にＧａＮ単
結晶Ｐn が成長した後に、それまで累積した各バッファ
層を一度に除去し、ＧａＮ単結晶Ｐ1 〜Ｐn を分離して
多数枚のＧａＮ単結晶とする方法である。上記方法で
は、サイクル数を増やす毎に、得られるＧａＮの結晶品
質は向上するが、結晶品質の向上が平衡状態に達した後
は、むしろ多数枚の基板作製技術として有用なものとな
る。
た、同図工程２に示すように、工程１で形成された積層
体の基板Ｐ1 上にＧａＮ単結晶との格子整合性が良好な
物質を薄膜成長させてバッファ層Ｂ2 を形成した上にＧ
ａＮを結晶成長させＧａＮ単結晶よりなる基板Ｐ2 を形
成させる。この様な工程を、工程１を１回目と数えてサ
イクル的にｎ回繰り返すことによって最上層にＧａＮ単
結晶Ｐn が成長した後に、それまで累積した各バッファ
層を一度に除去し、ＧａＮ単結晶Ｐ1 〜Ｐn を分離して
多数枚のＧａＮ単結晶とする方法である。上記方法で
は、サイクル数を増やす毎に、得られるＧａＮの結晶品
質は向上するが、結晶品質の向上が平衡状態に達した後
は、むしろ多数枚の基板作製技術として有用なものとな
る。
【００１１】本発明のＧａＮ単結晶の製造方法は、さら
に、同図工程３に示すように、工程１のバッファ層Ｂ1
を除去してＧａＮ単結晶Ｐ0 ，Ｐ1 を分離し、ＧａＮ単
結晶の単独基板Ｐ1 を得、当該基板Ｐ1 上にＧａＮ単結
晶との格子整合性が良好な物質を薄膜成長させてバッフ
ァ層Ｂ2 を形成した上にＧａＮを結晶成長させ、バッフ
ァ層Ｂ2 を除去してＧａＮ単結晶Ｐ1 ，Ｐ2 を分離す
る。この様な工程を、工程１を１回目と数えてサイクル
的にｎ回繰り返すことによってＧａＮ単結晶Ｐnが得ら
れる。即ち、本方法は新たに得られるＧａＮ単結晶が結
晶成長する度に、その結晶成長の基礎となったバッファ
層を１サイクル毎に除去し、新たに得られるＧａＮ単結
晶を常にＧａＮ単独の単結晶とする方法である。この方
法においても上記工程２と同様に、結晶品質の向上が平
衡状態に達した後は、バッファ層を除去して分離される
２つのＧａＮ単結晶は、製品材料として利用する他に、
各々次のＧａＮ結晶成長サイクルの基板として再び利用
してもよい。
に、同図工程３に示すように、工程１のバッファ層Ｂ1
を除去してＧａＮ単結晶Ｐ0 ，Ｐ1 を分離し、ＧａＮ単
結晶の単独基板Ｐ1 を得、当該基板Ｐ1 上にＧａＮ単結
晶との格子整合性が良好な物質を薄膜成長させてバッフ
ァ層Ｂ2 を形成した上にＧａＮを結晶成長させ、バッフ
ァ層Ｂ2 を除去してＧａＮ単結晶Ｐ1 ，Ｐ2 を分離す
る。この様な工程を、工程１を１回目と数えてサイクル
的にｎ回繰り返すことによってＧａＮ単結晶Ｐnが得ら
れる。即ち、本方法は新たに得られるＧａＮ単結晶が結
晶成長する度に、その結晶成長の基礎となったバッファ
層を１サイクル毎に除去し、新たに得られるＧａＮ単結
晶を常にＧａＮ単独の単結晶とする方法である。この方
法においても上記工程２と同様に、結晶品質の向上が平
衡状態に達した後は、バッファ層を除去して分離される
２つのＧａＮ単結晶は、製品材料として利用する他に、
各々次のＧａＮ結晶成長サイクルの基板として再び利用
してもよい。
【００１２】また、工程２，３に示した２つの方法を適
当に複合する方法として、結晶成長サイクルの任意の回
数ｋごとにバッファ層を除去する方法が考えられる。こ
の場合の任意の回数ｋは自由に選択してよい。
当に複合する方法として、結晶成長サイクルの任意の回
数ｋごとにバッファ層を除去する方法が考えられる。こ
の場合の任意の回数ｋは自由に選択してよい。
【００１３】上記のように、本発明のＧａＮ単結晶の製
造方法は、結晶成長サイクルを繰り返すことによって、
ＧａＮの結晶構造が該結晶成長サイクルを１回行なう毎
に品質が向上し、所望の回数ｎ回目に、極めて高品質な
ＧａＮ単結晶Ｐn が得られるというものである。
造方法は、結晶成長サイクルを繰り返すことによって、
ＧａＮの結晶構造が該結晶成長サイクルを１回行なう毎
に品質が向上し、所望の回数ｎ回目に、極めて高品質な
ＧａＮ単結晶Ｐn が得られるというものである。
【００１４】バッファ層の薄膜成長は、公知の成膜法や
結晶成長法が用いられるが、特にエピタキシャル成長可
能な成膜法が、得られるＧａＮ単結晶の品質向上に対し
て好ましい。また、バッファ層上へＧａＮを結晶成長さ
せる方法も、バッファ層の薄膜成長と同様に、エピタキ
シャル成長可能な成膜法が品質向上に対して好ましい。
結晶成長法が用いられるが、特にエピタキシャル成長可
能な成膜法が、得られるＧａＮ単結晶の品質向上に対し
て好ましい。また、バッファ層上へＧａＮを結晶成長さ
せる方法も、バッファ層の薄膜成長と同様に、エピタキ
シャル成長可能な成膜法が品質向上に対して好ましい。
【００１５】エピタキシャル成長は、結晶基板上にこれ
と同一物質あるいは同一結晶構造の物質を、その結晶軸
の向きが基板の結晶軸の向きにそろった単結晶として成
長させる方法である。本発明においては、ＧａＮやバッ
ファ層となる物質をエピタキシャル成長させる成膜法が
最も好ましく、特にＶＰＥ（Vapor Phase Epitaxy ）、
ＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ、ＧＳ−ＭＢＥ（Gas So
urse ＭＢＥ）、ＣＢＥ（Chemical beam Epitaxy ）等
が挙げられる。
と同一物質あるいは同一結晶構造の物質を、その結晶軸
の向きが基板の結晶軸の向きにそろった単結晶として成
長させる方法である。本発明においては、ＧａＮやバッ
ファ層となる物質をエピタキシャル成長させる成膜法が
最も好ましく、特にＶＰＥ（Vapor Phase Epitaxy ）、
ＨＶＰＥ、ＭＯＶＰＥ、ＭＢＥ、ＧＳ−ＭＢＥ（Gas So
urse ＭＢＥ）、ＣＢＥ（Chemical beam Epitaxy ）等
が挙げられる。
【００１６】上記結晶成長サイクルを繰り返す回数ｎ
は、特に限定されるものではなく、求めるＧａＮ結晶の
品質に応じて、また、必要とするＧａＮ結晶基板の枚数
に応じてサイクル回数を決定してよいが、通常の半導体
デバイス用のＧａＮ結晶基板として用いるには、２回〜
５回程度で十分な結晶品質となる。
は、特に限定されるものではなく、求めるＧａＮ結晶の
品質に応じて、また、必要とするＧａＮ結晶基板の枚数
に応じてサイクル回数を決定してよいが、通常の半導体
デバイス用のＧａＮ結晶基板として用いるには、２回〜
５回程度で十分な結晶品質となる。
【００１７】上記、ＧａＮの結晶成長の基礎となったバ
ッファ層を除去する方法は、得られたＧａＮ単結晶を分
離しうる方法であればどのような方法であってもよい
が、酸等による化学的な除去方法が有効である。
ッファ層を除去する方法は、得られたＧａＮ単結晶を分
離しうる方法であればどのような方法であってもよい
が、酸等による化学的な除去方法が有効である。
【００１８】上記バッファ層に用いられる物質は、Ｇａ
Ｎ単結晶との格子整合性が良好なものが用いられる。Ｇ
ａＮ単結晶と格子製合性の良好な物質とは、結晶格子に
おけるａ軸の格子定数が、ＧａＮ単結晶のそれに対して
±１０％以内、好ましくは±５％以内であるウルツァイ
ト型の結晶構造も持つものを言う。これを満足する物質
の好ましい例として、ＺｎＯが挙げられる。ＺｎＯのａ
軸の格子定数（単位格子の長さ）は３．２４９６Åであ
り、ＧａＮのａ軸の格子定数３．１８９Åに対して＋
１．９％と、非常に近似した格子定数を備えており、良
好なＧａＮの結晶成長が行い得るので望ましい。また、
ＺｎＯは酸によるエッチング除去性が良好であり、この
点でも、バッファ層に用いる物質として好適である。バ
ッファ層の厚みは、０．０１μｍ〜１００μｍ程度が好
ましい。
Ｎ単結晶との格子整合性が良好なものが用いられる。Ｇ
ａＮ単結晶と格子製合性の良好な物質とは、結晶格子に
おけるａ軸の格子定数が、ＧａＮ単結晶のそれに対して
±１０％以内、好ましくは±５％以内であるウルツァイ
ト型の結晶構造も持つものを言う。これを満足する物質
の好ましい例として、ＺｎＯが挙げられる。ＺｎＯのａ
軸の格子定数（単位格子の長さ）は３．２４９６Åであ
り、ＧａＮのａ軸の格子定数３．１８９Åに対して＋
１．９％と、非常に近似した格子定数を備えており、良
好なＧａＮの結晶成長が行い得るので望ましい。また、
ＺｎＯは酸によるエッチング除去性が良好であり、この
点でも、バッファ層に用いる物質として好適である。バ
ッファ層の厚みは、０．０１μｍ〜１００μｍ程度が好
ましい。
【００１９】最初の基板Ｐ0 は、少なくとも表面がＧａ
Ｎ単結晶であるものを用いる。即ち、全体が実質的にＧ
ａＮだけからなるＧａＮ単結晶の単独の基板、または、
ＧａＮ単結晶層をバッファ層形成側の表面に有するよう
な、表面だけがＧａＮ単結晶であるような基板である。
後者の場合、ＧａＮ単結晶層を担持する基材物質として
は、ＧａＮ単結晶の成長温度（１０００〜１１００℃）
に対する耐熱性が良好なものが望ましく、例えばサファ
イア結晶基板、Ｓｉ基板、水晶、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基
板などが例示される。これら基材物質上へのＧａＮ単結
晶層の形成は、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法などによる非平
衡反応に基づくヘテロエピタキシャル成長法によって行
うことができる。
Ｎ単結晶であるものを用いる。即ち、全体が実質的にＧ
ａＮだけからなるＧａＮ単結晶の単独の基板、または、
ＧａＮ単結晶層をバッファ層形成側の表面に有するよう
な、表面だけがＧａＮ単結晶であるような基板である。
後者の場合、ＧａＮ単結晶層を担持する基材物質として
は、ＧａＮ単結晶の成長温度（１０００〜１１００℃）
に対する耐熱性が良好なものが望ましく、例えばサファ
イア結晶基板、Ｓｉ基板、水晶、ＺｎＯ基板、ＳｉＣ基
板などが例示される。これら基材物質上へのＧａＮ単結
晶層の形成は、ＭＯＶＰＥ法、ＭＢＥ法などによる非平
衡反応に基づくヘテロエピタキシャル成長法によって行
うことができる。
【００２０】〔ＧａＮ単結晶の製造実験および品質確認
実験〕次に、本発明のＧａＮ単結晶の製造方法によって
実際にＧａＮ単結晶を製造し、その品質を確認した結果
を示す。 実験例１ 本実験例では、上記本発明のＧａＮ単結晶の製造方法に
おける結晶成長サイクルを繰り返す方法として、図１に
おける工程２に示すように、最初の基板Ｐ0 上にバッフ
ァ層およびＧａＮ単結晶を順次成長させて積層し、最後
に各バッファ層を一度に除去してＧａＮ単結晶を分離す
る方法とした。最初の基板Ｐ0 としては、サファイア結
晶基材上にＭＯＶＰＥ法によりＧａＮ単結晶層をエピタ
キシャル成長させた基板を用いた。バッファ層は厚みを
０．２μｍ、材料をＺｎＯとした。結晶成長サイクルは
５回繰り返すものとした。結晶成長サイクル各回に形成
されるＧａＮ単結晶Ｐ1 〜Ｐ5 の厚みは全て３００μｍ
を目標とした。最後に得られたＧａＮ単結晶Ｐ5 の半値
全幅を測定したところ、２９ｓｅｃであり、また、その
厚みは３０５μｍであった。
実験〕次に、本発明のＧａＮ単結晶の製造方法によって
実際にＧａＮ単結晶を製造し、その品質を確認した結果
を示す。 実験例１ 本実験例では、上記本発明のＧａＮ単結晶の製造方法に
おける結晶成長サイクルを繰り返す方法として、図１に
おける工程２に示すように、最初の基板Ｐ0 上にバッフ
ァ層およびＧａＮ単結晶を順次成長させて積層し、最後
に各バッファ層を一度に除去してＧａＮ単結晶を分離す
る方法とした。最初の基板Ｐ0 としては、サファイア結
晶基材上にＭＯＶＰＥ法によりＧａＮ単結晶層をエピタ
キシャル成長させた基板を用いた。バッファ層は厚みを
０．２μｍ、材料をＺｎＯとした。結晶成長サイクルは
５回繰り返すものとした。結晶成長サイクル各回に形成
されるＧａＮ単結晶Ｐ1 〜Ｐ5 の厚みは全て３００μｍ
を目標とした。最後に得られたＧａＮ単結晶Ｐ5 の半値
全幅を測定したところ、２９ｓｅｃであり、また、その
厚みは３０５μｍであった。
【００２１】実験例２ 本実験例では、上記実験例１における結晶成長サイクル
を繰り返す方法に代えて、図１における工程３に示すよ
うに、ＧａＮ単結晶がエピタキシャル成長する度に、そ
の前のバッファ層を除去し、新たな基板を常に１枚のＧ
ａＮ単独の単結晶とした以外は、実験例１と全く同様の
ＧａＮ単結晶の作製を行った。最後に得られたＧａＮ単
結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２８ｓｅｃであり、ま
た、その厚みは２８９μｍであった。
を繰り返す方法に代えて、図１における工程３に示すよ
うに、ＧａＮ単結晶がエピタキシャル成長する度に、そ
の前のバッファ層を除去し、新たな基板を常に１枚のＧ
ａＮ単独の単結晶とした以外は、実験例１と全く同様の
ＧａＮ単結晶の作製を行った。最後に得られたＧａＮ単
結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２８ｓｅｃであり、ま
た、その厚みは２８９μｍであった。
【００２２】実験例３ 本実験例では、上記実験例２における最初の基板とし
て、サファイア基板と、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）の
バッファ層と、ＧａＮ単結晶とからなる３層の基板を用
いた以外は、実験例２と全く同様のＧａＮ単結晶の作製
を行った。３層の基板の製作工程を簡単に説明する。厚
さ３００μｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍのサファイア結晶基
板上に、バッファ層としてＡｌＮをＭＯＶＰＥ法によっ
て厚み５００Åまでエピタキシャル成長させ、その状態
のままで材料ガスを切替え、同じＭＯＶＰＥ法によって
ＧａＮ単結晶を厚み２μｍまでエピタキシャル成長させ
て表層とし、サファイア結晶基板と、ＡｌＮバッファ層
と、ＧａＮ単結晶の表層とからなる総厚約３０２μｍの
三層構造の基板を得た。本実験によって最後に得られた
ＧａＮ単結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２５ｓｅｃであ
り、また、その厚みは２９５μｍであった。
て、サファイア基板と、ＡｌＮ（窒化アルミニウム）の
バッファ層と、ＧａＮ単結晶とからなる３層の基板を用
いた以外は、実験例２と全く同様のＧａＮ単結晶の作製
を行った。３層の基板の製作工程を簡単に説明する。厚
さ３００μｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍのサファイア結晶基
板上に、バッファ層としてＡｌＮをＭＯＶＰＥ法によっ
て厚み５００Åまでエピタキシャル成長させ、その状態
のままで材料ガスを切替え、同じＭＯＶＰＥ法によって
ＧａＮ単結晶を厚み２μｍまでエピタキシャル成長させ
て表層とし、サファイア結晶基板と、ＡｌＮバッファ層
と、ＧａＮ単結晶の表層とからなる総厚約３０２μｍの
三層構造の基板を得た。本実験によって最後に得られた
ＧａＮ単結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２５ｓｅｃであ
り、また、その厚みは２９５μｍであった。
【００２３】実験例４ 本実験例では、上記実験例２において、最初の基板Ｐ0
として実験例３と同様の３層の基板を用い、ＧａＮ単結
晶の結晶成長サイクルを繰り返す際の、各サイクルにお
けるバッファ層の材料として（ＢｅＯ）0.13（ＺｎＯ）
0.87 を用いた以外は、実験例２と全く同様のＧａＮ単
結晶の作製を行った。本実験によって最後に得られたＧ
ａＮ単結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２８ｓｅｃであ
り、また、その厚みは３０１μｍであった。
として実験例３と同様の３層の基板を用い、ＧａＮ単結
晶の結晶成長サイクルを繰り返す際の、各サイクルにお
けるバッファ層の材料として（ＢｅＯ）0.13（ＺｎＯ）
0.87 を用いた以外は、実験例２と全く同様のＧａＮ単
結晶の作製を行った。本実験によって最後に得られたＧ
ａＮ単結晶Ｐ5 の品質は、半値全幅が２８ｓｅｃであ
り、また、その厚みは３０１μｍであった。
【００２４】実験例５ 本実験例では、本発明によるＧａＮ単結晶の品質と比較
するために、従来の製造方法によるＧａＮ単結晶の品質
を調べた。厚さ３００μｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍのサフ
ァイア結晶基板上に、スパッタリング法によってＺｎＯ
を材料とする厚さ０．６μｍのバッファ層を成膜し、そ
の上にＨＶＰＥによってＧａＮ単結晶を厚さ２５０μｍ
までエピタキシャル成長させた。このＧａＮ単結晶の品
質は、半値全幅が４２０ｓｅｃであった。
するために、従来の製造方法によるＧａＮ単結晶の品質
を調べた。厚さ３００μｍ、面積５ｃｍ×５ｃｍのサフ
ァイア結晶基板上に、スパッタリング法によってＺｎＯ
を材料とする厚さ０．６μｍのバッファ層を成膜し、そ
の上にＨＶＰＥによってＧａＮ単結晶を厚さ２５０μｍ
までエピタキシャル成長させた。このＧａＮ単結晶の品
質は、半値全幅が４２０ｓｅｃであった。
【００２５】上記実験結果で明らかなように、本発明の
ＧａＮ単結晶の製造方法は、従来には無い、高品質なＧ
ａＮ単結晶を製造することが可能であり、かつ、ＧａＮ
単結晶を単独の基板として用いるのに十分な厚みに製造
することが可能であることが確認された。
ＧａＮ単結晶の製造方法は、従来には無い、高品質なＧ
ａＮ単結晶を製造することが可能であり、かつ、ＧａＮ
単結晶を単独の基板として用いるのに十分な厚みに製造
することが可能であることが確認された。
【００２６】本発明の製造方法によって得られる、この
ような高品質で厚いＧａＮ単結晶は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、スーパール
ミネッセンスダイオード等の半導体発光素子、電子デバ
イス等の用途に好ましく用いられる。半導体発光素子に
おいては、本発明のＧａＮ単結晶を基板として用いるこ
とで、従来の赤色ＬＥＤ等と同じ電極部の構造を有する
ＬＥＤ、ＬＤ等の製造が可能となる。これらのなかでも
特に、青色発光するものは重要である。また、その半導
体発光素子の発光の効率はより高いものとなる。
ような高品質で厚いＧａＮ単結晶は、発光ダイオード
（ＬＥＤ）、レーザーダイオード（ＬＤ）、スーパール
ミネッセンスダイオード等の半導体発光素子、電子デバ
イス等の用途に好ましく用いられる。半導体発光素子に
おいては、本発明のＧａＮ単結晶を基板として用いるこ
とで、従来の赤色ＬＥＤ等と同じ電極部の構造を有する
ＬＥＤ、ＬＤ等の製造が可能となる。これらのなかでも
特に、青色発光するものは重要である。また、その半導
体発光素子の発光の効率はより高いものとなる。
【００２７】〔本発明によるＧａＮ単結晶を用いたＬＥ
Ｄの品質確認実験〕本発明の製造方法によって得られた
ＧａＮ単結晶を基板として用いたＬＥＤを実際に製造
し、その品質を確認した。また、従来品質のＧａＮ単結
晶、およびサファイア結晶を各々基板とするＬＥＤを製
作し、本発明のＧａＮ単結晶を基板とするＬＥＤの品質
と比較した。従来品質のＧａＮ単結晶としては、半値全
幅が３００ｓｅｃのものを用いた。ＬＥＤの品質は、初
期の輝度と寿命について評価した。寿命は、温度８５℃
湿度８５％の雰囲気中において２０ｍＡの電流によって
２０００時間連続発光させた後の輝度を測定し、その輝
度の初期の輝度に対する低下率を求め、低下率２％未満
をＡ、低下率２〜５未満％をＢ、低下率５〜１０％をＣ
と、３つのランクに分けた。ＬＥＤの構造は、本発明の
製造方法によって得られたＧａＮ単結晶を基板とし、該
基板上に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、アンドープのＩ
ｎＧａＮ活性層、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層を順次成長
させてなるダブルヘテロ接合型の構成とした。本発明に
よるＧａＮ単結晶の基板の品質は、半値全幅が３０ｓｅ
ｃ、１００ｓｅｃ、２５０ｓｅｃの３種類である。厚み
はすべて２８０μｍである。また、活性層のＩｎＧａＮ
の組成比は、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎと、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75
Ｎの２種類とし、各々の組成比のＩｎＧａＮについて、
発光素子を作成し実験を行った。この実験結果を次の表
１、２に示す。
Ｄの品質確認実験〕本発明の製造方法によって得られた
ＧａＮ単結晶を基板として用いたＬＥＤを実際に製造
し、その品質を確認した。また、従来品質のＧａＮ単結
晶、およびサファイア結晶を各々基板とするＬＥＤを製
作し、本発明のＧａＮ単結晶を基板とするＬＥＤの品質
と比較した。従来品質のＧａＮ単結晶としては、半値全
幅が３００ｓｅｃのものを用いた。ＬＥＤの品質は、初
期の輝度と寿命について評価した。寿命は、温度８５℃
湿度８５％の雰囲気中において２０ｍＡの電流によって
２０００時間連続発光させた後の輝度を測定し、その輝
度の初期の輝度に対する低下率を求め、低下率２％未満
をＡ、低下率２〜５未満％をＢ、低下率５〜１０％をＣ
と、３つのランクに分けた。ＬＥＤの構造は、本発明の
製造方法によって得られたＧａＮ単結晶を基板とし、該
基板上に、ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層、アンドープのＩ
ｎＧａＮ活性層、ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層を順次成長
させてなるダブルヘテロ接合型の構成とした。本発明に
よるＧａＮ単結晶の基板の品質は、半値全幅が３０ｓｅ
ｃ、１００ｓｅｃ、２５０ｓｅｃの３種類である。厚み
はすべて２８０μｍである。また、活性層のＩｎＧａＮ
の組成比は、Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎと、Ｉｎ0.25Ｇａ0.75
Ｎの２種類とし、各々の組成比のＩｎＧａＮについて、
発光素子を作成し実験を行った。この実験結果を次の表
１、２に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】
【表２】
【００３０】表１、２に示すように、本発明による高品
質なＧａＮ単結晶を基板として用いたＬＥＤは、初期の
輝度と寿命の点で、従来のものより優れたＬＥＤである
ことがわかった。
質なＧａＮ単結晶を基板として用いたＬＥＤは、初期の
輝度と寿命の点で、従来のものより優れたＬＥＤである
ことがわかった。
【００３１】また、ＬＤに関しては、次の現象が確認で
きた。サファイア結晶を基板とする従来のＬＤでは、サ
ファイア結晶が、へき開面の形成が困難な物質であるた
めに基板面が好ましい鏡面状態とはならず、その基板面
に形成されるＧａＮ系化合物半導体層の面の状態は、基
板面の状態に従うため、ＬＤにとって好ましい反射面は
形成することができなかった。しかし、本発明によるＧ
ａＮ単結晶は高品質であり十分な厚みを有するため、Ｇ
ａＮ単結晶を基板として、そのへき開面を得ることが容
易になった。また、従来のＧａＮ系化合物半導体を用い
たＬＤでは、結晶品質が劣っているため、電流注入によ
る誘導放出が達成できなかったが、本発明による高品質
なＧａＮ単結晶を基板として用いたファブリ・ペロー型
共振器のストライプレーザーを構成し実験したところ、
室温において誘導放出が確認された。
きた。サファイア結晶を基板とする従来のＬＤでは、サ
ファイア結晶が、へき開面の形成が困難な物質であるた
めに基板面が好ましい鏡面状態とはならず、その基板面
に形成されるＧａＮ系化合物半導体層の面の状態は、基
板面の状態に従うため、ＬＤにとって好ましい反射面は
形成することができなかった。しかし、本発明によるＧ
ａＮ単結晶は高品質であり十分な厚みを有するため、Ｇ
ａＮ単結晶を基板として、そのへき開面を得ることが容
易になった。また、従来のＧａＮ系化合物半導体を用い
たＬＤでは、結晶品質が劣っているため、電流注入によ
る誘導放出が達成できなかったが、本発明による高品質
なＧａＮ単結晶を基板として用いたファブリ・ペロー型
共振器のストライプレーザーを構成し実験したところ、
室温において誘導放出が確認された。
【００３２】
【発明の効果】以上詳述したように、本発明のＧａＮ単
結晶は、従来にはなかった結晶品質と充分な厚みを同時
に備えるものである。また、本発明の製造方法は、その
ような高品質で充分な厚みを同時に備えたＧａＮ単結晶
を好適に提供することができる。従って、高効率の青色
発光を呈するＬＥＤや、紫外線レーザーダイオード、ま
たは耐熱性の良好な半導体デバイスを得るために好適な
ＧａＮ単結晶の基板を提供することできる。また、本発
明の製造方法は、ＧａＮ単結晶の結晶品質の向上および
厚みの獲得だけでなく、高品質なＧａＮ単結晶を効率良
く多数枚製造することが可能であり、工業的にも極めて
重要な技術である。
結晶は、従来にはなかった結晶品質と充分な厚みを同時
に備えるものである。また、本発明の製造方法は、その
ような高品質で充分な厚みを同時に備えたＧａＮ単結晶
を好適に提供することができる。従って、高効率の青色
発光を呈するＬＥＤや、紫外線レーザーダイオード、ま
たは耐熱性の良好な半導体デバイスを得るために好適な
ＧａＮ単結晶の基板を提供することできる。また、本発
明の製造方法は、ＧａＮ単結晶の結晶品質の向上および
厚みの獲得だけでなく、高品質なＧａＮ単結晶を効率良
く多数枚製造することが可能であり、工業的にも極めて
重要な技術である。
【図１】本発明によるＧａＮ単結晶の製造方法の工程の
一例を示す模式図である。
一例を示す模式図である。
Ｐ0 最初の基板 Ｐ1 〜Ｐn ＧａＮ単結晶 Ｂ1 〜Ｂn バッファ層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭51−50899（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−59700（ＪＰ，Ａ) 特開 昭53−104598（ＪＰ，Ａ) Ｔ．Ｄｅｔｃｈｐｒｏｈｍ ｅｔ ａ ｌ．，”Ｈｙｄｒｉｄｅ ｖａｐｏｒ ｐｈａｓｅ ｅｐｉｔａｘｉａｌ ｇｒ ｏｗｔｈ ｏｆ ａ ｈｉｇｈ ｑｕａ ｌｉｔｙ ＧａＮ ｆｉｌｍ ｕｓｉｎ ｇ ａ ＺｎＯ ｂｕｆｆｅｒ ｌａｙ ｅｒ”，Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃ ｓ Ｌｅｔｔｅｒ，Ｖｏｌ．61，Ｎｏ. 22，Ｎｏｖ．30，1992，ｐ．2688−2690 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) C30B 1/00 - 35/00 H01L 33/00 ＥＰＡＴ（ＱＵＥＳＴＥＬ)
Claims (4)
- 【請求項１】 ２結晶法Ｘ線ロッキングカーブの半値全
幅が５〜２５０ｓｅｃであり、かつ、厚みが８０μｍ以
上であって、ＧａＮ系半導体結晶層を成長させるための
基板となるＧａＮ単結晶。 - 【請求項２】 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基
板上にＧａＮ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜
成長させてバッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させ
てＧａＮ単結晶を得る工程を有する、ＧａＮ系半導体結
晶層を成長させるための基板となるＧａＮ単結晶の製造
方法。 - 【請求項３】 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基
板上にＧａＮ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜
成長させてバッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させ
てＧａＮ単結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルと
し、得られたＧａＮ単結晶上に上記結晶成長サイクルを
少なくとも１サイクル繰り返して積層物を形成させた後
に各バッファ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得ることを特
徴とするＧａＮ単結晶の製造方法。 - 【請求項４】 少なくとも表面がＧａＮ単結晶である基
板上にＧａＮ単結晶との格子整合性の良好な物質を薄膜
成長させてバッファ層とした上にＧａＮを結晶成長させ
てＧａＮ単結晶を得る工程を１回の結晶成長サイクルと
し、得られたＧａＮ単結晶を新たな基板として上記結晶
成長サイクルを少なくとも１サイクル繰り返し、かつ１
サイクル毎にバッファ層を除去し、ＧａＮ単結晶を得る
ことを特徴とするＧａＮ単結晶の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24296794A JP3184717B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-10-06 | ＧａＮ単結晶およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5-253098 | 1993-10-08 | ||
| JP25309893 | 1993-10-08 | ||
| JP24296794A JP3184717B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-10-06 | ＧａＮ単結晶およびその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07165498A JPH07165498A (ja) | 1995-06-27 |
| JP3184717B2 true JP3184717B2 (ja) | 2001-07-09 |
Family
ID=26536014
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24296794A Expired - Lifetime JP3184717B2 (ja) | 1993-10-08 | 1994-10-06 | ＧａＮ単結晶およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3184717B2 (ja) |
Families Citing this family (24)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ATE550461T1 (de) | 1997-04-11 | 2012-04-15 | Nichia Corp | Wachstumsmethode für einen nitrid-halbleiter |
| TW449937B (en) | 1999-02-26 | 2001-08-11 | Matsushita Electronics Corp | Semiconductor device and the manufacturing method thereof |
| JP4465745B2 (ja) | 1999-07-23 | 2010-05-19 | ソニー株式会社 | 半導体積層基板，半導体結晶基板および半導体素子ならびにそれらの製造方法 |
| JP4618836B2 (ja) * | 2000-01-04 | 2011-01-26 | シャープ株式会社 | 窒化物系化合物半導体基板およびその製造方法 |
| JP2002241198A (ja) * | 2001-02-13 | 2002-08-28 | Hitachi Cable Ltd | ＧａＮ単結晶基板及びその製造方法 |
| US6656615B2 (en) | 2001-06-06 | 2003-12-02 | Nichia Corporation | Bulk monocrystalline gallium nitride |
| JP3812368B2 (ja) | 2001-06-06 | 2006-08-23 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びその製造方法 |
| PL207400B1 (pl) | 2001-06-06 | 2010-12-31 | Ammono Społka Z Ograniczoną Odpowiedzialnością | Sposób i urządzenie do otrzymywania objętościowego monokryształu azotku zawierającego gal |
| US6897138B2 (en) | 2001-06-25 | 2005-05-24 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method and apparatus for producing group III nitride compound semiconductor |
| JP4035971B2 (ja) | 2001-09-03 | 2008-01-23 | 豊田合成株式会社 | 半導体結晶の製造方法 |
| CN1300901C (zh) | 2001-10-26 | 2007-02-14 | 波兰商艾蒙诺公司 | 使用氮化物块状单晶层的发光元件结构 |
| WO2003035945A2 (en) | 2001-10-26 | 2003-05-01 | Ammono Sp. Zo.O. | Substrate for epitaxy |
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