[go: up one dir, main page]
More Web Proxy on the site http://driver.im/

JP4465748B2 - Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 - Google Patents

Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4465748B2
JP4465748B2 JP22288299A JP22288299A JP4465748B2 JP 4465748 B2 JP4465748 B2 JP 4465748B2 JP 22288299 A JP22288299 A JP 22288299A JP 22288299 A JP22288299 A JP 22288299A JP 4465748 B2 JP4465748 B2 JP 4465748B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
group iii
compound semiconductor
iii nitride
nitride compound
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP22288299A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2001015443A (ja
Inventor
大志 渡邉
直樹 柴田
静代 野杁
敏明 千代
潤 伊藤
慎也 浅見
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toyoda Gosei Co Ltd
Original Assignee
Toyoda Gosei Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toyoda Gosei Co Ltd filed Critical Toyoda Gosei Co Ltd
Priority to JP22288299A priority Critical patent/JP4465748B2/ja
Priority to KR1020000036023A priority patent/KR20010029852A/ko
Priority to CN00107888.7A priority patent/CN1194385C/zh
Priority to US09/606,081 priority patent/US6593016B1/en
Priority to EP00113810A priority patent/EP1065705A3/en
Priority to CN200410003940.2A priority patent/CN1275293C/zh
Priority to TW089112967A priority patent/TW463241B/zh
Publication of JP2001015443A publication Critical patent/JP2001015443A/ja
Priority to KR10-2002-0050382A priority patent/KR100424759B1/ko
Priority to US10/421,855 priority patent/US6918961B2/en
Priority to KR20-2003-0019038U priority patent/KR200332691Y1/ko
Application granted granted Critical
Publication of JP4465748B2 publication Critical patent/JP4465748B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Landscapes

  • Led Devices (AREA)

Description

【0001】
【産業上の利用分野】
本発明はIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法に関する。詳しくは、有機金属気相成長法(MOCVD法)によりIII族窒化物系化合物半導体素子を製造するときのバッファ層の成膜方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】
従来、サファイア製の基板上にAlGa1−XN(0≦X≦1)からなるバッファ層を介してIII族窒化物系化合物半導体を積層した構造を有するIII族窒化物系化合物半導体素子が知られている。
バッファ層の成膜方法として、例えば、特開昭62−119196号公報には、1000℃程度で熱処理したサファイア基板の上に950〜1150℃の成長温度でAlGa1−XN(0≦X≦1)バッファ層をMOCVD法により成長させることが記載されている。
一方、その後の研究により、1000℃程度で熱処理したサファイア基板の上に400℃程度の低温でバッファ層を成長させると、その上に成長させるGaN系化合物半導体層の結晶性が向上することがわかった。特開平2−229476号公報等を参照されたい。現在実用化されている主なIII族窒化物系化合物半導体発光素子(LED等)ではかかる低温成長バッファ層を利用している。
なお、MOCVD法を実行するにあたり、成長温度とは加熱された基板の温度をいう。
【0003】
しかしながら、バッファ層の上に成膜させる半導体層の成膜温度は一般的に1000℃程度であるため、上記のような低温成長バッファ層を用いると、表面クリーニングのため1000℃程度で熱処理された基板を400℃程度にまで一旦冷却して、その後再度基板を1000℃程度にまで昇温することとなる。このように基板温度条件を高温→低温→高温と変化させると、基板温度の調節自体に時間と手間がかかる。従って、低温成長バッファ層を介してGaN系化合物半導体層を成長させもって半導体素子を製造する際に、かかる基板温度条件の大きな変化が製造効率向上の足かせとなっている。
【0004】
かかる課題を解決するため、バッファ層を高温で形成することが特開平9−148626号公報、特開平7−321374号公報、特開平9−64477号公報、特開昭59−57997号公報等に開示されている。
また、サファイア基板の表面を窒化することについて特開平5−41541号公報を参照されたい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、上記各従来公報で提案されている高温バッファ層の上にIII族窒化物系化合物半導体層を形成する際の、より好適な条件を提供することを一の目的とする。
本発明者らは、かかる目的を達成すべく下鋭意研究を重ねた結果、III族窒化物系化合物半導体を成長させるときの通常の温度、即ち高温においても、一定の条件下であって、その膜厚を所定のものとすることにより、サファイア基板の上に従来品と同等以上の結晶性の良いIII族窒化物系化合物半導体層を直接成長させることができた。
【0006】
この発明はかかる知見に基づいてなされたものである。即ち、
300Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に1000〜1180℃の成長温度で膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップを含む、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
【0007】
本発明の製造方法によれば、基板の熱処理からIII族窒化物系化合物半導体層の成膜までの一連の製造工程を大きな温度の変化を伴うことなく行うことができる。その結果、従来基板温度を調節するために要していた時間と手間を削減することができ、半導体素子の製造効率を向上することができる。
更に本発明者らの観察によれば、上記の条件で形成した第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に成長された第二のIII族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジーが優れたものであった。従って、第一のIII族窒化物系化合物半導体層は素子の機能部分を構成する第二のIII族窒化物系化合物半導体層と基板との間に介在されるバッファ層として優れたものである。
【0008】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の各構成要素について説明する。
基板の材質はIII族窒化物系化合物半導体に適したものであれば特に限定されない。サファイア、スピネル、シリコン、炭化シリコン、酸化亜鉛、リン化ガリウム、ヒ化ガリウム、酸化マグネシウム、酸化マンガンなどを基板の材料として挙げることができる。
サファイア基板の上に結晶性の良いIII族窒化物系化合物半導体層を形成するためにバッファ層が汎用される。このバッファ層として低温で成長されたAlxGax−1N(0≦x≦1)、特にAlNが好適である。
この発明ではサファイア基板のa面上にIII族窒化物系化合物半導体を成長させるようにすることが好ましい。
【0009】
基板の表面には窒化層が形成されている。MOCVD法を実行する際には、水素ガスなどの流通下、基板を昇温してその表面をクリーニングした後、基板の温度を保ったまま、水素ガスをキャリアガスとしてIII族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第1のガス(アンモニア、ヒドラジン、有機アミンなど)を流通させることによりこの窒化層は形成される。本発明の1の局面では、かかる表面窒化層の厚さ(深さ)を10〜300Åとした。300Åを超える厚さの表面窒化層も使用可能であるが、そうすると表面窒化層の形成に長時間を要することとなる。
例えば、水素ガス(10リットル/分)とアンモニアガス(3リットル/分)との混合ガスを1190℃に加熱されたサファイア基板上に30分間流通させたとき、約200Åの厚さの表面窒化層が形成された。水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスの流通時間を調整することにより、この表面窒化層の厚さを制御できる。更には、アンモニアガスの濃度及び/又は基板温度の調整によっても表面窒化層の厚さを制御できると考えられる。
【0010】
この発明の第2の局面においては、表面窒化層の厚さが10Å未満である。基板の表面クリーニング終了後、最初、アンモニアガスなどの窒素材料元ガスを流通させる。そして、その流通が安定した後、速やかに、TMAなどのIII族金属元素材料ガスを流通させる。本発明者らの経験によれば、アンモニアガスを導入するバルブを開いてから30秒〜90秒後(通常は、30〜60秒未満)にはアンモニアガスの流通は安定する。これにより、10Å未満の厚さの表面窒化層が形成される。この場合、短時間であるがアンモニアガスのみが基板表面へ供給されるので、当該基板表面が窒化されると考えられるが、その厚さは測定困難である。
第2の局面ではアンモニアガスの流通が安定した後、速やかにIII族金属元素材料ガスを流通させるという製造ステップ自体が重要である。
【0011】
III族窒化物系化合物半導体は、一般式としてAlGaIn1−X−YN(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦X+Y≦1)で表され、AlN、GaN及びInNのいわゆる2元系、AlGa1−xN、AlIn1−xN及びGaIn1−xN(以上において0≦x≦1)のいわゆる3元系を包含する。III族元素の一部をボロン(B)、タリウム(Tl)等で置換しても良く、また、窒素(N)の一部もリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)等で置換できる。発光素子の素子機能部分は上記2元系若しくは3元系のIII族窒化物系化合物半導体より構成することが好ましい。
III族窒化物系化合物半導体は任意のドーパントを含むものであっても良い。n型不純物として、Si、Ge、Se、Te、C等を用いることができる。p型不純物として、Mg、Zn、Be、Ca、Sr、Ba等を用いることができる。なお、かかるp型不純物をドープしたのみではIII族窒化物系化合物半導体を低抵抗のp型半導体とすることは困難であり、p型不純物をドープした後にIII族窒化物系化合物半導体を電子線照射、プラズマ照射若しくは炉による加熱にさらすことが好ましい。
本発明において、基板の上に形成される第一のIII族窒化物系化合物半導体層の形成方法は有機金属化合物気相成長法(この明細書で、「MOCVD法」という。)である。この第一のIII族窒化物系化合物半導体としては3元系のAlGa1−XN(0≦X≦1)とすることが好ましい。また、2元系のAlN、GaN、InNとすることも好ましい。
【0012】
当該第一のIII族窒化物系化合物半導体の上に形成される第二のIII族窒化物系化合物半導体の形成方法は特に限定されない。本願の効果が、第一のIII族窒化物系化合物半導体層をMOCVD法で高温成長できることに鑑みれば、当該第一のIII族窒化物系化合物半導体層とその成長温度が実質的に同じとなるMOCVD法で第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成することが、製造効率向上の点で好ましい。
この第二のIII族窒化物系化合物半導体は、周知の分子線結晶成長法(MBE法)、ハライド系気相成長法(HVPE法)、液相成長法等によっても形成することができる。
【0013】
以下、第1の局面について、すなわち10〜300Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合の第一のIII族窒化物系化合物半導体層に要求される条件について詳細に説明する。
(第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長温度条件について)
本発明者らは厚さ200Åの表面窒化層を有するサファイア基板のa面の上にAlN層(膜厚:2.3μm)をMOCVD法により成長温度を変化させて形成した。更にAlN層の上にGaN層(膜厚:2μm、成長温度:AlN層と同じ)を同じくMOCVD法で形成した。当該GaN層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【0014】
Figure 0004465748
ここで、◎:鏡面
〇:ほぼ鏡面
△:鏡面ではないがこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成可能
×:モホロジーが悪くこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【0015】
表1の結果より、サファイア基板上にMOCVD法により形成されるAlN層の成長温度は1000〜1180℃とすることが好ましい。更に好ましくは、1050〜1170℃であり、更に更に好ましくは1100〜1150℃であり、更に更に更に好ましくは1120〜1140℃であり、最も好ましくは1130℃である。
以上より、基板上にMOCVD法により形成されるIII族窒化物系化合物半導体層の成長温度は1000〜1180℃とすることが好ましい。更に好ましくは、1050〜1170℃であり、更に更に好ましくは1100〜1150℃であり、更に更に更に好ましくは1120〜1140℃であり、最も好ましくは1130℃である。
【0016】
(第一のIII族窒化物系化合物半導体層の膜厚条件について)
本発明者らは厚さ200Åの表面窒化層を有するサファイア基板のa面の上にAlN層(成長温度:1130℃)をその膜厚を変化させてMOCVD法により形成した。更にAlN層の上にGaN層(膜厚:2μm、成長温度:AlN層と同じ)を同じくMOCVD法で形成した。当該GaN層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【0017】
Figure 0004465748
ここで、◎:鏡面
○:ほぼ鏡面
△:鏡面ではないがこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成可能
×:モホロジーが悪くこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【0018】
表2の結果より、サファイア基板上へMOCVD法により形成されるAlN層の膜厚は、1130℃の成長温度において、1.2〜3.2μmとすることが好ましい。更に好ましくは、1.5〜3.0μmであり、更に更に好ましくは2.0〜2.7μmであり、最も好ましくは2.3μmである。
以上より、基板上にMOCVD法により形成されるIII族窒化物系化合物半導体層の膜厚は、既述の第一のIII族窒化物系化合物半導体の成長温度条件において、1.2〜3.2μmとすることが好ましい。更に好ましくは、1.5〜3.0μmであり、更に更に好ましくは2.0〜2.7μmであり、最も好ましくは2.3μmである。
【0019】
(第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長速度条件について)
量産の観点から、1μm以上のIII族窒化物系化合物半導体層を形成するためには、少なくともIII族窒化物系化合物半導体層の成長速度として10nm/分が必要である。一方、成長速度向上を図ってIII族元素材料ガスの流量を増加してもIII族窒化物系化合物半導体層の成長速度は単調には増加せず、原料利用率が低下する。従って、コスト面から、III族窒化物系化合物半導体層の成長速度の上限を250nm/分とする。
【0020】
(第一のIII族窒化物系化合物半導体層の圧力条件について)
III族元素材料ガスであるTMAは反応性が高いので、これをMOCVD装置のチャンバへ過剰に導入すると、気相中(キャリアガス中)でアンモニアガス等と反応してしまい基板まで到達することが困難になる。従って、TMAの流量を増大させることをもって第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長速度を上げることは困難である。気相中での反応を抑えるために減圧下で第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長を行ったところ、良好なモフォロジーをもった第二のIII族窒化物系化合物半導体層の形成が可能になった。
【0021】
本発明者らの検討によれば、200Åの表面窒化層を有するサファイア基板のa面にMOCVD法を実行したときのAlN層の最高成長速度とチャンバ内の圧力との関係は次の通りであった。
Figure 0004465748
換言すれば、反応時圧力と成長速度とをそれぞれパラメータとしたとき、AlN層の適正成長速度は上記の各値で囲まれた範囲である。
このことから、有意な成長速度を得るには、反応時の圧力を2500〜40000Paとすることが好ましい。
かかる反応時圧力と成長速度との関係はAlN以外のIII族窒化物系化合物半導体にも当てはまる。
【0022】
次に、第2の局面について、すなわち0〜10Åの表面窒化層を持つ基板を用いた場合に第一のIII族窒化物系化合物半導体層に要求される条件について説明する。
なお、成長温度条件、成長速度条件、成長時圧力条件については第1の局面と同じである。
【0023】
(第一のIII族窒化物系化合物半導体の膜厚条件について)
第2の局面では、第1の局面と比較して、第一のIII族窒化物系化合物半導体層に要求される膜厚条件が異なる(比較的薄くなる)。
サファイア基板のa面をクリーニングした後、基板温度を1130℃に維持してキャリアガスとしての水素ガス中へアンモニアガスを導入し、ほぼ1分後(その流通状態が安定したので)、TMAを更に導入し膜厚の異なるAlN層をMOCVD法により成長させた。更にAlN層の上にGaN層(膜厚:2μm、成長温度:AlN層と同じ)を同じくMOCVD法で形成した。当該GaN層の表面を光学顕微鏡で観察した結果を以下に示す。
【0024】
Figure 0004465748
Figure 0004465748
ここで、◎:鏡面
○:ほぼ鏡面
△:鏡面ではないがこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成可能
×:モホロジーが悪くこの上に第二のIII族窒化物系化合物半導体を形成不可能
【0025】
表4の結果より、0〜10Åの表面窒化層を有するサファイア基板上へMOCVD法により形成されるAlN層の膜厚は、1130℃の成長温度において、0.01〜2.3μmとすることが好ましい。AlN層の膜厚が0.01μm未満である場合にはその上に成長するGaN層のモホロジーが悪化するという不具合がある。更に好ましくは、0.1〜1.5μmであり、更に更に好ましくは0.2〜0.5μmであり、最も好ましくはほぼ0.45μmである。
以上より、基板上にMOCVD法により形成されるIII族窒化物系化合物半導体層の膜厚は、既述の第一のIII族窒化物系化合物半導体の成長温度条件において、0.01〜2.3μmとすることが好ましい。更に好ましくは、0.1〜1.5μmであり、更に更に好ましくは0.2〜0.5μmであり、最も好ましくはほぼ0.45μmである。
【0026】
次に、この発明の実施例の説明をする。
この実施例は発光ダイオード10であり、その構成を図1に示す。
【0027】
各層のスペックは次の通りである。
Figure 0004465748
【0028】
n型層16は発光層17側の低電子濃度n層とバッファ層15側の高電子濃度n層とからなる2層構造とすることができる。
発光層17は超格子構造のものに限定されない。発光素子の構成としてはシングルヘテロ型、ダブルヘテロ型及びホモ接合型のものなどを用いることができる。その他、MIS接合、PIN接合を用いて発光層を構成することもできる。
発光層17とp型層18との間にマグネシウム等のアクセプタをドープしたバンドギャップの広いAlInGa1−X−YN(X=0,Y=0,X=Y=0を含む)層を介在させることができる。これは発光層17中に注入された電子がp型層18に拡散するのを防止するためである。
p型層18を発光層17側の低ホール濃度p層と電極側の高ホール濃度p層とからなる2層構造とすることができる。
また、n型層、p型層を上記のような2層構造(クラッド層、コンタクト層)とするとともに各層の機能を向上させるために、超格子構造としてもよい。
【0029】
上記構成の発光ダイオードは次のようにして製造される。
まず、MOCVD装置の反応装置内へ水素ガスを流通させながら当該サファイア基板を1000℃まで昇温させて5分間維持する。そして、基板11を1130℃まで昇温し、材料ガスとして先ずアンモニアガスのみを15分間導入する。これにより、厚さ(深さ)100Åの表面窒化層13が形成される。
その後、基板温度を1130℃に維持しながらTMAを導入してAlN製のバッファ層15をMOCVD法で成長させ、更に基板温度を維持してn型層16を形成し、それ以降の第二のIII族窒化物系化合物半導体層17、18を常法(MOCVD法)に従い形成する。この成長法においては、アンモニアガスとIII族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)やトリメチルインジウム(TMI)とを適当な温度に加熱された基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結晶を基板の上に成長させる。
このようにして形成された本実施例の第二のIII族窒化物系化合物半導体層はそのモホロジー及び結晶性において好ましいものである。
【0030】
透光性電極19は金を含む薄膜であり、p型層18の上面の実質的な全面を覆って積層される。p電極20も金を含む材料で構成されており、蒸着により透光性電極19の上に形成される。
n電極21はエッチングにより露出されたn−GaN層16の面へ蒸着により形成される。
【0031】
本発明が適用される素子は上記の発光ダイオードに限定されるものではなく、受光ダイオード、レーザダイオード、太陽電池等の光素子の他、整流器、サイリスタ及びトランジスタ等のバイポーラ素子、FET等のユニポーラ素子並びにマイクロウェーブ素子などの電子デバイスにも適用できる。
また、これらの素子の中間体としての積層体にも本発明は適用されるものである。
【0032】
この発明は、上記発明の実施の形態及び実施例の説明に何ら限定されるものではない。特許請求の範囲の記載を逸脱せず、当業者が容易に想到できる範囲で種々の変形態様もこの発明に含まれる。
【0033】
以下、次の事項を開示する。
(21) サファイア基板を1000〜1180℃に維持して、
該基板上にIII族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第1のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが300Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第1のガスと共に前記III族窒化物系化合物半導体のIII族元素材料元となる第2のガスを流通させて、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
(22) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(21)に記載の製造方法。
(23) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(21)に記載の製造方法。
(24) 前記成長温度が1050〜1180℃である、ことを特徴とする請求項1〜14、(21)〜(23)のいずれかに記載の製造方法。
(25) 前記成長温度が1110〜1150℃である、ことを特徴とする請求項1〜14、(21)〜(23)のいずれかに記載の製造方法。
(26) 前記膜厚が1.5〜3.0μmである、ことを特徴とする請求項2、11及び(22)のいずれかに記載の製造方法。
(27) 前記膜厚が2.0〜2.7μmである、ことを特徴とする請求項2、11及び(22)のいずれかに記載の製造方法。
(28) 前記膜厚が0.01〜1.7μmである、ことを特徴とする請求項3、12及び(23)のいずれかに記載の製造方法。
(29) 前記膜厚が0.3〜1.0μmである、ことを特徴とする請求項3、12及び(23)のいずれかに記載の製造方法。
(31) 300Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に1000〜1180℃の成長温度で形成され、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
(32) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(31)に記載の素子。
(33) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(31)に記載の素子。
(34) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長速度が10〜250nm/分である、ことを特徴とする(31)〜(33)のいずれかに記載の素子。
(35) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が2500〜40000Paである、ことを特徴とする(31)〜(33)のいずれかに記載の素子。
(36) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlGa1−XN(0≦X≦1)からなる、ことを特徴とする(31)〜(35)のいずれかに記載の素子。
(37) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlNからなる、ことを特徴とする(36)に記載の素子。
(38) 前記基板はサファイアである、ことを特徴とする(31)〜(37)のいずれかに記載の素子。
(39) 前記サファイア基板のa面に前記III族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする(38)に記載の素子。
(40) 300Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に形成された膜厚が0.01〜3.2μmの第一のIII族窒化物系化合物半導体層と、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二のIII族窒化物系化合物半導体層を備えてなるIII族窒化物系化合物半導体素子において、前記第一と第二のIII族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、MOCVD法で形成される、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
(41) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(40)に記載の素子。
(42) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(40)に記載の素子。
(43) 30〜90秒間窒化処理されたサファイア基板と、
該窒化処理しされたサファイア基板の上に1000〜1180℃で形成されたIII族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
(44) 前記窒化処理の時間が30秒以上60秒未満である、ことを特徴とする(43)に記載の素子。
(51) サファイア基板を1000〜1180℃に維持して、
該基板上にIII族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第1のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが300Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第1のガスと共に前記III族窒化物系化合物半導体のIII族元素材料元となる第2のガスを流通させて、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことにより得られるIII族窒化物系化合物半導体素子。
(52) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(51)に記載の素子。
(53) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(51)に記載の素子。
(54) 前記成長温度が1050〜1180℃である、ことを特徴とする(31)〜(53)のいずれかに記載の素子。
(55) 前記成長温度が1110〜1150℃である、ことを特徴とする(31)(53)のいずれかに記載の素子。
(56) 前記膜厚が1.5〜3.0μmである、ことを特徴とする(32)、(41)及び(52)のいずれかに記載の素子。
(57) 前記膜厚が2.0〜2.7μmである、ことを特徴とする(32)、(41)及び(52)のいずれかに記載の素子。
(58) 前記膜厚が0.01〜1.7μmである、ことを特徴とする(33)、(442)及び(53)のいずれかに記載の素子。
(59) 前記膜厚が0.3〜1.0μmである、ことを特徴とする請求項(33)、(42)及び(53)のいずれかに記載の素子。
(37−1) 前記AlN層の上にGaN層が形成されている、ことを特徴とする(37)に記載の素子。
(61) 300Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に1000〜1180℃の成長温度で膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を成長させるステップを含む、ことを特徴とする積層体の製造方法。
(62) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(61)に記載の製造方法。
(63) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(61)に記載の製造方法。
(64) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長速度が10〜250nm/分である、ことを特徴とする(61)〜(63)のいずれかに記載の製造方法。
(65) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が2500〜40000Paである、ことを特徴とする(61)〜(63)のいずれかに記載の製造方法。
(66) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlGa1−XN(0≦X≦1)からなる、ことを特徴とする(61)〜(65)のいずれかに記載の製造方法。
(67) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlNからなる、ことを特徴とする(66)に記載の製造方法。
(68) 前記基板はサファイアである、ことを特徴とする(61)〜(67)のいずれかに記載の製造方法。
(69) 前記サファイア基板のa面に前記III族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする(68)に記載の製造方法。
(70) 300Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に膜厚が0.01〜3.2μmの第一のIII族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成するIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法において、前記第一と第二のIII族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、MOCVD法で形成される、ことを特徴とする積層体の製造方法。
(71) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(70)に記載の製造方法。
(72) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(70)に記載の製造方法。
(73) サファイア基板を30〜90秒間窒化処理する工程と、
該窒化処理したサファイア基板の上に1000〜1180℃でIII族窒化物系化合物半導体層を成長させる工程を含む、ことを特徴とする積層体の製造方法。
(74) 前記窒化処理の時間が30秒以上60秒未満である、ことを特徴とする(73)に記載の製造方法。
(81) サファイア基板を1000〜1180℃に維持して、
該基板上にIII族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第1のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが300Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第1のガスと共に前記III族窒化物系化合物半導体のIII族元素材料元となる第2のガスを流通させて、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことを特徴とする積層体の製造方法。
(82) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(81)に記載の製造方法。
(83) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(81)に記載の製造方法。
(84) 前記成長温度が1050〜1180℃である、ことを特徴とする(61)〜(83)のいずれかに記載の製造方法。
(85) 前記成長温度が1110〜1150℃である、ことを特徴とする(61)〜(83)のいずれかに記載の製造方法。
(86) 前記膜厚が1.5〜3.0μmである、ことを特徴とする(62)、(71)及び(82)のいずれかに記載の製造方法。
(87) 前記膜厚が2.0〜2.7μmである、ことを特徴とする(62)、(71)及び(82)のいずれかに記載の製造方法。
(88) 前記膜厚が0.01〜1.7μmである、ことを特徴とする(63)、(72)及び(83)のいずれかに記載の製造方法。
(89) 前記膜厚が0.3〜1.0μmである、ことを特徴とする(63)、(72)及び(83)のいずれかに記載の製造方法。
(91) 300Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に1000〜1180℃の成長温度で形成され、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。
(92) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(91)に記載の積層体。
(93) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(91)に記載の積層体。
(94) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長速度が10〜250nm/分である、ことを特徴とする(91)〜(93)のいずれかに記載の積層体。
(95) 前記III族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が2500〜40000Paである、ことを特徴とする(91)〜(93)のいずれかに記載の積層体。
(96) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlGaN(0≦X≦1)からなる、ことを特徴とする(91)〜(95)のいずれかに記載の積層体。
(97) 前記III族窒化物系化合物半導体層はAlNからなる、ことを特徴とする(96)に記載の積層体。
(98) 前記基板はサファイアである、ことを特徴とする(91)〜(97)のいずれかに記載の積層体。
(99) 前記サファイア基板のa面に前記III族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする(98)に記載の積層体。
(100) 300Å以下の表面窒化層厚を持つサファイア基板の上に形成された膜厚が0.01〜3.2μmの第一のIII族窒化物系化合物半導体層と、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に形成された第二のIII族窒化物系化合物半導体層を備えてなる積層体において、前記第一と第二のIII族窒化物系化合物半導体層は実質的に同じ成長温度により、若しくは前者の成長温度を後者の成長温度より高くして、MOCVD法で形成される、ことを特徴とする積層体。
(101) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(100)に記載の積層体。
(102) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(100)に記載の積層体。
(103) 30〜90秒間窒化処理されたサファイア基板と、
該窒化処理しされたサファイア基板の上に1000〜1180℃で形成されたIII族窒化物系化合物半導体層を含む、ことを特徴とする積層体。
(104) 前記窒化処理の時間が30秒以上60秒未満である、ことを特徴とする(103)に記載の積層体。
(111) サファイア基板を1000〜1180℃に維持して、
該基板上にIII族窒化物系化合物半導体の窒素材料元となる第1のガスを流通させて、前記基板表面に厚さが300Å以下の表面窒化層を形成し、
続いて、前記第1のガスと共に前記III族窒化物系化合物半導体のIII族元素材料元となる第2のガスを流通させて、膜厚が0.01〜3.2μmのIII族窒化物系化合物半導体層を形成する、ことにより得られるIII族窒化物系化合物半導体積層体。
(112) 前記表面窒化層の膜厚が10〜300Åであり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が1.2〜3.2μmである、ことを特徴とする(111)に記載の積層体。
(113) 前記表面窒化層の膜厚が10Å未満であり、前記III族窒化物系化合物半導体の膜厚が0.01〜2.3μmである、ことを特徴とする(111)に記載の積層体。
(114) 前記成長温度が1050〜1180℃である、ことを特徴とする(91)〜(113)のいずれかに記載の積層体。
(115) 前記成長温度が1110〜1150℃である、ことを特徴とする(91)(113)のいずれかに記載の積層体。
(116) 前記膜厚が1.5〜3.0μmである、ことを特徴とする(92)、(101)及び(112)のいずれかに記載の積層体。
(117) 前記膜厚が2.0〜2.7μmである、ことを特徴とする(92)、(101)及び(112)のいずれかに記載の積層体。
(118) 前記膜厚が0.01〜1.7μmである、ことを特徴とする(93)、(1042)及び(113)のいずれかに記載の積層体。
(119) 前記膜厚が0.3〜1.0μmである、ことを特徴とする請求項(93)、(102)及び(113)のいずれかに記載の積層体。
(97−1) 前記AlN層の上にGaN層が形成されている、ことを特徴とする(97)に記載の積層体。
【図面の簡単な説明】
【図1】図1はこの発明の実施例の発光ダイオードを示す。
【符号の説明】
10 発光ダイオード
13 表面窒化層
15 バッファ層
16 n型層
17 発光層
18 p型層

Claims (5)

  1. 10Å以下の表面窒化層厚を持つ基板の上に1000〜1180℃の成長温度で膜厚が0.1〜1.5μm第一のIII族窒化物系化合物半導体層を形成し、該第一のIII族窒化物系化合物半導体層の上に第二のIII族窒化物系化合物半導体層を形成し、前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層がAlNからなり、前記第二のIII族窒化物系化合物半導体層がGaNからなる、ことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子の製造方法。
  2. 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長速度が10〜250nm/分である、ことを特徴とする請求項1に記載の製造方法。
  3. 前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層の成長時の圧力が2500〜40000Paである、ことを特徴とする請求項1又は2に記載の製造方法。
  4. 前記基板はサファイアである、ことを特徴とする請求項1〜3のいずれかに記載の製造方法。
  5. 前記サファイア基板のa面に前記第一のIII族窒化物系化合物半導体層が形成される、ことを特徴とする請求項4に記載の製造方法。
JP22288299A 1999-06-30 1999-06-30 Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法 Expired - Fee Related JP4465748B2 (ja)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22288299A JP4465748B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
KR1020000036023A KR20010029852A (ko) 1999-06-30 2000-06-28 Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자 및 그 제조방법
US09/606,081 US6593016B1 (en) 1999-06-30 2000-06-29 Group III nitride compound semiconductor device and producing method thereof
EP00113810A EP1065705A3 (en) 1999-06-30 2000-06-29 Group III nitride compound semiconductor device and producing method therefore
CN200410003940.2A CN1275293C (zh) 1999-06-30 2000-06-29 第三族氮化物半导体器件和其生产方法
CN00107888.7A CN1194385C (zh) 1999-06-30 2000-06-29 第三族氮化物半导体器件和其半导体层的生产方法
TW089112967A TW463241B (en) 1999-06-30 2000-06-30 Group III nitride compound semiconductor device and producing method therefor
KR10-2002-0050382A KR100424759B1 (ko) 1999-06-30 2002-08-26 질화 알루미늄 단결정층의 성장 방법 및 상기 방법을 포함하는 ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자의 제조 방법
US10/421,855 US6918961B2 (en) 1999-06-30 2003-04-24 Group III nitride compound semiconductor device and producing method therefor
KR20-2003-0019038U KR200332691Y1 (ko) 1999-06-30 2003-06-17 Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP22288299A JP4465748B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2001015443A JP2001015443A (ja) 2001-01-19
JP4465748B2 true JP4465748B2 (ja) 2010-05-19

Family

ID=16789372

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP22288299A Expired - Fee Related JP4465748B2 (ja) 1999-06-30 1999-06-30 Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP4465748B2 (ja)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002084000A (ja) 2000-07-03 2002-03-22 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体発光素子
JP4291527B2 (ja) * 2000-10-13 2009-07-08 日本碍子株式会社 Iii族窒化物エピタキシャル基板の使用方法
JP2002231645A (ja) * 2001-02-02 2002-08-16 Ngk Insulators Ltd 窒化物半導体膜の製造方法
JP3912043B2 (ja) 2001-04-25 2007-05-09 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2002362999A (ja) * 2001-06-05 2002-12-18 Ngk Insulators Ltd Iii族窒化物膜の製造方法、iii族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板
JP4260380B2 (ja) * 2001-06-12 2009-04-30 日本碍子株式会社 Iii族窒化物膜の製造方法、iii族窒化物膜製造用サファイア単結晶基板、及びエピタキシャル成長用基板
JP3768943B2 (ja) * 2001-09-28 2006-04-19 日本碍子株式会社 Iii族窒化物エピタキシャル基板、iii族窒化物素子用エピタキシャル基板及びiii族窒化物素子
JP4140358B2 (ja) * 2002-11-27 2008-08-27 富士ゼロックス株式会社 発光サイリスタ、発光サイリスタの製造方法および発光素子アレイチップ
US6900067B2 (en) * 2002-12-11 2005-05-31 Lumileds Lighting U.S., Llc Growth of III-nitride films on mismatched substrates without conventional low temperature nucleation layers
JP4940928B2 (ja) 2006-12-15 2012-05-30 日立電線株式会社 窒化物半導体の製造方法
JP2009130364A (ja) 2007-11-23 2009-06-11 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
CN107078030B (zh) * 2015-09-11 2022-08-23 国立大学法人三重大学 氮化物半导体衬底的制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP2001015443A (ja) 2001-01-19

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR200332691Y1 (ko) Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체 소자
JP2540791B2 (ja) p型窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法。
EP0497350B2 (en) Crystal growth method for gallium nitride-based compound semiconductor
JP3760663B2 (ja) Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
JP3700492B2 (ja) Iii族窒化物系化合物半導体素子
US8679955B2 (en) Method for forming epitaxial wafer and method for fabricating semiconductor device
US20110254048A1 (en) Group iii nitride semiconductor epitaxial substrate
JPH06232451A (ja) p型窒化ガリウムの成長方法
JP2001230447A (ja) Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
JP4465748B2 (ja) Iii族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
US7041519B2 (en) Method for producing p-type group III nitride compound semiconductor
JP4345626B2 (ja) 半導体素子及びその製造方法。
JP3692867B2 (ja) Iii族窒化物系化合物半導体素子
JP5105738B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体積層物の製造方法
JP3221359B2 (ja) p形III族窒化物半導体層及びその形成方法
JPH09298311A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JPH05198841A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体のp型化方法
JP4285337B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体ウエハーの製造方法
JPH08213656A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP3505167B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法
JP3376849B2 (ja) 半導体薄膜の製造方法
JP2007036113A (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体積層物の製造方法
JPH09293678A (ja) InGaN層を有する半導体ウエハ及びその製造方法並びにそれを具備する発光素子
JP3298454B2 (ja) 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子の製造方法
JP2006108586A (ja) Iii族窒化物系化合物半導体発光素子の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20060124

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20080515

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090224

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090422

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100202

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100215

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4465748

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130305

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140305

Year of fee payment: 4

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees