JPH0983017A - エピタキシャルウェハおよびその製造方法 - Google Patents
エピタキシャルウェハおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高温でのエピタキシャル成長が可能なエピタ
キシャルウェハおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ＡｓまたはＰを含む化合物半導体基板１
と、基板１の表面１ａおよび裏面１ｂを被覆するように
形成された、ＧａＮ、ＩｎＮまたはＡｌＮ、もしくはＡ
ｌとＧａとＩｎとＮとからなる窒化物混晶材料からなる
被覆層２とを備える。
キシャルウェハおよびその製造方法を提供する。 【解決手段】 ＡｓまたはＰを含む化合物半導体基板１
と、基板１の表面１ａおよび裏面１ｂを被覆するように
形成された、ＧａＮ、ＩｎＮまたはＡｌＮ、もしくはＡ
ｌとＧａとＩｎとＮとからなる窒化物混晶材料からなる
被覆層２とを備える。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、エピタキシャル
ウェハおよびその製造方法に関するものであり、特に、
青色発光素子または紫外部各種デバイス等に用いられる
ＧａＮ系薄膜成長用エピタキシャルウェハおよびその製
造方法に関するものである。
ウェハおよびその製造方法に関するものであり、特に、
青色発光素子または紫外部各種デバイス等に用いられる
ＧａＮ系薄膜成長用エピタキシャルウェハおよびその製
造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】図１３は、現在市販が開始されているサ
ファイア基板を用いたＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥ
Ｄ）に使用されるエピタキシャルウェハの構造を示す断
面図である。
ファイア基板を用いたＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥ
Ｄ）に使用されるエピタキシャルウェハの構造を示す断
面図である。
【０００３】図１３を参照して、このエピタキシャルウ
ェハは、サファイア基板１１と、基板１１上に形成され
た窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１２と、ＧａＮバ
ッファ層１２上に形成された六方晶のＧａＮエピタキシ
ャル層１３とから構成されている。このエピタキシャル
ウェハにおいて、ＧａＮバッファ層１２は、サファイア
基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との格子定数の
差による歪みを緩和するために設けられている。
ェハは、サファイア基板１１と、基板１１上に形成され
た窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１２と、ＧａＮバ
ッファ層１２上に形成された六方晶のＧａＮエピタキシ
ャル層１３とから構成されている。このエピタキシャル
ウェハにおいて、ＧａＮバッファ層１２は、サファイア
基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との格子定数の
差による歪みを緩和するために設けられている。
【０００４】図１４は、図１３に示すエピタキシャルウ
ェハを使用したＧａＮ系の青色発光素子の構造を示す断
面図である。
ェハを使用したＧａＮ系の青色発光素子の構造を示す断
面図である。
【０００５】図１４を参照して、この青色発光素子は、
図１３に示すエピタキシャルウェハ上に、クラッド層１
４、発光層１５、クラッド層１６およびＧａＮエピタキ
シャル層１７が順に形成され、ＧａＮエピタキシャル層
１３，１７上には、オーミック電極１８，１９がそれぞ
れ形成されている。
図１３に示すエピタキシャルウェハ上に、クラッド層１
４、発光層１５、クラッド層１６およびＧａＮエピタキ
シャル層１７が順に形成され、ＧａＮエピタキシャル層
１３，１７上には、オーミック電極１８，１９がそれぞ
れ形成されている。
【０００６】図１３および図１４を参照して、このエピ
タキシャルウェハは、基板１１として絶縁性のサファイ
アを用いているため、電極を形成して素子を作製する際
には、フォトリソグラフィーによるパターニングが２回
以上必要となり、反応性イオンエッチングによる窒化物
層のエッチングを行なう必要もあり、複雑な工程を要す
る。また、サファイアは硬度が高いため、取扱いにくい
という問題もある。さらに、このサファイアは、へき開
ができないため、へき開端面を光共振器とするレーザダ
イオードに適用できないという発光素子応用面での問題
もあった。
タキシャルウェハは、基板１１として絶縁性のサファイ
アを用いているため、電極を形成して素子を作製する際
には、フォトリソグラフィーによるパターニングが２回
以上必要となり、反応性イオンエッチングによる窒化物
層のエッチングを行なう必要もあり、複雑な工程を要す
る。また、サファイアは硬度が高いため、取扱いにくい
という問題もある。さらに、このサファイアは、へき開
ができないため、へき開端面を光共振器とするレーザダ
イオードに適用できないという発光素子応用面での問題
もあった。
【０００７】そこで、このような欠点を有するサファイ
アに代えて、導電性のＧａＡｓ等の揮発性材料を、基板
として使用するという試みがなされている。
アに代えて、導電性のＧａＡｓ等の揮発性材料を、基板
として使用するという試みがなされている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＧａＡ
ｓ等の揮発性材料を基板として使用すると、エピタキシ
ャル成長時に、基板裏面から揮発性のヒ素（Ａｓ）が抜
けてしまい、基板がダメージを受けるという問題があっ
た。
ｓ等の揮発性材料を基板として使用すると、エピタキシ
ャル成長時に、基板裏面から揮発性のヒ素（Ａｓ）が抜
けてしまい、基板がダメージを受けるという問題があっ
た。
【０００９】その結果、ＧａＮエピタキシャル層を成長
させる際には、処理温度をあまり高温にできないため、
得られるＧａＮエピタキシャル層の特性の向上に限界が
あった。
させる際には、処理温度をあまり高温にできないため、
得られるＧａＮエピタキシャル層の特性の向上に限界が
あった。
【００１０】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、高温でのエピタキシャル成長が可能なエピタキシャ
ルウェハおよびその製造方法を提供することにある。
し、高温でのエピタキシャル成長が可能なエピタキシャ
ルウェハおよびその製造方法を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この発明によるエピタキ
シャルウェハは、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）等の揮
発性成分を含む化合物半導体基板と、基板の少なくとも
表裏両面を被覆するように形成された被覆層とを備える
ことを特徴としている。被覆層は、ＧａＮ、ＩｎＮまた
はＡｌＮ、もしくは、ＡｌとＧａとＩｎとＮとからなる
窒化物混晶材料からなる。ＡｌとＧａとＮからなる窒化
物混晶材料には、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ
の３元混晶材料、ならびにＡｌＩｎＧａＮの４元混晶材
料が含まれる。
シャルウェハは、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）等の揮
発性成分を含む化合物半導体基板と、基板の少なくとも
表裏両面を被覆するように形成された被覆層とを備える
ことを特徴としている。被覆層は、ＧａＮ、ＩｎＮまた
はＡｌＮ、もしくは、ＡｌとＧａとＩｎとＮとからなる
窒化物混晶材料からなる。ＡｌとＧａとＮからなる窒化
物混晶材料には、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＩｎＮ
の３元混晶材料、ならびにＡｌＩｎＧａＮの４元混晶材
料が含まれる。
【００１２】この発明によれば、揮発性基板の表裏両面
がＧａＮ等の薄膜からなる被覆層で被覆されているた
め、エピタキシャル成長時に、基板の裏面からＡｓまた
はＰ等の揮発性成分が抜けることがない。そのため、通
常８００℃〜１２００℃という非常に高温でエピタキシ
ャル成長する必要のあるＧａＮ等の薄膜を、容易に成長
することができるとともに、高特性を有するエピタキシ
ャル層の成長が可能となる。
がＧａＮ等の薄膜からなる被覆層で被覆されているた
め、エピタキシャル成長時に、基板の裏面からＡｓまた
はＰ等の揮発性成分が抜けることがない。そのため、通
常８００℃〜１２００℃という非常に高温でエピタキシ
ャル成長する必要のあるＧａＮ等の薄膜を、容易に成長
することができるとともに、高特性を有するエピタキシ
ャル層の成長が可能となる。
【００１３】また、被覆層は、基板の表裏両面のみなら
ず、基板の端面をも被覆することにより、基板の全面を
被覆するものであってもよい。
ず、基板の端面をも被覆することにより、基板の全面を
被覆するものであってもよい。
【００１４】さらに、被覆層の厚さは、５ｎｍ以上、５
μｍ未満、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上、１μｍ未
満であるとよい。被覆層の厚さが、５ｎｍより薄いと、
成長後のアニール処理により部分的にピンホールが発生
してしまうからである。一方、５μｍ以上になると、表
面の凹凸が大きくなる上に、コストが高くなって工業的
に問題となるからである。
μｍ未満、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上、１μｍ未
満であるとよい。被覆層の厚さが、５ｎｍより薄いと、
成長後のアニール処理により部分的にピンホールが発生
してしまうからである。一方、５μｍ以上になると、表
面の凹凸が大きくなる上に、コストが高くなって工業的
に問題となるからである。
【００１５】また、この発明に用いられる揮発性基板と
しては、たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰまたはＩ
ｎＡｓ等の二元系結晶基板や、ＡｌＧａＡｓまたはＧａ
ＡｓＰ等の三元混晶基板等が挙げられる。
しては、たとえば、ＧａＡｓ、ＩｎＰ、ＧａＰまたはＩ
ｎＡｓ等の二元系結晶基板や、ＡｌＧａＡｓまたはＧａ
ＡｓＰ等の三元混晶基板等が挙げられる。
【００１６】また、この発明によるエピタキシャルウェ
ハの製造方法は、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）を含む
基板の少なくとも表裏両面を被覆するように、ＧａＮ、
ＩｎＮまたはＡｌＮ、もしくは、ＡｌとＧａとＩｎとＮ
とからなる窒化物混晶材料からなる被覆層を、３００℃
以上、８００℃未満の成長温度で成長させるステップ
と、被覆層が成長された基板を、７００℃以上、１２０
０℃未満の温度でアニールするステップとを備えてい
る。
ハの製造方法は、ヒ素（Ａｓ）またはリン（Ｐ）を含む
基板の少なくとも表裏両面を被覆するように、ＧａＮ、
ＩｎＮまたはＡｌＮ、もしくは、ＡｌとＧａとＩｎとＮ
とからなる窒化物混晶材料からなる被覆層を、３００℃
以上、８００℃未満の成長温度で成長させるステップ
と、被覆層が成長された基板を、７００℃以上、１２０
０℃未満の温度でアニールするステップとを備えてい
る。
【００１７】成長温度を３００℃以上、８００℃未満と
したのは、３００℃未満ではＧａＮ等の薄膜が成長しな
いからである。一方、８００℃以上では、ＧａＮ等の薄
膜がピラミッド型に成長し、実用的な平坦性に優れた被
覆層が形成できないからである。
したのは、３００℃未満ではＧａＮ等の薄膜が成長しな
いからである。一方、８００℃以上では、ＧａＮ等の薄
膜がピラミッド型に成長し、実用的な平坦性に優れた被
覆層が形成できないからである。
【００１８】なお、成長温度は、好ましくは、４００℃
以上、６００℃未満であるとよい。また、この発明にお
いて、被覆層の成長後にアニール処理するのは、被覆層
として成長したＧａＮ等の薄膜を単結晶化させるためで
ある。アニール処理は、温度が低い場合は長時間必要で
あり、一方、温度が高い場合は短時間でよい。具体的に
は、たとえば、８５０℃であれば１０分、または１１０
０℃であれば５分程度が好ましい。なお、被覆層の成長
方法は、特に限定されるものではないが、たとえば、Ｏ
ＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシ成長法）、ＧＳ−
ＭＢＥ法（ガスソース分子線エピタキシ成長法）、ハイ
ドライドＶＰＥ法（気相エピタキシ成長法）およびＭＯ
ＣＶＰＥ法（有機金属クロライド気相エピタキシ成長
法）等が利用される。
以上、６００℃未満であるとよい。また、この発明にお
いて、被覆層の成長後にアニール処理するのは、被覆層
として成長したＧａＮ等の薄膜を単結晶化させるためで
ある。アニール処理は、温度が低い場合は長時間必要で
あり、一方、温度が高い場合は短時間でよい。具体的に
は、たとえば、８５０℃であれば１０分、または１１０
０℃であれば５分程度が好ましい。なお、被覆層の成長
方法は、特に限定されるものではないが、たとえば、Ｏ
ＭＶＰＥ法（有機金属気相エピタキシ成長法）、ＧＳ−
ＭＢＥ法（ガスソース分子線エピタキシ成長法）、ハイ
ドライドＶＰＥ法（気相エピタキシ成長法）およびＭＯ
ＣＶＰＥ法（有機金属クロライド気相エピタキシ成長
法）等が利用される。
【００１９】ここで、ＯＭＶＰＥ法とは、高周波加熱に
より反応室内の基板のみを加熱しながら、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）等を含む第１のガスとアンモニア
（ＮＨ3 ）を含む第２ガスとを反応室内に導入して、基
板上にＧａＮ等のエピタキシャル層を気相成長させる方
法である。
より反応室内の基板のみを加熱しながら、トリメチルガ
リウム（ＴＭＧａ）等を含む第１のガスとアンモニア
（ＮＨ3 ）を含む第２ガスとを反応室内に導入して、基
板上にＧａＮ等のエピタキシャル層を気相成長させる方
法である。
【００２０】また、ハイドライドＶＰＥ法とは、反応室
内に、基板と、Ｇａ等の金属を入れたソースボートとを
設置し、抵抗加熱ヒータにより外部から反応室全体を加
熱しながら塩化水素（ＨＣｌ）を含む第１のガスとアン
モニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを導入して、基板
上にＧａＮ等のエピタキシャル層を気相成長させる方法
である。
内に、基板と、Ｇａ等の金属を入れたソースボートとを
設置し、抵抗加熱ヒータにより外部から反応室全体を加
熱しながら塩化水素（ＨＣｌ）を含む第１のガスとアン
モニア（ＮＨ3 ）を含む第２のガスとを導入して、基板
上にＧａＮ等のエピタキシャル層を気相成長させる方法
である。
【００２１】さらに、ＭＯＣＶＰＥ法とは、外部から反
応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウム等を含
む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第
２のガスとを反応室内に導入して、反応室内に設置され
た基板上に気相成長させる方法である。
応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウム等を含
む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第
２のガスとを反応室内に導入して、反応室内に設置され
た基板上に気相成長させる方法である。
【００２２】また、この発明においては、上述のよう
に、基板の表裏両面に被覆層を形成するため、基板とし
ては、表面のみならず、裏面もミラー面加工されている
ものを用いることが好ましい。
に、基板の表裏両面に被覆層を形成するため、基板とし
ては、表面のみならず、裏面もミラー面加工されている
ものを用いることが好ましい。
【００２３】
（実施例１）図１は、この発明によるエピタキシャルウ
ェハの一例の構造を示す断面図である。
ェハの一例の構造を示す断面図である。
【００２４】図１を参照して、このエピタキシャルウェ
ハは、ＧａＡｓ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂに、Ｇ
ａＮからなる被覆層２が形成されている。
ハは、ＧａＡｓ基板１の表面１ａおよび裏面１ｂに、Ｇ
ａＮからなる被覆層２が形成されている。
【００２５】また、図２は、この発明によるエピタキシ
ャルウェハの他の例の構造を示す断面図である。
ャルウェハの他の例の構造を示す断面図である。
【００２６】図２を参照して、このエピタキシャルウェ
ハは、ＧａＡｓ基板１の表面１ａ、裏面１ｂおよび端面
１ｃに、ＧａＮからなる被覆層２が形成されている。
ハは、ＧａＡｓ基板１の表面１ａ、裏面１ｂおよび端面
１ｃに、ＧａＮからなる被覆層２が形成されている。
【００２７】次に、このように構成されるエピタキシャ
ルウェハの製造方法について、以下に説明する。
ルウェハの製造方法について、以下に説明する。
【００２８】なお、以下の実施例においては、ＭＯＣＶ
ＰＥ法を用いた例について説明するが、被覆層の成長方
法は、これに限られるものではない。
ＰＥ法を用いた例について説明するが、被覆層の成長方
法は、これに限られるものではない。
【００２９】図３は、ＭＯＣＶＰＥ法に用いられる気相
成長装置の概略構成を示す図である。図３を参照して、
この装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口
５２と排気口３とを有する反応チャンバ５４と、この反
応チャンバ５４の外部からチャンバ内全体を加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ５５とから構成される。
成長装置の概略構成を示す図である。図３を参照して、
この装置は、第１のガス導入口５１と第２のガス導入口
５２と排気口３とを有する反応チャンバ５４と、この反
応チャンバ５４の外部からチャンバ内全体を加熱するた
めの抵抗加熱ヒータ５５とから構成される。
【００３０】このように構成される装置を用いて、以下
のようにエピタキシャルウェハの作製をを行なった。
のようにエピタキシャルウェハの作製をを行なった。
【００３１】図３を参照して、まず、石英からなる反応
チャンバ５４内の保持台５６に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常の
エッチング液で前処理された両面ミラーの砒化ガリウム
ＧａＡｓ（１００）面基板１を設置した。
チャンバ５４内の保持台５６に、Ｈ2 ＳＯ4 系の通常の
エッチング液で前処理された両面ミラーの砒化ガリウム
ＧａＡｓ（１００）面基板１を設置した。
【００３２】なお、基板１の設置の際には、基板１の表
裏両面に被覆層を成長させることができるようにするた
め、図４に示すように、基板１を垂直にして保持台５６
に保持させた。
裏両面に被覆層を成長させることができるようにするた
め、図４に示すように、基板１を垂直にして保持台５６
に保持させた。
【００３３】次に、図５に示す成長シーケンスに従い、
基板の表裏両面にＧａＮからなる被覆層を成長させた。
基板の表裏両面にＧａＮからなる被覆層を成長させた。
【００３４】すなわち、まず、抵抗加熱ヒータ５５によ
り外部からチャンバ内全体を加熱して、水素中で基板１
を５００℃まで昇温し、第１のガス導入口５１からＩＩ
Ｉ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および
塩化水素（ＨＣｌ）を、それぞれ分圧８×１０-4ａｔ
ｍ、８×１０-4ａｔｍで導入し、一方、第２のガス導入
口５２からはＶ族原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）
を分圧１．６×１０-1ａｔｍで導入した。このような条
件で１５分間エピタキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍの
ＧａＮからなる被覆層２を形成した。
り外部からチャンバ内全体を加熱して、水素中で基板１
を５００℃まで昇温し、第１のガス導入口５１からＩＩ
Ｉ族原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および
塩化水素（ＨＣｌ）を、それぞれ分圧８×１０-4ａｔ
ｍ、８×１０-4ａｔｍで導入し、一方、第２のガス導入
口５２からはＶ族原料としてアンモニアガス（ＮＨ3 ）
を分圧１．６×１０-1ａｔｍで導入した。このような条
件で１５分間エピタキシャル成長させ、厚さ３０ｎｍの
ＧａＮからなる被覆層２を形成した。
【００３５】その後、基板を８５０℃まで昇温し、約１
０分間アニールした。アニール時の雰囲気ガスとして
は、水素ガスや窒素ガスの他、アルゴン等の不活性ガス
でもよい。アニールの処理温度は、７００℃以上、１２
００℃未満が好ましい。このアニールは、成長されたＧ
ａＮ薄膜の単結晶化に大きな効果がある。
０分間アニールした。アニール時の雰囲気ガスとして
は、水素ガスや窒素ガスの他、アルゴン等の不活性ガス
でもよい。アニールの処理温度は、７００℃以上、１２
００℃未満が好ましい。このアニールは、成長されたＧ
ａＮ薄膜の単結晶化に大きな効果がある。
【００３６】確認のため、アニールの前後におけるウェ
ハサンプルを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）および電子線回
折で調べたところ、アニール前は多結晶であったＧａＮ
薄膜が、アニール後は単結晶膜となっている状態が観察
された。
ハサンプルを透過電子顕微鏡（ＴＥＭ）および電子線回
折で調べたところ、アニール前は多結晶であったＧａＮ
薄膜が、アニール後は単結晶膜となっている状態が観察
された。
【００３７】図６は、アニール前サンプルの結晶構造を
（１１０）方向から観察した高分解ＴＥＭ像を示す写真
である。
（１１０）方向から観察した高分解ＴＥＭ像を示す写真
である。
【００３８】図６を参照して、基板１上に形成されたＧ
ａＮ薄膜２は、矢印Ａにより示すように、種々の方位を
持つ多くの多結晶から成り立っていることがわかる。ま
た、ＧａＡｓ基板１とＧａＮ薄膜２との界面は非常に平
坦ではあるが、ＧａＮの薄膜２近傍のＧａＡｓ基板１内
には、格子定数差によって発生したと思われる、矢印Ｂ
により示す暗部が観察された。
ａＮ薄膜２は、矢印Ａにより示すように、種々の方位を
持つ多くの多結晶から成り立っていることがわかる。ま
た、ＧａＡｓ基板１とＧａＮ薄膜２との界面は非常に平
坦ではあるが、ＧａＮの薄膜２近傍のＧａＡｓ基板１内
には、格子定数差によって発生したと思われる、矢印Ｂ
により示す暗部が観察された。
【００３９】図７は、図６に示すアニール前サンプルの
結晶構造を同様に（１１０）方向から観察した電子線回
折パターンを示す写真である。
結晶構造を同様に（１１０）方向から観察した電子線回
折パターンを示す写真である。
【００４０】また、図８は、図７の中央部分を拡大して
示す模式図である。図７および図８を参照して、電子線
回折パターンは、矢印Ｃにより示すＧａＡｓ基板１から
の強い回折スポットと、矢印Ｄにより示すＧａＮ薄膜２
からのリングパターンとからなっていた。この結果か
ら、アニール前サンプルにおいては、ＧａＮ薄膜は、主
として多結晶から形成されていることがわかる。
示す模式図である。図７および図８を参照して、電子線
回折パターンは、矢印Ｃにより示すＧａＡｓ基板１から
の強い回折スポットと、矢印Ｄにより示すＧａＮ薄膜２
からのリングパターンとからなっていた。この結果か
ら、アニール前サンプルにおいては、ＧａＮ薄膜は、主
として多結晶から形成されていることがわかる。
【００４１】一方、図９は、８５０℃で１０分のアニー
ル後サンプルの結晶構造を（１１０）方向から観察した
高分解ＴＥＭ像を示す写真である。
ル後サンプルの結晶構造を（１１０）方向から観察した
高分解ＴＥＭ像を示す写真である。
【００４２】図９を参照して、図６に示すアニール前サ
ンプルにおいて基板１とＧａＮ薄膜２との界面に観察さ
れた暗部は、熱アニールよる応力緩和により消失してい
ることがわかる。また、ＧａＡｓ基板１の表面近傍に
は、（１１１）のファセット成長が観察される。
ンプルにおいて基板１とＧａＮ薄膜２との界面に観察さ
れた暗部は、熱アニールよる応力緩和により消失してい
ることがわかる。また、ＧａＡｓ基板１の表面近傍に
は、（１１１）のファセット成長が観察される。
【００４３】すなわち、矢印Ｅにより示す暗線の間隔
は、４つのＧａＡｓの格子に対して５つのＧａＮの格子
が周期的にミスフィット転位を伴ってつながっているこ
とを表しており、これは、ＧａＡｓとＧａＮの格子定数
差と一致する。したがって、ＧａＮ薄膜２は、応力の緩
和された状態でいくらかの（１１１）方向に延びた欠陥
はあるものの、単結晶の立方晶ＧａＮであることがわか
る。また、ＧａＡｓ基板１近傍のＧａＮ薄膜２には、矢
印Ｆに示すような明暗部が観察されるが、これは、Ｇａ
Ａｓ基板１近傍のＧａＮ薄膜２においては、結晶方位が
わずかに異なった結晶が混在していることを意味してい
る。
は、４つのＧａＡｓの格子に対して５つのＧａＮの格子
が周期的にミスフィット転位を伴ってつながっているこ
とを表しており、これは、ＧａＡｓとＧａＮの格子定数
差と一致する。したがって、ＧａＮ薄膜２は、応力の緩
和された状態でいくらかの（１１１）方向に延びた欠陥
はあるものの、単結晶の立方晶ＧａＮであることがわか
る。また、ＧａＡｓ基板１近傍のＧａＮ薄膜２には、矢
印Ｆに示すような明暗部が観察されるが、これは、Ｇａ
Ａｓ基板１近傍のＧａＮ薄膜２においては、結晶方位が
わずかに異なった結晶が混在していることを意味してい
る。
【００４４】図１０は、図９に示すアニール後サンプル
の結晶構造を同様に（１１０）方向から観察した電子線
回折パターンを示す写真である。
の結晶構造を同様に（１１０）方向から観察した電子線
回折パターンを示す写真である。
【００４５】また、図１１は、図１０の中央部分を拡大
して示す模式図である。図１０および図１１を参照し
て、図７および図８に示すアニール前サンプルで観察さ
れたリングパターンが、矢印Ｇに示すようにスポットパ
ターンに変化していることがわかる。これは、熱アニー
ルによってＧａＮ薄膜が単結晶化したことを意味してい
る。また、矢印Ｈに示すように、（１１１）方向のライ
ンパターンも観察された。これらの結果から、ＧａＮ薄
膜成長後のアニール工程は、多結晶を単結晶化するのに
重要であることがわかる。
して示す模式図である。図１０および図１１を参照し
て、図７および図８に示すアニール前サンプルで観察さ
れたリングパターンが、矢印Ｇに示すようにスポットパ
ターンに変化していることがわかる。これは、熱アニー
ルによってＧａＮ薄膜が単結晶化したことを意味してい
る。また、矢印Ｈに示すように、（１１１）方向のライ
ンパターンも観察された。これらの結果から、ＧａＮ薄
膜成長後のアニール工程は、多結晶を単結晶化するのに
重要であることがわかる。
【００４６】次に、このようにＧａＮからなる被覆層２
が形成された基板１を成長炉から一度取り出し、これを
基板として再度エピタキシャル成長装置に設置し、Ｇａ
Ｎエピタキシャル成長を行なった。成長温度を、抵抗加
熱ヒータ５５により８５０℃まで昇温した後、ＴＭＧ
ａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ８×１０-4ａｔ
ｍ、８×１０-4ａｔｍ、１．６×１０-1ａｔｍという条
件で、６０分間エピタキシャル成長させた。
が形成された基板１を成長炉から一度取り出し、これを
基板として再度エピタキシャル成長装置に設置し、Ｇａ
Ｎエピタキシャル成長を行なった。成長温度を、抵抗加
熱ヒータ５５により８５０℃まで昇温した後、ＴＭＧ
ａ、ＨＣｌ、ＮＨ3 の分圧をそれぞれ８×１０-4ａｔ
ｍ、８×１０-4ａｔｍ、１．６×１０-1ａｔｍという条
件で、６０分間エピタキシャル成長させた。
【００４７】その結果、被覆層２により被覆された基板
１上に、厚さ３μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層
が形成された。このＧａＮエピタキシャル層のフォトル
ミネッセンス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６
０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結
果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層
が成長していることが確認された。
１上に、厚さ３μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層
が形成された。このＧａＮエピタキシャル層のフォトル
ミネッセンス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６
０ｎｍの強い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結
果、六方晶を含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層
が成長していることが確認された。
【００４８】また、比較のため、被覆層としてのＧａＮ
薄膜成長後にアニール処理していない基板を用いて、同
様の条件で、ＧａＮエピタキシャル層の成長を行なっ
た。その結果、アニール処理していない基板を用いた場
合には、エピタキシャル層の成長後に被覆層が剥離して
しまった。これは、被覆層としてのＧａＮ薄膜が多結晶
状態のままであったため、高温でのエピタキシャル成長
の際に剥離してしまったものと考えられる。
薄膜成長後にアニール処理していない基板を用いて、同
様の条件で、ＧａＮエピタキシャル層の成長を行なっ
た。その結果、アニール処理していない基板を用いた場
合には、エピタキシャル層の成長後に被覆層が剥離して
しまった。これは、被覆層としてのＧａＮ薄膜が多結晶
状態のままであったため、高温でのエピタキシャル成長
の際に剥離してしまったものと考えられる。
【００４９】図１２は、ＧａＮエピタキシャルウェハの
表面を示す実体顕微鏡写真である。左側はＧａＮ薄膜成
長後にアニール処理していない基板を用いたサンプルで
あり、一方、右側はアニール処理した基板を用いたサン
プルである。
表面を示す実体顕微鏡写真である。左側はＧａＮ薄膜成
長後にアニール処理していない基板を用いたサンプルで
あり、一方、右側はアニール処理した基板を用いたサン
プルである。
【００５０】図１２により明らかなように、アニール処
理をしていない場合には、被覆層が剥離してしまうこと
がわかる。
理をしていない場合には、被覆層が剥離してしまうこと
がわかる。
【００５１】（実施例２）ＧａＮ被覆層２およびＧａＮ
エピタキシャル層の成長条件を以下のように変更し、他
の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造を有す
るエピタキシャルウェハを作製した。
エピタキシャル層の成長条件を以下のように変更し、他
の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造を有す
るエピタキシャルウェハを作製した。
【００５２】ＧａＮ被覆層の成長条件 基板温度：４００℃ ＴＭＧａ分圧：１×１０-4ａｔｍ ＨＣｌの分圧：１×１０-4ａｔｍ ＮＨ3 の分圧：５×１０-3ａｔｍ 成長時間：８０分間ＧａＮエピタキシャル層の成長条件 基板温度：９００℃ ＴＭＧａ分圧：３×１０-4ａｔｍ ＨＣｌの分圧：３×１０-4ａｔｍ ＮＨ3 の分圧：８×１０-2ａｔｍ 成長時間：６０分間 このようにして、厚さ４０ｎｍのＧａＮ被覆層２により
被覆された基板１上に、厚さ８μｍの鏡面状のＧａＮエ
ピタキシャル層が形成された。
被覆された基板１上に、厚さ８μｍの鏡面状のＧａＮエ
ピタキシャル層が形成された。
【００５３】このＧａＮエピタキシャル層のＰＬスペク
トルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測され
た。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶の
ＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認され
た。
トルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測され
た。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶の
ＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認され
た。
【００５４】（比較例１）ＧａＮ被覆層の有無によるＧ
ａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べるた
め、ＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャル層を
成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成長条件
は、実施例１と同様とした。
ａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べるた
め、ＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャル層を
成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成長条件
は、実施例１と同様とした。
【００５５】その結果、ＧａＮ被覆層を設けない場合に
は、高温でのエピタキシャル成長時にＧａＡｓ基板にヒ
素抜けが生じ、基板表面がダメージを受けて凹凸がで
き、その上に形成されたＧａＮエピタキシャル層は、基
板から剥がれてしまっている状態が観察できた。
は、高温でのエピタキシャル成長時にＧａＡｓ基板にヒ
素抜けが生じ、基板表面がダメージを受けて凹凸がで
き、その上に形成されたＧａＮエピタキシャル層は、基
板から剥がれてしまっている状態が観察できた。
【００５６】また、被覆層の有無による特性の差異を比
較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得られた
エピタキシャル層について、表面粗さ計によるＧａＮエ
ピタキシャル層表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およびＰＬ
測定の結果を比較した。
較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得られた
エピタキシャル層について、表面粗さ計によるＧａＮエ
ピタキシャル層表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およびＰＬ
測定の結果を比較した。
【００５７】その結果、ＧａＮエピタキシャル層表面の
凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮ被覆層を設け
ることにより、著しく表面ホモロジーが改善されること
がわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果について
も、ＧａＮ被覆層を設けた実施例についてのみ、非常に
シャープなピークが観察された。
凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮ被覆層を設け
ることにより、著しく表面ホモロジーが改善されること
がわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果について
も、ＧａＮ被覆層を設けた実施例についてのみ、非常に
シャープなピークが観察された。
【００５８】（実施例３）ＧａＮ被覆層の最適厚さを検
討するため、ＧａＡｓ基板の表裏両面に種々の厚さのＧ
ａＮ被覆層を形成し、このように被覆層により被覆され
た基板上に、ＧａＮエピタキシャル層を成長させて、得
られたＧａＮエピタキシャル層の特性を比較した。
討するため、ＧａＡｓ基板の表裏両面に種々の厚さのＧ
ａＮ被覆層を形成し、このように被覆層により被覆され
た基板上に、ＧａＮエピタキシャル層を成長させて、得
られたＧａＮエピタキシャル層の特性を比較した。
【００５９】なお、ＧａＮ被覆層およびＧａＮエピタキ
シャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
シャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。
【００６０】その結果、被覆層の厚さが薄すぎても厚す
ぎても、成長するＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は
低下してしまうことがわかった。すなわち、ＧａＮ被覆
層の厚さとしては、５ｎｍ以上、５μｍ未満が好まし
く、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上、１μｍ未満であ
るとよいことがわかった。
ぎても、成長するＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は
低下してしまうことがわかった。すなわち、ＧａＮ被覆
層の厚さとしては、５ｎｍ以上、５μｍ未満が好まし
く、さらに好ましくは、１０ｎｍ以上、１μｍ未満であ
るとよいことがわかった。
【００６１】具体的には、例えば、ＧａＮ被覆層が薄す
ぎると、アニールするために基板を５００℃から８５０
℃に昇温する際、被覆層に部分的にピンホールができて
しまうことが観察できた。一方、被覆層が厚すぎると、
ＧａＮ被覆層上に核生成が起こり、被覆層としてのＧａ
Ｎ薄膜はこの核を中心にピラミッド状の成長をしてしま
うことが観察できた。
ぎると、アニールするために基板を５００℃から８５０
℃に昇温する際、被覆層に部分的にピンホールができて
しまうことが観察できた。一方、被覆層が厚すぎると、
ＧａＮ被覆層上に核生成が起こり、被覆層としてのＧａ
Ｎ薄膜はこの核を中心にピラミッド状の成長をしてしま
うことが観察できた。
【００６２】（実施例４）ＧａＡｓ基板の代わりに、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮ被覆層
を形成し、さらにその基板上に、実施例１と同様の条件
でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
ｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮ被覆層
を形成し、さらにその基板上に、実施例１と同様の条件
でＧａＮエピタキシャル層を形成した。
【００６３】このようにして得られたエピタキシャル層
について、ＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。そ
の結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
について、ＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。そ
の結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６４】（実施例５）被覆層材料として、ＧａＮの
代わりに、ＩｎＮ、ＡｌＮ、およびＡｌとＧａとＩｎと
Ｎとからなる窒化物混晶材料を用いて、実施例１と同様
の条件で被覆層を形成した後、アニールし、このように
して得られた基板上に実施例１と同様の条件でＧａＮエ
ピタキシャル層を成長させた。
代わりに、ＩｎＮ、ＡｌＮ、およびＡｌとＧａとＩｎと
Ｎとからなる窒化物混晶材料を用いて、実施例１と同様
の条件で被覆層を形成した後、アニールし、このように
して得られた基板上に実施例１と同様の条件でＧａＮエ
ピタキシャル層を成長させた。
【００６５】このようにして得られたエピタキシャル層
について、ＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。そ
の結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
について、ＰＬ測定およびＸ線回折測定を行なった。そ
の結果、実施例１と同様に良好なピークが得られた。
【００６６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＧａＡｓ等の揮発性基板の表裏両面に被覆層が形成
されているため、ＧａＮエピタキシャル層を高温で容易
に成長することができる。
ば、ＧａＡｓ等の揮発性基板の表裏両面に被覆層が形成
されているため、ＧａＮエピタキシャル層を高温で容易
に成長することができる。
【００６７】また、本発明によれば、へき開可能な導電
型の基板の使用が可能となるため、低価格ＬＥＤ用基板
として用いることができるだけでなく、へき開面を共振
器とするレーザ用基板としても有効に利用できる。
型の基板の使用が可能となるため、低価格ＬＥＤ用基板
として用いることができるだけでなく、へき開面を共振
器とするレーザ用基板としても有効に利用できる。
【図１】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の
構造を示す断面図である。
構造を示す断面図である。
【図２】この発明によるエピタキシャルウェハの他の例
の構造を示す断面図である。
の構造を示す断面図である。
【図３】ＭＯＣＶＰＥ法に用いられる気相成長装置の概
略構成を示す図である。
略構成を示す図である。
【図４】この発明によるエピタキシャルウェハの製造方
法において、被覆層成長時の基板保持方法の一例を説明
するための図である。
法において、被覆層成長時の基板保持方法の一例を説明
するための図である。
【図５】この発明によるエピタキシャルウェハの製造方
法において、被覆層成長時の成長シーケンスの一例を示
す図である。
法において、被覆層成長時の成長シーケンスの一例を示
す図である。
【図６】アニール前サンプルの結晶構造のＴＥＭ像を示
す写真である。
す写真である。
【図７】アニール前サンプルの結晶構造の電子線回折パ
ターンを示す写真である。
ターンを示す写真である。
【図８】図７の中央部分を拡大して示す模式図である。
【図９】アニール後サンプルの結晶構造のＴＥＭ像を示
す写真である。
す写真である。
【図１０】アニール後サンプルの結晶構造の電子線回折
パターンを示す写真である。
パターンを示す写真である。
【図１１】図１０の中央部分を拡大して示す模式図であ
る。
る。
【図１２】ＧａＮエピタキシャルウェハの表面を示す実
体顕微鏡写真である。
体顕微鏡写真である。
【図１３】従来のエピタキシャルウェハの一例の構造を
示す断面図である。
示す断面図である。
【図１４】図６に示すエピタキシャルウェハを使用した
青色発光素子の構造を示す断面図である。
青色発光素子の構造を示す断面図である。
１ ＧａＡｓ基板 ２ ＧａＮ被覆層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 岡久 拓司 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 松島 政人 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 関 壽 東京都八王子市南陽台３−21−12 (72)発明者 纐纈 明伯 東京都府中市幸町２−41−13
Claims (8)
- 【請求項１】 ＡｓおよびＰからなる群から選ばれる少
なくとも１つの揮発性成分を含む化合物半導体基板と、 前記基板の少なくとも表裏両面を被覆するように形成さ
れた、（１）ＧａＮ、（２）ＩｎＮ、（３）ＡｌＮ、お
よび（４）ＡｌとＧａとＩｎとＮとからなる窒化物混晶
材料からなる群から選ばれる材料からなる被覆層とを備
えることを特徴とする、エピタキシャルウェハ。 - 【請求項２】 前記被覆層は、前記基板の全面を被覆す
るように形成された、請求項１記載のエピタキシャルウ
ェハ。 - 【請求項３】 前記被覆層の厚さは、５ｎｍ以上、５μ
ｍ未満である、請求項１または請求項２記載のエピタキ
シャルウェハ。 - 【請求項４】 前記被覆層の厚さは、１０ｎｍ以上、１
μｍ未満である、請求項３記載のエピタキシャルウェ
ハ。 - 【請求項５】 前記化合物半導体基板は、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐからなる群から選ばれる材料からなる、請求項１〜請
求項４のいずれかに記載のエピタキシャルウェハ。 - 【請求項６】 ＡｓおよびＰからなる群から選ばれる少
なくとも１つの揮発性成分を含む基板の少なくとも表裏
両面を被覆するように、（１）ＧａＮ、（２）ＩｎＮ、
（３）ＡｌＮ、および（４）ＡｌとＧａとＩｎとＮとか
らなる窒化物混晶材料からなる群から選ばれる材料から
なる被覆層を、３００℃以上、８００℃未満の成長温度
で成長させるステップと、前記被覆層が成長された基板
を、７００℃以上、１２００℃未満の温度でアニールす
るステップとを備える、エピタキシャルウェハの製造方
法。 - 【請求項７】 前記被覆層の成長温度は、４００℃以
上、６００℃未満である、請求項６記載のエピタキシャ
ルウェハの製造方法。 - 【請求項８】 前記化合物半導体基板は、ＧａＡｓ、Ｉ
ｎＰ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ、ＡｌＧａＡｓおよびＧａＡｓ
Ｐからなる群から選ばれる材料からなる、請求項６また
は請求項７記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25707095A JPH0983017A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
| US08/705,330 US6031252A (en) | 1995-09-08 | 1996-08-29 | Epitaxial wafer and method of preparing the same |
| TW085110661A TW341731B (en) | 1995-09-08 | 1996-08-31 | Epitaxial wafer and production thereof |
| KR1019960038575A KR100243623B1 (ko) | 1995-09-08 | 1996-09-06 | 에피택셜 웨이퍼 및 이의 제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25707095A JPH0983017A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0983017A true JPH0983017A (ja) | 1997-03-28 |
Family
ID=17301334
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25707095A Withdrawn JPH0983017A (ja) | 1995-09-08 | 1995-09-08 | エピタキシャルウェハおよびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6031252A (ja) |
| JP (1) | JPH0983017A (ja) |
| KR (1) | KR100243623B1 (ja) |
| TW (1) | TW341731B (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034510A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ |
| WO2009001833A1 (ja) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Sumco Corporation | エピタキシャルウェーハおよびその製造方法 |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6344375B1 (en) * | 1998-07-28 | 2002-02-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Substrate containing compound semiconductor, method for manufacturing the same and semiconductor device using the same |
| JP3262080B2 (ja) * | 1998-09-25 | 2002-03-04 | 株式会社村田製作所 | 半導体発光素子 |
| JP4522301B2 (ja) * | 2005-03-30 | 2010-08-11 | 住友電工デバイス・イノベーション株式会社 | 半導体基板および半導体装置 |
| PL1801855T3 (pl) * | 2005-12-22 | 2009-06-30 | Freiberger Compound Mat Gmbh | Proces selektywnego maskowania warstw III-N i przygotowywania wolnostojących warstw III-N lub urządzeń |
| US7585769B2 (en) * | 2006-05-05 | 2009-09-08 | Applied Materials, Inc. | Parasitic particle suppression in growth of III-V nitride films using MOCVD and HVPE |
| US9245736B2 (en) * | 2013-03-15 | 2016-01-26 | Semiconductor Components Industries, Llc | Process of forming a semiconductor wafer |
| US9620461B2 (en) * | 2014-06-09 | 2017-04-11 | Globalwafers Co., Ltd. | Laminar structure of semiconductor and manufacturing method thereof |
| KR102179974B1 (ko) * | 2018-08-03 | 2020-11-17 | 안형수 | 질화물 코팅막 형성 장치 및 방법 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3675619A (en) * | 1969-02-25 | 1972-07-11 | Monsanto Co | Apparatus for production of epitaxial films |
| US3933538A (en) * | 1972-01-18 | 1976-01-20 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Method and apparatus for production of liquid phase epitaxial layers of semiconductors |
| US4833103A (en) * | 1987-06-16 | 1989-05-23 | Eastman Kodak Company | Process for depositing a III-V compound layer on a substrate |
| JPH088217B2 (ja) * | 1991-01-31 | 1996-01-29 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 |
| TW290743B (ja) * | 1995-03-27 | 1996-11-11 | Sumitomo Electric Industries |
-
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- 1995-09-08 JP JP25707095A patent/JPH0983017A/ja not_active Withdrawn
-
1996
- 1996-08-29 US US08/705,330 patent/US6031252A/en not_active Expired - Fee Related
- 1996-08-31 TW TW085110661A patent/TW341731B/zh not_active IP Right Cessation
- 1996-09-06 KR KR1019960038575A patent/KR100243623B1/ko not_active IP Right Cessation
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008034510A (ja) * | 2006-07-27 | 2008-02-14 | Showa Denko Kk | Ｉｉｉ族窒化物化合物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ |
| WO2009001833A1 (ja) * | 2007-06-26 | 2008-12-31 | Sumco Corporation | エピタキシャルウェーハおよびその製造方法 |
| JP5146848B2 (ja) * | 2007-06-26 | 2013-02-20 | 株式会社Ｓｕｍｃｏ | エピタキシャルウェーハの製造方法 |
Also Published As
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| US6031252A (en) | 2000-02-29 |
| TW341731B (en) | 1998-10-01 |
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