JPH10270368A - ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法 - Google Patents
ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法Info
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- JPH10270368A JPH10270368A JP9159197A JP9159197A JPH10270368A JP H10270368 A JPH10270368 A JP H10270368A JP 9159197 A JP9159197 A JP 9159197A JP 9159197 A JP9159197 A JP 9159197A JP H10270368 A JPH10270368 A JP H10270368A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＳｉＣ基板上に導電性と平坦性を備えたバッ
ファー層が形成されたＳｉＣハイブリッド基板、及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＣ基板１をアニールし、ＳｉＣ基板
１の温度を低下させた状態で表面にアンモニアを吸着さ
せ、そののちＳｉＣ基板上にｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０
≦ｘ＜１）２を形成する。
ファー層が形成されたＳｉＣハイブリッド基板、及びそ
の製造方法を提供する。 【解決手段】 ＳｉＣ基板１をアニールし、ＳｉＣ基板
１の温度を低下させた状態で表面にアンモニアを吸着さ
せ、そののちＳｉＣ基板上にｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０
≦ｘ＜１）２を形成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体レーザー、
発光ダイオード等の半導体素子を製造する際に用いられ
るＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法に関する。
発光ダイオード等の半導体素子を製造する際に用いられ
るＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、量子井戸、量子細線、量子箱（量
子ドット）等の半導体量子構造に閉じ込められた電子や
エキシトンを利用した電子デバイス、例えばレーザーや
各種の非線形光学素子、記憶素子についての研究が進め
られている。例えば、窒化ガリウム及びその他のIII族
窒化物は、高品質短波長発光ダイオード及びレーザーダ
イオードを実現できる素子として注目されており、 Jp
n. J. Appl. Phys. 35, L74(1996)； Appl. Phys. Let
t. 68, 2105(1996) には、ＩｎＧａＮ多重量子井戸から
のレーザー発振が報告されている。
子ドット）等の半導体量子構造に閉じ込められた電子や
エキシトンを利用した電子デバイス、例えばレーザーや
各種の非線形光学素子、記憶素子についての研究が進め
られている。例えば、窒化ガリウム及びその他のIII族
窒化物は、高品質短波長発光ダイオード及びレーザーダ
イオードを実現できる素子として注目されており、 Jp
n. J. Appl. Phys. 35, L74(1996)； Appl. Phys. Let
t. 68, 2105(1996) には、ＩｎＧａＮ多重量子井戸から
のレーザー発振が報告されている。
【０００３】従来、窒化ガリウム（ＧａＮ）等のIII−
Ｖ族化合物半導体層を成長させるための基板としてはサ
ファイア基板が用いられていた。図７は、サファイア基
板上に形成されたＧａＮ半導体レーザーの断面構造模式
図である。サファイアは電気絶縁体であるため、サファ
イア基板１００上にＧａＮバッファー層１０１を介して
導電層であるｎ−ＧａＮ層１０２を形成し、その上にレ
ーザー構造としてｎ−ＡｌＧａＮ層１０３、ｎ−ＧａＮ
層１０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸層１０５、ｐ−Ｇａ
Ｎ層１０６、ｐ−ＡｌＧａＮ層１０７を順に積層してい
る。ｎ−ＧａＮ層１０４及びｐ−ＧａＮ層１０６はキャ
リア（電子）閉じこめ層であり、ｎ−ＡｌＧａＮ層１０
３及びｐ−ＡｌＧａＮ層１０７は光閉じこめ層である。
ｎ−ＧａＮ層１０２及びｐ−ＡｌＧａＮ層１０７には電
極１０８，１０９が設けられ、電源１１０から電流が供
給される。
Ｖ族化合物半導体層を成長させるための基板としてはサ
ファイア基板が用いられていた。図７は、サファイア基
板上に形成されたＧａＮ半導体レーザーの断面構造模式
図である。サファイアは電気絶縁体であるため、サファ
イア基板１００上にＧａＮバッファー層１０１を介して
導電層であるｎ−ＧａＮ層１０２を形成し、その上にレ
ーザー構造としてｎ−ＡｌＧａＮ層１０３、ｎ−ＧａＮ
層１０４、ＩｎＧａＮ多重量子井戸層１０５、ｐ−Ｇａ
Ｎ層１０６、ｐ−ＡｌＧａＮ層１０７を順に積層してい
る。ｎ−ＧａＮ層１０４及びｐ−ＧａＮ層１０６はキャ
リア（電子）閉じこめ層であり、ｎ−ＡｌＧａＮ層１０
３及びｐ−ＡｌＧａＮ層１０７は光閉じこめ層である。
ｎ−ＧａＮ層１０２及びｐ−ＡｌＧａＮ層１０７には電
極１０８，１０９が設けられ、電源１１０から電流が供
給される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】サファイア基板を用い
る場合、サファイアは電気絶縁体であるため、基板上に
導電性であるｎ−ＧａＮ層を形成し、このｎ−ＧａＮ層
を介してレーザー構造体に電流を供給する必要がある。
また、サファイアとＧａＮとは劈開面が違うためにレー
ザー構造に必要な良好なキャビティが得られない。
る場合、サファイアは電気絶縁体であるため、基板上に
導電性であるｎ−ＧａＮ層を形成し、このｎ−ＧａＮ層
を介してレーザー構造体に電流を供給する必要がある。
また、サファイアとＧａＮとは劈開面が違うためにレー
ザー構造に必要な良好なキャビティが得られない。
【０００５】そこで、電気絶縁体であるサファイア基板
に代わって導電性基板であるＳｉＣ基板を用いることが
試みられている。ＳｉＣ基板はドーピングによりｎ型と
することによって導電性を有するため基板に直接電極を
取り付けて基板側から電流を注入することができ、エッ
チングプロセスなしに素子を製造することができるの
で、素子の製造工程が簡素化されるとともに素子の構造
が簡単になるという利点がある。
に代わって導電性基板であるＳｉＣ基板を用いることが
試みられている。ＳｉＣ基板はドーピングによりｎ型と
することによって導電性を有するため基板に直接電極を
取り付けて基板側から電流を注入することができ、エッ
チングプロセスなしに素子を製造することができるの
で、素子の製造工程が簡素化されるとともに素子の構造
が簡単になるという利点がある。
【０００６】ところで、ＳｉＣ基板に直接ＧａＮ薄膜を
成長させたのでは良好なＧａＮ薄膜を得ることができな
い。そのため従来は、ＳｉＣ基板上にＡｌＮバッファー
層を１００ｎｍ程度形成し、その上にＧａＮ薄膜を形成
するようにしていた。しかし、ＡｌＮは電気絶縁性であ
り、ドーピングによる導電性の付与も困難であるため、
ＡｌＮバッファー層を形成したのではＳｉＣ基板が導電
性であることのメリットを生かすことができない。
成長させたのでは良好なＧａＮ薄膜を得ることができな
い。そのため従来は、ＳｉＣ基板上にＡｌＮバッファー
層を１００ｎｍ程度形成し、その上にＧａＮ薄膜を形成
するようにしていた。しかし、ＡｌＮは電気絶縁性であ
り、ドーピングによる導電性の付与も困難であるため、
ＡｌＮバッファー層を形成したのではＳｉＣ基板が導電
性であることのメリットを生かすことができない。
【０００７】そこで、ｎ−ＡｌＧａＮをバッファー層に
使う方法も提案されている。しかし、ｎ−ＡｌＧａＮバ
ッファー層成長の初期過程においてＡｌリッチな絶縁性
のＡｌＧａＮ層が１０ｎｍ程度形成されることが報告さ
れており（K. Horino, A. Kuramata, and T. Tanahash
i, MRS fall meeting 196）、この絶縁性のＡｌＧａＮ
層がＡｌＮバッファー層の場合と同様に電流注入時のバ
リアーとなる。さらに、ＧａＮ量子ドット形成のために
は、原子レベルで見て平坦なＡｌＧａＮクラッド層表面
が要求されるが、ＳｉＣ基板上に成長させたｎ−ＡｌＧ
ａＮバッファー層の表面はＲＭＳ（root mean square）
で１ｎｍ程度の表面粗さを有し、この要求に応えること
ができない。
使う方法も提案されている。しかし、ｎ−ＡｌＧａＮバ
ッファー層成長の初期過程においてＡｌリッチな絶縁性
のＡｌＧａＮ層が１０ｎｍ程度形成されることが報告さ
れており（K. Horino, A. Kuramata, and T. Tanahash
i, MRS fall meeting 196）、この絶縁性のＡｌＧａＮ
層がＡｌＮバッファー層の場合と同様に電流注入時のバ
リアーとなる。さらに、ＧａＮ量子ドット形成のために
は、原子レベルで見て平坦なＡｌＧａＮクラッド層表面
が要求されるが、ＳｉＣ基板上に成長させたｎ−ＡｌＧ
ａＮバッファー層の表面はＲＭＳ（root mean square）
で１ｎｍ程度の表面粗さを有し、この要求に応えること
ができない。
【０００８】本発明は、半導体素子の基板としてＳｉＣ
を用いる際のこのような問題に鑑み、ＳｉＣ基板上に導
電性と平坦性を備えたバッファー層が形成されたＳｉＣ
ハイブリッド基板、及びその製造方法を提供することを
目的とする。
を用いる際のこのような問題に鑑み、ＳｉＣ基板上に導
電性と平坦性を備えたバッファー層が形成されたＳｉＣ
ハイブリッド基板、及びその製造方法を提供することを
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、ＳｉＣ基
板をアンモニア処理したのちｎ−ＡｌＧａＮを成長させ
るとｎ−ＡｌＧａＮ薄膜の特性が大幅に改善されるこ
と、すなわちＳｉＣ基板表面にアンモニアを物理吸着さ
せ、そののちｎ−ＡｌＧａＮ層を成長させると、原子レ
ベルでみて良好な表面平坦性及び導電性を有するＡｌＧ
ａＮ層を形成できることを見出し、本発明を完成するに
至った。
板をアンモニア処理したのちｎ−ＡｌＧａＮを成長させ
るとｎ−ＡｌＧａＮ薄膜の特性が大幅に改善されるこ
と、すなわちＳｉＣ基板表面にアンモニアを物理吸着さ
せ、そののちｎ−ＡｌＧａＮ層を成長させると、原子レ
ベルでみて良好な表面平坦性及び導電性を有するＡｌＧ
ａＮ層を形成できることを見出し、本発明を完成するに
至った。
【００１０】すなわち、本発明のＳｉＣハイブリッド基
板は、ＳｉＣ基板上に表面が平滑な導電性のｎ−ＡｌX
Ｇａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形成したことを特徴とす
る。また、本発明によるＳｉＣハイブリッド基板は、Ｓ
ｉＣ基板上に表面の平滑な導電性のｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ
層（０≦ｘ＜１）を形成し、その上にｎ−ＡｌyＧａ1-y
Ｎ（０≦ｙ＜１，ｙ＜ｘ）層を形成したことを特徴とす
る。ｎ−ＡｌyＧａ1-yＮ層は、レーザ構造に必要な電子
のバリア層として機能するものである。また、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ層は同時に光閉じこめ層としての役割を果たし
ていおり、このＳｉＣハイブリッド基板は短波長レーザ
ー製造用の基板として有用である。
板は、ＳｉＣ基板上に表面が平滑な導電性のｎ−ＡｌX
Ｇａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形成したことを特徴とす
る。また、本発明によるＳｉＣハイブリッド基板は、Ｓ
ｉＣ基板上に表面の平滑な導電性のｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ
層（０≦ｘ＜１）を形成し、その上にｎ−ＡｌyＧａ1-y
Ｎ（０≦ｙ＜１，ｙ＜ｘ）層を形成したことを特徴とす
る。ｎ−ＡｌyＧａ1-yＮ層は、レーザ構造に必要な電子
のバリア層として機能するものである。また、ＡｌXＧ
ａ1-XＮ層は同時に光閉じこめ層としての役割を果たし
ていおり、このＳｉＣハイブリッド基板は短波長レーザ
ー製造用の基板として有用である。
【００１１】また、本発明は、ＳｉＣ基板上に表面の平
滑な導電性のｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形
成したＳｉＣハイブリッド基板の製造方法において、Ｓ
ｉＣ基板をアニールする工程と、前記ＳｉＣ基板の温度
を低下させた状態で表面にアンモニアを吸着させる工程
と、そののちＳｉＣ基板上にｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０
≦ｘ＜１）を形成する工程とを含むことを特徴とする。
滑な導電性のｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形
成したＳｉＣハイブリッド基板の製造方法において、Ｓ
ｉＣ基板をアニールする工程と、前記ＳｉＣ基板の温度
を低下させた状態で表面にアンモニアを吸着させる工程
と、そののちＳｉＣ基板上にｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０
≦ｘ＜１）を形成する工程とを含むことを特徴とする。
【００１２】アンモニアを吸着させる工程は、基板温度
を０℃（室温）〜７００℃、好ましくは３００〜５００
℃にして行うことができる。ＳｉＣ基板表面に低温でア
ンモニアを吸着させると、ＡｌＧａＮ成長に必要な核の
生成密度が低温における物理吸着によって改善される。
物理的には、「低温におけるＮＨ3分子のＳｉＣ上への
吸着確率≫高温におけるＮＨ3分子のＳｉＣ上への吸着
確率」という現象、すなわちガス分子の吸着確率の温度
依存性を利用している。
を０℃（室温）〜７００℃、好ましくは３００〜５００
℃にして行うことができる。ＳｉＣ基板表面に低温でア
ンモニアを吸着させると、ＡｌＧａＮ成長に必要な核の
生成密度が低温における物理吸着によって改善される。
物理的には、「低温におけるＮＨ3分子のＳｉＣ上への
吸着確率≫高温におけるＮＨ3分子のＳｉＣ上への吸着
確率」という現象、すなわちガス分子の吸着確率の温度
依存性を利用している。
【００１３】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図１は、本発明の方法によって作
製したＳｉＣハイブリッド基板の断面模式図である。Ｓ
ｉＣ基板１上に厚さ０．４〜０．８μｍの導電性ＡｌＧ
ａＮ層２が形成されている。ＳｉＣ基板１としては、６
Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板、４Ｈ−ＳｉＣ（０００
１）基板等を用いることができる。
施の形態を説明する。図１は、本発明の方法によって作
製したＳｉＣハイブリッド基板の断面模式図である。Ｓ
ｉＣ基板１上に厚さ０．４〜０．８μｍの導電性ＡｌＧ
ａＮ層２が形成されている。ＳｉＣ基板１としては、６
Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板、４Ｈ−ＳｉＣ（０００
１）基板等を用いることができる。
【００１４】図２は、本発明の方法で使用した水平型の
減圧（７６Ｔｏｒｒ）ＭＯＣＶＤ薄膜成長装置の概略図
である。ステンレス製容器１０中にグラファイト製の基
板サセプター１１が配置されており、基板サセプター１
１上にＳｉＣ基板１２が配置されている。基板サセプタ
ー１１は高周波電源１３に接続されたＲＦコイル１４に
よって１０６０℃〜１１００℃の温度に誘導加熱されて
いる。基板温度は基板サセプター１１の位置に配置され
た熱電対によって計測される。ＳｉＣ基板１２の上流側
には石英ガラスによって３層に重ね合わせた流路が形成
され、上部の流路２１からは窒素ガスが供給される。中
間の流路２２からは水素をキャリアガスとしたトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）が供給可能であり、下部の流路２３からはアンモニ
アガスが供給される。反応ガスは３つのガス流路２１，
２２，２３から独立に供給され、基板サセプター１１の
直前で混合される。２５はＴＭＡ溶液の入った容器、２
６はＴＥＭ溶液のはいった容器、２７はＴＥＳｉ溶液の
入った容器である。なお、上部流路２１からの窒素ガス
は毎分０．５リットルの流量で常時供給されている。
減圧（７６Ｔｏｒｒ）ＭＯＣＶＤ薄膜成長装置の概略図
である。ステンレス製容器１０中にグラファイト製の基
板サセプター１１が配置されており、基板サセプター１
１上にＳｉＣ基板１２が配置されている。基板サセプタ
ー１１は高周波電源１３に接続されたＲＦコイル１４に
よって１０６０℃〜１１００℃の温度に誘導加熱されて
いる。基板温度は基板サセプター１１の位置に配置され
た熱電対によって計測される。ＳｉＣ基板１２の上流側
には石英ガラスによって３層に重ね合わせた流路が形成
され、上部の流路２１からは窒素ガスが供給される。中
間の流路２２からは水素をキャリアガスとしたトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ）とトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）が供給可能であり、下部の流路２３からはアンモニ
アガスが供給される。反応ガスは３つのガス流路２１，
２２，２３から独立に供給され、基板サセプター１１の
直前で混合される。２５はＴＭＡ溶液の入った容器、２
６はＴＥＭ溶液のはいった容器、２７はＴＥＳｉ溶液の
入った容器である。なお、上部流路２１からの窒素ガス
は毎分０．５リットルの流量で常時供給されている。
【００１５】次に、ＳｉＣハイブリッド基板の作製方法
について説明する。図１に示したＳｉＣ基板１として、
Ｎを２×１０18ｃｍ-3ドーピングした厚さ３５０ｎｍの
６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板を用意した。このｎ−Ｓ
ｉＣ基板１を図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中に
配置し、約１１００℃で１０分間アニールしてＳｉＣ基
板１上の酸化物及び有機物を除去した。次に、基板温度
を５００℃まで低下させ、アンモニア（ＮＨ3）を２Ｌ
ＳＭで供給し、ＳｉＣ基板１の表面にアンモニアを低温
で物理吸着させた。
について説明する。図１に示したＳｉＣ基板１として、
Ｎを２×１０18ｃｍ-3ドーピングした厚さ３５０ｎｍの
６Ｈ−ＳｉＣ（０００１）基板を用意した。このｎ−Ｓ
ｉＣ基板１を図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中に
配置し、約１１００℃で１０分間アニールしてＳｉＣ基
板１上の酸化物及び有機物を除去した。次に、基板温度
を５００℃まで低下させ、アンモニア（ＮＨ3）を２Ｌ
ＳＭで供給し、ＳｉＣ基板１の表面にアンモニアを低温
で物理吸着させた。
【００１６】続いて、ＳｉＣ基板１上に厚さ約６００ｎ
ｍのｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ（ｘ＝０．２６）層２を形成し
た。ＡｌXＧａ1-XＮクラッド層２の形成にあたっては、
中間流路２２からＴＭＡとＴＭＧの混合ガスを供給し、
下部流路２３からアンモニアを供給した。ＴＭＡは、密
閉容器２５に入れられた１８℃のＴＭＡ溶液にＨ2ガス
を流量１５ｃｃ／ｍｉｎでバブリングさせることによ
り、Ｈ2をキャリアガスとして供給した。また、ＴＭＧ
は、密閉容器２６に入れられた−４℃のＴＭＧ溶液にＨ
2ガスを流量１０ｃｃ／ｍｉｎでバブリングさせること
により、Ｈ2をキャリアガスとして供給した。アンモニ
アの流量は毎分２リットルとした。この例ではＡｌの含
有量ｘを０．２６としたが、ＴＭＡ及びＴＭＧの流量を
変化させることによりｘは０〜１．０の範囲で変化させ
ることができる。
ｍのｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ（ｘ＝０．２６）層２を形成し
た。ＡｌXＧａ1-XＮクラッド層２の形成にあたっては、
中間流路２２からＴＭＡとＴＭＧの混合ガスを供給し、
下部流路２３からアンモニアを供給した。ＴＭＡは、密
閉容器２５に入れられた１８℃のＴＭＡ溶液にＨ2ガス
を流量１５ｃｃ／ｍｉｎでバブリングさせることによ
り、Ｈ2をキャリアガスとして供給した。また、ＴＭＧ
は、密閉容器２６に入れられた−４℃のＴＭＧ溶液にＨ
2ガスを流量１０ｃｃ／ｍｉｎでバブリングさせること
により、Ｈ2をキャリアガスとして供給した。アンモニ
アの流量は毎分２リットルとした。この例ではＡｌの含
有量ｘを０．２６としたが、ＴＭＡ及びＴＭＧの流量を
変化させることによりｘは０〜１．０の範囲で変化させ
ることができる。
【００１７】また、同時にＡｌＧａＮのドナーとして働
くＳｉをＴＥＳｉ（テトラエチルシラン）によって供給
する。ＴＥＳｉの供給量を調整することによってキャリ
ア密度を変化させることが可能であるが、ここでは通常
のデバイスに必要な２×１０18ｃｍ-3程度のドーピング
を行った。
くＳｉをＴＥＳｉ（テトラエチルシラン）によって供給
する。ＴＥＳｉの供給量を調整することによってキャリ
ア密度を変化させることが可能であるが、ここでは通常
のデバイスに必要な２×１０18ｃｍ-3程度のドーピング
を行った。
【００１８】比較のために、ＮＨ3処理を省略して表面
にＡｌＧａＮ層を形成したＳｉＣハイブリッド基板も作
製した。各基板について、ＡｌＧａＮ層の表面平坦性
と、基板両端のＩ−Ｖ特性を評価した。
にＡｌＧａＮ層を形成したＳｉＣハイブリッド基板も作
製した。各基板について、ＡｌＧａＮ層の表面平坦性
と、基板両端のＩ−Ｖ特性を評価した。
【００１９】表面平坦性は原子間力顕微鏡（ＡＦＭ）に
よって評価した。図３（ａ）はアンモニア低温吸着処理
を行った本発明によるＳｉＣハイブリッド基板のＡｌＧ
ａＮ層表面のＡＦＭ像、図３（ｂ）はアンモニア低温吸
着処理を行わない比較例のＳｉＣハイブリッド基板のＡ
ｌＧａＮ層表面のＡＦＭ像である。表面粗さをＲＭＳ
（root mean square）で評価したところ、本発明による
ＳｉＣハイブリッド基板のＲＭＳは約０．３ｎｍであっ
た。これに対して、比較例のＳｉＣハイブリッド基板の
ＲＭＳは約１．０ｎｍであり、アンモニア低温吸着処理
の有効性が確認できた。
よって評価した。図３（ａ）はアンモニア低温吸着処理
を行った本発明によるＳｉＣハイブリッド基板のＡｌＧ
ａＮ層表面のＡＦＭ像、図３（ｂ）はアンモニア低温吸
着処理を行わない比較例のＳｉＣハイブリッド基板のＡ
ｌＧａＮ層表面のＡＦＭ像である。表面粗さをＲＭＳ
（root mean square）で評価したところ、本発明による
ＳｉＣハイブリッド基板のＲＭＳは約０．３ｎｍであっ
た。これに対して、比較例のＳｉＣハイブリッド基板の
ＲＭＳは約１．０ｎｍであり、アンモニア低温吸着処理
の有効性が確認できた。
【００２０】図４は、Ｉ−Ｖ特性測定用試料の断面構造
模式図である。図４に略示するように、前記した本発明
によるＳｉＣハイブリッド基板と比較例のＳｉＣハイブ
リッド基板に厚さ約１００ｎｍのｎ−ＧａＮ層３及び電
極層４，５を形成し、その電気抵抗を試料両端のＩ−Ｖ
特性から評価した。ｎ−ＧａＮ層３は電極のオーミック
特性改善のために付加したもので、ＳｉＣハイブリッド
基板を図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中に配置
し、ＴＭＧとアンモニアを供給して成長させた。ＴＥＳ
ｉ供給によるキャリアのドーピング量は２×１０18ｃｍ
-3程度とした。また、ＳｉＣ基板１の底面に真空蒸着法
によって厚さ１５００ÅのＮｉ電極を形成し、ＧａＮ層
３の上に真空蒸着法によって厚さ１５００ÅのＡｌと厚
さ２００ÅのＴｉの２層構造を有するＡｌ／Ｔｉ電極層
５を形成した。
模式図である。図４に略示するように、前記した本発明
によるＳｉＣハイブリッド基板と比較例のＳｉＣハイブ
リッド基板に厚さ約１００ｎｍのｎ−ＧａＮ層３及び電
極層４，５を形成し、その電気抵抗を試料両端のＩ−Ｖ
特性から評価した。ｎ−ＧａＮ層３は電極のオーミック
特性改善のために付加したもので、ＳｉＣハイブリッド
基板を図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中に配置
し、ＴＭＧとアンモニアを供給して成長させた。ＴＥＳ
ｉ供給によるキャリアのドーピング量は２×１０18ｃｍ
-3程度とした。また、ＳｉＣ基板１の底面に真空蒸着法
によって厚さ１５００ÅのＮｉ電極を形成し、ＧａＮ層
３の上に真空蒸着法によって厚さ１５００ÅのＡｌと厚
さ２００ÅのＴｉの２層構造を有するＡｌ／Ｔｉ電極層
５を形成した。
【００２１】図５は、基板試料のＩ−Ｖ特性を示した図
である。図中、ａは本発明によるＳｉＣハイブリッド基
板のＩ−Ｖ特性を示し、その傾きから抵抗は１．４Ωで
あった。一方、ｂは比較例のＳｉＣハイブリッド基板の
Ｉ−Ｖ特性を示し、その傾きから抵抗は２．５Ωであっ
た。このように、ＮＨ3処理をしたハイブリッド基板に
おいてエネルギーバリアの低減が認められた。
である。図中、ａは本発明によるＳｉＣハイブリッド基
板のＩ−Ｖ特性を示し、その傾きから抵抗は１．４Ωで
あった。一方、ｂは比較例のＳｉＣハイブリッド基板の
Ｉ−Ｖ特性を示し、その傾きから抵抗は２．５Ωであっ
た。このように、ＮＨ3処理をしたハイブリッド基板に
おいてエネルギーバリアの低減が認められた。
【００２２】本発明によるＳｉＣハイブリッド基板は、
ＧａＮ量子ドットレーザー、ＧａＮ量子井戸レーザー、
電子デバイス等を製造する際の基板として用いることが
でき、サファイア基板とは違い複雑なプロセスを必要と
しないため有利である。量子ドットレーザー製造用のＳ
ｉＣハイブリッド基板としては、図６に断面構造を略示
するように、ｎ−ＡｌＧａＮ層２上にＡｌ含有量を低減
させたｎ−ＡｌＧａＮ層７を積層した基板を用いると、
光閉じこめ／キャリア（電子）閉じこめが可能なため更
に有利である。Ａｌ含有量を低減させた上層のｎ−Ａｌ
ＧａＮ層７は、図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中
で成長させるとき、下層のｎ−ＡｌＧａＮ層２の成長時
に比較してＴＭＡの供給量を減少させることにより形成
することができる。
ＧａＮ量子ドットレーザー、ＧａＮ量子井戸レーザー、
電子デバイス等を製造する際の基板として用いることが
でき、サファイア基板とは違い複雑なプロセスを必要と
しないため有利である。量子ドットレーザー製造用のＳ
ｉＣハイブリッド基板としては、図６に断面構造を略示
するように、ｎ−ＡｌＧａＮ層２上にＡｌ含有量を低減
させたｎ−ＡｌＧａＮ層７を積層した基板を用いると、
光閉じこめ／キャリア（電子）閉じこめが可能なため更
に有利である。Ａｌ含有量を低減させた上層のｎ−Ａｌ
ＧａＮ層７は、図２に示したＭＯＣＶＤ薄膜成長装置中
で成長させるとき、下層のｎ−ＡｌＧａＮ層２の成長時
に比較してＴＭＡの供給量を減少させることにより形成
することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明によると、ＳｉＣ基板上に導電性
と平坦性を備えたバッファー層が形成されたＳｉＣハイ
ブリッド基板を得ることができる。
と平坦性を備えたバッファー層が形成されたＳｉＣハイ
ブリッド基板を得ることができる。
【図１】本発明によるＳｉＣハイブリッド基板の断面模
式図。
式図。
【図２】本発明の方法で使用した水平型の減圧ＭＯＣＶ
Ｄ薄膜成長装置の概略図。
Ｄ薄膜成長装置の概略図。
【図３】（ａ）は本発明によるＳｉＣハイブリッド基板
のＡｌＧａＮ層表面のＡＦＭ写真、（ｂ）は比較例のＳ
ｉＣハイブリッド基板のＡｌＧａＮ層表面のＡＦＭ写
真。
のＡｌＧａＮ層表面のＡＦＭ写真、（ｂ）は比較例のＳ
ｉＣハイブリッド基板のＡｌＧａＮ層表面のＡＦＭ写
真。
【図４】Ｉ−Ｖ特性測定用試料の断面構造模式図。
【図５】基板試料のＩ−Ｖ特性を示した図。
【図６】本発明によるＳｉＣハイブリッド基板の他の例
の断面模式図。
の断面模式図。
【図７】サファイア基板上に形成された従来のＧａＮ半
導体レーザーの断面構造模式図。
導体レーザーの断面構造模式図。
１…ＳｉＣ基板、２…ｎ−ＡｌＧａＮ層、３…ｎ−Ｇａ
Ｎ層、４，５…電極層、７…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１０…
容器、１１…基板サセプター、１２…ＳｉＣ基板、１３
…高周波電源、１４…ＲＦコイル、２１，２２，２３…
ガス流路、２５…ＴＭＡ容器、２６…ＴＥＭ容器、２７
…ＴＥＳｉ容器、１００…サファイア基板、１０１…Ｇ
ａＮバッファー層、１０２…ｎ−ＧａＮ層１０２、１０
３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１０４…ｎ−ＧａＮ層、１０５
…ＩｎＧａＮ多重量子井戸層、１０６…ｐ−ＧａＮ層、
１０７…ｐ−ＡｌＧａＮ層、１０８，１０９…電極、１
１０…電源
Ｎ層、４，５…電極層、７…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１０…
容器、１１…基板サセプター、１２…ＳｉＣ基板、１３
…高周波電源、１４…ＲＦコイル、２１，２２，２３…
ガス流路、２５…ＴＭＡ容器、２６…ＴＥＭ容器、２７
…ＴＥＳｉ容器、１００…サファイア基板、１０１…Ｇ
ａＮバッファー層、１０２…ｎ−ＧａＮ層１０２、１０
３…ｎ−ＡｌＧａＮ層、１０４…ｎ−ＧａＮ層、１０５
…ＩｎＧａＮ多重量子井戸層、１０６…ｐ−ＧａＮ層、
１０７…ｐ−ＡｌＧａＮ層、１０８，１０９…電極、１
１０…電源
Claims (4)
- 【請求項１】 ＳｉＣ基板上に表面が平滑な導電性のｎ
−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形成したことを特
徴とするＳｉＣハイブリッド基板。 - 【請求項２】 ＳｉＣ基板上に表面の平滑な導電性のｎ
−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形成し、その上に
ｎ−ＡｌyＧａ1-yＮ（０≦ｙ＜１，ｙ＜ｘ）層を形成し
たことを特徴とするＳｉＣハイブリッド基板。 - 【請求項３】 ＳｉＣ基板上に表面の平滑な導電性のｎ
−ＡｌXＧａ1-XＮ層（０≦ｘ＜１）を形成したＳｉＣハ
イブリッド基板の製造方法において、 ＳｉＣ基板をアニールする工程と、前記ＳｉＣ基板の温
度を低下させた状態で表面にアンモニアを吸着させる工
程と、そののちＳｉＣ基板上にｎ−ＡｌXＧａ1-XＮ層
（０≦ｘ＜１）を形成する工程とを含むことを特徴とす
るＳｉＣハイブリッド基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記アンモニアを吸着させる工程は基板
温度を０℃〜７００℃にして行うことを特徴とする請求
項３記載のＳｉＣハイブリッド基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159197A JPH10270368A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9159197A JPH10270368A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10270368A true JPH10270368A (ja) | 1998-10-09 |
Family
ID=14030802
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9159197A Pending JPH10270368A (ja) | 1997-03-26 | 1997-03-26 | ＳｉＣハイブリッド基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10270368A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6683327B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-01-27 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Nucleation layer for improved light extraction from light emitting devices |
| JP2004200384A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Ngk Insulators Ltd | エピタキシャル成長用基板 |
| 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 |
-
1997
- 1997-03-26 JP JP9159197A patent/JPH10270368A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6683327B2 (en) | 2001-11-13 | 2004-01-27 | Lumileds Lighting U.S., Llc | Nucleation layer for improved light extraction from light emitting devices |
| 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 |
| JP2004200384A (ja) * | 2002-12-18 | 2004-07-15 | Ngk Insulators Ltd | エピタキシャル成長用基板 |
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