JPH11340147A - 窒化物半導体ウエハーの製造方法および窒化物半導体素子の製造方法 - Google Patents
窒化物半導体ウエハーの製造方法および窒化物半導体素子の製造方法Info
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- JPH11340147A JPH11340147A JP14267598A JP14267598A JPH11340147A JP H11340147 A JPH11340147 A JP H11340147A JP 14267598 A JP14267598 A JP 14267598A JP 14267598 A JP14267598 A JP 14267598A JP H11340147 A JPH11340147 A JP H11340147A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 簡単な方法で最適な窒化条件を提供する。
【解決手段】 サファイア基板４を窒化する温度をＴ
（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ（秒）を、４．７×１０-4
×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ）以上とし、かつサファ
イア基板４の表面上に形成されたＡｌＮ結晶核が１０ｎ
ｍを越える凹凸を生成しないような時間内で窒化時間を
設定する。
（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ（秒）を、４．７×１０-4
×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ）以上とし、かつサファ
イア基板４の表面上に形成されたＡｌＮ結晶核が１０ｎ
ｍを越える凹凸を生成しないような時間内で窒化時間を
設定する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、光ディスクのピッ
クアップ用光源等に用いられる半導体レーザ、ディスプ
レイデバイスや白色照明等に用いられる発光ダイオード
の材料である窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体
素子の製造方法に関するものである。
クアップ用光源等に用いられる半導体レーザ、ディスプ
レイデバイスや白色照明等に用いられる発光ダイオード
の材料である窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体
素子の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】窒化物半導体には厚膜のウエハーが存在
せず、従来からサファイアを基板として、気相成長した
薄膜をウエハーとしている。このような結晶成長工程で
は、基板と成長する結晶の格子定数の違い、熱膨張係数
の違い、化学的な表面状態の違い等のため、基板の表面
処理を適切に行わないとデバイス材料として使用できる
結晶ができない。特に、サファイア基板上に窒化物から
なる結晶を成長させる場合には、格子定数、熱膨張係数
の違いよりも、化学的な表面状態の違いが深刻な問題に
なる。たとえば、ＧａＮをサファイア基板上に結晶成長
させる場合、ＧａＮの結晶性が最もよくなる１０００℃
付近では、サファイア基板上に付着するＧａＮ結晶が非
常に少なくなり、連続した結晶膜が得られない。
せず、従来からサファイアを基板として、気相成長した
薄膜をウエハーとしている。このような結晶成長工程で
は、基板と成長する結晶の格子定数の違い、熱膨張係数
の違い、化学的な表面状態の違い等のため、基板の表面
処理を適切に行わないとデバイス材料として使用できる
結晶ができない。特に、サファイア基板上に窒化物から
なる結晶を成長させる場合には、格子定数、熱膨張係数
の違いよりも、化学的な表面状態の違いが深刻な問題に
なる。たとえば、ＧａＮをサファイア基板上に結晶成長
させる場合、ＧａＮの結晶性が最もよくなる１０００℃
付近では、サファイア基板上に付着するＧａＮ結晶が非
常に少なくなり、連続した結晶膜が得られない。
【０００３】そこで、この問題を解決するために、図５
に示すように、サファイア基板１上に６００℃程度の低
温でＡｌＮやＧａＮ等からなるバッファ層２を堆積した
後、１０００℃でＧａＮ結晶層３の成長を行っている。
この方法により、１０００℃付近においてもＧａＮ結晶
層３をバッファ層２上に連続膜として成長させることが
できる。
に示すように、サファイア基板１上に６００℃程度の低
温でＡｌＮやＧａＮ等からなるバッファ層２を堆積した
後、１０００℃でＧａＮ結晶層３の成長を行っている。
この方法により、１０００℃付近においてもＧａＮ結晶
層３をバッファ層２上に連続膜として成長させることが
できる。
【０００４】しかしながら、ＧａＮ結晶層３の結晶性は
その下地であるバッファ層２の凹凸等に左右される。こ
のバッファ層２の表面上の凹凸はサファイア基板１上に
低温でバッファ層２を付着したためにおこる付着性の欠
如によってもたらされている。
その下地であるバッファ層２の凹凸等に左右される。こ
のバッファ層２の表面上の凹凸はサファイア基板１上に
低温でバッファ層２を付着したためにおこる付着性の欠
如によってもたらされている。
【０００５】そこで、サファイア基板１上に、低温での
バッファ層２の付着性を向上するために、特開平３−２
０３３８８号に、ＧａＮ結晶層３の結晶成長を開始する
前に、サファイア基板１をＮＨ3雰囲気中で１０００℃
まで昇温して、１０分間熱処理を施し、サファイア基板
１の表面を薄いＡｌ膜で覆い、その後、サファイア基板
１の温度を９５０℃に下げるという窒化処理を行った
後、バッファ層２として厚さ０．５μｍのＡｌＮ膜を成
長させるということが開示されている。
バッファ層２の付着性を向上するために、特開平３−２
０３３８８号に、ＧａＮ結晶層３の結晶成長を開始する
前に、サファイア基板１をＮＨ3雰囲気中で１０００℃
まで昇温して、１０分間熱処理を施し、サファイア基板
１の表面を薄いＡｌ膜で覆い、その後、サファイア基板
１の温度を９５０℃に下げるという窒化処理を行った
後、バッファ層２として厚さ０．５μｍのＡｌＮ膜を成
長させるということが開示されている。
【０００６】この方法により、デバイス材料として使用
できる窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子を
作製することができるようになった。
できる窒化物半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子を
作製することができるようになった。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板１の窒化処理は温度に敏感に反応するため、上
記のような従来の方法では、最適な窒化条件を見いだす
ことが困難であった。すなわち、窒化条件を出すのに時
間がかかり、生産性が低下するという問題点があった。
本発明は、この問題点を解決するべく、簡単な方法で最
適な窒化条件を提供することを目的とする。
イア基板１の窒化処理は温度に敏感に反応するため、上
記のような従来の方法では、最適な窒化条件を見いだす
ことが困難であった。すなわち、窒化条件を出すのに時
間がかかり、生産性が低下するという問題点があった。
本発明は、この問題点を解決するべく、簡単な方法で最
適な窒化条件を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項１記載の
窒化物半導体ウエハーの製造方法は、サファイア基板を
窒化処理する窒化処理工程と、前記窒化処理されたサフ
ァイア基板上にバッファ層を形成する工程と、前記バッ
ファ層上に窒化物からなる結晶を形成する工程とを有す
る窒化物半導体ウエハーの製造方法において、前記窒化
処理工程における温度をＴ（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ
（秒）を６．１×１０-5×ｅｘｐ（１．７×１０4／
Ｔ）以上としたものである。この構成により、簡単な方
法で最適な窒化条件を求めることができるので、窒化物
半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子の生産性を向上
することができる。
窒化物半導体ウエハーの製造方法は、サファイア基板を
窒化処理する窒化処理工程と、前記窒化処理されたサフ
ァイア基板上にバッファ層を形成する工程と、前記バッ
ファ層上に窒化物からなる結晶を形成する工程とを有す
る窒化物半導体ウエハーの製造方法において、前記窒化
処理工程における温度をＴ（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ
（秒）を６．１×１０-5×ｅｘｐ（１．７×１０4／
Ｔ）以上としたものである。この構成により、簡単な方
法で最適な窒化条件を求めることができるので、窒化物
半導体ウエハーおよび窒化物半導体素子の生産性を向上
することができる。
【０００９】本発明の請求項２記載の窒化物半導体ウエ
ハーの製造方法は、前記窒化処理工程において、前記サ
ファイア基板表面に形成されたＡｌＮ結晶核が凹凸を有
し、この凹凸が１０ｎｍ以下であることを特徴とするも
のである。この構成により、簡単な方法で最適な窒化条
件を求めることができるので、窒化物半導体ウエハーお
よび窒化物半導体素子の生産性を向上することができ
る。
ハーの製造方法は、前記窒化処理工程において、前記サ
ファイア基板表面に形成されたＡｌＮ結晶核が凹凸を有
し、この凹凸が１０ｎｍ以下であることを特徴とするも
のである。この構成により、簡単な方法で最適な窒化条
件を求めることができるので、窒化物半導体ウエハーお
よび窒化物半導体素子の生産性を向上することができ
る。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を用いて説明する。
て図面を用いて説明する。
【００１１】図１は、本発明の一実施の形態における窒
化物半導体ウエハーの製造工程を示すものである。
化物半導体ウエハーの製造工程を示すものである。
【００１２】まず、図１（ａ）に示すように、サファイ
アのＣ面を基板としたサファイア基板を、ＭＯＣＶＤ結
晶成長炉に装填し、水素雰囲気中で１０００℃に昇温す
る。このときの炉内の圧力は７６０Ｔｏｒｒ、水素流量
は毎分８リットルである。サファイア基板の温度が１０
００℃になると、アンモニアガスを毎分３．８リットル
流し、サファイア基板１を窒化処理する。窒化処理後、
サファイア基板４中に窒化層（図示せず）が形成され
る。
アのＣ面を基板としたサファイア基板を、ＭＯＣＶＤ結
晶成長炉に装填し、水素雰囲気中で１０００℃に昇温す
る。このときの炉内の圧力は７６０Ｔｏｒｒ、水素流量
は毎分８リットルである。サファイア基板の温度が１０
００℃になると、アンモニアガスを毎分３．８リットル
流し、サファイア基板１を窒化処理する。窒化処理後、
サファイア基板４中に窒化層（図示せず）が形成され
る。
【００１３】その後、図１（ｂ）に示すように、基板温
度を５５０℃に降温し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）を毎分１３．５μｍｏｌ供給し、ＧａＮからなるバ
ッファ層２を窒化処理を施したサファイア基板４上に５
分間堆積する。この窒化処理工程により、サファイア基
板４の表面状態をバッファ層２になじませることができ
る。
度を５５０℃に降温し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ
ａ）を毎分１３．５μｍｏｌ供給し、ＧａＮからなるバ
ッファ層２を窒化処理を施したサファイア基板４上に５
分間堆積する。この窒化処理工程により、サファイア基
板４の表面状態をバッファ層２になじませることができ
る。
【００１４】その後、図１（ｃ）に示すように、基板温
度を再び１０００℃に昇温し、ＧａＮからなる結晶層３
をバッファ層２上に１時間成長させる。この構成によ
り、ＧａＮ系窒化物半導体素子のウエハーの製造を完了
することができる。ここで、ウエハーとは素子を製造す
る際の基台となる結晶を指し、数層からなる結晶も含
む。
度を再び１０００℃に昇温し、ＧａＮからなる結晶層３
をバッファ層２上に１時間成長させる。この構成によ
り、ＧａＮ系窒化物半導体素子のウエハーの製造を完了
することができる。ここで、ウエハーとは素子を製造す
る際の基台となる結晶を指し、数層からなる結晶も含
む。
【００１５】ここで、発明者らはこの窒化処理工程につ
いて注目し、サファイア基板の窒化処理過程について詳
しく調査を行った。その結果、サファイア基板の窒化処
理過程は２つのステップからなっていることを見いだし
た。
いて注目し、サファイア基板の窒化処理過程について詳
しく調査を行った。その結果、サファイア基板の窒化処
理過程は２つのステップからなっていることを見いだし
た。
【００１６】第１のステップはサファイア基板４中への
Ｎ、ＮＨ、ＮＨ2等の窒化種の拡散により非晶質ＡｌＯ
Ｎが形成され、第２のステップは非晶質ＡｌＯＮの窒化
によりＡｌＮ結晶核が発生する。ここで、非晶質ＡｌＯ
Ｎが形成される時は、表面は平坦で、このまま窒化処理
をすすめると、ＡｌＮ結晶核が発生し、このＡｌＮ結晶
核がしだいに大きくなって、１０ｎｍを越える凹凸が起
こることを見いだした。
Ｎ、ＮＨ、ＮＨ2等の窒化種の拡散により非晶質ＡｌＯ
Ｎが形成され、第２のステップは非晶質ＡｌＯＮの窒化
によりＡｌＮ結晶核が発生する。ここで、非晶質ＡｌＯ
Ｎが形成される時は、表面は平坦で、このまま窒化処理
をすすめると、ＡｌＮ結晶核が発生し、このＡｌＮ結晶
核がしだいに大きくなって、１０ｎｍを越える凹凸が起
こることを見いだした。
【００１７】窒化処理を施したサファイア基板４の表面
状態とその上に形成されたバッファ層２を介して成長さ
れた結晶層３の結晶性を調査すると、サファイア基板４
の表面が非晶質のＡｌＯＮとなっている時がもっとも結
晶層３の結晶性が良かった。すなわち、サファイア基板
４の表面がバッファ層２になじむように窒化処理をする
必要があるが、窒化処理をしすぎるとＡｌＮ結晶核が形
成されて凹凸が大きくなり、結晶層３の結晶性が悪くな
る。
状態とその上に形成されたバッファ層２を介して成長さ
れた結晶層３の結晶性を調査すると、サファイア基板４
の表面が非晶質のＡｌＯＮとなっている時がもっとも結
晶層３の結晶性が良かった。すなわち、サファイア基板
４の表面がバッファ層２になじむように窒化処理をする
必要があるが、窒化処理をしすぎるとＡｌＮ結晶核が形
成されて凹凸が大きくなり、結晶層３の結晶性が悪くな
る。
【００１８】さらに、非晶質ＡｌＯＮの形成時におけ
る、サファイア基板中での窒化種の拡散定数Ｄと温度Ｔ
の関係を解明するに至った。サファイア中での窒化種の
拡散定数Ｄ（ｃｍ2／ｓ）は温度をＴ（Ｋ）とすると、 Ｄ＝２．５×１０-13×ｅｘｐ（−１．５×１０4／Ｔ） となる。拡散定数Ｄからサファイアをｔ秒間窒化した際
の非晶質ＡｌＯＮの厚さは ２×（Ｄ×ｔ）1/2 と計算される。非晶質ＡｌＯＮは最小でもサファイア基
板４の原子層（２．１６オングストローム）以上必要な
ので、最低限必要な窒化時間ｔ（秒）は ｔ＝（２．１６×１０-8）2／４／Ｄ より ｔ＝４．７×１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ） となる。
る、サファイア基板中での窒化種の拡散定数Ｄと温度Ｔ
の関係を解明するに至った。サファイア中での窒化種の
拡散定数Ｄ（ｃｍ2／ｓ）は温度をＴ（Ｋ）とすると、 Ｄ＝２．５×１０-13×ｅｘｐ（−１．５×１０4／Ｔ） となる。拡散定数Ｄからサファイアをｔ秒間窒化した際
の非晶質ＡｌＯＮの厚さは ２×（Ｄ×ｔ）1/2 と計算される。非晶質ＡｌＯＮは最小でもサファイア基
板４の原子層（２．１６オングストローム）以上必要な
ので、最低限必要な窒化時間ｔ（秒）は ｔ＝（２．１６×１０-8）2／４／Ｄ より ｔ＝４．７×１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ） となる。
【００１９】また、窒化時間を長くしすぎるとＡｌＮ結
晶核が成長し、表面の凹凸が大きくなる。調査の結果凹
凸が１０ｎｍを越えると、結晶層３の結晶性が悪くなる
ことがわかった。
晶核が成長し、表面の凹凸が大きくなる。調査の結果凹
凸が１０ｎｍを越えると、結晶層３の結晶性が悪くなる
ことがわかった。
【００２０】したがってサファイア基板４を窒化する温
度をＴ（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ（秒）を、４．７×
１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ）以上とし、かつ
サファイア基板４の表面上に形成されたＡｌＮ結晶核が
１０ｎｍを越える凹凸を生成しないような時間内で窒化
時間を設定すれば、結晶性の良い結晶層３が容易に得ら
れることがわかる。
度をＴ（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ（秒）を、４．７×
１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ）以上とし、かつ
サファイア基板４の表面上に形成されたＡｌＮ結晶核が
１０ｎｍを越える凹凸を生成しないような時間内で窒化
時間を設定すれば、結晶性の良い結晶層３が容易に得ら
れることがわかる。
【００２１】本実施の形態では温度Ｔが１０００℃であ
るから、上記関係式にあてはめると、約６２秒と計算で
きる。ここで、ＡｌＮ結晶核の凹凸が１０ｎｍを越えな
いところを考慮して、１００秒間窒化処理を行って窒化
層を形成した。
るから、上記関係式にあてはめると、約６２秒と計算で
きる。ここで、ＡｌＮ結晶核の凹凸が１０ｎｍを越えな
いところを考慮して、１００秒間窒化処理を行って窒化
層を形成した。
【００２２】以上のように作製したＧａＮの窒化物半導
体結晶の２結晶法Ｘ線ロッキングカーブ測定におけるＧ
ａＮ（０００２）面からの回折ピーク半値幅は６０（ａ
ｒｃｓｅｃ）であった。
体結晶の２結晶法Ｘ線ロッキングカーブ測定におけるＧ
ａＮ（０００２）面からの回折ピーク半値幅は６０（ａ
ｒｃｓｅｃ）であった。
【００２３】図２は窒化時間（ｔ）を１０秒〜６００秒
まで変化させた場合の、２結晶法Ｘ線ロッキングカーブ
半値幅の変化を示したものである。
まで変化させた場合の、２結晶法Ｘ線ロッキングカーブ
半値幅の変化を示したものである。
【００２４】窒化時間（ｔ）が１０秒や３０秒のところ
では、窒化処理が不十分なためＧａＮ窒化物半導体の結
晶性が悪いことがわかる。つまり、窒化処理が不十分で
あると、バッファ層２の堆積時の結晶層３の付着密度が
小さく、またバッファ層２の粒径が大きくなる。このよ
うな粒径の大きなバッファ層２では、結晶層３の結晶成
長時において、サファイア基板４との格子不整や熱膨張
係数差による歪みを緩和できず、結晶性が悪化する。ま
た、窒化時間（ｔ）が３００秒以上でも結晶性が悪化し
ているが、これは過度にサファイア基板４を窒化したた
めに、ＡｌＮ結晶核の生成が多くなり、バッファ層２の
堆積前のサファイア基板４の表面上に大きな凹凸が発生
したためである。
では、窒化処理が不十分なためＧａＮ窒化物半導体の結
晶性が悪いことがわかる。つまり、窒化処理が不十分で
あると、バッファ層２の堆積時の結晶層３の付着密度が
小さく、またバッファ層２の粒径が大きくなる。このよ
うな粒径の大きなバッファ層２では、結晶層３の結晶成
長時において、サファイア基板４との格子不整や熱膨張
係数差による歪みを緩和できず、結晶性が悪化する。ま
た、窒化時間（ｔ）が３００秒以上でも結晶性が悪化し
ているが、これは過度にサファイア基板４を窒化したた
めに、ＡｌＮ結晶核の生成が多くなり、バッファ層２の
堆積前のサファイア基板４の表面上に大きな凹凸が発生
したためである。
【００２５】次に、本発明の実施の形態における窒化物
半導体ウエハーを用いて製造した窒化物半導体素子の一
例として発光ダイオードについて説明する。
半導体ウエハーを用いて製造した窒化物半導体素子の一
例として発光ダイオードについて説明する。
【００２６】図３は、本発明の実施の形態における窒化
物半導体ウエハー上に製造した発光ダイオードの断面図
である。
物半導体ウエハー上に製造した発光ダイオードの断面図
である。
【００２７】まず本発明の窒化物半導体ウエハーの結晶
層３上にｎ型ＧａＮコンタクト層５、アンドープＩｎＧ
ａＮからなる活性層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層７
を順次成長する。次に、ｎ電極を形成するために、ｐ型
ＧａＮコンタクト層７および活性層６をドライエッチン
グで削り、さらにｎ型ＧａＮコンタクト層５の一部をド
ライエッチングで削る。次に、ｎ型ＧａＮコンタクト層
５およびｐ型ＧａＮコンタクト層７上にｎ電極８および
ｐ電極９をそれぞれ蒸着することにより、発光ダイオー
ドを作製した。
層３上にｎ型ＧａＮコンタクト層５、アンドープＩｎＧ
ａＮからなる活性層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層７
を順次成長する。次に、ｎ電極を形成するために、ｐ型
ＧａＮコンタクト層７および活性層６をドライエッチン
グで削り、さらにｎ型ＧａＮコンタクト層５の一部をド
ライエッチングで削る。次に、ｎ型ＧａＮコンタクト層
５およびｐ型ＧａＮコンタクト層７上にｎ電極８および
ｐ電極９をそれぞれ蒸着することにより、発光ダイオー
ドを作製した。
【００２８】図４は本発明の窒化物半導体ウエハー上に
形成した発光ダイオードの外部量子効率（％）と窒化時
間（秒）との関係を示した図である。
形成した発光ダイオードの外部量子効率（％）と窒化時
間（秒）との関係を示した図である。
【００２９】発光ダイオードの窒化物半導体素子につい
て、窒化処理しなかったり、窒化時間が短い場合（ａ）
は、結晶表面の凹凸は少ないが、結晶転移等が多い結晶
となるために、発光効率が低くなっている。また窒化時
間が３００秒以上の場合（ｂ）は、基板表面上に形成さ
れた凹凸のために、結晶層３の電子濃度が高くなり、ｐ
型層を得ることができず、非常に発光効率が低い。
て、窒化処理しなかったり、窒化時間が短い場合（ａ）
は、結晶表面の凹凸は少ないが、結晶転移等が多い結晶
となるために、発光効率が低くなっている。また窒化時
間が３００秒以上の場合（ｂ）は、基板表面上に形成さ
れた凹凸のために、結晶層３の電子濃度が高くなり、ｐ
型層を得ることができず、非常に発光効率が低い。
【００３０】このように本発明を用いて、適切な窒化時
間で窒化処理を行うことがＧａＮ系半導体デバイスを作
製する上で非常に重要であることがわかる。
間で窒化処理を行うことがＧａＮ系半導体デバイスを作
製する上で非常に重要であることがわかる。
【００３１】なお、本実施の形態では、窒化温度（Ｔ）
を１０００℃としたが、他の温度でも窒化処理の最低時
間ｔ（秒）を４．７×１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4
／Ｔ）の式にあてはめて計算すれば、適切な窒化条件を
求めることができる。
を１０００℃としたが、他の温度でも窒化処理の最低時
間ｔ（秒）を４．７×１０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4
／Ｔ）の式にあてはめて計算すれば、適切な窒化条件を
求めることができる。
【００３２】なお、本実施の形態では、ＭＯＣＶＤ法に
よって窒化物半導体のウエハー及び窒化物半導体素子の
製造工程を示したが、クロライドＶＰＥ法やプラズマＭ
ＢＥ法、プラズマＭＯＣＶＤ法等でＧａＮ結晶を成長さ
せても同様の効果が得られる。また原料ガス、キャリア
ガス、成長圧力等に関係なく同様の効果が得られる。
よって窒化物半導体のウエハー及び窒化物半導体素子の
製造工程を示したが、クロライドＶＰＥ法やプラズマＭ
ＢＥ法、プラズマＭＯＣＶＤ法等でＧａＮ結晶を成長さ
せても同様の効果が得られる。また原料ガス、キャリア
ガス、成長圧力等に関係なく同様の効果が得られる。
【００３３】なお、本実施の形態では、バッファ層２と
してＧａＮを用いたがＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）つ
まり、ＡｌＮやＡｌＧａＮを用いても同様の効果が得ら
れる。
してＧａＮを用いたがＡｌxＧａ1-xＮ（０≦ｘ≦１）つ
まり、ＡｌＮやＡｌＧａＮを用いても同様の効果が得ら
れる。
【００３４】なお、本実施の形態では、バッファ層２上
に成長した結晶層３としてＧａＮ結晶を用いたが、Ｂx
ＡｌyＧａzＩｎ1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１）つまり、ＡｌＮ結晶やＩｎＮ結晶、ＢＮ結
晶、およびそれらの混晶でも同様の効果が得られる。
に成長した結晶層３としてＧａＮ結晶を用いたが、Ｂx
ＡｌyＧａzＩｎ1-x-y-zＮ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１）つまり、ＡｌＮ結晶やＩｎＮ結晶、ＢＮ結
晶、およびそれらの混晶でも同様の効果が得られる。
【００３５】なお、本実施の形態では、窒化物半導体ウ
エハーの結晶層３上にｎ型ＧａＮコンタクト層５、活性
層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層７を順次成長させて
発光ダイオードを作製したが、ｎ型ＧａＮコンタクト層
５と活性層６との間にＡｌＧａＮ等のｎ型クラッド層を
設け、さらにｐ型ＧａＮコンタクト層７と活性層６との
間にＡｌＧａＮ等のｐ型クラッド層を設けてもよい。
エハーの結晶層３上にｎ型ＧａＮコンタクト層５、活性
層６およびｐ型ＧａＮコンタクト層７を順次成長させて
発光ダイオードを作製したが、ｎ型ＧａＮコンタクト層
５と活性層６との間にＡｌＧａＮ等のｎ型クラッド層を
設け、さらにｐ型ＧａＮコンタクト層７と活性層６との
間にＡｌＧａＮ等のｐ型クラッド層を設けてもよい。
【００３６】なお、本発明の窒化物半導体ウエハーを用
いて、発光ダイオードを製造した例を示したが、窒化物
半導体ウエハーを用いたその他の素子として、半導体レ
ーザや、トランジスタ等を形成しても同様に特性を向上
することができる。
いて、発光ダイオードを製造した例を示したが、窒化物
半導体ウエハーを用いたその他の素子として、半導体レ
ーザや、トランジスタ等を形成しても同様に特性を向上
することができる。
【００３７】なお、本実施の形態で示した結晶層３をさ
らに厚く成長し、サファイア基板４を除去することによ
り、窒化物半導体ウエハーを作製するような場合でも同
様の効果が得られる。
らに厚く成長し、サファイア基板４を除去することによ
り、窒化物半導体ウエハーを作製するような場合でも同
様の効果が得られる。
【００３８】
【発明の効果】本発明によれば、簡単な方法で最適な窒
化条件を求めることができるため、窒化物半導体ウエハ
ーの生産性を向上することができる。さらに、本発明の
方法によって得られた窒化物半導体ウエハーを用いるこ
とにより、窒化物半導体の結晶性を向上することができ
るため、窒化物半導体素子等の特性を向上することがで
きる。
化条件を求めることができるため、窒化物半導体ウエハ
ーの生産性を向上することができる。さらに、本発明の
方法によって得られた窒化物半導体ウエハーを用いるこ
とにより、窒化物半導体の結晶性を向上することができ
るため、窒化物半導体素子等の特性を向上することがで
きる。
【図１】本発明の実施の形態の窒化物半導体ウエハーの
製造工程図
製造工程図
【図２】窒化時間とＸ線ロッキングカーブ半値幅の関係
図
図
【図３】本発明の実施の形態の窒化物半導体ウエハー上
に形成した発光ダイオードの断面図
に形成した発光ダイオードの断面図
【図４】窒化時間と発光ダイオードの外部量子効率の関
係図
係図
【図５】従来の窒化物半導体素子の断面図
１ サファイア基板 ２ バッファ層 ３ 結晶層 ４ 窒化処理されたサファイア基板 ５ ｎ型ＧａＮコンタクト層 ６ 活性層 ７ ｐ型ＧａＮコンタクト層 ８ ｎ電極 ９ ｐ電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石田 昌宏 大阪府高槻市幸町１番１号 松下電子工業 株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 サファイア基板を窒化処理する窒化処理
工程と、前記窒化処理されたサファイア基板上にバッフ
ァ層を形成する工程と、前記バッファ層上に窒化物から
なる結晶層を形成する工程とを有する窒化物半導体ウエ
ハーの製造方法において、前記窒化処理工程における温
度をＴ（Ｋ）とした時の窒化時間ｔ（秒）を４．７×１
０-4×ｅｘｐ（１．５×１０4／Ｔ）以上とする窒化物
半導体ウエハーの製造方法。 - 【請求項２】 前記窒化処理工程において、前記サファ
イア基板表面に形成されたＡｌＮ結晶核が凹凸を有し、
この凹凸が１０ｎｍ以下であることを特徴とする請求項
１記載の窒化物半導体ウエハーの製造方法。 - 【請求項３】 前記バッファ層がＡｌxＧａ1-xＮ（０≦
ｘ≦１）であることを特徴とする請求項１または請求項
２記載の窒化物半導体ウエハーの製造方法。 - 【請求項４】 前記結晶層がＢxＡｌyＧａzＩｎ1-x-y-z
Ｎ（０≦ｘ≦１,０≦y≦１,０≦z≦１）であることを特
徴とする請求項１ないし請求項３のいずれかに記載の窒
化物半導体ウエハーの製造方法。 - 【請求項５】 請求項１ないし請求項４のいずれかに記
載の窒化物半導体ウエハー上に、ｎ型コンタクト層、活
性層およびｐ型コンタクト層を順次形成し、前記ｎ型コ
ンタクト層および前記ｐ型コンタクト層上にｎ電極およ
びｐ電極をそれぞれ形成する窒化物半導体素子の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14267598A JPH11340147A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 窒化物半導体ウエハーの製造方法および窒化物半導体素子の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP14267598A JPH11340147A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 窒化物半導体ウエハーの製造方法および窒化物半導体素子の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11340147A true JPH11340147A (ja) | 1999-12-10 |
Family
ID=15320904
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP14267598A Pending JPH11340147A (ja) | 1998-05-25 | 1998-05-25 | 窒化物半導体ウエハーの製造方法および窒化物半導体素子の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11340147A (ja) |
Cited By (12)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| US6707076B2 (en) | 2000-12-07 | 2004-03-16 | Ngk Insulators, Ltd. | Semiconductor element |
| WO2005015618A1 (ja) * | 2003-08-12 | 2005-02-17 | Nippon Telegraph And Telephone Corporation | 窒化物半導体成長用基板 |
| KR100506077B1 (ko) * | 2000-04-15 | 2005-08-04 | 삼성전기주식회사 | 유기금속기상화학증착법에 의한 고품위 ⅲ-족 질화물 박막성장 방법 |
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-
1998
- 1998-05-25 JP JP14267598A patent/JPH11340147A/ja active Pending
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