JP2000164510A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板およびその製造方法ならびにそれを用いた
特性の良好な半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層２を成
長させ、その上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４を成長させることにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板を製造する。Ｓｉ基板１の面方位は（１１
１）または（１００）とする。Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２はγ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層またはα−Ａｌ2 Ｏ3結晶層であ
る。Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は連続膜でも島状でもよい。基
板製造後にＳｉ基板１やＡｌ2 Ｏ3 結晶層２を除去して
もよい。Ｓｉ基板１の代わりに他の結晶基板を用いても
よく、結晶基板の代わりにアモルファス基板を用いても
よい。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用
いてＧａＮ系半導体レーザやＧａＮ系ＦＥＴを製造す
る。
物半導体基板およびその製造方法ならびにそれを用いた
特性の良好な半導体装置およびその製造方法を提供す
る。 【解決手段】 Ｓｉ基板１上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層２を成
長させ、その上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４を成長させることにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板を製造する。Ｓｉ基板１の面方位は（１１
１）または（１００）とする。Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２はγ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層またはα−Ａｌ2 Ｏ3結晶層であ
る。Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は連続膜でも島状でもよい。基
板製造後にＳｉ基板１やＡｌ2 Ｏ3 結晶層２を除去して
もよい。Ｓｉ基板１の代わりに他の結晶基板を用いても
よく、結晶基板の代わりにアモルファス基板を用いても
よい。この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を用
いてＧａＮ系半導体レーザやＧａＮ系ＦＥＴを製造す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半
導体装置およびその製造方法に関し、特に、ＧａＮなど
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レ
ーザや発光ダイオードあるいは電子走行素子に適用して
好適なものである。
−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半
導体装置およびその製造方法に関し、特に、ＧａＮなど
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レ
ーザや発光ダイオードあるいは電子走行素子に適用して
好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】緑色あるいは青色から紫外線領域におよ
ぶ発光材料として、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎなどのＩＩＩ族元
素とＮを含むＶ族元素とからなる、ＧａＮに代表される
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザや発光ダイオードが開発されている。このうち、発光
ダイオードについてはすでに実用化されている。一方、
半導体レーザにおいては、室温連続発振が実現されては
いるものの、長寿命化のためには窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体のさらなる結晶性の改善が必要とされてい
る。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長基板とし
ては、一般にはサファイア基板が用いられているが、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のさらなる結晶性の向
上を目指して、ＥＬＯＧ−ＧａＮ（Epitaxially latera
lly overgrown ＧａＮ）などの技術も応用されて効果を
発揮している。
ぶ発光材料として、Ａｌ、Ｇａ、ＩｎなどのＩＩＩ族元
素とＮを含むＶ族元素とからなる、ＧａＮに代表される
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体レー
ザや発光ダイオードが開発されている。このうち、発光
ダイオードについてはすでに実用化されている。一方、
半導体レーザにおいては、室温連続発振が実現されては
いるものの、長寿命化のためには窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体のさらなる結晶性の改善が必要とされてい
る。窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長基板とし
ては、一般にはサファイア基板が用いられているが、窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体のさらなる結晶性の向
上を目指して、ＥＬＯＧ−ＧａＮ（Epitaxially latera
lly overgrown ＧａＮ）などの技術も応用されて効果を
発揮している。
【０００３】さらに、ＧａＮ基板を用いることによって
さらなる性能の向上が目指されている。ＧａＮ基板の製
造方法としてはこれまでに種々の方法が提案されている
が、これらの方法では、種々の結晶基板上にＧａＮ結晶
を成長させてから基板結晶を除去することによってＧａ
Ｎ基板を製造している。例えば、サファイア基板上にＧ
ａＮ層を成長させた後にサファイア基板を除去する方法
（特開平９−３１２４１７号公報）や、サファイア基板
上に中間層としてＺｎＯ層を成長させ、その上にＧａＮ
層を成長させた後にＺｎＯ層を化学的に除去する方法
（特開平７−２０２２６５号公報）などが知られてい
る。
さらなる性能の向上が目指されている。ＧａＮ基板の製
造方法としてはこれまでに種々の方法が提案されている
が、これらの方法では、種々の結晶基板上にＧａＮ結晶
を成長させてから基板結晶を除去することによってＧａ
Ｎ基板を製造している。例えば、サファイア基板上にＧ
ａＮ層を成長させた後にサファイア基板を除去する方法
（特開平９−３１２４１７号公報）や、サファイア基板
上に中間層としてＺｎＯ層を成長させ、その上にＧａＮ
層を成長させた後にＺｎＯ層を化学的に除去する方法
（特開平７−２０２２６５号公報）などが知られてい
る。
【０００４】また、ＧａＮのバルク結晶の製造方法とし
て、１０〜２０ｋｂａｒの高圧力の窒素雰囲気下で１４
００〜１６００℃という高温下で液体Ｇａから育成する
方法（J.Crystal Growth 166(1996)583)や、金属ガリウ
ムとアジ化ナトリウムとをステンレスチューブに封じ込
めて６００〜７００℃で加熱して育成するフラックス法
や昇華法なども知られている。
て、１０〜２０ｋｂａｒの高圧力の窒素雰囲気下で１４
００〜１６００℃という高温下で液体Ｇａから育成する
方法（J.Crystal Growth 166(1996)583)や、金属ガリウ
ムとアジ化ナトリウムとをステンレスチューブに封じ込
めて６００〜７００℃で加熱して育成するフラックス法
や昇華法なども知られている。
【０００５】一方、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた半導体装置を製造する基板としては、上述のよ
うに一般にはサファイア基板が用いられているが、その
ほかにＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板なども用い
られている。例えば、Ｓｉ基板上にＡｌとＧａＮとを順
次成長させることによって半導体装置を製造する方法が
提案されている（特開平１０−１０７３１７号公報）。
また、Ｓｉ基板上にＡｌＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉ3 Ｎ4 など
を成長させた後にＧａＮ系結晶を成長させることも行わ
れている（Appl.Phys.Lett.72(1998)551，Appl.Phys.Le
tt.69(1996)3566, Appl.Phys.Lett.73(1998)827)。
を用いた半導体装置を製造する基板としては、上述のよ
うに一般にはサファイア基板が用いられているが、その
ほかにＳｉＣ基板、ＧａＡｓ基板、Ｓｉ基板なども用い
られている。例えば、Ｓｉ基板上にＡｌとＧａＮとを順
次成長させることによって半導体装置を製造する方法が
提案されている（特開平１０−１０７３１７号公報）。
また、Ｓｉ基板上にＡｌＮ、ＧａＡｓ、Ｓｉ3 Ｎ4 など
を成長させた後にＧａＮ系結晶を成長させることも行わ
れている（Appl.Phys.Lett.72(1998)551，Appl.Phys.Le
tt.69(1996)3566, Appl.Phys.Lett.73(1998)827)。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、異種基
板上に厚膜のＧａＮを成長させてから基板を除去する方
法では、一般的には、熱膨張率の違いにより、厚膜Ｇａ
Ｎを成長させた異種基板が大きく反ったり、破断したり
してしまうという問題がある。また、サファイア基板や
ＳｉＣ基板などの安定な材料の基板を用いた場合には、
基板を除去すること自体が非常に困難であり、広い面積
にわたって均一に除去することも困難である。また、半
導体装置の生産性の向上のためには基板の大面積化が望
まれるが、これらの基板は一般に大口径化が難しい。さ
らに、これらの基板は一般に高価である。一方、ＧａＮ
バルク結晶の成長によりＧａＮ基板を製造する方法で
は、均一で大面積の基板を得ることが現状では困難であ
る。また、サファイア基板上にＺｎＯ層を介してＧａＮ
層を成長させた後にＺｎＯ層を化学的に除去してＧａＮ
基板を製造する方法では、ＺｎＯ層上に高品質のＧａＮ
を成長させる技術の開発が新たに必要である。
板上に厚膜のＧａＮを成長させてから基板を除去する方
法では、一般的には、熱膨張率の違いにより、厚膜Ｇａ
Ｎを成長させた異種基板が大きく反ったり、破断したり
してしまうという問題がある。また、サファイア基板や
ＳｉＣ基板などの安定な材料の基板を用いた場合には、
基板を除去すること自体が非常に困難であり、広い面積
にわたって均一に除去することも困難である。また、半
導体装置の生産性の向上のためには基板の大面積化が望
まれるが、これらの基板は一般に大口径化が難しい。さ
らに、これらの基板は一般に高価である。一方、ＧａＮ
バルク結晶の成長によりＧａＮ基板を製造する方法で
は、均一で大面積の基板を得ることが現状では困難であ
る。また、サファイア基板上にＺｎＯ層を介してＧａＮ
層を成長させた後にＺｎＯ層を化学的に除去してＧａＮ
基板を製造する方法では、ＺｎＯ層上に高品質のＧａＮ
を成長させる技術の開発が新たに必要である。
【０００７】したがって、この発明の目的は、特性が良
好な、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体装置を高い生産性で安価に製造することができる窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法
ならびにそのような窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を用いた半導体装置およびその製造方法を提供する
ことにある。
好な、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導
体装置を高い生産性で安価に製造することができる窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法
ならびにそのような窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を用いた半導体装置およびその製造方法を提供する
ことにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、従来技術が
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
有する上述の課題を解決すべく、鋭意検討を行った。以
下にその概要について説明する。
【０００９】特性が良好な、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体を用いた半導体装置を製造するためには、高品
質な窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板が必要とさ
れ、また、生産性の向上のためには、基板の大面積化が
必要である。一方、サファイア（α−Ａｌ2 Ｏ3 ）基板
上にＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
成長させる技術はすでに確立されている。
物半導体を用いた半導体装置を製造するためには、高品
質な窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板が必要とさ
れ、また、生産性の向上のためには、基板の大面積化が
必要である。一方、サファイア（α−Ａｌ2 Ｏ3 ）基板
上にＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を
成長させる技術はすでに確立されている。
【００１０】これらのことを背景として、本発明者は、
上述の課題を解決するためには、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶を成長させる基板として、別の結晶基
板上にＡｌ2 Ｏ3 をエピタキシャル成長させ、その上に
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させたものを
用いるのが有効であるという結論に至った。この結晶基
板としては、大面積で比較的安価なＳｉ基板を用いるこ
とができる。Ｓｉ基板上にＡｌ2 Ｏ3 をエピタキシャル
成長させる技術は既に知られており（例えば、Jpn.J.Ap
pl.Phys.34(1995)831)、減圧化学気相成長（ＬＰＣＶ
Ｄ）法や有機金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法
などを用いて成長を行うことができる。結晶基板として
は、Ｓｉ基板以外のものを用いることもできる。例え
ば、Ｇｅ基板や石英（ＳｉＯ2 結晶）基板の場合には、
より低温でＡｌ2 Ｏ3 の成長が可能なＭＯＭＢＥ技術な
どを用いることによって実現が可能である。また、サフ
ァイア基板上にＡｌ2 Ｏ3 を成長させ、その清浄表面に
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させたものを
用いることもできる。さらに、結晶基板の代わりにアモ
ルファス性の基板を用いても、グラフォエピタキシー
（Graphoepitaxy)技術を用いることによって結晶性のＡ
ｌ2 Ｏ3 を成長させることが可能であり、その上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成長させることが
できる。
上述の課題を解決するためには、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶を成長させる基板として、別の結晶基
板上にＡｌ2 Ｏ3 をエピタキシャル成長させ、その上に
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させたものを
用いるのが有効であるという結論に至った。この結晶基
板としては、大面積で比較的安価なＳｉ基板を用いるこ
とができる。Ｓｉ基板上にＡｌ2 Ｏ3 をエピタキシャル
成長させる技術は既に知られており（例えば、Jpn.J.Ap
pl.Phys.34(1995)831)、減圧化学気相成長（ＬＰＣＶ
Ｄ）法や有機金属分子線エピタキシー（ＭＯＭＢＥ）法
などを用いて成長を行うことができる。結晶基板として
は、Ｓｉ基板以外のものを用いることもできる。例え
ば、Ｇｅ基板や石英（ＳｉＯ2 結晶）基板の場合には、
より低温でＡｌ2 Ｏ3 の成長が可能なＭＯＭＢＥ技術な
どを用いることによって実現が可能である。また、サフ
ァイア基板上にＡｌ2 Ｏ3 を成長させ、その清浄表面に
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を成長させたものを
用いることもできる。さらに、結晶基板の代わりにアモ
ルファス性の基板を用いても、グラフォエピタキシー
（Graphoepitaxy)技術を用いることによって結晶性のＡ
ｌ2 Ｏ3 を成長させることが可能であり、その上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体結晶を成長させることが
できる。
【００１１】このようにして製造した複層基板をそのま
ま窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板として用いて
もよいが、下部の結晶基板または結晶基板およびＡｌ2
Ｏ3を除去したものを窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板とすることもできる。例えば、Ｓｉ基板を用いた
場合には、硝酸−フッ酸−酢酸溶液などによる化学エッ
チングによって容易に除去することができる。Ａｌ2 Ｏ
3 についても、厚さを制御することによって熱リン酸な
どを用いて容易に除去することができる。したがって、
基板除去に伴う問題は基本的にはない。さらに、Ｓｉ基
板などを用いることにより、大面積の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板を製造することが可能である。
ま窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板として用いて
もよいが、下部の結晶基板または結晶基板およびＡｌ2
Ｏ3を除去したものを窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板とすることもできる。例えば、Ｓｉ基板を用いた
場合には、硝酸−フッ酸−酢酸溶液などによる化学エッ
チングによって容易に除去することができる。Ａｌ2 Ｏ
3 についても、厚さを制御することによって熱リン酸な
どを用いて容易に除去することができる。したがって、
基板除去に伴う問題は基本的にはない。さらに、Ｓｉ基
板などを用いることにより、大面積の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板を製造することが可能である。
【００１２】結晶基板両面に上記複層構造を形成するこ
とにより、基板の湾曲を回避することもできる。さら
に、中央の結晶基板を除去することによって、一度に２
枚の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を得ること
もできる。
とにより、基板の湾曲を回避することもできる。さら
に、中央の結晶基板を除去することによって、一度に２
枚の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を得ること
もできる。
【００１３】上述のようにして製造される窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を成長させることにより、半導体装置を製造
することができる。また、導電性の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板を用い、その上に窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体装置を製造するこ
とによって、基板裏面から電極を取り出すことができ
る。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体を成長させることにより、半導体装置を製造
することができる。また、導電性の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板を用い、その上に窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体を成長させて半導体装置を製造するこ
とによって、基板裏面から電極を取り出すことができ
る。
【００１４】一方、Ａｌ2 Ｏ3 エピタキシャル層を窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体積層構造の途中に用いる
ことによって、結晶構造としては連続的なエピタキシャ
ル性を持ちながら、その上下間で電気的に絶縁された別
の複数の半導体装置や上下で連携をとった複数の半導体
装置（例えば、上下の半導体装置の接続部を有するも
の）を製造することもできる。そのほかに、Ａｌ2 Ｏ3
エピタキシャル層は、不均一性の少ないキャパシタ絶縁
膜やゲート絶縁膜などとして利用することもできる。例
えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＦＥ
Ｔにおいてチャネル層上にＡｌ2 Ｏ3 層をエピタキシャ
ル成長させることによって、結晶性ゲート絶縁膜として
用いることができる。必要に応じて、さらにその上に窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることも
できる。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体積層構造の途中に用いる
ことによって、結晶構造としては連続的なエピタキシャ
ル性を持ちながら、その上下間で電気的に絶縁された別
の複数の半導体装置や上下で連携をとった複数の半導体
装置（例えば、上下の半導体装置の接続部を有するも
の）を製造することもできる。そのほかに、Ａｌ2 Ｏ3
エピタキシャル層は、不均一性の少ないキャパシタ絶縁
膜やゲート絶縁膜などとして利用することもできる。例
えば、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたＦＥ
Ｔにおいてチャネル層上にＡｌ2 Ｏ3 層をエピタキシャ
ル成長させることによって、結晶性ゲート絶縁膜として
用いることができる。必要に応じて、さらにその上に窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることも
できる。
【００１５】上述のJpn.J.Appl.Phys.34(1995)831 にお
いては、成長するＡｌ2 Ｏ3 はγ−Ａｌ2 Ｏ3 （立方晶
系スピネル型）とされている。γ−Ａｌ2 Ｏ3 は１００
０℃以上の高温で熱処理することによってα−Ａｌ2 Ｏ
3 （三方晶系コランダム型）に相転移するという報告も
されているため、熱処理によってα−Ａｌ2 Ｏ3 として
から用いることもできる。このようにすれば、サファイ
ア基板を用いた場合と同様な製造条件を適用することが
できる。
いては、成長するＡｌ2 Ｏ3 はγ−Ａｌ2 Ｏ3 （立方晶
系スピネル型）とされている。γ−Ａｌ2 Ｏ3 は１００
０℃以上の高温で熱処理することによってα−Ａｌ2 Ｏ
3 （三方晶系コランダム型）に相転移するという報告も
されているため、熱処理によってα−Ａｌ2 Ｏ3 として
から用いることもできる。このようにすれば、サファイ
ア基板を用いた場合と同様な製造条件を適用することが
できる。
【００１６】また、Appl.Phys.Lett.52(1988)1672 によ
ると、Ｓｉ（１００）基板上においてはγ−Ａｌ2 Ｏ3
（１００）面が基板面に平行に成長し、Ｓｉ（１１１）
基板上においてはγ−Ａｌ2 Ｏ3 （１１１）面が基板面
に平行に成長するとされていることから、使用する結晶
基板の結晶方位を選ぶことによってエピタキシャル成長
させるＡｌ2 Ｏ3 の結晶方位、さらには窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の結晶方位を選ぶことができる。
ると、Ｓｉ（１００）基板上においてはγ−Ａｌ2 Ｏ3
（１００）面が基板面に平行に成長し、Ｓｉ（１１１）
基板上においてはγ−Ａｌ2 Ｏ3 （１１１）面が基板面
に平行に成長するとされていることから、使用する結晶
基板の結晶方位を選ぶことによってエピタキシャル成長
させるＡｌ2 Ｏ3 の結晶方位、さらには窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体の結晶方位を選ぶことができる。
【００１７】この発明は、本発明者による以上のような
検討に基づいて案出されたものである。すなわち、上記
目的を達成するために、この発明の第１の発明は、エピ
タキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有す
ることを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板である。
検討に基づいて案出されたものである。すなわち、上記
目的を達成するために、この発明の第１の発明は、エピ
タキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有す
ることを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板である。
【００１８】この発明の第２の発明は、結晶基板と、結
晶基板上にエピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層
と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板である。
晶基板上にエピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層
と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板である。
【００１９】この発明の第３の発明は、少なくとも一主
面がアモルファスの基板と、基板の一主面に成長したＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特徴とする窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板である。
面がアモルファスの基板と、基板の一主面に成長したＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特徴とする窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板である。
【００２０】この発明の第４の発明は、基板上にＡｌ2
Ｏ3 結晶層を成長させ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたこ
とを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の製造方法である。
Ｏ3 結晶層を成長させ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたこ
とを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板
の製造方法である。
【００２１】この発明の第５の発明は、エピタキシャル
成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特
徴とする半導体装置である。
成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特
徴とする半導体装置である。
【００２２】この発明の第６の発明は、結晶基板と、結
晶基板上にエピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層
と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする半導体装置であ
る。
晶基板上にエピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層
と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする半導体装置であ
る。
【００２３】この発明の第７の発明は、少なくとも一主
面がアモルファスの基板と、基板の一主面に成長したＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特徴とする半
導体装置である。
面がアモルファスの基板と、基板の一主面に成長したＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層と、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層とを有することを特徴とする半
導体装置である。
【００２４】この発明の第８の発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層上のＡｌ2 Ｏ3 結晶層を有するこ
とを特徴とする半導体装置である。
−Ｖ族化合物半導体層上のＡｌ2 Ｏ3 結晶層を有するこ
とを特徴とする半導体装置である。
【００２５】この発明の第９の発明は、基板上にＡｌ2
Ｏ3 結晶層を成長させ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法である。
Ｏ3 結晶層を成長させ、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしたこ
とを特徴とする半導体装置の製造方法である。
【００２６】この発明の第１０の発明は、基板上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層を成
長させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ、窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層を成
長させるようにしたことを特徴とする半導体装置の製造
方法である。
【００２７】この発明において、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連
続膜であってもよいし、島状であってもよい。Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層を連続膜とするか島状とするかは、Ａｌ2 Ｏ3
結晶層の成長厚さなどによって制御することができる。
続膜であってもよいし、島状であってもよい。Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層を連続膜とするか島状とするかは、Ａｌ2 Ｏ3
結晶層の成長厚さなどによって制御することができる。
【００２８】Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
であってもよいし、α−Ａｌ2 Ｏ3結晶層であってもよ
い。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は基板上に直接成長させるこ
とができる。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は、基板上に直接成
長させてもよいが、基板上にまずγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
を成長させ、γ−α転移温度以上の温度で熱処理を行う
ことによりこのγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層に相転移させることによって形成してもよい。
であってもよいし、α−Ａｌ2 Ｏ3結晶層であってもよ
い。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は基板上に直接成長させるこ
とができる。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は、基板上に直接成
長させてもよいが、基板上にまずγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
を成長させ、γ−α転移温度以上の温度で熱処理を行う
ことによりこのγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層に相転移させることによって形成してもよい。
【００２９】窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させることもあり、このＡｌ2
Ｏ3 結晶層上にさらに窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させることもある。
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させることもあり、このＡｌ2
Ｏ3 結晶層上にさらに窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させることもある。
【００３０】基板の一主面にＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させても
よいし、基板の両主面にＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させてもよ
い。また、基板は、そのまま残しておいてもよいが、Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後にエッチングなどにより除去しても
よい。このとき、基板に加えてＡｌ2 Ｏ3 結晶層も除去
してもよい。基板の両主面にＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させた後
に基板を除去することにより、同時に２枚の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を得ることができる。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させても
よいし、基板の両主面にＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させてもよ
い。また、基板は、そのまま残しておいてもよいが、Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後にエッチングなどにより除去しても
よい。このとき、基板に加えてＡｌ2 Ｏ3 結晶層も除去
してもよい。基板の両主面にＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を順次成長させた後
に基板を除去することにより、同時に２枚の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を得ることができる。
【００３１】基板は、好適には結晶基板であり、Ｓｉ基
板（特に、（００１）面方位または（１１１）面方位を
有するもの）、Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板、石英基板、ＧａＡｓ基板、Ｇｅ
基板などを用いることができる。基板として、少なくと
も一主面がアモルファスの基板を用いてもよく、その場
合には、グラフォエピタキシー技術を用いてその上にＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させることができる。このアモル
ファス性の基板は、全体がアモルファスのものであって
も、結晶基板上にアモルファス膜を形成したものであっ
ても、結晶基板の表面をアモルファス化したものであっ
てもよい。
板（特に、（００１）面方位または（１１１）面方位を
有するもの）、Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板、石英基板、ＧａＡｓ基板、Ｇｅ
基板などを用いることができる。基板として、少なくと
も一主面がアモルファスの基板を用いてもよく、その場
合には、グラフォエピタキシー技術を用いてその上にＡ
ｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させることができる。このアモル
ファス性の基板は、全体がアモルファスのものであって
も、結晶基板上にアモルファス膜を形成したものであっ
ても、結晶基板の表面をアモルファス化したものであっ
てもよい。
【００３２】結晶基板としてＡｌ2 Ｏ3 結晶基板を用い
る場合、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層がエピタキシャル成長したこ
のＡｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面は、凹凸構造を有するもの
とすることができる。この場合には、この表面の凹部に
より、このＡｌ2 Ｏ3 結晶層が成長されたＡｌ2 Ｏ3 結
晶基板上における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の成長を複数の結晶方向および結晶面によって制限する
ことができ、それによって、Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板とその
上に成長する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との結
晶方位関係をより正確に一致させることができ、良質の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させること
ができる。Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板とその上に成長する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との結晶方位関係のより
正確な一致を図る観点から、好適には、表面の凹部の内
面の少なくとも一部が基板の一主面に対して１０度以上
の角度をなすようにする。凹部の大きさについては、同
様な観点から、好適には、深さを２５ｎｍ以上、幅を３
０ｎｍ以上とする。
る場合、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層がエピタキシャル成長したこ
のＡｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面は、凹凸構造を有するもの
とすることができる。この場合には、この表面の凹部に
より、このＡｌ2 Ｏ3 結晶層が成長されたＡｌ2 Ｏ3 結
晶基板上における窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
の成長を複数の結晶方向および結晶面によって制限する
ことができ、それによって、Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板とその
上に成長する窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との結
晶方位関係をより正確に一致させることができ、良質の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させること
ができる。Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板とその上に成長する窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体との結晶方位関係のより
正確な一致を図る観点から、好適には、表面の凹部の内
面の少なくとも一部が基板の一主面に対して１０度以上
の角度をなすようにする。凹部の大きさについては、同
様な観点から、好適には、深さを２５ｎｍ以上、幅を３
０ｎｍ以上とする。
【００３３】この発明において、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群
より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なく
ともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含む
Ｖ族元素とからなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ
などである。
化合物半導体は、Ｇａ、Ａｌ、ＩｎおよびＢからなる群
より選ばれた少なくとも一種のＩＩＩ族元素と、少なく
ともＮを含み、場合によってさらにＡｓまたはＰを含む
Ｖ族元素とからなり、具体例を挙げると、ＧａＮ、Ｉｎ
Ｎ、ＡｌＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＡｌＧａＩｎＮ
などである。
【００３４】この発明において、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層の成
長には、減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）法、有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、有機金属分子線エピタ
キシー（ＭＯＭＢＥ）法などを用いることができる。ま
た、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長には、
有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法などを用いることができる。これ
らのＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長は、好適には、同一の成長装置内で引
き続いて行われるが、別々の成長装置で成長を行っても
よい。後者の場合、成長装置間の基板の搬送は、好適に
は、基板が外気にさらされて汚染されないように、真空
搬送により行われる。
長には、減圧化学気相成長（ＬＰＣＶＤ）法、有機金属
化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法、有機金属分子線エピタ
キシー（ＭＯＭＢＥ）法などを用いることができる。ま
た、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長には、
有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法や、分子線エピ
タキシー（ＭＢＥ）法などを用いることができる。これ
らのＡｌ2 Ｏ3 結晶層および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層の成長は、好適には、同一の成長装置内で引
き続いて行われるが、別々の成長装置で成長を行っても
よい。後者の場合、成長装置間の基板の搬送は、好適に
は、基板が外気にさらされて汚染されないように、真空
搬送により行われる。
【００３５】この発明において、半導体装置は、基本的
にはどのようなものであってもよいが、具体的には、半
導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子あるいはＧ
ａＮ系ＦＥＴなどの電子走行素子である。
にはどのようなものであってもよいが、具体的には、半
導体レーザや発光ダイオードなどの発光素子あるいはＧ
ａＮ系ＦＥＴなどの電子走行素子である。
【００３６】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させることができることによ
り、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を
得ることができる。この場合、基板として、安価で大口
径のものを容易に得ることができるＳｉ基板などを用い
ることができることにより、大面積の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板を安価に得ることができる。ま
た、これらの基板は除去が容易である。
ば、Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層を成長させることができることによ
り、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を
得ることができる。この場合、基板として、安価で大口
径のものを容易に得ることができるＳｉ基板などを用い
ることができることにより、大面積の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板を安価に得ることができる。ま
た、これらの基板は除去が容易である。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００３８】図１はこの発明の第１の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００３９】図１に示すように、この第１の実施形態に
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２が積層さ
れ、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２上にＧａＮバッファ層
３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４が積
層されている。この場合、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は、
連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有す
る。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。Ｓｉ基板１は例えば（１００）面方位または（１１
１）面方位を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は例えば
（１００）面方位または（１１１）面方位を有する。γ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＳｉ基板１との結晶方位の関係
は、Ｓｉ基板１が（１００）面方位の場合には（１０
０）γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１
０］γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ
基板１が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 ／／［１−１−２］Ｓｉである（Appl.Phys.Le
tt.52(1988)1672)。ＧａＮバッファ層３の厚さは例えば
３０ｎｍである。
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２が積層さ
れ、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２上にＧａＮバッファ層
３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４が積
層されている。この場合、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は、
連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有す
る。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。Ｓｉ基板１は例えば（１００）面方位または（１１
１）面方位を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２は例えば
（１００）面方位または（１１１）面方位を有する。γ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＳｉ基板１との結晶方位の関係
は、Ｓｉ基板１が（１００）面方位の場合には（１０
０）γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１
０］γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ
基板１が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 ／／［１−１−２］Ｓｉである（Appl.Phys.Le
tt.52(1988)1672)。ＧａＮバッファ層３の厚さは例えば
３０ｎｍである。
【００４０】この第１の実施形態による窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、化学的
に清浄化したＳｉ基板１をＬＰＣＶＤ装置の中に入れ、
基板温度を９００〜１２００℃に設定して、Ｓｉ基板１
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２を例えば２５Ｔｏｒｒの成
長圧力でエピタキシャル成長させる。このγ−Ａｌ2Ｏ
3 結晶層２の成長原料は、例えば、Ａｌの原料としては
トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭＡ）
を、Ｏの原料としては一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用い
る。また、キャリアガスとしては窒素（Ｎ2 ）を用い
る。
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、化学的
に清浄化したＳｉ基板１をＬＰＣＶＤ装置の中に入れ、
基板温度を９００〜１２００℃に設定して、Ｓｉ基板１
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２を例えば２５Ｔｏｒｒの成
長圧力でエピタキシャル成長させる。このγ−Ａｌ2Ｏ
3 結晶層２の成長原料は、例えば、Ａｌの原料としては
トリメチルアルミニウム（Ａｌ（ＣＨ3 ）3 、ＴＭＡ）
を、Ｏの原料としては一酸化二窒素（Ｎ2 Ｏ）を用い
る。また、キャリアガスとしては窒素（Ｎ2 ）を用い
る。
【００４１】次に、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２を成長させ
たＳｉ基板１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、基板
温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層３を成長さ
せる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで上昇さ
せ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成
長させる。
たＳｉ基板１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、基板
温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層３を成長さ
せる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで上昇さ
せ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成
長させる。
【００４２】γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２の成長には例えば
ＭＯＭＢＥ法を用いてもよく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４の成長には例えばＭＢＥ法を用いてもよ
い。これらの方法によれば、より低温で成長を行うこと
ができる。
ＭＯＭＢＥ法を用いてもよく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４の成長には例えばＭＢＥ法を用いてもよ
い。これらの方法によれば、より低温で成長を行うこと
ができる。
【００４３】この第１の実施形態によれば、大口径のも
のが容易に得られ、しかも安価なＳｉ基板１を用い、そ
の上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２を介して窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成長させてい
ることにより、大面積で良質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を安価に得ることができる。
のが容易に得られ、しかも安価なＳｉ基板１を用い、そ
の上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２を介して窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成長させてい
ることにより、大面積で良質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を安価に得ることができる。
【００４４】図２はこの発明の第２の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００４５】図２に示すように、この第２の実施形態に
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５が積層さ
れ、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッファ層
３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４が積
層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は、
連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有す
る。このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。Ｓｉ基板１は例えば（１００）面方位または（１１
１）面方位を有する。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は例えば
（０００１）面方位を有する。ＧａＮバッファ層３の厚
さは例えば３０ｎｍである。
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５が積層さ
れ、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッファ層
３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４が積
層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は、
連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有す
る。このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。Ｓｉ基板１は例えば（１００）面方位または（１１
１）面方位を有する。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は例えば
（０００１）面方位を有する。ＧａＮバッファ層３の厚
さは例えば３０ｎｍである。
【００４６】この第２の実施形態による窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、化学的
に清浄化したＳｉ基板１をＬＰＣＶＤ装置の中に入れ、
基板温度を９００〜１２００℃に設定して、Ｓｉ基板１
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を例えば２５Ｔｏｒｒの成長
圧力でエピタキシャル成長させる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層の成長原料としては第１の実施形態と同様なもの
を用いる。
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、化学的
に清浄化したＳｉ基板１をＬＰＣＶＤ装置の中に入れ、
基板温度を９００〜１２００℃に設定して、Ｓｉ基板１
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を例えば２５Ｔｏｒｒの成長
圧力でエピタキシャル成長させる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層の成長原料としては第１の実施形態と同様なもの
を用いる。
【００４７】次に、１０００℃以上の温度で熱処理を行
うことによりγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層５に相転移させる。
うことによりγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層５に相転移させる。
【００４８】次に、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５が積層され
たＳｉ基板１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、基板
温度を例えば５２０℃に設定し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層３を成長さ
せる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで上昇さ
せ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成
長させる。
たＳｉ基板１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、基板
温度を例えば５２０℃に設定し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層３を成長さ
せる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで上昇さ
せ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３上に窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキシャル成
長させる。
【００４９】γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層の成長には例えばＭ
ＯＭＢＥ法を用いてもよく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層４の成長には例えばＭＢＥ法を用いてもよ
い。これらの方法によれば、より低温で成長を行うこと
ができる。
ＯＭＢＥ法を用いてもよく、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層４の成長には例えばＭＢＥ法を用いてもよ
い。これらの方法によれば、より低温で成長を行うこと
ができる。
【００５０】この第２の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５１】図３はこの発明の第３の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００５２】図３に示すように、この第３の実施形態に
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上に積層されたγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２
は島状の形状を有する。この場合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２は、連続膜とならず、島状の成長膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ未満の厚さを有する。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上に積層されたγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２
は島状の形状を有する。この場合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２は、連続膜とならず、島状の成長膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ未満の厚さを有する。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５３】この第３の実施形態による窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第１の実施形態と
同様であるので、説明を省略する。
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第１の実施形態と
同様であるので、説明を省略する。
【００５４】この第３の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５５】図４はこの発明の第４の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００５６】図４に示すように、この第４の実施形態に
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上に積層されたα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５
は島状の形状を有する。この場合、このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５は、連続膜とならず、島状の成長膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ未満の厚さを有する。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、Ｓｉ基板１上に積層されたα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５
は島状の形状を有する。この場合、このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５は、連続膜とならず、島状の成長膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ未満の厚さを有する。その他のことは
第１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００５７】この第４の実施形態による窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第１の実施形態と
同様であるので、説明を省略する。
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第１の実施形態と
同様であるので、説明を省略する。
【００５８】この第４の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００５９】次に、この発明の第５の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
【００６０】図５に示すように、この第５の実施形態に
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形態
と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４は、それ自体を基板として用いることができ
る程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形態
と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４は、それ自体を基板として用いることができ
る程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
【００６１】次に、Ｓｉ基板１をエッチング除去する。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
【００６２】以上により、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
【００６３】この第５の実施形態によれば、第１の実施
形態と同様な利点を得ることができるほか、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の生産性が高いことにより
製造コストの大幅な低減が可能であるという利点を得る
ことができる。
形態と同様な利点を得ることができるほか、窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の生産性が高いことにより
製造コストの大幅な低減が可能であるという利点を得る
ことができる。
【００６４】次に、この発明の第６の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
【００６５】図６に示すように、この第６の実施形態に
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2
Ｏ3結晶層５に相転移させ、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５上に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層、ＧａＮバッファ層３および窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形
態と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層４は、それ自体を基板として用いることがで
きる程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2
Ｏ3結晶層５に相転移させ、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５上に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層、ＧａＮバッファ層３および窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形
態と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層４は、それ自体を基板として用いることがで
きる程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
【００６６】次に、Ｓｉ基板１をエッチング除去する。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層５をエッチング除去する。このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層５をエッチング除去する。このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
【００６７】以上により、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
【００６８】この第６の実施形態によれば、第５の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００６９】次に、この発明の第７の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
【００７０】図７に示すように、この第７の実施形態に
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２
を島状に成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上
に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形態
と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４は、それ自体を基板として用いることができ
る程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２
を島状に成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上
に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層４を順次成長させる。これらのγ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層２、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の実施形態
と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４は、それ自体を基板として用いることができ
る程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度とする。
【００７１】次に、Ｓｉ基板１をエッチング除去する。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
【００７２】以上により、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
【００７３】この第７の実施形態によれば、第５の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００７４】次に、この発明の第８の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法につい
て説明する。
【００７５】図８に示すように、この第８の実施形態に
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
島状に成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５に相転移させ、このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５上に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４を順次成長させる。これらの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層、ＧａＮバッファ層３および窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の
実施形態と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層４は、それ自体を基板として用いるこ
とができる程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度と
する。
おいては、Ｓｉ基板１の両面にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
島状に成長させた後、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をα−
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５に相転移させ、このα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５上に、ＧａＮバッファ層３および窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層４を順次成長させる。これらの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層、ＧａＮバッファ層３および窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４の成長方法は第１の
実施形態と同様である。この場合、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層４は、それ自体を基板として用いるこ
とができる程度の十分な厚さ、例えば１００μｍ程度と
する。
【００７６】次に、Ｓｉ基板１をエッチング除去する。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
このＳｉ基板１のエッチングには、例えば、硝酸−フッ
酸−酢酸溶液などを用いた化学エッチング法を用いるこ
とができる。このエッチングによって、Ｓｉ基板１の両
面にあった二つの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
４が互いに分離して得られる。次に、窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層４と一体に形成されたγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層２をエッチング除去する。このγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層２のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用
いた化学エッチング法を用いることができる。
【００７７】以上により、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
半導体層４からなる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
基板を２枚同時に得ることができる。
【００７８】この第８の実施形態によれば、第５の実施
形態と同様な利点を得ることができる。
形態と同様な利点を得ることができる。
【００７９】図９はこの発明の第９の実施形態による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００８０】図９に示すように、この第９の実施形態に
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、サファイア基板６上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５が積
層され、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッフ
ァ層３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４
が積層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５
は、連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを
有する。このα−Ａｌ2Ｏ3 結晶層５とＧａＮバッファ
層３との界面は平坦であってもよいし、凹凸があっても
よい。サファイア基板６は例えば（０００１）面（ｃ
面）方位を有し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５も同様に（０
００１）面（ｃ面）方位を有する。この場合、これらの
サファイア基板６およびα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は結晶
学的に連続的につながっている。ＧａＮバッファ層３の
厚さは例えば３０ｎｍである。
よる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板において
は、サファイア基板６上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５が積
層され、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッフ
ァ層３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４
が積層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５
は、連続膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを
有する。このα−Ａｌ2Ｏ3 結晶層５とＧａＮバッファ
層３との界面は平坦であってもよいし、凹凸があっても
よい。サファイア基板６は例えば（０００１）面（ｃ
面）方位を有し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５も同様に（０
００１）面（ｃ面）方位を有する。この場合、これらの
サファイア基板６およびα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は結晶
学的に連続的につながっている。ＧａＮバッファ層３の
厚さは例えば３０ｎｍである。
【００８１】この第９の実施形態による窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、あらか
じめ表面が平坦化および鏡面化加工されたサファイア基
板６を図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応管内に入れ、
この反応管内で例えば１０００〜１３００℃で熱処理を
行うことにより、サファイア基板６の表面のサーマルク
リーニングを行う。
−Ｖ族化合物半導体基板を製造するには、まず、あらか
じめ表面が平坦化および鏡面化加工されたサファイア基
板６を図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応管内に入れ、
この反応管内で例えば１０００〜１３００℃で熱処理を
行うことにより、サファイア基板６の表面のサーマルク
リーニングを行う。
【００８２】次に、基板温度を例えば５２０℃に下降さ
せた後、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッファ層
３を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃ま
で上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３
上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキ
シャル成長させる。
せた後、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａＮバッファ層
３を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃ま
で上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層３
上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４をエピタキ
シャル成長させる。
【００８３】この第９の実施形態によれば、表面が清浄
なサファイア基板６上にα−Ａｌ2Ｏ3 結晶層５を成長
させ、その清浄な表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層４を成長させていることにより、結晶性が良好な
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４を得ることがで
き、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を
得ることができる。
なサファイア基板６上にα−Ａｌ2Ｏ3 結晶層５を成長
させ、その清浄な表面に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層４を成長させていることにより、結晶性が良好な
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層４を得ることがで
き、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を
得ることができる。
【００８４】図１０はこの発明の第１０の実施形態によ
る窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
る窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す。
【００８５】図１０に示すように、この第１０の実施形
態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板におい
ては、サファイア基板６上に島状のα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層５が積層され、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａ
Ｎバッファ層３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層４が積層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５は、島状となる厚さ、例えば５ｎｍ未満の厚さ
を有する。サファイア基板６は例えば（０００１）面
（ｃ面）方位を有し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５も同様に
（０００１）面（ｃ面）方位を有する。この場合、これ
らのサファイア基板６およびα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は
結晶学的に連続的につながっている。ＧａＮバッファ層
３の厚さは例えば３０ｎｍである。
態による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板におい
ては、サファイア基板６上に島状のα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層５が積層され、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５上にＧａ
Ｎバッファ層３を介して窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層４が積層されている。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５は、島状となる厚さ、例えば５ｎｍ未満の厚さ
を有する。サファイア基板６は例えば（０００１）面
（ｃ面）方位を有し、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５も同様に
（０００１）面（ｃ面）方位を有する。この場合、これ
らのサファイア基板６およびα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５は
結晶学的に連続的につながっている。ＧａＮバッファ層
３の厚さは例えば３０ｎｍである。
【００８６】この第１０の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第９の実施形態
と同様であるので、説明を省略する。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法は第９の実施形態
と同様であるので、説明を省略する。
【００８７】この第１０の実施形態によれば、第９の実
施形態と同様な利点を得ることができる。
施形態と同様な利点を得ることができる。
【００８８】図１１はこの発明の第１１の実施形態によ
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザはＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructur
e) 構造を有するものである。
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザはＳＣＨ（Separate Confinement Heterostructur
e) 構造を有するものである。
【００８９】図１１に示すように、この第１１の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、Ｓｉ基板１
１上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２が積層されている。こ
の場合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２は、連続膜とな
る厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。このγ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３との界面は
平坦であってもよいし、凹凸があってもよい。Ｓｉ基板
１１は例えば（１００）面方位または（１１１）面方位
を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２は例えば（１０
０）面方位または（１１１）面方位を有する。γ−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層１２とＳｉ基板１１との結晶方位の関係
は、Ｓｉ基板１１が（１００）面方位の場合には（１０
０）γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１
０］γ−Ａｌ2Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ
基板１１が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１−２］Ｓｉである（Appl.Phys.
Lett.52(1988)1672)。そして、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層１２上に、ＧａＮバッファ層１３を介して、アンドー
プＧａＮ層１４、ｎ型ＧａＮコンタクト層１５、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１７、Ｇ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１および
ｐ型ＧａＮコンタクト層２２が順次積層されている。こ
こで、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９は、ｐ型ＧａＮ光
導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１およびｐ型
ＧａＮコンタクト層２２を１０００℃程度の温度で成長
させる際にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量
子井戸構造の活性層１８からＩｎＮが分解するのを防止
するとともに、活性層１８からの電子のオーバーフロー
を防止するためのものである。
態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、Ｓｉ基板１
１上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２が積層されている。こ
の場合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２は、連続膜とな
る厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。このγ
−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２とＧａＮバッファ層３との界面は
平坦であってもよいし、凹凸があってもよい。Ｓｉ基板
１１は例えば（１００）面方位または（１１１）面方位
を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２は例えば（１０
０）面方位または（１１１）面方位を有する。γ−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層１２とＳｉ基板１１との結晶方位の関係
は、Ｓｉ基板１１が（１００）面方位の場合には（１０
０）γ−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１
０］γ−Ａｌ2Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ
基板１１が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１−２］Ｓｉである（Appl.Phys.
Lett.52(1988)1672)。そして、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層１２上に、ＧａＮバッファ層１３を介して、アンドー
プＧａＮ層１４、ｎ型ＧａＮコンタクト層１５、ｎ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１７、Ｇ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の
活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ型Ｇａ
Ｎ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１および
ｐ型ＧａＮコンタクト層２２が順次積層されている。こ
こで、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９は、ｐ型ＧａＮ光
導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１およびｐ型
ＧａＮコンタクト層２２を１０００℃程度の温度で成長
させる際にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量
子井戸構造の活性層１８からＩｎＮが分解するのを防止
するとともに、活性層１８からの電子のオーバーフロー
を防止するためのものである。
【００９０】ＧａＮバッファ層１３は厚さが例えば３０
ｎｍであり、アンドープＧａＮ層１４は厚さが例えば１
μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１５は厚さが例え
ば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープ
されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６は厚さが例
えば０．５μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波層１７は厚さが例
えば０．１μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９は厚
さが例えば２０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＧａＮ光導波層２０は厚さ
が例えば０．１μｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
は厚さが例えば０．５μｍであり、ｐ型不純物として例
えばＭｇがドープされている。また、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１６およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１のＡ
ｌ組成比は例えば０．０７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
１９のＡｌ組成比は例えば０．１６である。Ｇａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
８については、例えばｘ＝０．１１、ｙ＝０．０１、Ｇ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ層およびＧａ1-y Ｉｎy Ｎ層の厚さは例
えばそれぞれ３ｎｍおよび６ｎｍ、量子井戸数は４であ
る。
ｎｍであり、アンドープＧａＮ層１４は厚さが例えば１
μｍである。ｎ型ＧａＮコンタクト層１５は厚さが例え
ば４μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉがドープ
されている。ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６は厚さが例
えば０．５μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされている。ｎ型ＧａＮ光導波層１７は厚さが例
えば０．１μｍであり、ｎ型不純物として例えばＳｉが
ドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９は厚
さが例えば２０ｎｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＧａＮ光導波層２０は厚さ
が例えば０．１μｍであり、ｐ型不純物として例えばＭ
ｇがドープされている。ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
は厚さが例えば０．５μｍであり、ｐ型不純物として例
えばＭｇがドープされている。また、ｎ型ＡｌＧａＮク
ラッド層１６およびｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１のＡ
ｌ組成比は例えば０．０７、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
１９のＡｌ組成比は例えば０．１６である。Ｇａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１
８については、例えばｘ＝０．１１、ｙ＝０．０１、Ｇ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ層およびＧａ1-y Ｉｎy Ｎ層の厚さは例
えばそれぞれ３ｎｍおよび６ｎｍ、量子井戸数は４であ
る。
【００９１】ｎ型ＧａＮコンタクト層１５の上層部、ｎ
型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１
７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸
構造の活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ
型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２は所定幅のメサ形状
を有する。また、このメサ部におけるｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２１の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層２
２には一方向に延在する所定幅のリッジ部が形成されて
いる。メサ部の表面およびメサ部以外の部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１５の表面には例えばＳｉＯ2 膜のよう
な絶縁膜２３が設けられている。この絶縁膜２３には、
リッジ部の上の部分に開口２３ａが、メサ部に隣接する
部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１５の上の部分に開口２
３ｂが設けられている。そして、絶縁膜２３の開口２３
ａを通じてｐ側電極２４がｐ型ＧａＮコンタクト層２２
とオーミックコンタクトして設けられている。このｐ側
電極２４は、例えばＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次
積層したＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有する。また、絶縁膜
２３の開口２３ｂを通じてｎ型ＧａＮコンタクト層１５
上にｎ側電極２５がオーミックコンタクトして設けられ
ている。このｎ側電極２５は、例えばＴｉ膜、Ａｌ膜、
Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／
Ａｕ構造を有する。
型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光導波層１
７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸
構造の活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層１９、ｐ
型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層２１
およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２は所定幅のメサ形状
を有する。また、このメサ部におけるｐ型ＡｌＧａＮク
ラッド層２１の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層２
２には一方向に延在する所定幅のリッジ部が形成されて
いる。メサ部の表面およびメサ部以外の部分のｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１５の表面には例えばＳｉＯ2 膜のよう
な絶縁膜２３が設けられている。この絶縁膜２３には、
リッジ部の上の部分に開口２３ａが、メサ部に隣接する
部分のｎ型ＧａＮコンタクト層１５の上の部分に開口２
３ｂが設けられている。そして、絶縁膜２３の開口２３
ａを通じてｐ側電極２４がｐ型ＧａＮコンタクト層２２
とオーミックコンタクトして設けられている。このｐ側
電極２４は、例えばＮｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次
積層したＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造を有する。また、絶縁膜
２３の開口２３ｂを通じてｎ型ＧａＮコンタクト層１５
上にｎ側電極２５がオーミックコンタクトして設けられ
ている。このｎ側電極２５は、例えばＴｉ膜、Ａｌ膜、
Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次積層したＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／
Ａｕ構造を有する。
【００９２】次に、上述のように構成されたこの第１１
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につ
いて説明する。
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につ
いて説明する。
【００９３】すなわち、このＧａＮ系半導体レーザを製
造するには、まず、化学的に清浄化したＳｉ基板１１上
にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２をエピタキシャル成長させ
る。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２の成長は第１の実施
形態と同様にして行う。
造するには、まず、化学的に清浄化したＳｉ基板１１上
にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２をエピタキシャル成長させ
る。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２の成長は第１の実施
形態と同様にして行う。
【００９４】次に、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２を成長さ
せたＳｉ基板１１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、
基板温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層１２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層１３
を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで
上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層１３
上に、アンドープＧａＮ層１４、ｎ型ＧａＮコンタクト
層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光
導波層１７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重
量子井戸構造の活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
１９、ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２を順次成長
させる。ただし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１８の成
長は基板温度を７００〜８００℃として行う。これらの
ＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、ＩＩＩ族元素
であるＧａの原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）を、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてはトリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩ
ｎの原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、
Ｖ族元素であるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）
を用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、水素
（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用いる。ドーパ
ントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばモノシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばメ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＭＣｐ）2
Ｍｇ）を用いる。
せたＳｉ基板１１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、
基板温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層１２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層１３
を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで
上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層１３
上に、アンドープＧａＮ層１４、ｎ型ＧａＮコンタクト
層１５、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層１６、ｎ型ＧａＮ光
導波層１７、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重
量子井戸構造の活性層１８、ｐ型ＡｌＧａＮキャップ層
１９、ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層２２を順次成長
させる。ただし、Ｉｎを含む層であるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層１８の成
長は基板温度を７００〜８００℃として行う。これらの
ＧａＮ系半導体層の成長原料は、例えば、ＩＩＩ族元素
であるＧａの原料としてはトリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇ）を、ＩＩＩ族元素であるＡｌの原料としてはトリメ
チルアルミニウム（ＴＭＡ）を、ＩＩＩ族元素であるＩ
ｎの原料としてはトリメチルインジウム（ＴＭＩ）を、
Ｖ族元素であるＮの原料としてはアンモニア（ＮＨ3 ）
を用いる。また、キャリアガスとしては、例えば、水素
（Ｈ2 ）と窒素（Ｎ2 ）との混合ガスを用いる。ドーパ
ントについては、ｎ型ドーパントとしては例えばモノシ
ラン（ＳｉＨ4 ）を、ｐ型ドーパントとしては例えばメ
チルシクロペンタジエニルマグネシウム（（ＭＣｐ）2
Ｍｇ）を用いる。
【００９５】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層２２の全面
に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法など
により例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜を形成した
後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして例えばフッ酸系のエッチング
液を用いたウエットエッチングによりＳｉＯ2 膜をエッ
チングする。これによって、ｐ型ＧａＮコンタクト層２
２上にＳｉＯ2 膜からなるマスク（図示せず）が形成さ
れる。
に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリング法など
により例えば厚さが０．４μｍのＳｉＯ2 膜を形成した
後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーにより所定形状
のレジストパターン（図示せず）を形成し、このレジス
トパターンをマスクとして例えばフッ酸系のエッチング
液を用いたウエットエッチングによりＳｉＯ2 膜をエッ
チングする。これによって、ｐ型ＧａＮコンタクト層２
２上にＳｉＯ2 膜からなるマスク（図示せず）が形成さ
れる。
【００９６】次に、このマスクを用いて例えば反応性イ
オンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型ＧａＮコンタク
ト層１５に達するまでエッチングを行う。このとき、例
えば、ｎ型ＧａＮコンタクト層１５が０．５μｍエッチ
ングされるようにする。このＲＩＥのエッチングガスと
しては例えば塩素系ガスを用いる。
オンエッチング（ＲＩＥ）法によりｎ型ＧａＮコンタク
ト層１５に達するまでエッチングを行う。このとき、例
えば、ｎ型ＧａＮコンタクト層１５が０．５μｍエッチ
ングされるようにする。このＲＩＥのエッチングガスと
しては例えば塩素系ガスを用いる。
【００９７】次に、マスクをエッチング除去した後、再
び基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリ
ング法などにより例えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜
を形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによ
り所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、
このレジストパターンをマスクとして例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチングによりＳｉＯ
2 膜をエッチングする。これによって、メサ部を含む基
板表面にＳｉＯ2 膜からなるマスク（図示せず）が形成
される。
び基板全面に例えばＣＶＤ法、真空蒸着法、スパッタリ
ング法などにより例えば厚さが０．２μｍのＳｉＯ2 膜
を形成した後、このＳｉＯ2 膜上にリソグラフィーによ
り所定形状のレジストパターン（図示せず）を形成し、
このレジストパターンをマスクとして例えばフッ酸系の
エッチング液を用いたウエットエッチングによりＳｉＯ
2 膜をエッチングする。これによって、メサ部を含む基
板表面にＳｉＯ2 膜からなるマスク（図示せず）が形成
される。
【００９８】次に、このマスクを用いて例えばＲＩＥ法
によりｐ型ＧａＮコンタクト層２２の厚さ方向の所定の
深さまでエッチングを行うことにより溝を形成し、リッ
ジ部を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとしては
例えば塩素系ガスを用いる。
によりｐ型ＧａＮコンタクト層２２の厚さ方向の所定の
深さまでエッチングを行うことにより溝を形成し、リッ
ジ部を形成する。このＲＩＥのエッチングガスとしては
例えば塩素系ガスを用いる。
【００９９】次に、リソグラフィーによりｎ側電極形成
領域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示
せず）を形成する。
領域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示
せず）を形成する。
【０１００】次に、このレジストパターンをマスクとし
て絶縁膜２３をエッチングすることにより、開口２３ｂ
を形成する。
て絶縁膜２３をエッチングすることにより、開口２３ｂ
を形成する。
【０１０１】次に、レジストパターンを残したままの状
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ａｌ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパ
ターンをその上に形成されたＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、絶縁膜２３の開口２３ｂの部分におけるｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１５上にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ構造の
ｎ側電極２５が形成される。
態で基板全面に例えば真空蒸着法によりＴｉ膜、Ａｌ
膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジストパ
ターンをその上に形成されたＴｉ膜、Ａｌ膜、Ｐｔ膜お
よびＡｕ膜とともに除去する（リフトオフ）。これによ
って、絶縁膜２３の開口２３ｂの部分におけるｎ型Ｇａ
Ｎコンタクト層１５上にＴｉ／Ａｌ／Ｐｔ／Ａｕ構造の
ｎ側電極２５が形成される。
【０１０２】次に、例えば、窒素ガス雰囲気中において
８００℃で１０分熱処理を行うことにより、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層１９、ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層
２２にドープされたｐ型不純物の電気的活性化を行うと
ともに、ｎ側電極２５のアロイ処理を行う。
８００℃で１０分熱処理を行うことにより、ｐ型ＡｌＧ
ａＮキャップ層１９、ｐ型ＧａＮ光導波層２０、ｐ型Ａ
ｌＧａＮクラッド層２１およびｐ型ＧａＮコンタクト層
２２にドープされたｐ型不純物の電気的活性化を行うと
ともに、ｎ側電極２５のアロイ処理を行う。
【０１０３】次に、リソグラフィーによりリッジ部の領
域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示せ
ず）を形成する。
域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示せ
ず）を形成する。
【０１０４】次に、レジストパターンをマスクとして絶
縁膜２３をエッチングすることにより開口２３ａを形成
し、リッジ部の上面を露出させる。
縁膜２３をエッチングすることにより開口２３ａを形成
し、リッジ部の上面を露出させる。
【０１０５】次に、リソグラフィーによりｐ側電極形成
領域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示
せず）を形成する。
領域を除いた領域の表面を覆うレジストパターン（図示
せず）を形成する。
【０１０６】次に、基板全面に例えば真空蒸着法により
Ｎｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジス
トパターンをその上に形成されたＮｉ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜とともに除去する。これによって、リッジ部の上
にＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ側電極２４が形成される。
次に、例えば、Ｎ2 ガス雰囲気中において６００℃で２
０分熱処理を行うことにより、ｐ側電極２４のアロイ処
理を行う。
Ｎｉ膜、Ｐｔ膜およびＡｕ膜を順次形成した後、レジス
トパターンをその上に形成されたＮｉ膜、Ｐｔ膜および
Ａｕ膜とともに除去する。これによって、リッジ部の上
にＮｉ／Ｐｔ／Ａｕ構造のｐ側電極２４が形成される。
次に、例えば、Ｎ2 ガス雰囲気中において６００℃で２
０分熱処理を行うことにより、ｐ側電極２４のアロイ処
理を行う。
【０１０７】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたＳｉ基板１１をバー状に加工して両共振器端面
を形成し、さらに端面コーティングを施した後、このバ
ーをチップ化する。これによって、目的とするリッジ構
造およびＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製造され
る。
成されたＳｉ基板１１をバー状に加工して両共振器端面
を形成し、さらに端面コーティングを施した後、このバ
ーをチップ化する。これによって、目的とするリッジ構
造およびＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製造され
る。
【０１０８】以上のように、この第１１の実施形態によ
れば、大口径のものが容易に得られ、しかも安価なＳｉ
基板１１を用い、その上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２を
介してレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエピタ
キシャル成長させていることにより、高い生産性で、高
性能、長寿命、高信頼性のＧａＮ系半導体レーザを安価
に得ることができる。
れば、大口径のものが容易に得られ、しかも安価なＳｉ
基板１１を用い、その上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２を
介してレーザ構造を形成するＧａＮ系半導体層をエピタ
キシャル成長させていることにより、高い生産性で、高
性能、長寿命、高信頼性のＧａＮ系半導体レーザを安価
に得ることができる。
【０１０９】図１２はこの発明の第１２の実施形態によ
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザはＳＣＨ構造を有するものである。
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザはＳＣＨ構造を有するものである。
【０１１０】図１２に示すように、この第１２の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザは、Ｓｉ基板１１上に、
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２に代えて、α−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層２６が積層され、その上にレーザ構造を形成するＧ
ａＮ系半導体層が積層されていることを除いて、第１１
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構成を
有する。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６は、連続
膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。
このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６とＧａＮバッファ層１３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６は例えば（０００１）面
方位を有する。
態によるＧａＮ系半導体レーザは、Ｓｉ基板１１上に、
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層１２に代えて、α−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層２６が積層され、その上にレーザ構造を形成するＧ
ａＮ系半導体層が積層されていることを除いて、第１１
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様な構成を
有する。この場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６は、連続
膜となる厚さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。
このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６とＧａＮバッファ層１３
との界面は平坦であってもよいし、凹凸があってもよ
い。α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２６は例えば（０００１）面
方位を有する。
【０１１１】このＧａＮ系半導体レーザの製造方法は第
１１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法
と同様であるので、説明を省略する。
１１の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法
と同様であるので、説明を省略する。
【０１１２】この第１２の実施形態によれば、第１１の
実施形態と同様な利点を得ることができる。
実施形態と同様な利点を得ることができる。
【０１１３】図１３はこの発明の第１３の実施形態によ
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザは屈折率導波型で、ＳＣＨ構造を有するものであ
る。
るＧａＮ系半導体レーザを示す。このＧａＮ系半導体レ
ーザは屈折率導波型で、ＳＣＨ構造を有するものであ
る。
【０１１４】図１３に示すように、この第１３の実施形
態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えばｃ面
方位のｎ型ＧａＮ基板３１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３２、ｎ型ＧａＮ光導波層３３、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ
／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層３４、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層３５、ｐ型ＧａＮ光導波層３
６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層３８が順次積層されている。ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層３７の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３８は一方向に延在する所定幅のリッジ形状を有する。
このリッジ部の両側の部分にはｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄
層３９が埋め込まれている。そして、これらのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３８およびｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄層３
９上にｐ側電極４０がｐ型ＧａＮコンタクト層３８とオ
ーミックコンタクトして設けられている。一方、ｎ型Ｇ
ａＮ基板３１の裏面にｎ側電極４１がオーミックコンタ
クトして設けられている。その他のことは第１１の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説
明を省略する。
態によるＧａＮ系半導体レーザにおいては、例えばｃ面
方位のｎ型ＧａＮ基板３１上に、ｎ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３２、ｎ型ＧａＮ光導波層３３、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ
／Ｇａ1-y Ｉｎy Ｎ多重量子井戸構造の活性層３４、ｐ
型ＡｌＧａＮキャップ層３５、ｐ型ＧａＮ光導波層３
６、ｐ型ＡｌＧａＮクラッド層３７およびｐ型ＧａＮコ
ンタクト層３８が順次積層されている。ｐ型ＡｌＧａＮ
クラッド層３７の上層部およびｐ型ＧａＮコンタクト層
３８は一方向に延在する所定幅のリッジ形状を有する。
このリッジ部の両側の部分にはｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄
層３９が埋め込まれている。そして、これらのｐ型Ｇａ
Ｎコンタクト層３８およびｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄層３
９上にｐ側電極４０がｐ型ＧａＮコンタクト層３８とオ
ーミックコンタクトして設けられている。一方、ｎ型Ｇ
ａＮ基板３１の裏面にｎ側電極４１がオーミックコンタ
クトして設けられている。その他のことは第１１の実施
形態によるＧａＮ系半導体レーザと同様であるので、説
明を省略する。
【０１１５】次に、上述のように構成されたこの第１３
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につ
いて説明する。
の実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法につ
いて説明する。
【０１１６】この第１３の実施形態によるＧａＮ系半導
体レーザを製造するには、まず、第２の実施形態と同様
にして、Ｓｉ基板（図示せず）上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層を形成し、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上にＭＯＣＶＤ
法によりＧａＮバッファ層を介してｎ型ＧａＮ層を成長
させる。このｎ型ＧａＮ層は、それ自体を基板として用
いることができる程度に十分な厚さ、例えば１００μｍ
以上に成長させる。次に、Ｓｉ基板およびα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層をエッチング除去する。このようにして得られ
たｎ型ＧａＮ層がｎ型ＧａＮ基板３１となる。
体レーザを製造するには、まず、第２の実施形態と同様
にして、Ｓｉ基板（図示せず）上にα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層を形成し、このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上にＭＯＣＶＤ
法によりＧａＮバッファ層を介してｎ型ＧａＮ層を成長
させる。このｎ型ＧａＮ層は、それ自体を基板として用
いることができる程度に十分な厚さ、例えば１００μｍ
以上に成長させる。次に、Ｓｉ基板およびα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層をエッチング除去する。このようにして得られ
たｎ型ＧａＮ層がｎ型ＧａＮ基板３１となる。
【０１１７】次に、このｎ型ＧａＮ基板３１上に、ＭＯ
ＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２、ｎ型
ＧａＮ光導波層３３、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ多重量子井戸構造の活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層３５、ｐ型ＧａＮ光導波層３６、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３７およびｐ型ＧａＮコンタクト層３８を
順次エピタキシャル成長させる。
ＣＶＤ法により、ｎ型ＡｌＧａＮクラッド層３２、ｎ型
ＧａＮ光導波層３３、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ／Ｇａ1-y Ｉｎ
y Ｎ多重量子井戸構造の活性層３４、ｐ型ＡｌＧａＮキ
ャップ層３５、ｐ型ＧａＮ光導波層３６、ｐ型ＡｌＧａ
Ｎクラッド層３７およびｐ型ＧａＮコンタクト層３８を
順次エピタキシャル成長させる。
【０１１８】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層３８上にリ
ソグラフィーによりストライプ形状のレジストパターン
（図示せず）を形成した後、このレジストパターンをマ
スクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７の厚さ方向の途中の深さまでエッチングを行
う。これによって、リッジ部が形成される。次に、この
リッジ部の両側の部分に選択成長技術などによりｎ型Ａ
ｌＧａＮ電流狭窄層３９を埋め込む。
ソグラフィーによりストライプ形状のレジストパターン
（図示せず）を形成した後、このレジストパターンをマ
スクとして例えばＲＩＥ法によりｐ型ＡｌＧａＮクラッ
ド層３７の厚さ方向の途中の深さまでエッチングを行
う。これによって、リッジ部が形成される。次に、この
リッジ部の両側の部分に選択成長技術などによりｎ型Ａ
ｌＧａＮ電流狭窄層３９を埋め込む。
【０１１９】次に、ｐ型ＧａＮコンタクト層３８および
ｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄層３９の全面にｐ側電極４０を
形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板３１の裏面にｎ側電
極４１を形成する。
ｎ型ＡｌＧａＮ電流狭窄層３９の全面にｐ側電極４０を
形成するとともに、ｎ型ＧａＮ基板３１の裏面にｎ側電
極４１を形成する。
【０１２０】この後、上述のようにしてレーザ構造が形
成されたｎ型ＧａＮ基板３１をバー状に加工して両共振
器端面を形成し、さらに端面コーティングを施した後、
このバーをチップ化する。これによって、目的とするリ
ッジ構造およびＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製
造される。
成されたｎ型ＧａＮ基板３１をバー状に加工して両共振
器端面を形成し、さらに端面コーティングを施した後、
このバーをチップ化する。これによって、目的とするリ
ッジ構造およびＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レーザが製
造される。
【０１２１】この第１３の実施形態によれば、第１１の
実施形態と同様な利点に加えて、基板が導電性のｎ型Ｇ
ａＮ基板３１であることにより、ｎ側電極４１を基板裏
面側から取り出すことができるという利点を得ることが
できる。このため、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザなどと同様な組み立て工程を
用いることができ、専用の組み立て装置が不要であると
ともに、パッケージも同じものを用いることができる。
これによって、ＧａＮ系半導体レーザの製造工程の低減
を図ることができ、ひいては製造コストの低減を図るこ
とができる。
実施形態と同様な利点に加えて、基板が導電性のｎ型Ｇ
ａＮ基板３１であることにより、ｎ側電極４１を基板裏
面側から取り出すことができるという利点を得ることが
できる。このため、ＡｌＧａＡｓ系半導体レーザやＡｌ
ＧａＩｎＰ系半導体レーザなどと同様な組み立て工程を
用いることができ、専用の組み立て装置が不要であると
ともに、パッケージも同じものを用いることができる。
これによって、ＧａＮ系半導体レーザの製造工程の低減
を図ることができ、ひいては製造コストの低減を図るこ
とができる。
【０１２２】次に、この発明の第１４の実施形態による
ＧａＮ系ＦＥＴについて説明する。図１４はこのＧａＡ
ｓ系ＦＥＴを示す。
ＧａＮ系ＦＥＴについて説明する。図１４はこのＧａＡ
ｓ系ＦＥＴを示す。
【０１２３】図１４に示すように、この第１４の実施形
態によるＧａＮ系ＦＥＴにおいては、Ｓｉ基板５１上に
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２が積層されている。この場
合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２は、連続膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。Ｓｉ基板５
１は例えば（１００）面方位または（１１１）面方位を
有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２は例えば（１００）
面方位または（１１１）面方位を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層５２とＳｉ基板５１との結晶方位の関係は、Ｓ
ｉ基板５１が（１００）面方位の場合には（１００）γ
−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１０］γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ基板５１
が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−Ａｌ2 Ｏ
3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−Ａｌ2 Ｏ
3 ／／［１−１−２］Ｓｉである。そして、このγ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層５２上に、ＧａＮバッファ層５３を介し
て、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層５４（ただし、０≦ｘ≦１）、
Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５５（ただし、０＜ｙ≦１）、ｎ型
Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６（ただし、０≦ｚ≦１）、アン
ドープＡｌz Ｇａ1-z Ｎ層５７（ただし、０≦ｚ≦
１）、アンドープＧａ1-uＩｎu Ｎ層５８（ただし、０
≦ｕ≦１）およびγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９が順次積層
されている。ここで、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５５はバリア
層、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６は電子供給層、アンド
ープＡｌz Ｇａ1-z Ｎ層５７はスペーサ層、アンドープ
Ｇａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８は電子走行層、γ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５９はゲート絶縁膜を構成する。ここで、アンド
ープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８の厚さは例えば１ｎｍ以上
１５ｎｍ以下、好適には２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とす
る。電子供給層としてのｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６の
ドーピング濃度は例えば１．０×１０19ｃｍ-3とする。
また、このｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６の不純物濃度×
厚さ積は５×１０18［ｃｍ-3］［ｎｍ］以上１×１０21
［ｃｍ-3］［ｎｍ］以下、好適には、５×１０19［ｃｍ
-3］［ｎｍ］以上５×１０20［ｃｍ-3］［ｎｍ］以下と
する。
態によるＧａＮ系ＦＥＴにおいては、Ｓｉ基板５１上に
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２が積層されている。この場
合、このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２は、連続膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。Ｓｉ基板５
１は例えば（１００）面方位または（１１１）面方位を
有する。γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２は例えば（１００）
面方位または（１１１）面方位を有する。γ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層５２とＳｉ基板５１との結晶方位の関係は、Ｓ
ｉ基板５１が（１００）面方位の場合には（１００）γ
−Ａｌ2 Ｏ3 ／／（１００）Ｓｉかつ［１−１０］γ−
Ａｌ2 Ｏ3 ／／［１−１０］Ｓｉであり、Ｓｉ基板５１
が（１１１）面方位の場合には（１１１）γ−Ａｌ2 Ｏ
3 ／／（１１１）Ｓｉかつ［１−１−２］γ−Ａｌ2 Ｏ
3 ／／［１−１−２］Ｓｉである。そして、このγ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層５２上に、ＧａＮバッファ層５３を介し
て、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層５４（ただし、０≦ｘ≦１）、
Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５５（ただし、０＜ｙ≦１）、ｎ型
Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６（ただし、０≦ｚ≦１）、アン
ドープＡｌz Ｇａ1-z Ｎ層５７（ただし、０≦ｚ≦
１）、アンドープＧａ1-uＩｎu Ｎ層５８（ただし、０
≦ｕ≦１）およびγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９が順次積層
されている。ここで、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５５はバリア
層、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６は電子供給層、アンド
ープＡｌz Ｇａ1-z Ｎ層５７はスペーサ層、アンドープ
Ｇａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８は電子走行層、γ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層５９はゲート絶縁膜を構成する。ここで、アンド
ープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８の厚さは例えば１ｎｍ以上
１５ｎｍ以下、好適には２ｎｍ以上１０ｎｍ以下とす
る。電子供給層としてのｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６の
ドーピング濃度は例えば１．０×１０19ｃｍ-3とする。
また、このｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６の不純物濃度×
厚さ積は５×１０18［ｃｍ-3］［ｎｍ］以上１×１０21
［ｃｍ-3］［ｎｍ］以下、好適には、５×１０19［ｃｍ
-3］［ｎｍ］以上５×１０20［ｃｍ-3］［ｎｍ］以下と
する。
【０１２４】ゲート絶縁膜としてのγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶
層５９上にゲート電極６０が設けられている。このゲー
ト電極６０としては、例えばＴｉ／Ａｕ膜、Ｔｉ／Ｐｔ
／Ａｕ膜、Ｔｉ／Ｗ膜などを用いることができる。ま
た、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９が除去されて露出した部
分のアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８上にソース電極
６１およびドレイン電極６２がオーミックコンタクトし
て設けられている。
層５９上にゲート電極６０が設けられている。このゲー
ト電極６０としては、例えばＴｉ／Ａｕ膜、Ｔｉ／Ｐｔ
／Ａｕ膜、Ｔｉ／Ｗ膜などを用いることができる。ま
た、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９が除去されて露出した部
分のアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８上にソース電極
６１およびドレイン電極６２がオーミックコンタクトし
て設けられている。
【０１２５】以上のような構成を有するこのＧａＮ系Ｆ
ＥＴは、ＭＩＳ（Ｍetal-Insulator-Semiconductor）構
造およびＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transisto
r)構造を併有するものである。図１５に、このＧａＮ系
ＦＥＴのフラットバンド条件におけるエネルギーバンド
図、特に伝導帯を示す。ΔＥc1、ΔＥc2、ΔＥc3および
ΔＥc5は各ヘテロ接合界面に存在するエネルギー不連続
である。また、ゲート電極６０の直下におけるアンドー
プＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８内の電子の面密度は例えば
２．０×１０13ｃｍ-2である。図１４において、電子走
行層としてのアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８におけ
る電子の経路を矢印で示す。また、アンドープＧａ1-u
Ｉｎu Ｎ層５８中の電子の存在する領域に点描を付す。
ＥＴは、ＭＩＳ（Ｍetal-Insulator-Semiconductor）構
造およびＨＥＭＴ（High Electron Mobility Transisto
r)構造を併有するものである。図１５に、このＧａＮ系
ＦＥＴのフラットバンド条件におけるエネルギーバンド
図、特に伝導帯を示す。ΔＥc1、ΔＥc2、ΔＥc3および
ΔＥc5は各ヘテロ接合界面に存在するエネルギー不連続
である。また、ゲート電極６０の直下におけるアンドー
プＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８内の電子の面密度は例えば
２．０×１０13ｃｍ-2である。図１４において、電子走
行層としてのアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８におけ
る電子の経路を矢印で示す。また、アンドープＧａ1-u
Ｉｎu Ｎ層５８中の電子の存在する領域に点描を付す。
【０１２６】次に、上述のように構成されたこのＧａＮ
系ＦＥＴの製造方法について説明する。
系ＦＥＴの製造方法について説明する。
【０１２７】すなわち、このＧａＮ系ＦＥＴを製造する
には、まず、化学的に清浄化したＳｉ基板５１上にγ−
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２をエピタキシャル成長させる。こ
のγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２の成長は第１の実施形態と
同様にして行う。
には、まず、化学的に清浄化したＳｉ基板５１上にγ−
Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２をエピタキシャル成長させる。こ
のγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２の成長は第１の実施形態と
同様にして行う。
【０１２８】次に、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５２を成長さ
せたＳｉ基板５１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、
基板温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層５２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層５３
を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで
上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層５３
上に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層５４、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５
５、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６、アンドープＡｌz Ｇ
ａ1-z Ｎ層５７およびアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５
８を順次成長させる。
せたＳｉ基板５１をＭＯＣＶＤ装置に真空搬送した後、
基板温度を例えば５２０℃に設定し、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層５２上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮバッファ層５３
を成長させる。次に、基板温度を例えば１０００℃まで
上昇させ、ＭＯＣＶＤ法により、ＧａＮバッファ層５３
上に、Ａｌx Ｇａ1-x Ｎ層５４、Ａｌy Ｇａ1-y Ｎ層５
５、ｎ型Ａｌz Ｇａ1-z Ｎ層５６、アンドープＡｌz Ｇ
ａ1-z Ｎ層５７およびアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５
８を順次成長させる。
【０１２９】次に、アンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層５８
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をエピタキシャル成長さ
せる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９は成長は第１の実
施形態におけるγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２と同様にして行
う。
上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をエピタキシャル成長さ
せる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９は成長は第１の実
施形態におけるγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層２と同様にして行
う。
【０１３０】次に、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９上にリフ
トオフ法などによりゲート電極６０を形成する。
トオフ法などによりゲート電極６０を形成する。
【０１３１】次に、上述のようにしてゲート電極６０が
形成された表面上にソース電極およびドレイン電極形成
部に対応する部分が開口したレジストパターン（図示せ
ず）をリソグラフィーにより形成した後、このレジスト
パターンをマスクとしてγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をエ
ッチングすることによりアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層
５８を部分的に露出させる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５９のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用いた
化学エッチング法を用いることができる。
形成された表面上にソース電極およびドレイン電極形成
部に対応する部分が開口したレジストパターン（図示せ
ず）をリソグラフィーにより形成した後、このレジスト
パターンをマスクとしてγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をエ
ッチングすることによりアンドープＧａ1-u Ｉｎu Ｎ層
５８を部分的に露出させる。このγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層
５９のエッチングには、例えば、熱リン酸などを用いた
化学エッチング法を用いることができる。
【０１３２】次に、例えば真空蒸着法により全面にソー
ス電極およびドレイン電極形成用の金属膜を形成した
後、レジストパターンをその上に形成された金属膜とと
もに除去する。これによって、アンドープＧａ1-u Ｉｎ
u Ｎ層５８上にソース電極６１およびドレイン電極６２
が形成され、目的とするＧａＮ系ＦＥＴが製造される。
ス電極およびドレイン電極形成用の金属膜を形成した
後、レジストパターンをその上に形成された金属膜とと
もに除去する。これによって、アンドープＧａ1-u Ｉｎ
u Ｎ層５８上にソース電極６１およびドレイン電極６２
が形成され、目的とするＧａＮ系ＦＥＴが製造される。
【０１３３】この第１４の実施形態によれば、特願平９
−１０４６０９号において提案されたＧａＮ系ＦＥＴと
同様な高Ｇm （相互コンダクタンス）、高ｆT （遮断周
波数）の高周波高出力の高性能ＧａＮ系ＦＥＴを高い生
産性で安価に製造することができる。
−１０４６０９号において提案されたＧａＮ系ＦＥＴと
同様な高Ｇm （相互コンダクタンス）、高ｆT （遮断周
波数）の高周波高出力の高性能ＧａＮ系ＦＥＴを高い生
産性で安価に製造することができる。
【０１３４】図１６はこの発明の第１５の実施形態によ
るＧａＮ系ＦＥＴを示す。
るＧａＮ系ＦＥＴを示す。
【０１３５】図１６に示すように、この第１５の実施形
態によるＧａＮ系ＦＥＴは、Ｓｉ基板５１上に、γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層５２に代えて、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６
３が積層され、その上にＦＥＴ構造を形成するＧａＮ系
半導体層が積層されていることを除いて、第１４の実施
形態によるＧａＮ系ＦＥＴと同様な構成を有する。この
場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６３は、連続膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。このα−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層６３とＧａＮバッファ層５３との界面は
平坦であってもよいし、凹凸があってもよい。α−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層６３は例えば（０００１）面方位を有す
る。
態によるＧａＮ系ＦＥＴは、Ｓｉ基板５１上に、γ−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層５２に代えて、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６
３が積層され、その上にＦＥＴ構造を形成するＧａＮ系
半導体層が積層されていることを除いて、第１４の実施
形態によるＧａＮ系ＦＥＴと同様な構成を有する。この
場合、α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６３は、連続膜となる厚
さ、例えば５ｎｍ〜１μｍの厚さを有する。このα−Ａ
ｌ2 Ｏ3 結晶層６３とＧａＮバッファ層５３との界面は
平坦であってもよいし、凹凸があってもよい。α−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層６３は例えば（０００１）面方位を有す
る。
【０１３６】このＧａＮ系ＦＥＴの製造方法は第１４の
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と同様
であるので、説明を省略する。
実施形態によるＧａＮ系半導体レーザの製造方法と同様
であるので、説明を省略する。
【０１３７】この第１５の実施形態によれば、第１４の
実施形態と同様な利点を得ることができる。
実施形態と同様な利点を得ることができる。
【０１３８】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【０１３９】例えば、上述の第１〜第１５の実施形態に
おいて挙げた数値、構造、原料、プロセスなどはあくま
でも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、
構造、原料、プロセスなどを用いてもよい。
おいて挙げた数値、構造、原料、プロセスなどはあくま
でも例に過ぎず、必要に応じて、これらと異なる数値、
構造、原料、プロセスなどを用いてもよい。
【０１４０】また、第１３の実施形態を除く実施形態に
おいては、バッファ層としてＧａＮバッファ層を成長さ
せているが、バッファ層としては一般的にはＡｌx Ｇａ
1-x-y Ｉｎy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ
≦１）層を用いることができる。
おいては、バッファ層としてＧａＮバッファ層を成長さ
せているが、バッファ層としては一般的にはＡｌx Ｇａ
1-x-y Ｉｎy Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｘ＋ｙ
≦１）層を用いることができる。
【０１４１】また、第１４および第１５の実施形態にお
いては、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をゲート絶縁膜とし
て用いているが、図１７および図１８に示すように、ゲ
ート絶縁膜としてα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６４を用いても
よい。このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６４は直接成長させて
もよいし、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させた後にこの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を相転移させることにより形成し
てもよい。
いては、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層５９をゲート絶縁膜とし
て用いているが、図１７および図１８に示すように、ゲ
ート絶縁膜としてα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６４を用いても
よい。このα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層６４は直接成長させて
もよいし、γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させた後にこの
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を相転移させることにより形成し
てもよい。
【０１４２】さらに、上述の第１１〜第１３の実施形態
においては、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レ
ーザに適用した場合について説明したが、この発明は、
ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体
レーザに適用することもできる。また、活性層として単
一量子井戸構造のものを用いてもよい。また、レーザ構
造としては、利得導波型または屈折率導波型半導体レー
ザを実現するリッジ導波路型、内部電流狭窄型、構造基
板型、縦モード制御型（分布帰還（ＤＦＢ）型または分
布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導体レーザ）などの各種
のものを用いることができる。また、この発明は、Ｇａ
Ｎ系発光ダイオードに適用することもできる。
においては、この発明をＳＣＨ構造のＧａＮ系半導体レ
ーザに適用した場合について説明したが、この発明は、
ＤＨ（Double Heterostructure）構造のＧａＮ系半導体
レーザに適用することもできる。また、活性層として単
一量子井戸構造のものを用いてもよい。また、レーザ構
造としては、利得導波型または屈折率導波型半導体レー
ザを実現するリッジ導波路型、内部電流狭窄型、構造基
板型、縦モード制御型（分布帰還（ＤＦＢ）型または分
布ブラッグ反射（ＤＢＲ）型半導体レーザ）などの各種
のものを用いることができる。また、この発明は、Ｇａ
Ｎ系発光ダイオードに適用することもできる。
【０１４３】
【発明の効果】以上説明したように、この発明による窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板によれば、基板上
に成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層上に高品質の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることができ、ま
た、基板として安価で大口径のものを容易に得ることが
できるＳｉ基板などを使用することができることによ
り、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を安価に得ることができる。
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板によれば、基板上
に成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層上に高品質の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることができ、ま
た、基板として安価で大口径のものを容易に得ることが
できるＳｉ基板などを使用することができることによ
り、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を安価に得ることができる。
【０１４４】また、この発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板の製造方法によれば、基板上にＡｌ
2 Ｏ3 結晶層を成長させ、このＡｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させているこ
とにより、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させることができ、また、基板として安価で大
口径のものを容易に得ることができるＳｉ基板などを使
用することができることにより、高品質で大面積の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を安価に製造するこ
とができる。
族化合物半導体基板の製造方法によれば、基板上にＡｌ
2 Ｏ3 結晶層を成長させ、このＡｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させているこ
とにより、高品質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層を成長させることができ、また、基板として安価で大
口径のものを容易に得ることができるＳｉ基板などを使
用することができることにより、高品質で大面積の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を安価に製造するこ
とができる。
【０１４５】また、この発明による半導体装置によれ
ば、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を用いて特性が良好な半導体装置を安価に得るこ
とができる。
ば、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体基板を用いて特性が良好な半導体装置を安価に得るこ
とができる。
【０１４６】また、この発明による半導体装置の製造方
法によれば、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を用いて特性が良好な半導体装置を高い
生産性で安価に製造することができる。
法によれば、高品質で大面積の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を用いて特性が良好な半導体装置を高い
生産性で安価に製造することができる。
【図１】この発明の第１の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図２】この発明の第２の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図３】この発明の第３の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図４】この発明の第４の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図５】この発明の第５の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
【図６】この発明の第６の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
【図７】この発明の第７の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
【図８】この発明の第８の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法を説明するための
断面図である。
【図９】この発明の第９の実施形態による窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図１０】この発明の第１０の実施形態による窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を示す断面図である。
【図１１】この発明の第１１の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザを示す断面図である。
半導体レーザを示す断面図である。
【図１２】この発明の第１２の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザを示す断面図である。
半導体レーザを示す断面図である。
【図１３】この発明の第１３の実施形態によるＧａＮ系
半導体レーザを示す断面図である。
半導体レーザを示す断面図である。
【図１４】この発明の第１４の実施形態によるＧａＮ系
ＦＥＴを示す断面図である。
ＦＥＴを示す断面図である。
【図１５】この発明の第１４の実施形態によるＧａＮ系
ＦＥＴのエネルギーバンド図である。
ＦＥＴのエネルギーバンド図である。
【図１６】この発明の第１５の実施形態によるＧａＮ系
ＦＥＴを示す断面図である。
ＦＥＴを示す断面図である。
【図１７】この発明の第１６の実施形態によるＧａＮ系
ＦＥＴを示す断面図である。
ＦＥＴを示す断面図である。
【図１８】この発明の第１７の実施形態によるＧａＮ系
ＦＥＴを示す断面図である。
ＦＥＴを示す断面図である。
１、１１、５１・・・Ｓｉ基板、２、１２、５２・・・
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層、４・・・窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層、５、２６、６３、６４・・・α−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層、３１・・・ｎ型ＧａＮ基板
γ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層、４・・・窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体層、５、２６、６３、６４・・・α−Ａｌ
2 Ｏ3 結晶層、３１・・・ｎ型ＧａＮ基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AA05 AA06 AB09 AB14 AB17 AB18 AB37 AC01 AC08 AC12 AC15 AD09 AD13 AD14 AD15 AD16 AE23 AF02 AF03 AF04 AF07 AF09 AF13 AF20 BB08 CA05 CA07 CA10 CA12 DA51 DA53 DA55 HA14 HA16 HA22
Claims (88)
- 【請求項１】 エピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶
層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項２】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または島
状であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項３】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項５】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
層上のＡｌ2 Ｏ3 結晶層を有することを特徴とする請求
項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項６】 結晶基板と、 上記結晶基板上にエピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結
晶層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項７】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または島
状であることを特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項８】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層であることを特徴とする請求項６記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ3
結晶層であることを特徴とする請求項６記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１０】 上記結晶基板はＳｉ基板であることを
特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板。 - 【請求項１１】 上記Ｓｉ基板は（００１）面方位を有
することを特徴とする請求項１０記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１２】 上記Ｓｉ基板は（１１１）面方位を有
することを特徴とする請求項１０記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１３】 上記結晶基板はＡｌ2 Ｏ3 結晶基板で
あることを特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をエピタキシャ
ル成長させた上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面が凹凸構造
を有することを特徴とする請求項１３記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１５】 上記結晶基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶基板であることを特徴とする請求項６
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１６】 上記結晶基板は石英基板であることを
特徴とする請求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板。 - 【請求項１７】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層上にＡｌ2 Ｏ3結晶層を有することを特徴とする請
求項６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１８】 少なくとも一主面がアモルファスの基
板と、 上記基板の上記一主面に成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項１９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項１８記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項２０】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項１８記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項２１】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項１８記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板。 - 【請求項２２】 基板上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層を成長さ
せ、上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２３】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項２２記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項２２記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２５】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項２２記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２６】 上記基板は結晶基板であることを特徴
とする請求項２２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板の製造方法。 - 【請求項２７】 上記結晶基板はＳｉ基板であることを
特徴とする請求項２６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２８】 上記Ｓｉ基板は（００１）面方位を有
することを特徴とする請求項２７記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２９】 上記Ｓｉ基板は（１１１）面方位を有
することを特徴とする請求項２７記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３０】 上記結晶基板はＡｌ2 Ｏ3 結晶基板で
あることを特徴とする請求項２６記載の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３１】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させた上
記Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面が凹凸構造を有することを
特徴とする請求項３０記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３２】 上記結晶基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶基板であることを特徴とする請求項２
６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造
方法。 - 【請求項３３】 上記結晶基板は石英基板であることを
特徴とする請求項２６記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３４】 上記基板は少なくとも一主面がアモル
ファスの基板であることを特徴とする請求項２２記載の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３５】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板を除去するようにしたこ
とを特徴とする請求項２２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項３６】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板および上記Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層を除去するようにしたことを特徴とする請求項２２
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。 - 【請求項３７】 上記基板の両主面上に上記Ａｌ2 Ｏ3
結晶層および上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を順次成長させるようにしたことを特徴とする請求項２
２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造
方法。 - 【請求項３８】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層および上記窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、上記
基板を除去するようにしたことを特徴とする請求項３７
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。 - 【請求項３９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層および上記窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を同一の成長装置を用
いて成長させるようにしたことを特徴とする請求項２２
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。 - 【請求項４０】 上記基板上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
成長させた後、熱処理を行うことにより上記γ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層に相転移させ、上記
α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
請求項２２記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板の製造方法。 - 【請求項４１】 エピタキシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結
晶層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４２】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項４１記載の半導体装
置。 - 【請求項４３】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項４１記載の半導
体装置。 - 【請求項４４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項４１記載の半導
体装置。 - 【請求項４５】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層上のＡｌ2 Ｏ3結晶層を有することを特徴とする請
求項４１記載の半導体装置。 - 【請求項４６】 結晶基板と、上記結晶基板上にエピタ
キシャル成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項４７】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項４６記載の半導体装
置。 - 【請求項４８】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項４６記載の半導
体装置。 - 【請求項４９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項４６記載の半導
体装置。 - 【請求項５０】 上記結晶基板はＳｉ基板であることを
特徴とする請求項４６記載の半導体装置。 - 【請求項５１】 上記Ｓｉ基板は（００１）面方位を有
することを特徴とする請求項５０記載の半導体装置。 - 【請求項５２】 上記Ｓｉ基板は（１１１）面方位を有
することを特徴とする請求項５０記載の半導体装置。 - 【請求項５３】 上記結晶基板はＡｌ2 Ｏ3 結晶基板で
あることを特徴とする請求項４６記載の半導体装置。 - 【請求項５４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層をエピタキシャ
ル成長させた上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面が凹凸構造
を有することを特徴とする請求項５３記載の半導体装
置。 - 【請求項５５】 上記結晶基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶基板であることを特徴とする請求項４
６記載の半導体装置。 - 【請求項５６】 上記結晶基板は石英基板であることを
特徴とする請求項４６記載の半導体装置。 - 【請求項５７】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層上にＡｌ2 Ｏ3結晶層を有することを特徴とする請
求項４６記載の半導体装置。 - 【請求項５８】 少なくとも一主面がアモルファスの基
板と、 上記基板の上記一主面に成長したＡｌ2 Ｏ3 結晶層と、 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層とを有することを特徴とする半導体装置。 - 【請求項５９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項５８記載の半導体装
置。 - 【請求項６０】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項５８記載の半導
体装置。 - 【請求項６１】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項５８記載の半導
体装置。 - 【請求項６２】 窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
上のＡｌ2 Ｏ3 結晶層を有することを特徴とする半導体
装置。 - 【請求項６３】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項６２記載の半導体装
置。 - 【請求項６４】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項６２記載の半導
体装置。 - 【請求項６５】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項６２記載の半導
体装置。 - 【請求項６６】 基板上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層を成長さ
せ、上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
半導体装置の製造方法。 - 【請求項６７】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項６６記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項６８】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項６６記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項６９】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項６６記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項７０】 上記基板は結晶基板であることを特徴
とする請求項６６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７１】 上記結晶基板はＳｉ基板であることを
特徴とする請求項７０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７２】 上記Ｓｉ基板は（００１）面方位を有
することを特徴とする請求項７１記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７３】 上記Ｓｉ基板は（１１１）面方位を有
することを特徴とする請求項７１記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７４】 上記結晶基板はＡｌ2 Ｏ3 結晶基板で
あることを特徴とする請求項７０記載の半導体装置の製
造方法。 - 【請求項７５】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させた上
記Ａｌ2 Ｏ3 結晶基板の表面が凹凸構造を有することを
特徴とする請求項７４記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７６】 上記結晶基板は窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族
化合物半導体結晶基板であることを特徴とする請求項７
０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７７】 上記結晶基板は石英基板であることを
特徴とする請求項７０記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７８】 上記基板は少なくとも一主面がアモル
ファスの基板であることを特徴とする請求項６６記載の
半導体装置の製造方法。 - 【請求項７９】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板を除去するようにしたこ
とを特徴とする請求項６６記載の半導体装置の製造方
法。 - 【請求項８０】 上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層を成長させた後、上記基板および上記Ａｌ2 Ｏ3 結
晶層を除去するようにしたことを特徴とする請求項６６
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８１】 上記基板の両主面上に上記Ａｌ2 Ｏ3
結晶層および上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層
を順次成長させるようにしたことを特徴とする請求項６
６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８２】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層および上記窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた後、上記
基板を除去するようにしたことを特徴とする請求項６６
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８３】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層および上記窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を同一の成長装置を用
いて成長させるようにしたことを特徴とする請求項６６
記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８４】 上記基板上にγ−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層を
成長させた後、熱処理を行うことにより上記γ−Ａｌ2
Ｏ3 結晶層をα−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層に相転移させ、上記
α−Ａｌ2 Ｏ3 結晶層上に上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層を成長させるようにしたことを特徴とする
請求項６６記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項８５】 基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を成長させ、上記窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層上にＡｌ2 Ｏ3 結晶層を成長させるようにした
ことを特徴とする半導体装置の製造方法。 - 【請求項８６】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層は連続膜または
島状であることを特徴とする請求項８５記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項８７】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はγ−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項８５記載の半導
体装置の製造方法。 - 【請求項８８】 上記Ａｌ2 Ｏ3 結晶層はα−Ａｌ2 Ｏ
3 結晶層であることを特徴とする請求項８５記載の半導
体装置の製造方法。
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| JP33584998A JP2000164510A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 |
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| JP33584998A JP2000164510A (ja) | 1998-11-26 | 1998-11-26 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板およびその製造方法ならびに半導体装置およびその製造方法 |
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-
1998
- 1998-11-26 JP JP33584998A patent/JP2000164510A/ja active Pending
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