JP3771952B2 - 単結晶ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法、発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】
この発明は、単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法、発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法に関し、特に、窒化物系単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光素子やトランジスタの製造に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、その禁制帯幅が２．８ｅＶから６．８ｅＶに亘っており、赤色から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が理論上可能であるため、近年、注目を集めている。
【０００３】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザーなどを製造する場合には、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮなどを多層に積層した多層構造を形成する必要がある。従って、この多層構造において各層の結晶性および表面状態を良好にすることが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の格子定数は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の場合と異なり、相互にかなり異なっていることから、欠陥を発生することなく所要の厚さの単結晶層を成長させることは一般に困難である。逆に言えば、成長層の厚さを一定値以上にすると、欠陥が発生して結晶性や表面状態の劣化が生じるのを避けることができない。例えば、ＧａＮ層上にＡｌＮ層を成長させる場合、ＡｌＮおよびＧａＮの格子定数はａ軸方向で３％異なっているため、欠陥を発生することなく成長させることができる単結晶層の厚さは理論上は高々２０ｎｍ程度に過ぎず、これ以上の厚さに成長させると、欠陥が発生して結晶性および表面状態とも劣化してしまう。
【０００５】
この問題を実例について説明する。すなわち、ＧａＮ層上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長させ、その表面を光学顕微鏡により観察したところ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の厚さが３００ｎｍ程度でクロスハッチパターンが見られた。図２Ｂにその一例を示す。このクロスハッチパターンは、ＧａＮ層とＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層との間の格子定数差による引っ張り力がこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層に加わって裂けが生じたことによるものである。このような成長層の裂けは、導波路構造を有する発光素子においては、光反射の原因となり、素子の劣化の原因となっている。
【０００６】
従って、この発明の目的は、格子定数が大きく異なる下地の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に高品質の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を所要の厚さに成長させることができる単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法ならびにこれを用いた発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の第２の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第３の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第４の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第５の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第６の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明においては、典型的には、気相成長法として有機金属化学気相成長法を用いる。
【００１２】
この発明において、気相成長法としては、有機金属化学気相成長法のほかに、分子線エピタキシー法を用いてもよい。
【００１３】
この発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光素子のほか、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたトランジスタなどの製造に適用することが可能である。
【００１４】
【作用】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によれば、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を成長させ、この非単結晶バッファ層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしているので、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間に大きな格子定数差があっても、非単結晶バッファ層内で格子緩和が起こることにより、第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はそれ自身の格子定数をもって非単結晶バッファ層上に成長することができる。
【００１５】
上述のように構成されたこの発明の第２の発明による単結晶ＡｌＧａＮ層の成長方法によれば、単結晶ＧａＮ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を成長させ、この非単結晶バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を成長させるようにしているので、単結晶ＧａＮ層と単結晶ＡｌＧａＮ層との間に大きな格子定数差があっても、非単結晶バッファ層内で格子緩和が起こることにより、単結晶ＡｌＧａＮ層はそれ自身の格子定数をもって非単結晶バッファ層上に成長することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１はこの発明の第１実施例を示す。この第１実施例においては、サファイア基板上に有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、この第１実施例においては、まず、ｃ面サファイア基板１上に例えば成長温度５６０℃でＧａＮバッファ層２を成長させた後、成長温度を例えば１０００℃に上昇させ、このＧａＮバッファ層２上にＧａＮ層３を成長させる。ここで、ＧａＮバッファ層２の厚さは例えば３０ｎｍ、ＧａＮ層３の厚さは例えば２μｍである。これらのＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３の成長の際には、原料ガスとしては、例えば、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、キャリアガスとしては、例えば水素（Ｈ2 ）および窒素（Ｎ2 ）を用い、それらの供給量は例えばＴＭＧが１３０μｍｏｌ／分、ＮＨ3 が０．４ｍｏｌ／分、Ｈ2 が８ｌ／分、Ｎ2 が５ｌ／分である。このようにｃ面サファイア基板１上に低温でまずＧａＮバッファ層２を成長させ、このＧａＮバッファ層２上に成長温度１０００℃でＧａＮ層３を成長させることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＧａＮ層３を成長させることができる。この技術は、特開平２−２２９４７６号公報および特開平４−２９７０２３号公報に開示されている技術と同様なものである。
【００１９】
次に、ＴＭＧおよびＮＨ3 に加えてＡｌ原料として例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をさらに供給するとともに、成長温度を再び５６０℃に下げ、ＧａＮ層３上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させる。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４の厚さは例えば１０ｎｍである。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４の成長の際のＴＭＡの供給量は例えば３０μｍｏｌ／分である。ここで、この低温で成長させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４は、下地の単結晶のＧａＮ層３の結晶方位を受け継いでいるものの、非単結晶、すなわち多結晶または非晶質状態になっていると考えられる。
【００２０】
次に、ＴＭＡおよびＴＭＧの供給を遮断した後、成長温度を１０００℃に上昇させ、上記流量のＴＭＡおよびＴＭＧを供給し、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を成長させる。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば１μｍである。ここで、ＧａＮとＡｌＧａＮとの間には大きな格子定数差があるが、多結晶または非晶質のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４内で格子緩和が起こることにより、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５はそれ自身の格子定数をもってこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上に成長することができる。これによって、単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を１μｍと十分に厚く成長させることができる。
【００２１】
このようにして得られたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により観察したところ、クロスハッチパターンのない鏡面であった。図２Ａに、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により撮影した一例を示す。一方、比較のために、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させずにｃ面サファイア基板１上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を直接成長させた場合のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により撮影した一例を図２Ｂに示す。図２Ｂからわかるように、ｃ面サファイア基板１上に直接成長させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面には、クロスハッチパターンが見られ、これはこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５に裂けが生じていることを示す。
【００２２】
以上のように、この第１実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を例えば成長温度１０００℃で成長させるようにしていることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を十分な厚さに成長させることができる。
【００２３】
次に、この発明の第２実施例について説明する。この第２実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００２４】
図３に示すように、この第２実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２、ＧａＮ層３、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４およびＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を順次成長させる。ただし、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば０．５μｍとする。
【００２５】
次に、例えば成長温度１０００℃でＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５上にＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を順次成長させる。この場合、ＧａＮ層６の厚さは例えば３０ｎｍ、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７の厚さは例えば０．５μｍ、ＧａＮ層８の厚さは例えば１００ｎｍとする。
【００２６】
以上のように、この第２実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、ＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を例えば成長温度１０００℃で順次成長させるようにしていることにより、これらのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、ＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を、表面が鏡面の高品質の単結晶でしかも十分な厚さに成長させることができる。これによって、高品質のＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造を形成することができ、このＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造により、光の反射損失がない良好な導波路構造を形成することができる。
【００２７】
次に、この発明の第３実施例について説明する。この第３実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ／ＧａＩｎＮヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００２８】
図４に示すように、この第３実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３を順次成長させる。
【００２９】
次に、ＴＭＧおよびＮＨ3 の供給を遮断した後、成長温度を例えば５６０℃に下げ、ＴＭＧおよびＮＨ3 に加えてＩｎ原料として例えばトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）をさらに供給し、ＧａＮ層３上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９の厚さは例えば１５ｎｍである。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９の成長の際のＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給量はそれぞれ例えば１３μｍｏｌ／分および５０μｍｏｌ／分である。ここで、この低温で成長させたＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９は、下地の単結晶ＧａＮ層３の結晶方位を受け継いでいるものの、非単結晶、すなわち多結晶または非晶質状態になっていると考えられる。
【００３０】
次に、ＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給を遮断した後、成長温度を例えば８００℃に上昇させ、上記流量のＴＭＧおよびＴＭＩｎを供給し、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０の厚さは例えば１μｍである。ここで、ＧａＮとＧａＩｎＮとの間には大きな格子定数差があるが、多結晶または非晶質のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９内で格子緩和が起こることにより、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０はそれ自身の格子定数をもってこのＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上に成長することができる。これによって、単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を１μｍと十分に厚く成長させることができる。
【００３１】
以上のように、この第３実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９を成長させ、このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を例えば成長温度８００℃で成長させるようにしていることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を十分な厚さに成長させることができる。
【００３２】
次に、この発明の第４実施例について説明する。この第４実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００３３】
図５に示すように、この第４実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２、ＧａＮ層３、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４およびＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を順次成長させる。ただし、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば０．５μｍとする。
【００３４】
次に、第３実施例と同様にして、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５上に例えば成長温度８００℃でＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１の厚さは例えば１５ｎｍである。
【００３５】
次に、ＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給を遮断した後、成長温度を１０００℃に上昇させ、第２実施例のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８と同様にして、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を成長させる。Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２の厚さは例えば０．５μｍ、ＧａＮ層１３の厚さは例えば１００ｎｍである。
【００３６】
以上のように、この第４実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を順次成長させるようにしていることにより、これらのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を、表面が鏡面の高品質の単結晶でしかも十分な厚さに成長させることができる。これによって、高品質のＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造を形成することができ、このＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造により良好な導波路構造を形成することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施例につき具体的に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるものでなく、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。
【００３８】
例えば、上述の第１実施例〜第４実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、これと異なる数値を用いてもよい。
【００３９】
なお、この発明をトランジスタなどの製造に適用する場合、窒化物系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に裂けが生じないことにより、キャリアの移動が阻害されないという利点を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明によれば、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を気相成長法により成長させ、この非単結晶バッファ層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気相成長法により成長させるようにしていることにより、格子定数が大きく異なる下地の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に高品質の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を所要の厚さに成長させることができる。
【００４１】
また、この発明の第２の発明によれば、単結晶ＧａＮ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を気相成長法により成長させ、この非単結晶バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を気相成長法により成長させるようにしていることにより、格子定数が大きく異なる下地の単結晶ＧａＮ層上に高品質の単結晶ＡｌＧａＮ層を所要の厚さに成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１実施例により形成されたＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造におけるＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の表面を撮影した光学顕微鏡写真および従来の技術により形成されたＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造におけるＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の表面を撮影した光学顕微鏡写真である。
【図３】この発明の第２実施例を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第３実施例を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第４実施例を説明するための略線図である。
【符号の説明】
１ ｃ面サファイア基板
２ ＧａＮバッファ層
３、６、８、１３ ＧａＮ層
４ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層
５、７、１２ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層
９ Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層
１０、１１ Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層
【産業上の利用分野】
この発明は、単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法、発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法に関し、特に、窒化物系単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光素子やトランジスタの製造に用いて好適なものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮなどの窒化物（ナイトライド）系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体は、その禁制帯幅が２．８ｅＶから６．８ｅＶに亘っており、赤色から紫外線の発光が可能な発光素子の実現が理論上可能であるため、近年、注目を集めている。
【０００３】
この窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体により発光ダイオード（ＬＥＤ）や半導体レーザーなどを製造する場合には、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮなどを多層に積層した多層構造を形成する必要がある。従って、この多層構造において各層の結晶性および表面状態を良好にすることが必要となる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、ＡｌＧａＮ、ＧａＩｎＮ、ＧａＮなどの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の格子定数は、ＡｌＧａＡｓ／ＧａＡｓ系の場合と異なり、相互にかなり異なっていることから、欠陥を発生することなく所要の厚さの単結晶層を成長させることは一般に困難である。逆に言えば、成長層の厚さを一定値以上にすると、欠陥が発生して結晶性や表面状態の劣化が生じるのを避けることができない。例えば、ＧａＮ層上にＡｌＮ層を成長させる場合、ＡｌＮおよびＧａＮの格子定数はａ軸方向で３％異なっているため、欠陥を発生することなく成長させることができる単結晶層の厚さは理論上は高々２０ｎｍ程度に過ぎず、これ以上の厚さに成長させると、欠陥が発生して結晶性および表面状態とも劣化してしまう。
【０００５】
この問題を実例について説明する。すなわち、ＧａＮ層上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層を成長させ、その表面を光学顕微鏡により観察したところ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の厚さが３００ｎｍ程度でクロスハッチパターンが見られた。図２Ｂにその一例を示す。このクロスハッチパターンは、ＧａＮ層とＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層との間の格子定数差による引っ張り力がこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層に加わって裂けが生じたことによるものである。このような成長層の裂けは、導波路構造を有する発光素子においては、光反射の原因となり、素子の劣化の原因となっている。
【０００６】
従って、この発明の目的は、格子定数が大きく異なる下地の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に高品質の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を所要の厚さに成長させることができる単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法ならびにこれを用いた発光素子の製造方法およびトランジスタの製造方法を提供することにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、この発明の第１の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【０００９】
この発明の第２の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第３の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第４の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第５の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＧａＩｎＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
この発明の第６の発明は、
サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
単結晶ＧａＮ層上に、単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするものである。
【００１１】
この発明においては、典型的には、気相成長法として有機金属化学気相成長法を用いる。
【００１２】
この発明において、気相成長法としては、有機金属化学気相成長法のほかに、分子線エピタキシー法を用いてもよい。
【００１３】
この発明は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた発光素子のほか、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いたトランジスタなどの製造に適用することが可能である。
【００１４】
【作用】
上述のように構成されたこの発明の第１の発明による単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法によれば、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を成長させ、この非単結晶バッファ層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させるようにしているので、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層と第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層との間に大きな格子定数差があっても、非単結晶バッファ層内で格子緩和が起こることにより、第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層はそれ自身の格子定数をもって非単結晶バッファ層上に成長することができる。
【００１５】
上述のように構成されたこの発明の第２の発明による単結晶ＡｌＧａＮ層の成長方法によれば、単結晶ＧａＮ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を成長させ、この非単結晶バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を成長させるようにしているので、単結晶ＧａＮ層と単結晶ＡｌＧａＮ層との間に大きな格子定数差があっても、非単結晶バッファ層内で格子緩和が起こることにより、単結晶ＡｌＧａＮ層はそれ自身の格子定数をもって非単結晶バッファ層上に成長することができる。
【００１６】
【実施例】
以下、この発明の実施例について図面を参照しながら説明する。
【００１７】
図１はこの発明の第１実施例を示す。この第１実施例においては、サファイア基板上に有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）法によりＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００１８】
図１に示すように、この第１実施例においては、まず、ｃ面サファイア基板１上に例えば成長温度５６０℃でＧａＮバッファ層２を成長させた後、成長温度を例えば１０００℃に上昇させ、このＧａＮバッファ層２上にＧａＮ層３を成長させる。ここで、ＧａＮバッファ層２の厚さは例えば３０ｎｍ、ＧａＮ層３の厚さは例えば２μｍである。これらのＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３の成長の際には、原料ガスとしては、例えば、Ｇａ原料としてトリメチルガリウム（ＴＭＧ）、Ｎ原料としてアンモニア（ＮＨ3 ）を用い、キャリアガスとしては、例えば水素（Ｈ2 ）および窒素（Ｎ2 ）を用い、それらの供給量は例えばＴＭＧが１３０μｍｏｌ／分、ＮＨ3 が０．４ｍｏｌ／分、Ｈ2 が８ｌ／分、Ｎ2 が５ｌ／分である。このようにｃ面サファイア基板１上に低温でまずＧａＮバッファ層２を成長させ、このＧａＮバッファ層２上に成長温度１０００℃でＧａＮ層３を成長させることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＧａＮ層３を成長させることができる。この技術は、特開平２−２２９４７６号公報および特開平４−２９７０２３号公報に開示されている技術と同様なものである。
【００１９】
次に、ＴＭＧおよびＮＨ3 に加えてＡｌ原料として例えばトリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）をさらに供給するとともに、成長温度を再び５６０℃に下げ、ＧａＮ層３上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させる。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４の厚さは例えば１０ｎｍである。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４の成長の際のＴＭＡの供給量は例えば３０μｍｏｌ／分である。ここで、この低温で成長させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４は、下地の単結晶のＧａＮ層３の結晶方位を受け継いでいるものの、非単結晶、すなわち多結晶または非晶質状態になっていると考えられる。
【００２０】
次に、ＴＭＡおよびＴＭＧの供給を遮断した後、成長温度を１０００℃に上昇させ、上記流量のＴＭＡおよびＴＭＧを供給し、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を成長させる。このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば１μｍである。ここで、ＧａＮとＡｌＧａＮとの間には大きな格子定数差があるが、多結晶または非晶質のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４内で格子緩和が起こることにより、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５はそれ自身の格子定数をもってこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上に成長することができる。これによって、単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を１μｍと十分に厚く成長させることができる。
【００２１】
このようにして得られたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により観察したところ、クロスハッチパターンのない鏡面であった。図２Ａに、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により撮影した一例を示す。一方、比較のために、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させずにｃ面サファイア基板１上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を直接成長させた場合のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面を光学顕微鏡により撮影した一例を図２Ｂに示す。図２Ｂからわかるように、ｃ面サファイア基板１上に直接成長させたＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の表面には、クロスハッチパターンが見られ、これはこのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５に裂けが生じていることを示す。
【００２２】
以上のように、この第１実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を例えば成長温度１０００℃で成長させるようにしていることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を十分な厚さに成長させることができる。
【００２３】
次に、この発明の第２実施例について説明する。この第２実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００２４】
図３に示すように、この第２実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２、ＧａＮ層３、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４およびＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を順次成長させる。ただし、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば０．５μｍとする。
【００２５】
次に、例えば成長温度１０００℃でＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５上にＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を順次成長させる。この場合、ＧａＮ層６の厚さは例えば３０ｎｍ、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７の厚さは例えば０．５μｍ、ＧａＮ層８の厚さは例えば１００ｎｍとする。
【００２６】
以上のように、この第２実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、ＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を例えば成長温度１０００℃で順次成長させるようにしていることにより、これらのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、ＧａＮ層６、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８を、表面が鏡面の高品質の単結晶でしかも十分な厚さに成長させることができる。これによって、高品質のＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造を形成することができ、このＧａＮ／ＡｌＧａＮダブルヘテロ構造により、光の反射損失がない良好な導波路構造を形成することができる。
【００２７】
次に、この発明の第３実施例について説明する。この第３実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＧａＮ／ＧａＩｎＮヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００２８】
図４に示すように、この第３実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２およびＧａＮ層３を順次成長させる。
【００２９】
次に、ＴＭＧおよびＮＨ3 の供給を遮断した後、成長温度を例えば５６０℃に下げ、ＴＭＧおよびＮＨ3 に加えてＩｎ原料として例えばトリメチルインジウム（ＴＭＩｎ）をさらに供給し、ＧａＮ層３上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９の厚さは例えば１５ｎｍである。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９の成長の際のＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給量はそれぞれ例えば１３μｍｏｌ／分および５０μｍｏｌ／分である。ここで、この低温で成長させたＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９は、下地の単結晶ＧａＮ層３の結晶方位を受け継いでいるものの、非単結晶、すなわち多結晶または非晶質状態になっていると考えられる。
【００３０】
次に、ＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給を遮断した後、成長温度を例えば８００℃に上昇させ、上記流量のＴＭＧおよびＴＭＩｎを供給し、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０の厚さは例えば１μｍである。ここで、ＧａＮとＧａＩｎＮとの間には大きな格子定数差があるが、多結晶または非晶質のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９内で格子緩和が起こることにより、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０はそれ自身の格子定数をもってこのＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上に成長することができる。これによって、単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を１μｍと十分に厚く成長させることができる。
【００３１】
以上のように、この第３実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９を成長させ、このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層９上にＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を例えば成長温度８００℃で成長させるようにしていることにより、表面が鏡面の高品質の単結晶のＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１０を十分な厚さに成長させることができる。
【００３２】
次に、この発明の第４実施例について説明する。この第４実施例においては、サファイア基板上にＭＯＣＶＤ法によりＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造を形成する場合について説明する。
【００３３】
図５に示すように、この第４実施例においては、まず、第１実施例と同様にして、ｃ面サファイア基板１上にＧａＮバッファ層２、ＧａＮ層３、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４およびＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５を順次成長させる。ただし、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５の厚さは例えば０．５μｍとする。
【００３４】
次に、第３実施例と同様にして、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５上に例えば成長温度８００℃でＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１を成長させる。このＧａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１の厚さは例えば１５ｎｍである。
【００３５】
次に、ＴＭＧおよびＴＭＩｎの供給を遮断した後、成長温度を１０００℃に上昇させ、第２実施例のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層７およびＧａＮ層８と同様にして、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を成長させる。Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２の厚さは例えば０．５μｍ、ＧａＮ層１３の厚さは例えば１００ｎｍである。
【００３６】
以上のように、この第４実施例によれば、ＧａＮ層３上にまず低温で非単結晶のＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４を成長させ、このＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層４上にＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を順次成長させるようにしていることにより、これらのＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層５、Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層１１、Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層１２およびＧａＮ層１３を、表面が鏡面の高品質の単結晶でしかも十分な厚さに成長させることができる。これによって、高品質のＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造を形成することができ、このＡｌＧａＮ／ＧａＩｎＮダブルヘテロ構造により良好な導波路構造を形成することができる。
【００３７】
以上、この発明の実施例につき具体的に説明したが、この発明は、上述の実施例に限定されるものでなく、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。
【００３８】
例えば、上述の第１実施例〜第４実施例において挙げた数値はあくまでも例に過ぎず、これと異なる数値を用いてもよい。
【００３９】
なお、この発明をトランジスタなどの製造に適用する場合、窒化物系のＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層に裂けが生じないことにより、キャリアの移動が阻害されないという利点を得ることができる。
【００４０】
【発明の効果】
以上説明したように、この発明の第１の発明によれば、第１の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を気相成長法により成長させ、この非単結晶バッファ層上に第２の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を気相成長法により成長させるようにしていることにより、格子定数が大きく異なる下地の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層上に高品質の窒化物系の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を所要の厚さに成長させることができる。
【００４１】
また、この発明の第２の発明によれば、単結晶ＧａＮ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層とほぼ同一の組成を有する非単結晶バッファ層を気相成長法により成長させ、この非単結晶バッファ層上に単結晶ＡｌＧａＮ層を気相成長法により成長させるようにしていることにより、格子定数が大きく異なる下地の単結晶ＧａＮ層上に高品質の単結晶ＡｌＧａＮ層を所要の厚さに成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の第１実施例を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１実施例により形成されたＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造におけるＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の表面を撮影した光学顕微鏡写真および従来の技術により形成されたＧａＮ／ＡｌＧａＮヘテロ構造におけるＡｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層の表面を撮影した光学顕微鏡写真である。
【図３】この発明の第２実施例を説明するための断面図である。
【図４】この発明の第３実施例を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第４実施例を説明するための略線図である。
【符号の説明】
１ ｃ面サファイア基板
２ ＧａＮバッファ層
３、６、８、１３ ＧａＮ層
４ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎバッファ層
５、７、１２ Ａｌ0.15Ｇａ0.85Ｎ層
９ Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎバッファ層
１０、１１ Ｇａ0.92Ｉｎ0.08Ｎ層
Claims (8)
- サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＧａＩｎＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 上記気相成長法として有機金属化学気相成長法を用いることを特徴とする請求項１記載の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。
- サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＡｌＧａＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 上記気相成長法として有機金属化学気相成長法を用いることを特徴とする請求項３記載の単結晶ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。
- サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＧａＩｎＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにした発光素子の製造方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＡｌＧａＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とする発光素子の製造方法。 - サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＧａＩｎＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＧａＩｎＮ層と同一組成の非単結晶ＧａＩｎＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＧａＩｎＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするトランジスタの製造方法。 - サファイア基板上に、バッファ層と、単結晶ＧａＮ層と、単結晶ＡｌＧａＮ層とを気相成長法により順次成長させるようにしたトランジスタの製造方法であって、
上記単結晶ＧａＮ層上に、上記単結晶ＡｌＧａＮ層と同一組成の非単結晶ＡｌＧａＮからなる格子緩和バッファ層を気相成長法により４５０〜８００℃の成長温度で成長させた 後、この格子緩和バッファ層上に上記単結晶ＡｌＧａＮ層を上記格子緩和バッファ層の成長温度よりも高い成長温度で成長させるようにした
ことを特徴とするトランジスタの製造方法。
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