JPH08208385A - 窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法 - Google Patents
窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法Info
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- JPH08208385A JPH08208385A JP1188595A JP1188595A JPH08208385A JP H08208385 A JPH08208385 A JP H08208385A JP 1188595 A JP1188595 A JP 1188595A JP 1188595 A JP1188595 A JP 1188595A JP H08208385 A JPH08208385 A JP H08208385A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 結晶成長温度における希土類３Ｂ族ペロブス
カイト基板の表面劣化を防止して高品質のＧａＮ系半導
体結晶を成長させることができる結晶成長方法、或は同
基板の｛１０１｝面または｛０１１｝面上にＧａＮ系半
導体結晶のｃ面を安定して成長させることができる結晶
成長方法を提供し、それによって青色発光材料として好
適な良質のＧａＮ系半導体結晶を得る。 【構成】 面方位（１０１）のＮｄＧａＯ3 基板を、成
長開始前に、予めＨ2 及びＮＨ3 雰囲気中で７００℃〜
１２００℃の温度で熱処理する。または、面方位（０１
１）のＮｄＧａＯ3 基板を、成長開始前に、予めＮＨ3
雰囲気下にさらして処理する。 【効果】 ＧａＮ系半導体結晶が基板上の全面に均一に
成長し、或はＧａＮ系半導体結晶のｃ面が安定して成長
し、青色発光用半導体材料として良好なＧａＮ系半導体
結晶が得られる。
カイト基板の表面劣化を防止して高品質のＧａＮ系半導
体結晶を成長させることができる結晶成長方法、或は同
基板の｛１０１｝面または｛０１１｝面上にＧａＮ系半
導体結晶のｃ面を安定して成長させることができる結晶
成長方法を提供し、それによって青色発光材料として好
適な良質のＧａＮ系半導体結晶を得る。 【構成】 面方位（１０１）のＮｄＧａＯ3 基板を、成
長開始前に、予めＨ2 及びＮＨ3 雰囲気中で７００℃〜
１２００℃の温度で熱処理する。または、面方位（０１
１）のＮｄＧａＯ3 基板を、成長開始前に、予めＮＨ3
雰囲気下にさらして処理する。 【効果】 ＧａＮ系半導体結晶が基板上の全面に均一に
成長し、或はＧａＮ系半導体結晶のｃ面が安定して成長
し、青色発光用半導体材料として良好なＧａＮ系半導体
結晶が得られる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、窒化ガリウム（Ｇａ
Ｎ）系半導体結晶の成長方法に関し、特に青色発光材料
として好適な、結晶性の優れたＧａＮ系半導体結晶のエ
ピタキシャル成長方法に関する。なお、本明細書におい
ては、ＧａＮ系結晶とは、ＧａＮ、ＡｌＮ（窒化アルミ
ニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）及びそれらの混晶
であるＩｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y Ｎ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ
＋ｙ≦１）を含むものである。
Ｎ）系半導体結晶の成長方法に関し、特に青色発光材料
として好適な、結晶性の優れたＧａＮ系半導体結晶のエ
ピタキシャル成長方法に関する。なお、本明細書におい
ては、ＧａＮ系結晶とは、ＧａＮ、ＡｌＮ（窒化アルミ
ニウム）、ＩｎＮ（窒化インジウム）及びそれらの混晶
であるＩｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y Ｎ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ
＋ｙ≦１）を含むものである。
【０００２】
【従来の技術】近時、青色発光材料としてＧａＮ系半導
体が注目されている。従来、ＧａＮ系半導体結晶をエピ
タキシャル成長させる場合、サファイア（α−Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板を用い、ＧａＮ系半導体結晶の（０００１）面
をサファイア基板の（０００１）面上に一致させること
が多い。その際の格子定数のずれは１６％にもなり、結
晶性の優れたＧａＮ系半導体結晶を成長させることがで
きないという問題点があった。
体が注目されている。従来、ＧａＮ系半導体結晶をエピ
タキシャル成長させる場合、サファイア（α−Ａｌ2 Ｏ
3 ）基板を用い、ＧａＮ系半導体結晶の（０００１）面
をサファイア基板の（０００１）面上に一致させること
が多い。その際の格子定数のずれは１６％にもなり、結
晶性の優れたＧａＮ系半導体結晶を成長させることがで
きないという問題点があった。
【０００３】その解決策として、サファイア基板上にバ
ッファ層となるＡｌＮ膜を成長させ、そのＡｌＮ膜上に
ＧａＮ系半導体結晶を成長させる方法（特公昭５９−４
８７９４号、特開平２−２２９４７６号）や、ＧａＡｌ
Ｎよりなるバッファ層の上にＧａＮ系半導体結晶を成長
させる方法（特開平４−２９７０２３号）などが提案さ
れている。これらの提案によれば、バッファ層の導入に
より、サファイア基板とＧａＮ系半導体結晶との格子不
整合が緩和され、ＧａＮ系半導体結晶の表面モフォロジ
や結晶性が向上するとされている。
ッファ層となるＡｌＮ膜を成長させ、そのＡｌＮ膜上に
ＧａＮ系半導体結晶を成長させる方法（特公昭５９−４
８７９４号、特開平２−２２９４７６号）や、ＧａＡｌ
Ｎよりなるバッファ層の上にＧａＮ系半導体結晶を成長
させる方法（特開平４−２９７０２３号）などが提案さ
れている。これらの提案によれば、バッファ層の導入に
より、サファイア基板とＧａＮ系半導体結晶との格子不
整合が緩和され、ＧａＮ系半導体結晶の表面モフォロジ
や結晶性が向上するとされている。
【０００４】また、他の解決策として、アルミニウムガ
ーネット（ＲｅＡｌ2 Ａｌ3 Ｏ12、但し、ＲｅはＧｄ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのいずれか一
つである。）またはガリウムガーネット（ＲｅＡｌ2 Ｇ
ａ3 Ｏ12、但し、ＲｅはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのいずれか一つであ
る。）よりなる基板を用いる方法（特開昭４９−３８９
９号）などが提案されている。この提案によれば、サフ
ァイアを基板とする場合に比べて格子定数の不一致が大
きく緩和され、また良好な基板表面が容易に得られ、結
晶性のよいＧａＮ結晶を得ることができるとされてい
る。
ーネット（ＲｅＡｌ2 Ａｌ3 Ｏ12、但し、ＲｅはＧｄ，
Ｄｙ，Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのいずれか一
つである。）またはガリウムガーネット（ＲｅＡｌ2 Ｇ
ａ3 Ｏ12、但し、ＲｅはＰｒ，Ｎｄ，Ｓｍ，Ｅｕ，Ｇ
ｄ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙのいずれか一つであ
る。）よりなる基板を用いる方法（特開昭４９−３８９
９号）などが提案されている。この提案によれば、サフ
ァイアを基板とする場合に比べて格子定数の不一致が大
きく緩和され、また良好な基板表面が容易に得られ、結
晶性のよいＧａＮ結晶を得ることができるとされてい
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記Ａ
ｌＮバッファ層やＧａＡｌＮバッファ層を設ける提案で
は、ＧａＮ系半導体結晶とサファイア基板との格子不整
合は解消されていないため、バッファ層を介してもＧａ
Ｎ系半導体結晶は未だかなり歪んだ状態にある。従っ
て、このような歪んだ結晶層を用いて発光素子を作製し
ても、輝度が思ったように向上しないという問題点があ
った。
ｌＮバッファ層やＧａＡｌＮバッファ層を設ける提案で
は、ＧａＮ系半導体結晶とサファイア基板との格子不整
合は解消されていないため、バッファ層を介してもＧａ
Ｎ系半導体結晶は未だかなり歪んだ状態にある。従っ
て、このような歪んだ結晶層を用いて発光素子を作製し
ても、輝度が思ったように向上しないという問題点があ
った。
【０００６】また、上記アルミニウムガーネットやガリ
ウムガーネットを基板に用いる提案では、それら基板の
格子定数が１２．００〜１２．５７オングストロームの
範囲にあるため、それらの結晶の（１１１）面の格子間
隔はＧａＮのａ軸の５倍に対応しており、格子整合性は
必ずしも良くない。従って、ＧａＮ系半導体結晶の歪み
は解消されず、作製した発光素子の輝度が向上しないと
いう問題点があった。
ウムガーネットを基板に用いる提案では、それら基板の
格子定数が１２．００〜１２．５７オングストロームの
範囲にあるため、それらの結晶の（１１１）面の格子間
隔はＧａＮのａ軸の５倍に対応しており、格子整合性は
必ずしも良くない。従って、ＧａＮ系半導体結晶の歪み
は解消されず、作製した発光素子の輝度が向上しないと
いう問題点があった。
【０００７】そこで、本出願人は、先に、ＧａＮ系半導
体結晶との格子整合性がよい基板材料として、ネオジム
ガレート（ＮｄＧａＯ3 ）等の希土類３Ｂ族ペロブスカ
イトが好適であり、その結晶の｛１０１｝面または｛０
１１｝面を利用することを提案した（特願平６−２４６
８０３号）。しかし、その後の研究により、希土類３Ｂ
族ペロブスカイト基板は、還元性雰囲気、特に水素雰囲
気下においてＧａＮの成長温度で基板表面の劣化を起こ
し、その上に高品質のＧａＮ系半導体結晶をエピタキシ
ャル成長させることができないということがわかった。
また、希土類３Ｂ族ペロブスカイトの結晶系（斜方晶）
とＧａＮの結晶系（六方晶）とが異なることにより、希
土類３Ｂ族ペロブスカイト基板上にＧａＮ系半導体結晶
を成長させると、ＧａＮ系半導体結晶の所望の結晶面で
ある（０００１）面（ｃ面）が成長せずに、ｃ面とは異
なる結晶面が成長してしまうことがあるということもわ
かった。
体結晶との格子整合性がよい基板材料として、ネオジム
ガレート（ＮｄＧａＯ3 ）等の希土類３Ｂ族ペロブスカ
イトが好適であり、その結晶の｛１０１｝面または｛０
１１｝面を利用することを提案した（特願平６−２４６
８０３号）。しかし、その後の研究により、希土類３Ｂ
族ペロブスカイト基板は、還元性雰囲気、特に水素雰囲
気下においてＧａＮの成長温度で基板表面の劣化を起こ
し、その上に高品質のＧａＮ系半導体結晶をエピタキシ
ャル成長させることができないということがわかった。
また、希土類３Ｂ族ペロブスカイトの結晶系（斜方晶）
とＧａＮの結晶系（六方晶）とが異なることにより、希
土類３Ｂ族ペロブスカイト基板上にＧａＮ系半導体結晶
を成長させると、ＧａＮ系半導体結晶の所望の結晶面で
ある（０００１）面（ｃ面）が成長せずに、ｃ面とは異
なる結晶面が成長してしまうことがあるということもわ
かった。
【０００８】本発明は、上記事情に鑑みなされたもの
で、その目的は、希土類３Ｂ族ペロブスカイトを基板と
し、結晶成長温度における基板表面の劣化を防止して高
品質のＧａＮ系半導体結晶を成長させることができるよ
うに改良した結晶成長方法を提供し、それによって青色
発光材料として好適な良質のＧａＮ系半導体結晶を得る
ことにある。また、本発明の他の目的は、希土類３Ｂ族
ペロブスカイトを基板とし、その基板の｛１０１｝面ま
たは｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶のｃ面を安定
して成長させることができるように改良した結晶成長方
法を提供し、それによって青色発光材料として好適な良
質のＧａＮ系半導体結晶を得ることである。
で、その目的は、希土類３Ｂ族ペロブスカイトを基板と
し、結晶成長温度における基板表面の劣化を防止して高
品質のＧａＮ系半導体結晶を成長させることができるよ
うに改良した結晶成長方法を提供し、それによって青色
発光材料として好適な良質のＧａＮ系半導体結晶を得る
ことにある。また、本発明の他の目的は、希土類３Ｂ族
ペロブスカイトを基板とし、その基板の｛１０１｝面ま
たは｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶のｃ面を安定
して成長させることができるように改良した結晶成長方
法を提供し、それによって青色発光材料として好適な良
質のＧａＮ系半導体結晶を得ることである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明者は、ＧａＮ系半導体結晶の成長条件を種々
変更して成長実験を行い、その結果、基板表面が劣化せ
ずにその上に高品質のＧａＮ系半導体結晶を成長させる
ことのできる成長雰囲気及び成長温度などを見つけた。
また、本発明者は、ＧａＮ系半導体結晶の成長開始前に
希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の表面を適当な方法で
処理することによって、基板上にＧａＮ系半導体結晶の
ｃ面を安定して成長させることができると考えた。
に、本発明者は、ＧａＮ系半導体結晶の成長条件を種々
変更して成長実験を行い、その結果、基板表面が劣化せ
ずにその上に高品質のＧａＮ系半導体結晶を成長させる
ことのできる成長雰囲気及び成長温度などを見つけた。
また、本発明者は、ＧａＮ系半導体結晶の成長開始前に
希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の表面を適当な方法で
処理することによって、基板上にＧａＮ系半導体結晶の
ｃ面を安定して成長させることができると考えた。
【００１０】本発明は、上記知見及び着想に基づきなさ
れたもので、基板上に窒化ガリウム系半導体結晶を成長
させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペロブス
カイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用い、該基
板を、５Ｂ族の構成元素を含むガス雰囲気中に、７００
℃以上１２００℃以下の温度で保持した後、結晶成長を
行なうことを特徴とする。この発明において、例えば、
前記５Ｂ族の構成元素を含むガスは、アンモニアと水素
の混合ガスであり、前記基板はＮｄＧａＯ3 で表される
ネオジムガレートよりなる。また、本発明は、基板上に
窒化ガリウム系半導体結晶を成長させるにあたり、前記
基板として希土類３Ｂ族ペロブスカイトの｛１０１｝面
または｛０１１｝面を用い、該基板を、予め５Ｂ族元素
の水素化物よりなる雰囲気下にさらして処理した後、窒
化ガリウム系半導体結晶の成長を開始することを特徴と
する。この発明において、例えば、前記５Ｂ族元素の水
素化物は、アンモニア、ヒドラジンまたはヒドラジン誘
導体であり、前記基板はＮｄＧａＯ3 で表されるネオジ
ムガレートよりなる。
れたもので、基板上に窒化ガリウム系半導体結晶を成長
させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペロブス
カイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用い、該基
板を、５Ｂ族の構成元素を含むガス雰囲気中に、７００
℃以上１２００℃以下の温度で保持した後、結晶成長を
行なうことを特徴とする。この発明において、例えば、
前記５Ｂ族の構成元素を含むガスは、アンモニアと水素
の混合ガスであり、前記基板はＮｄＧａＯ3 で表される
ネオジムガレートよりなる。また、本発明は、基板上に
窒化ガリウム系半導体結晶を成長させるにあたり、前記
基板として希土類３Ｂ族ペロブスカイトの｛１０１｝面
または｛０１１｝面を用い、該基板を、予め５Ｂ族元素
の水素化物よりなる雰囲気下にさらして処理した後、窒
化ガリウム系半導体結晶の成長を開始することを特徴と
する。この発明において、例えば、前記５Ｂ族元素の水
素化物は、アンモニア、ヒドラジンまたはヒドラジン誘
導体であり、前記基板はＮｄＧａＯ3 で表されるネオジ
ムガレートよりなる。
【００１１】なお、希土類元素は単一の元素である必要
はなく、周期律表の３Ｂ族元素との混合物でもよい。ま
た、３Ｂ族元素はＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ及びこれらの混合物
である。ここで、｛１０１｝面または｛０１１｝面と
は、それぞれ（１０１）面または（０１１）面と等価な
面を表し、（１~ ０１）面、（１０１~ ）面、（１~ ０
１~ ）面、または（０１~ １）面、（０１１~ ）面、
（０１~ １~ ）面のことである。なお、右肩に“~ ”を
付した指数はマイナスの指数である。また、｛１０１｝
面または｛０１１｝面よりわずかにオフアングルした基
板を用いてもよい。
はなく、周期律表の３Ｂ族元素との混合物でもよい。ま
た、３Ｂ族元素はＡｌ，Ｇａ，Ｉｎ及びこれらの混合物
である。ここで、｛１０１｝面または｛０１１｝面と
は、それぞれ（１０１）面または（０１１）面と等価な
面を表し、（１~ ０１）面、（１０１~ ）面、（１~ ０
１~ ）面、または（０１~ １）面、（０１１~ ）面、
（０１~ １~ ）面のことである。なお、右肩に“~ ”を
付した指数はマイナスの指数である。また、｛１０１｝
面または｛０１１｝面よりわずかにオフアングルした基
板を用いてもよい。
【００１２】
【作用】上記した手段によれば、基板として希土類３Ｂ
族ペロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を
用い、結晶成長開始前に、その基板を、５Ｂ族の構成元
素を含むガス雰囲気中に、７００℃以上１２００℃以下
の温度で保持することによって、基板表面が改質されて
その表面とその後に成長するＧａＮ系半導体結晶の成長
層との結合が強くなり、ＧａＮ系半導体結晶が基板上の
全面に均一に成長する。
族ペロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を
用い、結晶成長開始前に、その基板を、５Ｂ族の構成元
素を含むガス雰囲気中に、７００℃以上１２００℃以下
の温度で保持することによって、基板表面が改質されて
その表面とその後に成長するＧａＮ系半導体結晶の成長
層との結合が強くなり、ＧａＮ系半導体結晶が基板上の
全面に均一に成長する。
【００１３】また、希土類３Ｂ族ペロブスカイトの｛１
０１｝面または｛０１１｝面を用いた基板を、ＧａＮ系
半導体結晶の成長開始前に、予め５Ｂ族元素を含む水素
化物よりなる雰囲気下にさらして処理することによっ
て、基板表面がわずかにエッチングされ、同時に表面が
窒化されるため、その後に成長するＧａＮ系半導体結晶
の配向がｃ軸方向に定まるものと考えられ、基板上にＧ
ａＮ系半導体結晶の（０００１）面（ｃ面）が成長す
る。そして、希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の｛１０
１｝面または｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶のｃ
面が成長することによって、基板とＧａＮ系結晶との格
子不整合は最も小さくなる。
０１｝面または｛０１１｝面を用いた基板を、ＧａＮ系
半導体結晶の成長開始前に、予め５Ｂ族元素を含む水素
化物よりなる雰囲気下にさらして処理することによっ
て、基板表面がわずかにエッチングされ、同時に表面が
窒化されるため、その後に成長するＧａＮ系半導体結晶
の配向がｃ軸方向に定まるものと考えられ、基板上にＧ
ａＮ系半導体結晶の（０００１）面（ｃ面）が成長す
る。そして、希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の｛１０
１｝面または｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶のｃ
面が成長することによって、基板とＧａＮ系結晶との格
子不整合は最も小さくなる。
【００１４】ここで、希土類３Ｂ族ペロブスカイトの
｛１０１｝面または｛０１１｝面を基板として用いる利
点について説明する。一般に、希土類３Ｂ族ペロブスカ
イトは、融点が高く、ＧａＮ系半導体結晶を成長させる
温度において熱的に安定であり、また原料ガスであるＴ
ＥＧ（トリエチルガリウム）やＮＨ3 （アンモニア）や
ＨＣｌ（塩化水素）等に対しても化学的に安定である。
さらに、以下に説明するようにＧａＮ系半導体結晶との
格子整合性も良好である。
｛１０１｝面または｛０１１｝面を基板として用いる利
点について説明する。一般に、希土類３Ｂ族ペロブスカ
イトは、融点が高く、ＧａＮ系半導体結晶を成長させる
温度において熱的に安定であり、また原料ガスであるＴ
ＥＧ（トリエチルガリウム）やＮＨ3 （アンモニア）や
ＨＣｌ（塩化水素）等に対しても化学的に安定である。
さらに、以下に説明するようにＧａＮ系半導体結晶との
格子整合性も良好である。
【００１５】図１に斜方晶系である希土類３Ｂ族ペロブ
スカイト結晶の（０１１）面または（１０１）面の３Ｂ
族原子の配列を示す。図１に点線で示した格子間隔は
（０１１）面ではａ軸の長さに等しく、（１０１）面で
はｂ軸の長さに等しくなり、実線で示した格子間隔は
（０１１）面と（１０１）面ともａ軸、ｂ軸、ｃ軸のそ
れぞれの長さｌa 、ｌb 、ｌc の自乗の和の平方根の２
分の１に等しくなっている。希土類３Ｂ族ペロブスカイ
トでは、上記各軸の間に、ｌa とｌb とが略等しく、か
つ、次式： ｌc ＝√（ｌa2＋ｌb2）／２ の関係が略成り立つため、希土類３Ｂ族ペロブスカイト
結晶の（０１１）面または（１０１）面では、図１に示
されるように略六方格子の状態に配列している。
スカイト結晶の（０１１）面または（１０１）面の３Ｂ
族原子の配列を示す。図１に点線で示した格子間隔は
（０１１）面ではａ軸の長さに等しく、（１０１）面で
はｂ軸の長さに等しくなり、実線で示した格子間隔は
（０１１）面と（１０１）面ともａ軸、ｂ軸、ｃ軸のそ
れぞれの長さｌa 、ｌb 、ｌc の自乗の和の平方根の２
分の１に等しくなっている。希土類３Ｂ族ペロブスカイ
トでは、上記各軸の間に、ｌa とｌb とが略等しく、か
つ、次式： ｌc ＝√（ｌa2＋ｌb2）／２ の関係が略成り立つため、希土類３Ｂ族ペロブスカイト
結晶の（０１１）面または（１０１）面では、図１に示
されるように略六方格子の状態に配列している。
【００１６】次に、ＧａＮの（０００１）面のＧａ原子
の配列を図２に示す。図２に点線で示した格子間隔はａ
軸の長さの√３倍となり、実線で示した格子間隔はａ軸
の長さに等しい。
の配列を図２に示す。図２に点線で示した格子間隔はａ
軸の長さの√３倍となり、実線で示した格子間隔はａ軸
の長さに等しい。
【００１７】図３に、希土類元素としてＮｄ（ネオジ
ム）を選んだ場合の希土類ガリウムペロブスカイト結晶
の（０１１）面または（１０１）面の原子配列と、Ｇａ
Ｎの（０００１）面の原子配列とを対応させた図を示
す。図中の白丸が希土類ガリウムペロブスカイト結晶の
（０１１）面または（１０１）面の原子配列を示し、黒
丸がＧａＮの（０００１）面の原子配列を示す。図３よ
り、ＧａＮのａ軸の長さの√３倍が希土類ガリウムペロ
ブスカイト結晶のａ軸、ｂ軸、ｃ軸のそれぞれの長さの
自乗の和の平方根の２分の１、ａ軸の長さ、あるいはｂ
軸の長さのいずれかとほぼ等しい値であれば格子整合す
ることが分かる。因みに、希土類ガリウムペロブスカイ
ト結晶の場合にはＧａＮとの格子間隔のずれは０．１〜
６．１％の範囲にあり、サファイアの１６％と比較して
かなり小さくなる。特に、ＬａＧａＯ3 、ＰｒＧａＯ3
およびＮｄＧａＯ3 の場合には格子間隔のずれは０．１
〜１．８％となる。また、希土類アルミニウムペロブス
カイト結晶の場合には格子間隔のずれは３．６〜８．３
％の範囲となる。希土類インジウムペロブスカイト結晶
の場合、ＧａＮとの格子間隔のずれは大きくなるが、Ｉ
ｎＧａＯ3 の場合Ｉｎ0.4 Ｇａ0.6 Ｎとはほぼ格子整合
し、ＩｎＮとＧａＮの混晶結晶を成長させる場合に利点
がある。
ム）を選んだ場合の希土類ガリウムペロブスカイト結晶
の（０１１）面または（１０１）面の原子配列と、Ｇａ
Ｎの（０００１）面の原子配列とを対応させた図を示
す。図中の白丸が希土類ガリウムペロブスカイト結晶の
（０１１）面または（１０１）面の原子配列を示し、黒
丸がＧａＮの（０００１）面の原子配列を示す。図３よ
り、ＧａＮのａ軸の長さの√３倍が希土類ガリウムペロ
ブスカイト結晶のａ軸、ｂ軸、ｃ軸のそれぞれの長さの
自乗の和の平方根の２分の１、ａ軸の長さ、あるいはｂ
軸の長さのいずれかとほぼ等しい値であれば格子整合す
ることが分かる。因みに、希土類ガリウムペロブスカイ
ト結晶の場合にはＧａＮとの格子間隔のずれは０．１〜
６．１％の範囲にあり、サファイアの１６％と比較して
かなり小さくなる。特に、ＬａＧａＯ3 、ＰｒＧａＯ3
およびＮｄＧａＯ3 の場合には格子間隔のずれは０．１
〜１．８％となる。また、希土類アルミニウムペロブス
カイト結晶の場合には格子間隔のずれは３．６〜８．３
％の範囲となる。希土類インジウムペロブスカイト結晶
の場合、ＧａＮとの格子間隔のずれは大きくなるが、Ｉ
ｎＧａＯ3 の場合Ｉｎ0.4 Ｇａ0.6 Ｎとはほぼ格子整合
し、ＩｎＮとＧａＮの混晶結晶を成長させる場合に利点
がある。
【００１８】また、希土類３Ｂ族ペロブスカイト結晶の
（０１１）面または（１０１）面では、基板最表面層が
３Ｂ族元素となっているので、同種元素を含むＧａＮ系
化合物半導体結晶が、同種元素を含まないサファイア等
の基板を用いた場合に比較して、容易に成長できると考
えられる。
（０１１）面または（１０１）面では、基板最表面層が
３Ｂ族元素となっているので、同種元素を含むＧａＮ系
化合物半導体結晶が、同種元素を含まないサファイア等
の基板を用いた場合に比較して、容易に成長できると考
えられる。
【００１９】
【実施例】以下に、実施例及び比較例を挙げて本発明の
特徴とするところを明らかとする。なお、以下の各実施
例は本発明を具体的に例示したに過ぎず、それら各実施
例により本発明が何ら制限を受けないのはいうまでもな
い。
特徴とするところを明らかとする。なお、以下の各実施
例は本発明を具体的に例示したに過ぎず、それら各実施
例により本発明が何ら制限を受けないのはいうまでもな
い。
【００２０】（実施例１）厚さ５００μｍ、面方位（１
０１）のＮｄＧａＯ3 よりなる基板を有機溶剤で洗浄し
た後、サセプタ上に置き、それを横型のＭＯＣＶＤ（有
機金属気相成長）装置の反応室内に設置した。続いて、
反応室内にＨ2 （水素ガス）とともにＮＨ3 ガスをそれ
ぞれ４ＳＬＭ（Standard Litter per Minute）ずつ流
し、反応室内の圧力を７６Torrに保った。しかる後、基
板温度が９５０℃になるように加熱し、その状態で保持
することにより、Ｈ2 及びＮＨ3 雰囲気中で９５０℃、
１５分間の熱処理を行なった。その熱処理後、直ちに反
応室内にＴＥＧを供給し、ＧａＮの結晶成長を開始し
た。結晶成長を１時間行なった後、ガスの供給を停止し
て成長を終了させ、降温後、装置から基板を取り出し
た。そして、得られた基板の表面をＳＥＭ（走査電子顕
微鏡）で観察したところ、基板上の全面にＧａＮの結晶
成長層が均一に形成されていることがわかった。そのＳ
ＥＭ像の模式図を図４に示す。
０１）のＮｄＧａＯ3 よりなる基板を有機溶剤で洗浄し
た後、サセプタ上に置き、それを横型のＭＯＣＶＤ（有
機金属気相成長）装置の反応室内に設置した。続いて、
反応室内にＨ2 （水素ガス）とともにＮＨ3 ガスをそれ
ぞれ４ＳＬＭ（Standard Litter per Minute）ずつ流
し、反応室内の圧力を７６Torrに保った。しかる後、基
板温度が９５０℃になるように加熱し、その状態で保持
することにより、Ｈ2 及びＮＨ3 雰囲気中で９５０℃、
１５分間の熱処理を行なった。その熱処理後、直ちに反
応室内にＴＥＧを供給し、ＧａＮの結晶成長を開始し
た。結晶成長を１時間行なった後、ガスの供給を停止し
て成長を終了させ、降温後、装置から基板を取り出し
た。そして、得られた基板の表面をＳＥＭ（走査電子顕
微鏡）で観察したところ、基板上の全面にＧａＮの結晶
成長層が均一に形成されていることがわかった。そのＳ
ＥＭ像の模式図を図４に示す。
【００２１】（実施例２）ＧａＮの結晶成長開始前にＨ
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を７０
０℃とし、その熱処理後に基板温度をＧａＮの成長温度
である９５０℃まで昇温した以外は、上記実施例１と同
一条件及び同一手順で基板上にＧａＮを成長させた。Ｇ
ａＮの成長終了後、ＭＯＣＶＤ装置から取り出した基板
の表面をＳＥＭで観察したところ、図４に示したＳＥＭ
像と同様に、基板上の全面にＧａＮの結晶成長層が均一
に形成されていた。
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を７０
０℃とし、その熱処理後に基板温度をＧａＮの成長温度
である９５０℃まで昇温した以外は、上記実施例１と同
一条件及び同一手順で基板上にＧａＮを成長させた。Ｇ
ａＮの成長終了後、ＭＯＣＶＤ装置から取り出した基板
の表面をＳＥＭで観察したところ、図４に示したＳＥＭ
像と同様に、基板上の全面にＧａＮの結晶成長層が均一
に形成されていた。
【００２２】（実施例３）ＧａＮの結晶成長開始前にＨ
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を１２
００℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで下
げた以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順で基
板上にＧａＮを成長させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯ
ＣＶＤ装置から取り出した基板の表面をＳＥＭで観察し
たところ、図４に示したＳＥＭ像と同様に、基板上の全
面にＧａＮの結晶成長層が均一に形成されていた。
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を１２
００℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで下
げた以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順で基
板上にＧａＮを成長させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯ
ＣＶＤ装置から取り出した基板の表面をＳＥＭで観察し
たところ、図４に示したＳＥＭ像と同様に、基板上の全
面にＧａＮの結晶成長層が均一に形成されていた。
【００２３】（実施例４）ＧａＮの結晶成長開始前にＨ
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理のＨ2 の流量を６
ＳＬＭ、ＮＨ3 の流量を２ＳＬＭとした以外は、上記実
施例１と同一条件及び同一手順で基板上にＧａＮを成長
させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯＣＶＤ装置から取り
出した基板の表面をＳＥＭで観察したところ、図４に示
したＳＥＭ像と同様に、基板上の全面にＧａＮの結晶成
長層が均一に形成されていた。
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理のＨ2 の流量を６
ＳＬＭ、ＮＨ3 の流量を２ＳＬＭとした以外は、上記実
施例１と同一条件及び同一手順で基板上にＧａＮを成長
させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯＣＶＤ装置から取り
出した基板の表面をＳＥＭで観察したところ、図４に示
したＳＥＭ像と同様に、基板上の全面にＧａＮの結晶成
長層が均一に形成されていた。
【００２４】（比較例１）ＭＯＣＶＤ装置内に基板を設
置した後、反応室内にＨ2 のみを８ＳＬＭの流量で流
し、基板温度が９５０℃で安定した後、直ちにＴＥＧと
ＮＨ3 の反応室内への供給を同時に開始して結晶成長を
行なった。それ以外は、上記実施例１と同一条件及び同
一手順であった。ＧａＮの成長終了後、装置から取り出
した基板の表面をＳＥＭで観察したところ、ＧａＮの成
長層は島状の結晶が点在しているような極めて品質の低
いものであった。そのＳＥＭ像の模式図を図６に示す。
これは、基板表面とＧａＮの成長層との界面における構
成原子間の相互の結合力が弱いことが原因であると考え
られる。
置した後、反応室内にＨ2 のみを８ＳＬＭの流量で流
し、基板温度が９５０℃で安定した後、直ちにＴＥＧと
ＮＨ3 の反応室内への供給を同時に開始して結晶成長を
行なった。それ以外は、上記実施例１と同一条件及び同
一手順であった。ＧａＮの成長終了後、装置から取り出
した基板の表面をＳＥＭで観察したところ、ＧａＮの成
長層は島状の結晶が点在しているような極めて品質の低
いものであった。そのＳＥＭ像の模式図を図６に示す。
これは、基板表面とＧａＮの成長層との界面における構
成原子間の相互の結合力が弱いことが原因であると考え
られる。
【００２５】（比較例２）ＧａＮの結晶成長開始前にＨ
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を６８
０℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで昇温
した以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順で基
板上にＧａＮを成長させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯ
ＣＶＤ装置から取り出した基板の表面をＳＥＭで観察し
たところ、図６に示したＳＥＭ像と同様に、ＧａＮの成
長層は島状の結晶が点在しているような極めて品質の低
いものであった。基板温度が低すぎて極めて品質の悪い
成長層になったものと思われる。
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を６８
０℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで昇温
した以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順で基
板上にＧａＮを成長させた。ＧａＮの成長終了後、ＭＯ
ＣＶＤ装置から取り出した基板の表面をＳＥＭで観察し
たところ、図６に示したＳＥＭ像と同様に、ＧａＮの成
長層は島状の結晶が点在しているような極めて品質の低
いものであった。基板温度が低すぎて極めて品質の悪い
成長層になったものと思われる。
【００２６】（比較例３）ＧａＮの結晶成長開始前にＨ
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を１２
５０℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで下
げた以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順でＧ
ａＮの成長を行なったところ、ＧａＮは成長しなかっ
た。これは、１２５０℃で熱処理した後に取り出した基
板の表面に多数の円形状の欠陥が認められたことから、
熱処理温度が高すぎて基板表面で解離が起こったためと
考えられる。
2 及びＮＨ3 雰囲気中で行なう熱処理の基板温度を１２
５０℃とし、その熱処理後に基板温度を９５０℃まで下
げた以外は、上記実施例１と同一条件及び同一手順でＧ
ａＮの成長を行なったところ、ＧａＮは成長しなかっ
た。これは、１２５０℃で熱処理した後に取り出した基
板の表面に多数の円形状の欠陥が認められたことから、
熱処理温度が高すぎて基板表面で解離が起こったためと
考えられる。
【００２７】（実施例５）厚さ５００μｍ、面方位（０
１１）のＮｄＧａＯ3 よりなる基板を有機溶剤で洗浄し
た後、ハイドライドＶＰＥ装置内に設置した。そして、
基板部を８００℃、Ｇａ原料部を８５０℃にそれぞれ保
持するとともに、Ｎ2 （窒素ガス）をキャリアガスとし
て流した。続いて、Ｇａ原料部をバイパスして基板の直
前にＮＨ3 ガスを流した。特に限定しないが、例えば、
本例ではそのＮＨ3 処理を５分間行なった。しかる後、
上記ガスと並行して、Ｇａ原料の上流側からＮ2 で希釈
したＨＣｌガスを流し、Ｇａ原料とＨＣｌとの反応生成
物であるＧａＣｌを基板部に輸送し、ＧａＣｌとＮＨ3
ガスとを反応させて基板上にＧａＮをエピタキシャル成
長させた。特に限定しないが、例えば、このＧａＮのエ
ピタキシャル成長を３０分間行なった。この実施例で得
られたＧａＮの膜厚は約２μｍであり、その表面には異
常成長が全く認められなかった。また、このＧａＮ膜の
Ｘ線回折パターンを図５に示すが、同図より明らかなよ
うに、（０００２）及び（０００４）の回折が強いこと
から、成長したＧａＮの主面は（０００１）面（ｃ面）
であることがわかった。
１１）のＮｄＧａＯ3 よりなる基板を有機溶剤で洗浄し
た後、ハイドライドＶＰＥ装置内に設置した。そして、
基板部を８００℃、Ｇａ原料部を８５０℃にそれぞれ保
持するとともに、Ｎ2 （窒素ガス）をキャリアガスとし
て流した。続いて、Ｇａ原料部をバイパスして基板の直
前にＮＨ3 ガスを流した。特に限定しないが、例えば、
本例ではそのＮＨ3 処理を５分間行なった。しかる後、
上記ガスと並行して、Ｇａ原料の上流側からＮ2 で希釈
したＨＣｌガスを流し、Ｇａ原料とＨＣｌとの反応生成
物であるＧａＣｌを基板部に輸送し、ＧａＣｌとＮＨ3
ガスとを反応させて基板上にＧａＮをエピタキシャル成
長させた。特に限定しないが、例えば、このＧａＮのエ
ピタキシャル成長を３０分間行なった。この実施例で得
られたＧａＮの膜厚は約２μｍであり、その表面には異
常成長が全く認められなかった。また、このＧａＮ膜の
Ｘ線回折パターンを図５に示すが、同図より明らかなよ
うに、（０００２）及び（０００４）の回折が強いこと
から、成長したＧａＮの主面は（０００１）面（ｃ面）
であることがわかった。
【００２８】（比較例４）上記５分間のＮＨ3 処理を行
なわない他は、上記実施例５と同一条件及び同一手順で
面方位（０１１）のＮｄＧａＯ3 基板上に直接ＧａＮを
エピタキシャル成長させた。比較例４で得られたＧａＮ
膜のＸ線回折パターンを図７に示すが、同図より明らか
なように、成長したＧａＮの主面は（１１２~ ４）面で
あり、ｃ面からの回折は全く認められなかった。
なわない他は、上記実施例５と同一条件及び同一手順で
面方位（０１１）のＮｄＧａＯ3 基板上に直接ＧａＮを
エピタキシャル成長させた。比較例４で得られたＧａＮ
膜のＸ線回折パターンを図７に示すが、同図より明らか
なように、成長したＧａＮの主面は（１１２~ ４）面で
あり、ｃ面からの回折は全く認められなかった。
【００２９】以上、具体的な例を挙げて説明したよう
に、本発明を適用してＧａＮのエピタキシャル成長開始
前に、予めＮｄＧａＯ3 基板をＨ2 及びＮＨ3 雰囲気中
で７００℃〜１２００℃の温度で熱処理することによ
り、その後、基板上の全面にＧａＮ結晶の成長層が均一
に成長することが確認された。従って、ＮＨ3 を含む雰
囲気中での熱処理により、ＮｄＧａＯ3 基板の表面が改
質され、ＧａＮ結晶の成長層との結合力が強くなったこ
とがわかった。また、本発明を適用してＧａＮのエピタ
キシャル成長開始前に予めＮｄＧａＯ3 基板をＮＨ3 処
理することにより、基板上にＧａＮ結晶の（０００１）
面（ｃ面）が安定して成長することが確認された。
に、本発明を適用してＧａＮのエピタキシャル成長開始
前に、予めＮｄＧａＯ3 基板をＨ2 及びＮＨ3 雰囲気中
で７００℃〜１２００℃の温度で熱処理することによ
り、その後、基板上の全面にＧａＮ結晶の成長層が均一
に成長することが確認された。従って、ＮＨ3 を含む雰
囲気中での熱処理により、ＮｄＧａＯ3 基板の表面が改
質され、ＧａＮ結晶の成長層との結合力が強くなったこ
とがわかった。また、本発明を適用してＧａＮのエピタ
キシャル成長開始前に予めＮｄＧａＯ3 基板をＮＨ3 処
理することにより、基板上にＧａＮ結晶の（０００１）
面（ｃ面）が安定して成長することが確認された。
【００３０】なお、上記実施例１〜５においては、基板
材料はＮｄＧａＯ3 であるとしたが、それ以外の希土類
３Ｂ族ペロブスカイト、例えば希土類アルミニウムペロ
ブスカイトなどでも基板上の全面にＧａＮ結晶の成長層
が均一に成長する、或は基板上にＧａＮ結晶のｃ面が安
定して成長するという同様の効果が得られる。
材料はＮｄＧａＯ3 であるとしたが、それ以外の希土類
３Ｂ族ペロブスカイト、例えば希土類アルミニウムペロ
ブスカイトなどでも基板上の全面にＧａＮ結晶の成長層
が均一に成長する、或は基板上にＧａＮ結晶のｃ面が安
定して成長するという同様の効果が得られる。
【００３１】また、上記実施例１〜５においては、基板
上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させたが、これに
限らず、ＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらとＧａＮとの混晶で
あるＩｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y Ｎ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋
ｙ≦１）を成長させても、基板上の全面に均一にＧａＮ
結晶が成長する、或はＧａＮ結晶のｃ面が安定して成長
するという同様の効果が得られる。
上にＧａＮ結晶をエピタキシャル成長させたが、これに
限らず、ＡｌＮ、ＩｎＮ及びそれらとＧａＮとの混晶で
あるＩｎx Ｇａy Ａｌ1-x-y Ｎ（０≦ｘ，０≦ｙ，ｘ＋
ｙ≦１）を成長させても、基板上の全面に均一にＧａＮ
結晶が成長する、或はＧａＮ結晶のｃ面が安定して成長
するという同様の効果が得られる。
【００３２】さらに、上記実施例１〜４においては、基
板の面方位は（１０１）であるとしたが、それに等価で
ある（１~ ０１）、（１０１~ ）、（１~ ０１~ ）の各
面方位、或は（０１１）およびそれに等価である（０１
~ １）、（０１１~ ）、（０１~ １~ ）の各面方位であ
っても、さらにはそれら各面方位からわずかにオフアン
グルしていても、基板上の全面に均一にＧａＮ結晶が成
長するという同様の効果が得られるのは勿論である。同
様に、実施例５においては、基板の面方位は（０１１）
であるとしたが、それに等価である（０１~ １）、（０
１１~ ）、（０１~ １~ ）の各面方位、或は（１０１）
およびそれに等価である（１~ ０１）、（１０１~ ）、
（１~ ０１~ ）の各面方位であっても、さらにはそれら
各面方位からわずかにオフアングルしていても、ＧａＮ
結晶のｃ面が安定して成長するという同様の効果が得ら
れるのは勿論である。
板の面方位は（１０１）であるとしたが、それに等価で
ある（１~ ０１）、（１０１~ ）、（１~ ０１~ ）の各
面方位、或は（０１１）およびそれに等価である（０１
~ １）、（０１１~ ）、（０１~ １~ ）の各面方位であ
っても、さらにはそれら各面方位からわずかにオフアン
グルしていても、基板上の全面に均一にＧａＮ結晶が成
長するという同様の効果が得られるのは勿論である。同
様に、実施例５においては、基板の面方位は（０１１）
であるとしたが、それに等価である（０１~ １）、（０
１１~ ）、（０１~ １~ ）の各面方位、或は（１０１）
およびそれに等価である（１~ ０１）、（１０１~ ）、
（１~ ０１~ ）の各面方位であっても、さらにはそれら
各面方位からわずかにオフアングルしていても、ＧａＮ
結晶のｃ面が安定して成長するという同様の効果が得ら
れるのは勿論である。
【００３３】さらにまた、上記実施例１〜４において
は、Ｈ2 及びＮＨ3 よりなる雰囲気中のＮＨ3 の濃度と
熱処理時間との間には相互関係があるので、上記各実施
例の濃度及び時間に限らず、それらＮＨ3 の濃度と熱処
理時間を適宜選択すればよい。
は、Ｈ2 及びＮＨ3 よりなる雰囲気中のＮＨ3 の濃度と
熱処理時間との間には相互関係があるので、上記各実施
例の濃度及び時間に限らず、それらＮＨ3 の濃度と熱処
理時間を適宜選択すればよい。
【００３４】また、上記実施例１〜４においては、Ｈ2
及びＮＨ3 よりなる雰囲気中で熱処理したが、ＮＨ3 に
代えてジメチルヒドラジン（（ＣＨ3 ）2 Ｎ2 Ｈ2 ）な
どの他の窒素原料を用いてもよいし、さらに、Ｈ2 の代
わりにＨｅ（ヘリウム）やＮ2 などの不活性ガスを用い
てもよい。
及びＮＨ3 よりなる雰囲気中で熱処理したが、ＮＨ3 に
代えてジメチルヒドラジン（（ＣＨ3 ）2 Ｎ2 Ｈ2 ）な
どの他の窒素原料を用いてもよいし、さらに、Ｈ2 の代
わりにＨｅ（ヘリウム）やＮ2 などの不活性ガスを用い
てもよい。
【００３５】さらに、上記実施例５においては、ＧａＮ
のエピタキシャル成長開始前にＮＨ3 を基板部に輸送し
て基板表面の処理を行なったが、その処理の際に基板部
に流すガスはＮＨ3 に限らず、５Ｂ族元素を含む水素化
物のガスであればよい。
のエピタキシャル成長開始前にＮＨ3 を基板部に輸送し
て基板表面の処理を行なったが、その処理の際に基板部
に流すガスはＮＨ3 に限らず、５Ｂ族元素を含む水素化
物のガスであればよい。
【００３６】
【発明の効果】本発明に係る窒化ガリウム系半導体結晶
の成長方法によれば、基板上に窒化ガリウム系半導体結
晶を成長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族
ペロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用
い、該基板を、５Ｂ族の構成元素を含むガス雰囲気中
に、７００℃以上１２００℃以下の温度で保持した後、
結晶成長を行なうようにしたため、ＧａＮ系半導体結晶
が基板上の全面に均一に成長する。従って、青色発光用
半導体材料として良好なＧａＮ系半導体結晶が得られ
る。
の成長方法によれば、基板上に窒化ガリウム系半導体結
晶を成長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族
ペロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用
い、該基板を、５Ｂ族の構成元素を含むガス雰囲気中
に、７００℃以上１２００℃以下の温度で保持した後、
結晶成長を行なうようにしたため、ＧａＮ系半導体結晶
が基板上の全面に均一に成長する。従って、青色発光用
半導体材料として良好なＧａＮ系半導体結晶が得られ
る。
【００３７】また、基板上に窒化ガリウム系半導体結晶
を成長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペ
ロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用
い、該基板を、予め５Ｂ族元素の水素化物よりなる雰囲
気下にさらして処理した後、窒化ガリウム系半導体結晶
の成長を開始するようにしたため、ＧａＮ系半導体結晶
に比較的良く格子整合し、かつ、熱的及び化学的に安定
な希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の｛１０１｝面また
は｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶の（０００１）
面（ｃ面）が安定して成長する。従って、青色発光用半
導体材料として良好なＧａＮ系半導体結晶が得られる。
を成長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペ
ロブスカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用
い、該基板を、予め５Ｂ族元素の水素化物よりなる雰囲
気下にさらして処理した後、窒化ガリウム系半導体結晶
の成長を開始するようにしたため、ＧａＮ系半導体結晶
に比較的良く格子整合し、かつ、熱的及び化学的に安定
な希土類３Ｂ族ペロブスカイト基板の｛１０１｝面また
は｛０１１｝面上にＧａＮ系半導体結晶の（０００１）
面（ｃ面）が安定して成長する。従って、青色発光用半
導体材料として良好なＧａＮ系半導体結晶が得られる。
【図１】希土類ガリウムペロブスカイトの（０１１）面
または（１０１）面のＧａ原子の配列を示す図である。
または（１０１）面のＧａ原子の配列を示す図である。
【図２】ＧａＮの（０００１）面のＧａ原子の配列を示
す図である。
す図である。
【図３】希土類ガリウムペロブスカイトの（０１１）面
または（１０１）面の原子配列と、ＧａＮの（０００
１）面の原子配列との対応を示す図である。
または（１０１）面の原子配列と、ＧａＮの（０００
１）面の原子配列との対応を示す図である。
【図４】実施例１で成長させたＧａＮ成長層の表面観察
像の模式図である。
像の模式図である。
【図５】実施例５で成長させたＧａＮ結晶のＸ線回折パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
【図６】比較例１で成長させたＧａＮ成長層の表面観察
像の模式図である。
像の模式図である。
【図７】比較例４で成長させたＧａＮ結晶のＸ線回折パ
ターンを示す図である。
ターンを示す図である。
Claims (6)
- 【請求項１】 基板上に窒化ガリウム系半導体結晶を成
長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペロブ
スカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用い、該
基板を、５Ｂ族の構成元素を含むガス雰囲気中に、７０
０℃以上１２００℃以下の温度で保持した後、結晶成長
を行なうことを特徴とする窒化ガリウム系半導体結晶の
成長方法。 - 【請求項２】 前記５Ｂ族の構成元素を含むガスは、ア
ンモニアと水素の混合ガスであることを特徴とする請求
項１記載の窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法。 - 【請求項３】 前記基板はＮｄＧａＯ3 で表されるネオ
ジムガレートよりなることを特徴とする請求項１または
２記載の窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法。 - 【請求項４】 基板上に窒化ガリウム系半導体結晶を成
長させるにあたり、前記基板として希土類３Ｂ族ペロブ
スカイトの｛１０１｝面または｛０１１｝面を用い、該
基板を、予め５Ｂ族元素の水素化物よりなる雰囲気下に
さらして処理した後、窒化ガリウム系半導体結晶の成長
を開始することを特徴とする窒化ガリウム系半導体結晶
の成長方法。 - 【請求項５】 前記５Ｂ族元素の水素化物は、アンモニ
ア、ヒドラジンまたはヒドラジン誘導体であることを特
徴とする請求項４記載の窒化ガリウム系半導体結晶の成
長方法。 - 【請求項６】 前記基板はＮｄＧａＯ3 で表されるネオ
ジムガレートよりなることを特徴とする請求項５記載の
窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188595A JP3564645B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1188595A JP3564645B2 (ja) | 1995-01-27 | 1995-01-27 | 窒化ガリウム系半導体結晶の成長方法 |
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