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JP2002154900A - Method for growing crystal of gallium nitride-based compound semiconductor and gallium nitride-based compound semiconductor - Google Patents

Method for growing crystal of gallium nitride-based compound semiconductor and gallium nitride-based compound semiconductor

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JP2002154900A
JP2002154900A JP2001266561A JP2001266561A JP2002154900A JP 2002154900 A JP2002154900 A JP 2002154900A JP 2001266561 A JP2001266561 A JP 2001266561A JP 2001266561 A JP2001266561 A JP 2001266561A JP 2002154900 A JP2002154900 A JP 2002154900A
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JP
Japan
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buffer layer
gallium nitride
compound semiconductor
based compound
grown
Prior art date
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JP2001266561A
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Japanese (ja)
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Inventor
Shuji Nakamura
修二 中村
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Nichia Chemical Industries Ltd
Original Assignee
Nichia Chemical Industries Ltd
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Publication date
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 バッファ層上に成長させる窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶性を改善する。窒化ガリウム系化
合物半導体を安定して、歩留よく成長させる。 【解決手段】 有機金属化合物気相成長法により、バッ
ファ層の上に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させる。この方法は、一般式GaAl1−XN(但し
0.5≦X≦1の範囲である。)よりなる多結晶のバッ
ファ層を成長させ、次に温度を上げてバッファ層を部分
的に単結晶化し、これを種結晶として、キャリア濃度を
2×1015(実施例6)〜1×1019/cm(実
施例8)とする窒化ガリウム系化合物半導体を成長させ
る。
(57) [Problem] To improve the crystallinity of a gallium nitride-based compound semiconductor grown on a buffer layer. A gallium nitride-based compound semiconductor is grown stably and with good yield. SOLUTION: A gallium nitride-based compound semiconductor crystal is grown on a buffer layer by a metalorganic compound vapor phase epitaxy method. This method (in the range of where 0.5 ≦ X ≦ 1.) The general formula Ga X Al 1-X N is grown a buffer layer of more becomes polycrystalline, partially buffer layer then raising the temperature A gallium nitride-based compound semiconductor having a carrier concentration of 2 × 10 15 (Example 6) to 1 × 10 19 / cm 2 (Example 8) is grown using this as a seed crystal.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサファイア等の基板上
に、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長させる方
法に関し、特に結晶性の優れた窒化ガリウム系半導体化
合物のエピタキシャル層の成長方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal on a substrate such as sapphire, and more particularly to a method for growing an epitaxial layer of a gallium nitride-based semiconductor compound having excellent crystallinity.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】最近、窒化ガリウム系化
合物半導体、例えば、一般式が[GaAl1−X
(但し、Xは0≦X≦1の範囲にある。)]の青色発光
デバイスが注目されている。窒化ガリウム系化合物半導
体の結晶を成長させる方法として、有機金属化合物気相
成長法(以下、「MOCVD法」という。)がよく知ら
れている。この方法はサファイア基板を設置した反応容
器内に、反応ガスとして有機金属化合物ガスを供給し、
結晶成長温度をおよそ900℃〜1100℃の高温で保
持して、基板上に化合物半導体結晶のエピタキシャル層
を成長させる方法である。例えばGaNエピタキシャル
層を成長させる場合には、III族ガスとしてトリメチル
ガリウムと、V族ガスとしてアンモニアガスとを使用す
る。
2. Description of the Related Art Recently, gallium nitride-based compound semiconductors, for example, having a general formula of [Ga X Al 1-X N
(However, X is in the range of 0 ≦ X ≦ 1.)]. As a method for growing a crystal of a gallium nitride-based compound semiconductor, an organic metal compound vapor deposition method (hereinafter, referred to as “MOCVD method”) is well known. This method supplies an organometallic compound gas as a reaction gas into a reaction vessel in which a sapphire substrate is installed,
This is a method of growing an epitaxial layer of a compound semiconductor crystal on a substrate while maintaining the crystal growth temperature at a high temperature of about 900 ° C. to 1100 ° C. For example, when growing a GaN epitaxial layer, trimethylgallium is used as a group III gas and ammonia gas is used as a group V gas.

【0003】このようにして成長させた窒化ガリウム系
化合物半導体のエピタキシャル層を発光デバイスとして
用いるためには、第一に結晶性を向上させることが不可
欠である。
In order to use a gallium nitride-based compound semiconductor epitaxial layer grown as described above as a light emitting device, it is first essential to improve crystallinity.

【0004】また、MOCVD法を用いてサファイア基
板上に直接成長された、例えばGaN層の表面は、6角
ピラミッド状、ないしは6角柱状の成長パターンとなっ
て無数の凹凸ができ、その表面モフォロジーが極めて悪
くなる欠点がある。表面に無数の凹凸がある表面モフォ
ロジーの極めて悪い半導体の結晶層を使用して青色発光
デバイスを作ることは、非常に歩留が悪く、ほとんど不
可能であった。
Further, the surface of, for example, a GaN layer directly grown on a sapphire substrate by using the MOCVD method has a hexagonal pyramid or hexagonal columnar growth pattern, and countless irregularities are formed. Has the drawback of becoming extremely poor. Fabricating a blue light-emitting device using a crystal layer of a semiconductor having extremely inferior surface morphology having innumerable irregularities on the surface has been very poor and almost impossible.

【0005】このような問題を解決するために、窒化ガ
リウム系化合物半導体の結晶を成長させる前に、基板上
にAlNのバッファ層を成長させる方法が提案されてい
る{Appl.Phys.Lett 48,(1986),353、(アプライド フ
ィジックス レターズ 48巻、1986年、353
頁)、および特開平2−229476号公報}。この方
法は、サファイア基板上に、成長温度400〜900℃
の低温で、膜厚が100〜500オングストロームのA
lNのバッファ層を設けるものである。この方法によれ
ば、バッファ層であるAlN層上にGaNを成長させる
ことによって、GaN半導体層の結晶性および表面モフ
ォロジーを改善できる特徴がある。
In order to solve such a problem, there has been proposed a method of growing an AlN buffer layer on a substrate before growing a gallium nitride compound semiconductor crystal {Appl. Phys. Lett 48, (1986), 353, (Applied Physics Letters 48, 1986, 353
Page) and JP-A-2-229476. In this method, a growth temperature of 400 to 900 ° C. is applied on a sapphire substrate.
At a low temperature of 100-500 Å
1N of a buffer layer is provided. According to this method, the crystallinity and surface morphology of the GaN semiconductor layer can be improved by growing GaN on the AlN layer serving as the buffer layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記方法
は、バッファ層の成長条件が厳しく制限され、しかも膜
厚を100〜500オングストロームと非常に薄い範囲
に厳密に設定する必要があるため、そのバッファ層を、
大面積のサファイア基板、例えば約50mmφのサファ
イア基板上全面に、均一に一定の膜厚で形成することが
困難である。したがって、そのバッファ層の上に形成す
る窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性および表面モフ
ォロジーを歩留よく改善することが困難であり、またそ
の結晶性は未だ実用的な発光ダイオード、半導体レーザ
ー等を作るまでには至っておらず、さらなる結晶性の向
上が必要であった。
However, in the above method, the growth conditions of the buffer layer are severely limited, and the thickness of the buffer layer must be strictly set to a very thin range of 100 to 500 angstroms. To
It is difficult to uniformly form a uniform film thickness over the entire surface of a large-area sapphire substrate, for example, a sapphire substrate having a diameter of about 50 mmφ. Therefore, it is difficult to improve the crystallinity and surface morphology of the gallium nitride-based compound semiconductor formed on the buffer layer with a good yield, and the crystallinity is still high enough to produce practical light emitting diodes, semiconductor lasers, and the like. However, the crystallinity has been required to be further improved.

【0007】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、バッファ層上に
成長させる窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性および
表面モフォロジーを実用レベルにまで改善し、さらに窒
化ガリウム系化合物半導体が安定して、歩留よく成長で
きるための成長方法を提供するものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the crystallinity and surface morphology of a gallium nitride-based compound semiconductor grown on a buffer layer to practical levels. It is another object of the present invention to provide a growth method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor in a stable and high yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶成長方法は、有機金属化合物気相成
長法により、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させる方法を改良したものである。本発明の方法は、一
般式GaAl1−XN(但し0.5≦X≦1の範囲で
ある。)よりなる多結晶のバッファ層を成長させる。次
に基板を昇温させてそのバッファ層を部分的に単結晶化
し、さらに前記バッファ層の成長温度よりも高温で、窒
化ガリウム系化合物半導体を成長させることを特徴とし
ている。
The gallium nitride-based compound semiconductor crystal growing method of the present invention is an improved method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal by an organometallic compound vapor phase growth method. The method of the present invention, (in the range of where 0.5 ≦ X ≦ 1.) The general formula Ga X Al 1-X N is grown a buffer layer of polycrystalline consisting. Next, the temperature of the substrate is increased to partially partially crystallize the buffer layer, and the gallium nitride-based compound semiconductor is grown at a temperature higher than the growth temperature of the buffer layer.

【0009】さらに、本発明の請求項2の窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶成長方法は、前記バッファ層を窒
化ガリウム系化合物半導体層の上に成長させている。さ
らにまた、請求項3の窒化ガリウム系化合物半導体の成
長方法は、前記窒化ガリウム系化合物半導体層成長中に
Si又はMgをドープしている。さらにまた、請求項4
の窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は、前記バッ
ファ層の膜厚を0.2μm以下としている。
Further, in the method for growing a gallium nitride compound semiconductor crystal according to claim 2 of the present invention, the buffer layer is grown on the gallium nitride compound semiconductor layer. Furthermore, in the method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor according to claim 3, Si or Mg is doped during the growth of the gallium nitride-based compound semiconductor layer. Claim 4
In the method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor described above, the thickness of the buffer layer is set to 0.2 μm or less.

【0010】前記バッファ層の厚さは、図4〜図6に示
すように、好ましくは0.002μm以上、0.2μm
以下、さらに好ましくは0.01〜0.2μmの範囲に
調整する。その厚さが0.002μmより薄く、また、
0.2μmより厚いと、バッファ層の上に形成される窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶の表面モフォロジーが
悪くなる傾向にある。
The thickness of the buffer layer is preferably not less than 0.002 μm and not more than 0.2 μm, as shown in FIGS.
Hereinafter, it is more preferably adjusted to the range of 0.01 to 0.2 μm. Its thickness is thinner than 0.002 μm, and
If the thickness is more than 0.2 μm, the surface morphology of the gallium nitride-based compound semiconductor crystal formed on the buffer layer tends to deteriorate.

【0011】また前記バッファ層の成長温度は200℃
以上900℃以下、好ましくは400〜800℃の範囲
調整する。200℃より低いと、バッファ層が形成しに
くく、また900℃より高いと、バッファ層が単結晶と
なってしまい、後述するバッファ層としての作用を果た
さなくなる傾向にある。
The growth temperature of the buffer layer is 200 ° C.
The temperature is adjusted in the range of not less than 900 ° C and preferably not more than 400 to 800 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C., it is difficult to form a buffer layer, and if the temperature is higher than 900 ° C., the buffer layer tends to be a single crystal, and does not function as a buffer layer described later.

【0012】[0012]

【作用】図1にGaAl1−XNをバッファ層とし
て、その上に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させた場合のエピタキシャルウエハの構造を表す断面図
を示し、図2にAlNをバッファ層として、同じくその
上に、同じ結晶を成長させた場合のエピタキシャルウエ
ハの構造を表す断面図を示す。本発明のバッファ層は従
来のバッファ層に比べて、厚さの許容範囲が大きいた
め、歩留良くバッファ層および窒化ガリウム系化合物半
導体結晶が成長できる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an epitaxial wafer in the case where gallium nitride-based compound semiconductor crystals are grown on Ga X Al 1-X N as a buffer layer, and FIG. A cross-sectional view showing the structure of an epitaxial wafer when the same crystal is grown thereon as a buffer layer is also shown. Since the buffer layer of the present invention has a larger allowable range of thickness than the conventional buffer layer, the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor crystal can be grown with good yield.

【0013】ところでAlNをバッファ層として窒化ガ
リウム系化合物半導体の結晶を成長させる方法は、Thin
Solid Films.163,(1988),415(シィン ソリッド フ
ィルムズ 163巻、1988年、415頁)、および
Appl.Phys.Lett 48,(1986),353(アプライド フィジッ
クス レターズ 48巻、1986年、353頁)等に
詳しく述べられているが、それらの文献に記載されてい
るバッファ層の作用を簡単に述べると以下の内容であ
る。
A method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal using AlN as a buffer layer has been described by Thin.
Solid Films. 163, (1988), 415 (Shin Solid Films 163, 1988, 415), and
Appl. Phys. Lett 48, (1986), 353 (Applied Physics Letters 48, 1986, p. 353) and the like, but the function of the buffer layer described in those documents will be briefly described. And the following:

【0014】低温(約600℃)で成長させるAlNは
多結晶層であり、このバッファ層を例えばGaNを成長
させるために約1000℃にまで温度を上げる際、層が
部分的に単結晶化する。部分的に単結晶化した部分が、
1000℃でGaNを成長させる時に方位の揃った種結
晶となり、その種結晶からGaN結晶が成長し、均一な
GaN単結晶層が成長できる。バッファ層がないときは
サファイア基板自身が種結晶となるため、方位が大きく
ばらついたGaNの六角柱の結晶が成長してしまうとい
う内容である。
AlN grown at low temperature (about 600 ° C.) is a polycrystalline layer, and when the temperature of this buffer layer is raised to about 1000 ° C. to grow, for example, GaN, the layer is partially monocrystallized. . The partially single crystallized part is
When GaN is grown at 1000 ° C., a seed crystal having a uniform orientation is formed. From the seed crystal, a GaN crystal grows and a uniform GaN single crystal layer can be grown. When there is no buffer layer, the sapphire substrate itself becomes a seed crystal, so that the crystal of the hexagonal prism of GaN having a large variation in orientation grows.

【0015】本発明のようにGaAl1−XN(0.
5≦X≦1) をバッファ層として形成した場合を従来
のAlNをバッファ層とした場合と比較すると、以下の
ようになると考えられる。
As in the present invention, Ga X Al 1-X N (0.
When 5 ≦ X ≦ 1) is formed as the buffer layer, the following is considered as compared with the case where the conventional AlN is used as the buffer layer.

【0016】まずバッファ層として、例えばX=1のG
aNを形成する場合を考えると、GaNの融点は110
0℃であり、AlNの融点は1700℃である。このた
め600℃でGaNのバッファ層を形成すると、多結晶
のバッファ層が成長する。次にこの多結晶のGaNバッ
ファ層の上にGaNのエピタキシャル層を成長するため
に1000℃まで温度を上げると、GaNのバッファ層
は部分的に単結晶化し、AlNをバッファ層とした場合
と同様に、GaNエピタキシャル層用の種結晶として作
用することになる。
First, as a buffer layer, for example, G of X = 1
Considering the case of forming aN, the melting point of GaN is 110
0 ° C. and the melting point of AlN is 1700 ° C. Therefore, when a GaN buffer layer is formed at 600 ° C., a polycrystalline buffer layer grows. Next, when the temperature is raised to 1000 ° C. in order to grow an epitaxial layer of GaN on the polycrystalline GaN buffer layer, the GaN buffer layer is partially single-crystallized, similar to the case where AlN is used as the buffer layer. Then, it acts as a seed crystal for the GaN epitaxial layer.

【0017】しかもAlNをバッファ層として形成した
場合よりも、 融点が低いので温度を上昇しているときに容易に単
結晶化しやすい。このため、バッファ層の厚さを厚くし
ても、バッファ層としての効果が期待できる。 バッファ層がGaNなので、その上にGaNのエピ
タキシャル層を成長する 場合、同一材料の上に同一材料を成長するため結晶性の
向上が期待できる。等の利点があると考えられる。
In addition, since the melting point is lower than in the case where AlN is formed as the buffer layer, single crystal is easily formed when the temperature is raised. For this reason, even if the thickness of the buffer layer is increased, the effect as the buffer layer can be expected. Since the buffer layer is GaN, when the GaN epitaxial layer is grown thereon, the same material is grown on the same material, so that improvement in crystallinity can be expected. And so on.

【0018】以上のことを確認するため、AlN、Ga
0.5Al0.5N、GaNの3種類のバッファ層を6
00℃でそれぞれサファイア基板上に形成し、その上に
1000℃でGaNエピタキシャル層を4μmの厚さで
成長させた場合の、GaNエピタキシャル層のダブルク
リスタルX線ロッキングカーブの半値巾(FWHM:fu
ll width at half-maximum)とバッファ層の膜厚との関
係を求めた図を図3に表す。FWHMは小さいほど結晶
性がよい。
In order to confirm the above, AlN, Ga
0.5 Al 0.5 N, three types of buffer layers of GaN
The half width (FWHM: fuHM) of the double crystal X-ray rocking curve of the GaN epitaxial layer when each is formed on a sapphire substrate at 00 ° C. and a GaN epitaxial layer is grown thereon at 1000 ° C. with a thickness of 4 μm.
FIG. 3 shows a diagram in which the relationship between (ll width at half-maximum) and the thickness of the buffer layer is obtained. The smaller the FWHM, the better the crystallinity.

【0019】図3に示すように、GaN、およびGa
0.5Al0.5Nのバッファ層としたものは、広いバ
ッファ層の膜厚範囲で結晶性がよく、従来のAlNのバ
ッファ層に比較して極めて優れた特性を示している。
As shown in FIG. 3, GaN and Ga
The 0.5 Al 0.5 N buffer layer has good crystallinity over a wide buffer layer thickness range, and exhibits extremely excellent characteristics as compared with the conventional AlN buffer layer.

【0020】図4〜図7に、サファイア基板上に形成す
るGaNバッファ層の膜厚を変え、さらにその上にGa
Nのエピタキシャル層を4μm成長させた場合の、Ga
Nエピタキシャル層の表面の結晶構造を表す顕微鏡写真
図を示す。図4から図7まで順に、バッファ層厚さは
0.002μm、0.07μm、0.20μm、0μm
(バッファ層無し)である。
FIGS. 4 to 7 show that the thickness of the GaN buffer layer formed on the sapphire substrate was changed,
Ga in the case where an epitaxial layer of N is grown to 4 μm
The micrograph showing the crystal structure of the surface of the N epitaxial layer is shown. 4 to 7, the buffer layer thickness is 0.002 μm, 0.07 μm, 0.20 μm, 0 μm
(No buffer layer).

【0021】これらの図を見ても分かるように、バッフ
ァ層がない場合は、図7が示すように表面に6角柱状の
結晶が現れる。バッファ層を形成する際の条件にもよる
が、バッファ層を形成するにしたがって表面が鏡面均一
になる傾向がある。しかしバッファ層が厚すぎると、表
面の状態(表面モフォロジー)が悪くなる傾向にある。
したがって好ましいバッファ層の厚さは0.01μmか
ら0.2μmの間である。
As can be seen from these figures, when there is no buffer layer, hexagonal columnar crystals appear on the surface as shown in FIG. Although it depends on the conditions when forming the buffer layer, the surface tends to be mirror-finished as the buffer layer is formed. However, if the buffer layer is too thick, the state of the surface (surface morphology) tends to deteriorate.
Therefore, the preferred thickness of the buffer layer is between 0.01 μm and 0.2 μm.

【0022】また本発明の結晶成長方法によるバッファ
層は、サファイア基板上だけでなく窒化ガリウム系化合
物半導体のエピタキシャル層を有する層であれば、どの
層に形成してもよい。例えばn型GaNエピタキシャル
層の上に、p型不純物であるMgがドープされたp型G
aNのエピタキシャル層を形成したい場合、前記n型G
aNエピタキシャル層の上にバッファ層を形成し、その
バッファ層の上にp型GaNエピタキシャル層を成長さ
せることもできる。
The buffer layer according to the crystal growth method of the present invention may be formed not only on a sapphire substrate but also on any layer having an epitaxial layer of a gallium nitride compound semiconductor. For example, on an n-type GaN epitaxial layer, p-type G doped with Mg as a p-type impurity
When it is desired to form an epitaxial layer of aN, the n-type G
A buffer layer may be formed on the aN epitaxial layer, and a p-type GaN epitaxial layer may be grown on the buffer layer.

【0023】[0023]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。但し以下
に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための
方法を例示するものであって、本発明の方法は成長条
件、有機金属化合物ガスの種類、使用材料等を下記のも
のに特定するものではない。この発明の成長方法は、特
許請求の範囲において種々の変更を加えることができ
る。
Embodiments of the present invention will be described below. However, the following examples illustrate a method for embodying the technical idea of the present invention, and the method of the present invention includes the following growth conditions, types of organometallic compound gases, and materials used. It is not specified. The growth method of the present invention can make various changes in the scope of the claims.

【0024】図8に示す装置を用いて窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶成長を行った。 [実施例1]下記の工程でサファイア基板にGaNのエ
ピタキシャル層を4μmの膜厚で成長させた。 洗浄された2インチφのサファイア基板をサセプタ
ー2の上に載せる。 ステンレス製の反応容器1内の空気を、排気ポンプ
6で排気した後、さらに内部をHで置換する。 その後、Hガスを反応ガス噴射管4と、反応容器
1上部の副噴射管5とから、反応容器1内に供給しなが
ら、サセプター2をヒーター3によって1060℃まで
加熱する。 この状態を10分間保持し、サファイア基板表面の
酸化膜を除去する。 次にサセプター2の温度を500℃まで下げて、温
度が安定するまで静置する。 続いて副噴射管5からHとNの混合ガスを供給
し、反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスの
混合ガスを供給する。副噴射管5から供給するH ガス
とNガスの流量はそれぞれ10リットル/分、反応ガ
ス噴射管4から供給するアンモニアガスの流量は4リッ
トル/分、Hガスの流量は1リットル/分とし、この
状態でサセプター2の温度が500℃に安定するまで待
つ。 その後、バッファ層を形成するため、反応ガス噴射
管4からアンモニアガスとHガスに加えて、TMG
(トリメチルガリウム)ガスを2.7×10−5モル/
分で1分間流す。 次にTMGガスのみを止めて、バッファ層の成長を
止める。ここで膜厚0.02μmのバッファ層が形成で
きる。さらに他のガスを流しながらサセプター2の温度
を1000℃まで上昇させる。 サセプター2の温度が1020℃まで上昇した後、
反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスに加え
て、TMGガスを5.4×10−5 モル/分の流量で
60分間供給して、GaNエピタキシャル層を、4.0
μmの膜厚で成長させる。 この間、副噴射管5から常にHとNガスを前述の条
件で供給し続け、反応ガスで反応容器内が汚染されない
ようにしている。またサセプター2は均一に結晶が成長
するように、モーター7で5rpmで回転させる。なお
当然のことではあるが、ガスを供給している間、排気ポ
ンプ6の配管と分岐した排気管8から、供給しているガ
スを外部へ放出している。上記のようにしてサファイア
基板上に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その
上に4μmのGaNエピタキシャル層を成長させた。
Gallium nitride-based system using the apparatus shown in FIG.
Crystal growth of the compound semiconductor was performed. [Example 1] GaN sapphire was formed on a sapphire substrate in the following steps.
A epitaxial layer was grown to a thickness of 4 μm. Susceptor washed 2 inch φ sapphire substrate
Put on top of -2. The air inside the reaction vessel 1 made of stainless steel is exhausted by an exhaust pump.
After evacuating at 6, the inside is further H2Replace with Then H2The gas is supplied to the reaction gas injection pipe 4 and the reaction vessel.
1 from the upper sub-injection pipe 5 and into the reaction vessel 1
The susceptor 2 is heated up to 1060 ° C. by the heater 3.
Heat. This state is maintained for 10 minutes, and the sapphire substrate surface
The oxide film is removed. Next, the temperature of the susceptor 2 was lowered to 500 ° C.
Let stand until the temperature is stable. Subsequently, H2And N2Supply mixed gas
Then, ammonia gas and H2Gas
Supply mixed gas. H supplied from sub injection pipe 5 2gas
And N2The gas flow rate was 10 liters / min.
The flow rate of ammonia gas supplied from the
Torr / min, H2The gas flow rate was 1 liter / min.
Wait until the temperature of the susceptor 2 stabilizes at 500 ° C
One. Then, reactant gas injection to form a buffer layer
Ammonia gas and H from tube 42In addition to gas, TMG
2.7 × 10 (trimethylgallium) gas-5Mol /
Flush for 1 minute. Next, only the TMG gas is stopped to grow the buffer layer.
stop. Here, a buffer layer having a thickness of 0.02 μm is formed.
Wear. The temperature of the susceptor 2 while flowing another gas
To 1000 ° C. After the temperature of the susceptor 2 rises to 1020 ° C,
Ammonia gas and H from reaction gas injection pipe 42In addition to gas
And TMG gas is 5.4 × 10-5 At a flow rate of mol / min
The GaN epitaxial layer was supplied for 4.0 minutes,
It is grown to a thickness of μm. During this time, H2And N2Gas as described above
Supply, and the reaction gas is not contaminated in the reaction vessel
Like that. In addition, crystals grow uniformly on the susceptor 2
To rotate the motor 7 at 5 rpm. Note that
Not surprisingly, while the gas is being supplied, the exhaust
The gas supplied from the exhaust pipe 8 branched from the pipe of the pump 6
Release to the outside. Sapphire as above
A GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm on a substrate,
A 4 μm GaN epitaxial layer was grown thereon.

【0025】[比較例1]のバッファ層を形成する工
程において、AlNのバッファ層を0.02μmの膜厚
で形成する以外は、実施例1と同様にして、AlNバッ
ファ層の上に4μmのGaNエピタキシャル層を成長さ
せた。なおAlNバッファ層を形成する際、におい
て、反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスに
加えて、TMA(トリメチルアルミニウム)を2.7×
10−5モル/分で1分間流した。
In the step of forming the buffer layer of Comparative Example 1, a 4 μm layer was formed on the AlN buffer layer in the same manner as in Example 1 except that the AlN buffer layer was formed to a thickness of 0.02 μm. A GaN epitaxial layer was grown. When forming the AlN buffer layer, TMA (trimethylaluminum) was added to the reaction gas injection pipe 4 in addition to 2.7 × in addition to ammonia gas and H 2 gas.
It flowed at 10-5 mol / min for 1 minute.

【0026】成長後ホール測定を室温で行い、本発明に
よるGaNエピタキシャル層と、比較例1によるGaN
エピタキシャル層の、キャリア濃度と移動度とをそれぞ
れ求め、その結果によるキャリア濃度、および移動度の
面内分布を表す図を、図9および図10に示す。本発明
は図9、比較例は図10、キャリア濃度は●、移動度は
○で示している。
After the growth, the hole measurement was performed at room temperature, and the GaN epitaxial layer according to the present invention was compared with the GaN epitaxial layer according to Comparative Example 1.
FIGS. 9 and 10 show the carrier concentration and the mobility of the epitaxial layer, respectively, and the resulting carrier concentration and the in-plane distribution of the mobility are shown in FIGS. The present invention is shown in FIG. 9, the comparative example is shown in FIG. 10, the carrier concentration is indicated by ●, and the mobility is indicated by ○.

【0027】ノンドープの結晶を成長させた場合は、キ
ャリア濃度が小さく、しかも移動度が大きい程、結晶性
が良く、また不純物濃度が小さいことを表す。
When a non-doped crystal is grown, the lower the carrier concentration and the higher the mobility, the better the crystallinity and the lower the impurity concentration.

【0028】本発明によるGaNは、図9に示すように
キャリア濃度が4×1016/cm、移動度が600cm
/V・secと非常によい値を示す。一方、AlNをバッ
ファ層とした比較例1は、キャリア濃度が1×1018
/cm、および移動度が約90cm/V・secであった。
GaN according to the present invention has a carrier concentration of 4 × 10 16 / cm 3 and a mobility of 600 cm as shown in FIG.
It shows a very good value of 2 / V · sec. On the other hand, in Comparative Example 1 in which AlN was used as the buffer layer, the carrier concentration was 1 × 10 18
/ Cm 3 , and the mobility was about 90 cm 2 / V · sec.

【0029】[実施例2]のバッファ層を形成する工
程において、Ga0.5Al0.5Nのバッファ層を、
0.02μmの膜厚で形成して、バッファ層と窒化ガリ
ウム系化合物半導体とを同一組成としない以外は、実施
例1と同様にして、バッファ層の上にGaNエピタキシ
ャル層を成長した。なおバッファ層を形成する際、反応
ガス噴射管4からアンモニアガスと、Hガスに加え
て、TMGを2.7×10−5モル/分、TMAを2.
7×10 モル/分でそれぞれ0.5分間流した。こ
のGaNエピタキシャル層も図3に示すように、優れた
X線ロッキングカーブを示し、また顕微鏡観察による表
面モフォロジーは実施例1と同等、キャリア濃度および
移動度は、実施例1と比較例1との中間に位置するもの
であった。
In the step of forming the buffer layer of the second embodiment, the buffer layer of Ga 0.5 Al 0.5 N
A GaN epitaxial layer was grown on the buffer layer in the same manner as in Example 1, except that the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor were not formed to have the same composition. When forming the buffer layer, in addition to the ammonia gas and the H 2 gas from the reaction gas injection pipe 4, TMG was 2.7 × 10 −5 mol / min and TMA was 2.
7 × 10 - 5 mol / min was passed respectively 0.5 min. This GaN epitaxial layer also showed an excellent X-ray rocking curve as shown in FIG. 3, and the surface morphology observed by microscopy was equivalent to that of Example 1, and the carrier concentration and mobility were the same as those of Example 1 and Comparative Example 1. It was located in the middle.

【0030】[実施例3]においてバッファ層の成長
温度を600℃とし、のガス流時間を2.5分間に変
えて、バッファ層の膜厚を0.05μmとする他は、実
施例1と同様にして、GaNエピタキシャル層を成長し
た。このGaNエピタキシャル層も表面モフォロジーは
実施例1と同等、X線ロッキングカーブの半値巾は3分
と優れた結晶性を示し、キャリア濃度、移動度とも実施
例1と同等であった。
Example 3 was the same as Example 1 except that the growth temperature of the buffer layer was set to 600 ° C., the gas flow time was changed to 2.5 minutes, and the thickness of the buffer layer was set to 0.05 μm. Similarly, a GaN epitaxial layer was grown. This GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, showed an excellent crystallinity with a half-value width of the X-ray rocking curve of 3 minutes, and was similar to Example 1 in both carrier concentration and mobility.

【0031】[実施例4]においてバッファ層の成長
温度を800℃とする他は、実施例1と同様にして、G
aNエピタキシャル層を成長した。このGaNエピタキ
シャル層も表面モフォロジーは実施例1と同等、X線ロ
ッキングカーブの半値巾は3分と優れた結晶性を示し、
キャリア濃度、移動度とも実施例1と同等であった。
[Embodiment 4] In the same manner as in Embodiment 1 except that the growth temperature of the buffer layer was set to 800 ° C.
An aN epitaxial layer was grown. This GaN epitaxial layer also has the same surface morphology as that of Example 1, and shows an excellent crystallinity with a half value width of the X-ray rocking curve of 3 minutes.
The carrier concentration and the mobility were the same as in Example 1.

【0032】[実施例5]のバッファ層を形成する工
程において、実施例2と同様の条件で、 Ga .5
0.5Nのバッファ層を0.02μmの膜厚で形成
し、において、反応ガス噴射管4からアンモニアガス
とHガスに加えて、TMAガスを2.7×10−5
ル/分、TMGガスを2.7×10−5モル/分の流量
で60分間供給して、Ga0.5Al0.5Nエピタキ
シャル層を4.0μmの膜厚で成長させる他は、実施例
1と同様にして、サファイア基板上に、膜厚0.02μ
mのGa0.5Al0.5Nバッファ層と、その上に4
μmのGa .5Al0.5Nエピタキシャル層を成長
させた。このGa0.5Al0.5Nエピタキシャル層
も、表面モフォロジーは実施例1と同等であった。
In the step of forming the buffer layer in [Embodiment 5], Ga 0 . 5 A
A 0.5 N buffer layer was formed with a thickness of 0.02 μm. In addition to the ammonia gas and the H 2 gas from the reaction gas injection pipe 4, TMA gas was added at 2.7 × 10 −5 mol / min. Example 1 was repeated except that a TMG gas was supplied at a flow rate of 2.7 × 10 −5 mol / min for 60 minutes to grow a Ga 0.5 Al 0.5 N epitaxial layer to a thickness of 4.0 μm. In the same manner as described above, a film thickness of 0.02 μm is formed on the sapphire substrate.
m Ga 0.5 Al 0.5 N buffer layer, and 4
μm Ga 0 . A 5 Al 0.5 N epitaxial layer was grown. This Ga 0.5 Al 0.5 N epitaxial layer also had the same surface morphology as that of Example 1.

【0033】[実施例6]において、アンモニアガ
ス、Hガス、およびTMGガスに加えて、CpMg
(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)ガスを流し
ながら、GaNエピタキシャル層にp型の不純物である
Mgをドープして、p型GaNエピタキシャル層を4.
0μmの膜厚で成長させた。上記のようにしてサファイ
ア基板上に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、そ
の上にMgを1020/cmドープした膜厚4.0μm
のp型GaNエピタキシャル層を成長させた。このp型
GaNエピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例
1と同等であり、キャリア濃度2.0×1015/c
m、移動度9.4cm/V・secと窒化ガリウム系化合
物半導体では、初めてp型特性を示した。このことは、
このエピタキシャル層の結晶性が非常に優れていること
を示している。
In Example 6, in addition to ammonia gas, H 2 gas and TMG gas, Cp 2 Mg
While flowing (biscyclopentadienyl magnesium) gas, the GaN epitaxial layer is doped with Mg, which is a p-type impurity, to form a p-type GaN epitaxial layer.
It was grown to a thickness of 0 μm. On the sapphire substrate as described above, a GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm, and a Mg layer doped with 10 20 / cm 3 thereon, having a thickness of 4.0 μm.
Was grown. This p-type GaN epitaxial layer also has the same surface morphology as in Example 1, and has a carrier concentration of 2.0 × 10 15 / c.
For the first time, a gallium nitride-based compound semiconductor showed a p-type characteristic with m 3 and a mobility of 9.4 cm 2 / V · sec. This means
This shows that the crystallinity of this epitaxial layer is very excellent.

【0034】[実施例7]実施例1で得た膜厚4μmの
GaNエピタキシャル層の上に、実施例6と同様にし
て、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その上にM
gを1020/cmドープした膜厚4.0μmのp型G
aNエピタキシャル層を成長させた。このp型GaNエ
ピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例1と同等
であり、キャリア濃度3.5×1015/cm、移動度
8.5cm/V・secと同じくp型特性を示した。
Example 7 A GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm was formed on the GaN epitaxial layer having a thickness of 4 μm obtained in Example 1 in the same manner as in Example 6.
g of 10 20 / cm 3 and a 4.0 μm-thick p-type G
An aN epitaxial layer was grown. This p-type GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, and exhibited the same p-type characteristics as the carrier concentration of 3.5 × 10 15 / cm 3 and the mobility of 8.5 cm 2 / V · sec.

【0035】[実施例8]において、アンモニアガ
ス、Hガス、およびTMGガスに加えて、シラン(S
iH)ガスを流しながら、GaNエピタキシャル層に
n型の不純物であるSiをドープして、4.0μmの膜
厚で成長させた。上記のようにしてサファイア基板上
に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その上に、
Siを約1020/cmドープした膜厚4μmのn型G
aNエピタキシャル層を成長させた。このn型GaNエ
ピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例1と同等
であり、キャリア濃度1.0×1019/cmと非常に
高いキャリア濃度を示した。
In Example 8, silane (S) was added in addition to ammonia gas, H 2 gas, and TMG gas.
While flowing iH 4 ) gas, the GaN epitaxial layer was doped with Si, which is an n-type impurity, to grow to a thickness of 4.0 μm. As described above, a GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm was formed on the sapphire substrate.
4 μm-thick n-type G doped with about 10 20 / cm 3 of Si
An aN epitaxial layer was grown. This n-type GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, and exhibited a very high carrier concentration of 1.0 × 10 19 / cm 3 .

【0036】[比較例2]AlNのバッファ層を0.0
2μmの膜厚で形成する以外は、実施例8と同様にSi
をドープして、サファイア基板上に形成したAlNバッ
ファ層の上に、さらに4μmのn型GaNエピタキシャ
ル層を成長させた。このn型GaNエピタキシャル層
は、キャリア濃度が5.0×1018/cmであり、比
較例1程のキャリア濃度は得られず、不純物により補償
されて低くなっていると考えられる。
Comparative Example 2 The buffer layer of AlN was 0.0
Except for forming a film having a thickness of 2 μm,
To further grow a 4 μm n-type GaN epitaxial layer on the AlN buffer layer formed on the sapphire substrate. This n-type GaN epitaxial layer has a carrier concentration of 5.0 × 10 18 / cm 3 , and the carrier concentration is not as high as that of Comparative Example 1, and it is considered that the n-type GaN epitaxial layer is compensated for by impurities and has a low carrier concentration.

【0037】[0037]

【発明の効果】以上説明したように、GaAl1−X
N(0.5≦X≦1) をバッファ層に形成することに
よって、その上に成長させる窒化ガリウム系化合物半導
体の結晶性が、飛躍的に向上する。特に、本発明の窒化
ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法は、バッファ層
であるGaAl1−XNのXの値を0.5≦X≦1の
範囲に特定し、さらに、窒化ガリウム系化合物半導体を
成長させる反応容器内でバッファ層も成長させることを
特徴とする。バッファ層のXの範囲を0.5≦X≦1の
範囲に特定することにより、本発明の窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶成長方法は、図3に示すように、従来
のAlNをバッファ層に使用する窒化ガリウム系化合物
半導体よりもFWHMを著しく改善できる。FWHMは
結晶性を示すパラメータである。したがって、本発明の
方法は、バッファ層と窒化ガリウム系化合物半導体とを
同一の反応容器内で成長させることに加えて、Xの範囲
を0.5≦X≦1に特定することにより、窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶を成長させる方法にとって最も大
切な、結晶性を著しく改善できるという極めて優れた特
長を実現する。キャリア濃度と移動度も、結晶性を示す
パラメータである。ノンドープの結晶を成長させた場
合、キャリア濃度が小さく、しかも移動度が大きい程、
結晶性が良く、また不純物濃度が小さいことを表す。本
発明の実施例1で試作された窒化ガリウム系化合物半導
体は、図9に示すように、結晶のホール測定において、
キャリア濃度が4×1016/cm、移動度600cm
/V・secという極めて優れた値を示す。この値は、窒化
ガリウム系化合物半導体結晶において飛躍的に優れた値
である。ちなみに、AlNをバッファ層とする従来の方
法で製作された窒化ガリウム系化合物半導体は、キャリ
ア濃度が1×1018/cm、移動度が約90cm/V・
secである。本発明の方法で結晶成長させた窒化ガリウ
ム系化合物半導体は、キャリア濃度が100倍以上、移
動度が約7倍も優れている。さらに、本発明の窒化ガリ
ウム系化合物半導体の結晶成長方法は、バッファ層を形
成することによって、その上に成長させるMgをドープ
したGaNエピタキシャル層が、何の処理もなしにp型
を示す。これは全く初めてのことであり、本発明の方法
で成長させた窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性がい
かに優れているかを示すものである。またそのバッファ
層上に成長させるSiをドープしたn型GaNも、Al
Nをバッファ層としたものに比較して、非常に高いキャ
リア濃度を示す。さらにまた、従来のAlNバッファ層
に比べて、本発明の方法では、バッファ層を成長させる
ための条件が緩やかである。すなわち、バッファ層の厚
みの広い範囲で、その上に成長させる窒化ガリウム系化
合物半導体層の結晶性がよい。このため発光素子を形成
する際の量産性に優れている。このように本発明の技術
を用いることにより、窒化ガリウム系化合物半導体の結
晶を利用して、青色発光ダイオードはもちろんのこと、
半導体レーザーまで、実用化に向けてその用途は非常に
大きいものがある。
As described in the foregoing, Ga X Al 1-X
By forming N (0.5 ≦ X ≦ 1) in the buffer layer, the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown thereon is drastically improved. In particular, the crystal growth of the gallium nitride compound semiconductor process of the present invention, the value of X of Ga X Al 1-X N is a buffer layer to identify the range of 0.5 ≦ X ≦ 1, further gallium nitride A buffer layer is also grown in a reaction vessel for growing a compound semiconductor. By specifying the range of X of the buffer layer in the range of 0.5 ≦ X ≦ 1, the crystal growth method of the gallium nitride-based compound semiconductor of the present invention, as shown in FIG. The FWHM can be remarkably improved as compared with the gallium nitride compound semiconductor used. FWHM is a parameter indicating crystallinity. Therefore, in addition to growing the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor in the same reaction vessel, the method of the present invention specifies gallium nitride by defining the range of X to be 0.5 ≦ X ≦ 1. An extremely excellent feature that crystallinity can be significantly improved, which is most important for a method of growing a crystal of a system compound semiconductor, is realized. Carrier concentration and mobility are also parameters indicating crystallinity. When a non-doped crystal is grown, the lower the carrier concentration and the higher the mobility,
It indicates that the crystallinity is good and the impurity concentration is low. As shown in FIG. 9, the gallium nitride based compound semiconductor prototyped in Example 1 of the present invention has
The carrier concentration is 4 × 10 16 / cm 3 and the mobility is 600 cm 2
/ V · sec. This value is a remarkably excellent value in the gallium nitride-based compound semiconductor crystal. Incidentally, a gallium nitride-based compound semiconductor manufactured by a conventional method using AlN as a buffer layer has a carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 and a mobility of about 90 cm 2 / V ·.
sec. The gallium nitride-based compound semiconductor grown by the method of the present invention has an excellent carrier concentration of 100 times or more and a mobility of about 7 times. Further, according to the gallium nitride based compound semiconductor crystal growth method of the present invention, by forming a buffer layer, the Mg-doped GaN epitaxial layer grown thereon exhibits p-type without any treatment. This is the first time, and shows how excellent the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown by the method of the present invention is. Further, n-type GaN doped with Si grown on the buffer layer is also made of Al.
A very high carrier concentration is shown as compared with the case where N is used as the buffer layer. Furthermore, compared to the conventional AlN buffer layer, the conditions for growing the buffer layer are milder in the method of the present invention. That is, the gallium nitride-based compound semiconductor layer grown thereon has good crystallinity over a wide range of the thickness of the buffer layer. Therefore, it is excellent in mass productivity in forming a light emitting element. As described above, by using the technology of the present invention, a gallium nitride-based compound semiconductor crystal is utilized, and a blue light emitting diode is used,
Even for semiconductor lasers, there are very large applications for practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の結晶成長方法によるエピタキシャル
ウエハの構造を表す概略断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of an epitaxial wafer according to a crystal growth method of the present invention.

【図2】 従来の結晶成長方法によるエピタキシャルウ
エハの構造を表す概略断面図
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a structure of an epitaxial wafer formed by a conventional crystal growth method.

【図3】 GaNエピタキシャル層のダブルクリスタル
X線ロッキングカーブの半値巾(FWHM)と、バッフ
ァ層の膜厚との関係を表す図
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a full width at half maximum (FWHM) of a double crystal X-ray rocking curve of a GaN epitaxial layer and a film thickness of a buffer layer.

【図4】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 4 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図5】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 5 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図6】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 6 is a micrograph showing a crystal structure of a GaN epitaxial layer.

【図7】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 7 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図8】 本発明に使用した装置の部分概略断面図FIG. 8 is a partial schematic sectional view of an apparatus used in the present invention.

【図9】 本発明の方法によるGaN結晶のホール測定
結果による、キャリア濃度、および移動度の面内分布を
表す図
FIG. 9 is a diagram showing an in-plane distribution of carrier concentration and mobility based on a hole measurement result of a GaN crystal according to the method of the present invention.

【図10】 従来の方法によるGaN結晶のホール測定
結果による、キャリア濃度、および移動度の面内分布を
表す図
FIG. 10 is a diagram showing an in-plane distribution of carrier concentration and mobility based on a hole measurement result of a GaN crystal according to a conventional method.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…反応容器 2…サセプター 3…ヒーター 4…反応ガス噴射管 5…副噴射管 6…排気ポンプ 7…モーター 8…排気管 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Reaction container 2 ... Susceptor 3 ... Heater 4 ... Reaction gas injection pipe 5 ... Sub injection pipe 6 ... Exhaust pump 7 ... Motor 8 ... Exhaust pipe

─────────────────────────────────────────────────────
────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成13年10月2日(2001.10.
2)
[Submission Date] October 2, 2001 (2001.10.
2)

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】全文[Correction target item name] Full text

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【書類名】 明細書[Document Name] Statement

【発明の名称】 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成
長方法と窒化ガリウム系化合物半導体
Patent application title: Crystal growth method of gallium nitride-based compound semiconductor and gallium nitride-based compound semiconductor

【特許請求の範囲】[Claims]

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はサファイア等の基板上
に、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長させる方
と窒化ガリウム系化合物半導体に関し、特に結晶性の
優れた窒化ガリウム系半導体化合物のエピタキシャル層
の成長方法と窒化ガリウム系化合物半導体に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for growing a gallium nitride compound semiconductor crystal on a substrate such as sapphire and a gallium nitride compound semiconductor, and more particularly to an epitaxial layer of a gallium nitride semiconductor compound having excellent crystallinity. And a gallium nitride-based compound semiconductor.

【0002】[0002]

【従来の技術及びその問題点】最近、窒化ガリウム系化
合物半導体、例えば、一般式が[GaAl1−X
(但し、Xは0≦X≦1の範囲にある。)]の青色発光
デバイスが注目されている。窒化ガリウム系化合物半導
体の結晶を成長させる方法として、有機金属化合物気相
成長法(以下、「MOCVD法」という。)がよく知ら
れている。この方法はサファイア基板を設置した反応容
器内に、反応ガスとして有機金属化合物ガスを供給し、
結晶成長温度をおよそ900℃〜1100℃の高温で保
持して、基板上に化合物半導体結晶のエピタキシャル層
を成長させる方法である。例えばGaNエピタキシャル
層を成長させる場合には、III族ガスとしてトリメチル
ガリウムと、V族ガスとしてアンモニアガスとを使用す
る。
2. Description of the Related Art Recently, gallium nitride-based compound semiconductors, for example, having a general formula of [Ga X Al 1-X N
(However, X is in the range of 0 ≦ X ≦ 1.)]. As a method for growing a crystal of a gallium nitride-based compound semiconductor, an organic metal compound vapor deposition method (hereinafter, referred to as “MOCVD method”) is well known. This method supplies an organometallic compound gas as a reaction gas into a reaction vessel in which a sapphire substrate is installed,
This is a method of growing an epitaxial layer of a compound semiconductor crystal on a substrate while maintaining the crystal growth temperature at a high temperature of about 900 ° C. to 1100 ° C. For example, when growing a GaN epitaxial layer, trimethylgallium is used as a group III gas and ammonia gas is used as a group V gas.

【0003】このようにして成長させた窒化ガリウム系
化合物半導体のエピタキシャル層を発光デバイスとして
用いるためには、第一に結晶性を向上させることが不可
欠である。
In order to use a gallium nitride-based compound semiconductor epitaxial layer grown as described above as a light emitting device, it is first essential to improve crystallinity.

【0004】また、MOCVD法を用いてサファイア基
板上に直接成長された、例えばGaN層の表面は、6角
ピラミッド状、ないしは6角柱状の成長パターンとなっ
て無数の凹凸ができ、その表面モフォロジーが極めて悪
くなる欠点がある。表面に無数の凹凸がある表面モフォ
ロジーの極めて悪い半導体の結晶層を使用して青色発光
デバイスを作ることは、非常に歩留が悪く、ほとんど不
可能であった。
Further, the surface of, for example, a GaN layer directly grown on a sapphire substrate by using the MOCVD method has a hexagonal pyramid or hexagonal columnar growth pattern, and countless irregularities are formed. Has the drawback of becoming extremely poor. Fabricating a blue light-emitting device using a crystal layer of a semiconductor having extremely inferior surface morphology having innumerable irregularities on the surface has been very poor and almost impossible.

【0005】このような問題を解決するために、窒化ガ
リウム系化合物半導体の結晶を成長させる前に、基板上
にAlNのバッファ層を成長させる方法が提案されてい
る{Appl.Phys.Lett 48,(1986),353、(アプライド フ
ィジックス レターズ 48巻、1986年、353
頁)、および特開平2−229476号公報}。この方
法は、サファイア基板上に、成長温度400〜900℃
の低温で、膜厚が100〜500オングストロームのA
lNのバッファ層を設けるものである。この方法によれ
ば、バッファ層であるAlN層上にGaNを成長させる
ことによって、GaN半導体層の結晶性および表面モフ
ォロジーを改善できる特徴がある。
In order to solve such a problem, there has been proposed a method of growing an AlN buffer layer on a substrate before growing a gallium nitride compound semiconductor crystal {Appl. Phys. Lett 48, (1986), 353, (Applied Physics Letters 48, 1986, 353
Page) and JP-A-2-229476. In this method, a growth temperature of 400 to 900 ° C. is applied on a sapphire substrate.
At a low temperature of 100-500 Å
1N of a buffer layer is provided. According to this method, the crystallinity and surface morphology of the GaN semiconductor layer can be improved by growing GaN on the AlN layer serving as the buffer layer.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記方法
は、バッファ層の成長条件が厳しく制限され、しかも膜
厚を100〜500オングストロームと非常に薄い範囲
に厳密に設定する必要があるため、そのバッファ層を、
大面積のサファイア基板、例えば約50mmφのサファ
イア基板上全面に、均一に一定の膜厚で形成することが
困難である。したがって、そのバッファ層の上に形成す
る窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性および表面モフ
ォロジーを歩留よく改善することが困難であり、またそ
の結晶性は未だ実用的な発光ダイオード、半導体レーザ
ー等を作るまでには至っておらず、さらなる結晶性の向
上が必要であった。
However, in the above method, the growth conditions of the buffer layer are severely limited, and the thickness of the buffer layer must be strictly set to a very thin range of 100 to 500 angstroms. To
It is difficult to uniformly form a uniform film thickness over the entire surface of a large-area sapphire substrate, for example, a sapphire substrate having a diameter of about 50 mmφ. Therefore, it is difficult to improve the crystallinity and surface morphology of the gallium nitride-based compound semiconductor formed on the buffer layer with a good yield, and the crystallinity is still high enough to make practical light emitting diodes, semiconductor lasers, etc. However, the crystallinity has been required to be further improved.

【0007】本発明はこのような事情を鑑みてなされた
ものであり、その目的とするところは、バッファ層上に
成長させる窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性および
表面モフォロジーを実用レベルにまで改善し、さらに窒
化ガリウム系化合物半導体が安定して、歩留よく成長で
きるための成長方法を提供するものである。
The present invention has been made in view of such circumstances, and an object thereof is to improve the crystallinity and surface morphology of a gallium nitride-based compound semiconductor grown on a buffer layer to practical levels. It is another object of the present invention to provide a growth method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor in a stable and high yield.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明の窒化ガリウム系
化合物半導体の結晶成長方法は、有機金属化合物気相成
長法により、窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させる方法を改良したものである。本発明の方法は、一
般式GaAl1−XN(但し0.5≦X≦1の範囲で
ある。)よりなる多結晶のバッファ層を成長させる。次
に基板を昇温させてそのバッファ層を部分的に単結晶化
し、さらに前記バッファ層の成長温度よりも高温で、窒
化ガリウム系化合物半導体を成長させることを特徴とし
ている。
The gallium nitride-based compound semiconductor crystal growing method of the present invention is an improved method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal by an organometallic compound vapor phase growth method. The method of the present invention, (in the range of where 0.5 ≦ X ≦ 1.) The general formula Ga X Al 1-X N is grown a buffer layer of polycrystalline consisting. Next, the temperature of the substrate is increased to partially partially crystallize the buffer layer, and the gallium nitride-based compound semiconductor is grown at a temperature higher than the growth temperature of the buffer layer.

【0009】さらに、本発明の請求項2の窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶成長方法は、前記バッファ層を窒
化ガリウム系化合物半導体層の上に成長させている。さ
らにまた、請求項3の窒化ガリウム系化合物半導体の成
長方法は、前記窒化ガリウム系化合物半導体層成長中に
Si又はMgをドープしている。さらにまた、請求項4
の窒化ガリウム系化合物半導体の成長方法は、前記バッ
ファ層の膜厚を0.2μm以下としている。
Further, in the method for growing a gallium nitride compound semiconductor crystal according to claim 2 of the present invention, the buffer layer is grown on the gallium nitride compound semiconductor layer. Furthermore, in the method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor according to claim 3, Si or Mg is doped during the growth of the gallium nitride-based compound semiconductor layer. Claim 4
In the method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor described above, the thickness of the buffer layer is set to 0.2 μm or less.

【0010】前記バッファ層の厚さは、図4〜図6に示
すように、好ましくは0.002μm以上、0.2μm
以下、さらに好ましくは0.01〜0.2μmの範囲に
調整する。その厚さが0.002μmより薄く、また、
0.2μmより厚いと、バッファ層の上に形成される窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶の表面モフォロジーが
悪くなる傾向にある。
The thickness of the buffer layer is preferably not less than 0.002 μm and not more than 0.2 μm, as shown in FIGS.
Hereinafter, it is more preferably adjusted to the range of 0.01 to 0.2 μm. Its thickness is thinner than 0.002 μm, and
If the thickness is more than 0.2 μm, the surface morphology of the gallium nitride-based compound semiconductor crystal formed on the buffer layer tends to deteriorate.

【0011】また前記バッファ層の成長温度は200℃
以上900℃以下、好ましくは400〜800℃の範囲
調整する。200℃より低いと、バッファ層が形成しに
くく、また900℃より高いと、バッファ層が単結晶と
なってしまい、後述するバッファ層としての作用を果た
さなくなる傾向にある。
The growth temperature of the buffer layer is 200 ° C.
The temperature is adjusted in the range of not less than 900 ° C and preferably not more than 400 to 800 ° C. If the temperature is lower than 200 ° C., it is difficult to form a buffer layer, and if the temperature is higher than 900 ° C., the buffer layer tends to be a single crystal, and does not function as a buffer layer described later.

【0012】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体は、
基板上に有機金属化合物成長方法により成長されたバッ
ファ層と、該バッファ層上に成長された窒化ガリウム系
化合物半導体層とを有する窒化ガリウム系化合物半導体
であって、バッファ層は、一般式がGaAl1−X
(但し0.5≦X≦1の範囲である)で示される少なく
とも単結晶を有する層であり、窒化ガリウム系化合物半
導体層は、キャリア濃度が2×1015〜1×1019
/cm である。
The gallium nitride-based compound semiconductor of the present invention comprises:
Batch grown on the substrate by the organometallic compound growth method
Gallium nitride-based layer grown on the buffer layer
Gallium nitride based compound semiconductor having compound semiconductor layer
A is, the buffer layer is represented by the general formula is Ga X Al 1-X N
(However, the range is 0.5 ≦ X ≦ 1)
Both are layers having a single crystal, and are a half of a gallium nitride-based compound.
The conductor layer has a carrier concentration of 2 × 10 15 to 1 × 10 19
/ Cm 2 .

【0013】[0013]

【作用】図1にGaAl1−XNをバッファ層とし
て、その上に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させた場合のエピタキシャルウエハの構造を表す断面図
を示し、図2にAlNをバッファ層として、同じくその
上に、同じ結晶を成長させた場合のエピタキシャルウエ
ハの構造を表す断面図を示す。本発明のバッファ層は従
来のバッファ層に比べて、厚さの許容範囲が大きいた
め、歩留良くバッファ層および窒化ガリウム系化合物半
導体結晶が成長できる。
FIG. 1 is a cross-sectional view showing the structure of an epitaxial wafer in the case where gallium nitride-based compound semiconductor crystals are grown on Ga X Al 1-X N as a buffer layer, and FIG. A cross-sectional view showing the structure of an epitaxial wafer when the same crystal is grown thereon as a buffer layer is also shown. Since the buffer layer of the present invention has a larger allowable range of thickness than the conventional buffer layer, the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor crystal can be grown with good yield.

【0014】ところでAlNをバッファ層として窒化ガ
リウム系化合物半導体の結晶を成長させる方法は、Thin
Solid Films.163,(1988),415(シィン ソリッド フ
ィルムズ 163巻、1988年、415頁)、および
Appl.Phys.Lett 48,(1986),353(アプライド フィジッ
クス レターズ 48巻、1986年、353頁)等に
詳しく述べられているが、それらの文献に記載されてい
るバッファ層の作用を簡単に述べると以下の内容であ
る。
A method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal using AlN as a buffer layer is based on the thin film method.
Solid Films. 163, (1988), 415 (Shin Solid Films 163, 1988, 415), and
Appl. Phys. Lett 48, (1986), 353 (Applied Physics Letters 48, 1986, p. 353) and the like, but the function of the buffer layer described in those documents will be briefly described. And the following:

【0015】低温(約600℃)で成長させるAlNは
多結晶層であり、このバッファ層を例えばGaNを成長
させるために約1000℃にまで温度を上げる際、層が
部分的に単結晶化する。部分的に単結晶化した部分が、
1000℃でGaNを成長させる時に方位の揃った種結
晶となり、その種結晶からGaN結晶が成長し、均一な
GaN単結晶層が成長できる。バッファ層がないときは
サファイア基板自身が種結晶となるため、方位が大きく
ばらついたGaNの六角柱の結晶が成長してしまうとい
う内容である。
AlN grown at low temperature (about 600 ° C.) is a polycrystalline layer, and when the temperature of this buffer layer is raised to about 1000 ° C. to grow GaN, for example, the layer is partially monocrystallized. . The partially single crystallized part is
When GaN is grown at 1000 ° C., a seed crystal having a uniform orientation is formed. From the seed crystal, a GaN crystal grows and a uniform GaN single crystal layer can be grown. When there is no buffer layer, the sapphire substrate itself becomes a seed crystal, so that the crystal of the hexagonal prism of GaN having a large variation in orientation grows.

【0016】本発明のようにGaAl1−XN(0.
5≦X≦1) をバッファ層として形成した場合を従来
のAlNをバッファ層とした場合と比較すると、以下の
ようになると考えられる。
As in the present invention, Ga X Al 1-X N (0.
When 5 ≦ X ≦ 1) is formed as the buffer layer, the following is considered as compared with the case where the conventional AlN is used as the buffer layer.

【0017】まずバッファ層として、例えばX=1のG
aNを形成する場合を考えると、GaNの融点は110
0℃であり、AlNの融点は1700℃である。このた
め600℃でGaNのバッファ層を形成すると、多結晶
のバッファ層が成長する。次にこの多結晶のGaNバッ
ファ層の上にGaNのエピタキシャル層を成長するため
に1000℃まで温度を上げると、GaNのバッファ層
は部分的に単結晶化し、AlNをバッファ層とした場合
と同様に、GaNエピタキシャル層用の種結晶として作
用することになる。
First, as a buffer layer, for example, G of X = 1
Considering the case of forming aN, the melting point of GaN is 110
0 ° C. and the melting point of AlN is 1700 ° C. Therefore, when a GaN buffer layer is formed at 600 ° C., a polycrystalline buffer layer grows. Next, when the temperature is raised to 1000 ° C. in order to grow an epitaxial layer of GaN on the polycrystalline GaN buffer layer, the GaN buffer layer is partially single-crystallized, similar to the case where AlN is used as the buffer layer. Then, it acts as a seed crystal for the GaN epitaxial layer.

【0018】しかもAlNをバッファ層として形成した
場合よりも、 融点が低いので温度を上昇しているときに容易に単
結晶化しやすい。このため、バッファ層の厚さを厚くし
ても、バッファ層としての効果が期待できる。 バッファ層がGaNなので、その上にGaNのエピ
タキシャル層を成長する場合、同一材料の上に同一材料
を成長するため結晶性の向上が期待できる。等の利点が
あると考えられる。
In addition, since the melting point is lower than in the case where AlN is formed as the buffer layer, single crystal is easily formed when the temperature is raised. For this reason, even if the thickness of the buffer layer is increased, the effect as the buffer layer can be expected. Since the buffer layer is GaN, when growing an epitaxial layer of GaN thereon, the same material is grown on the same material, so that an improvement in crystallinity can be expected. And so on.

【0019】以上のことを確認するため、AlN、Ga
0.5Al0.5N、GaNの3種類のバッファ層を6
00℃でそれぞれサファイア基板上に形成し、その上に
1000℃でGaNエピタキシャル層を4μmの厚さで
成長させた場合の、GaNエピタキシャル層のダブルク
リスタルX線ロッキングカーブの半値巾(FWHM:fu
ll width at half-maximum)とバッファ層の膜厚との関
係を求めた図を図3に表す。FWHMは小さいほど結晶
性がよい。
In order to confirm the above, AlN, Ga
0.5 Al 0.5 N, three types of buffer layers of GaN
The half width (FWHM: fuHM) of the double crystal X-ray rocking curve of the GaN epitaxial layer when each is formed on a sapphire substrate at 00 ° C. and a GaN epitaxial layer is grown thereon at 1000 ° C. with a thickness of 4 μm.
FIG. 3 shows a diagram in which the relationship between (ll width at half-maximum) and the thickness of the buffer layer is obtained. The smaller the FWHM, the better the crystallinity.

【0020】図3に示すように、GaN、およびGa
0.5Al0.5Nのバッファ層としたものは、広いバ
ッファ層の膜厚範囲で結晶性がよく、従来のAlNのバ
ッファ層に比較して極めて優れた特性を示している。
As shown in FIG. 3, GaN and Ga
The 0.5 Al 0.5 N buffer layer has good crystallinity over a wide buffer layer thickness range, and exhibits extremely excellent characteristics as compared with the conventional AlN buffer layer.

【0021】図4〜図7に、サファイア基板上に形成す
るGaNバッファ層の膜厚を変え、さらにその上にGa
Nのエピタキシャル層を4μm成長させた場合の、Ga
Nエピタキシャル層の表面の結晶構造を表す顕微鏡写真
図を示す。図4から図7まで順に、バッファ層厚さは
0.002μm、0.07μm、0.20μm、0μm
(バッファ層無し)である。
FIG. 4 to FIG. 7 show that the thickness of the GaN buffer layer formed on the sapphire substrate is changed,
Ga in the case where an epitaxial layer of N is grown to 4 μm
The micrograph showing the crystal structure of the surface of the N epitaxial layer is shown. 4 to 7, the buffer layer thickness is 0.002 μm, 0.07 μm, 0.20 μm, 0 μm
(No buffer layer).

【0022】これらの図を見ても分かるように、バッフ
ァ層がない場合は、図7が示すように表面に6角柱状の
結晶が現れる。バッファ層を形成する際の条件にもよる
が、バッファ層を形成するにしたがって表面が鏡面均一
になる傾向がある。しかしバッファ層が厚すぎると、表
面の状態(表面モフォロジー)が悪くなる傾向にある。
したがって好ましいバッファ層の厚さは0.01μmか
ら0.2μmの間である。
As can be seen from these figures, when there is no buffer layer, hexagonal columnar crystals appear on the surface as shown in FIG. Although it depends on the conditions when forming the buffer layer, the surface tends to be mirror-finished as the buffer layer is formed. However, if the buffer layer is too thick, the state of the surface (surface morphology) tends to deteriorate.
Therefore, the preferred thickness of the buffer layer is between 0.01 μm and 0.2 μm.

【0023】また本発明の結晶成長方法によるバッファ
層は、サファイア基板上だけでなく窒化ガリウム系化合
物半導体のエピタキシャル層を有する層であれば、どの
層に形成してもよい。例えばn型GaNエピタキシャル
層の上に、p型不純物であるMgがドープされたp型G
aNのエピタキシャル層を形成したい場合、前記n型G
aNエピタキシャル層の上にバッファ層を形成し、その
バッファ層の上にp型GaNエピタキシャル層を成長さ
せることもできる。
The buffer layer according to the crystal growth method of the present invention may be formed not only on a sapphire substrate but also on any layer having an epitaxial layer of a gallium nitride compound semiconductor. For example, on an n-type GaN epitaxial layer, p-type G doped with Mg as a p-type impurity
When it is desired to form an epitaxial layer of aN, the n-type G
A buffer layer may be formed on the aN epitaxial layer, and a p-type GaN epitaxial layer may be grown on the buffer layer.

【0024】[0024]

【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。但し以下
に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための
方法を例示するものであって、本発明の方法は成長条
件、有機金属化合物ガスの種類、使用材料等を下記のも
のに特定するものではない。この発明の成長方法は、特
許請求の範囲において種々の変更を加えることができ
る。
Embodiments of the present invention will be described below. However, the following examples illustrate a method for embodying the technical idea of the present invention, and the method of the present invention includes the following growth conditions, types of organometallic compound gases, and materials used. It is not specified. The growth method of the present invention can make various changes in the scope of the claims.

【0025】図8に示す装置を用いて窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶成長を行った。[実施例1]下記の工
程でサファイア基板にGaNのエピタキシャル層を4μ
mの膜厚で成長させた。 洗浄された2インチφのサファイア基板をサセプタ
ー2の上に載せる。 ステンレス製の反応容器1内の空気を、排気ポンプ
6で排気した後、さらに内部をHで置換する。 その後、Hガスを反応ガス噴射管4と、反応容器
1上部の副噴射管5とから、反応容器1内に供給しなが
ら、サセプター2をヒーター3によって1060℃まで
加熱する。 この状態を10分間保持し、サファイア基板表面の
酸化膜を除去する。 次にサセプター2の温度を500℃まで下げて、温
度が安定するまで静置する。 続いて副噴射管5からHとNの混合ガスを供給
し、反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスの
混合ガスを供給する。副噴射管5から供給するH ガス
とNガスの流量はそれぞれ10リットル/分、反応ガ
ス噴射管4から供給するアンモニアガスの流量は4リッ
トル/分、Hガスの流量は1リットル/分とし、この
状態でサセプター2の温度が500℃に安定するまで待
つ。 その後、バッファ層を形成するため、反応ガス噴射
管4からアンモニアガスとHガスに加えて、TMG
(トリメチルガリウム)ガスを2.7×10−5モル/
分で1分間流す。 次にTMGガスのみを止めて、バッファ層の成長を
止める。ここで膜厚0.02μmのバッファ層が形成で
きる。さらに他のガスを流しながらサセプター2の温度
を1000℃まで上昇させる。 サセプター2の温度が1020℃まで上昇した後、
反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスに加え
て、TMGガスを5.4×10−5 モル/分の流量で
60分間供給して、GaNエピタキシャル層を、4.0
μmの膜厚で成長させる。 この間、副噴射管5から常にHとNガスを前述の条
件で供給し続け、反応ガスで反応容器内が汚染されない
ようにしている。またサセプター2は均一に結晶が成長
するように、モーター7で5rpmで回転させる。なお
当然のことではあるが、ガスを供給している間、排気ポ
ンプ6の配管と分岐した排気管8から、供給しているガ
スを外部へ放出している。上記のようにしてサファイア
基板上に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その
上に4μmのGaNエピタキシャル層を成長させた。
Using the apparatus shown in FIG.
Crystal growth of the compound semiconductor was performed. [Example 1]
GaN epitaxial layer on sapphire substrate
m. Susceptor washed 2 inch φ sapphire substrate
Put on top of -2. The air inside the reaction vessel 1 made of stainless steel is exhausted by an exhaust pump.
After evacuating at 6, the inside is further H2Replace with Then H2The gas is supplied to the reaction gas injection pipe 4 and the reaction vessel.
1 from the upper sub-injection pipe 5 and into the reaction vessel 1
The susceptor 2 is heated up to 1060 ° C. by the heater 3.
Heat. This state is maintained for 10 minutes, and the sapphire substrate surface
The oxide film is removed. Next, the temperature of the susceptor 2 was lowered to 500 ° C.
Let stand until the temperature is stable. Subsequently, H2And N2Supply mixed gas
Then, ammonia gas and H2Gas
Supply mixed gas. H supplied from sub injection pipe 5 2gas
And N2The gas flow rate was 10 liters / min.
The flow rate of ammonia gas supplied from the
Torr / min, H2The gas flow rate was 1 liter / min.
Wait until the temperature of the susceptor 2 stabilizes at 500 ° C
One. Then, reactant gas injection to form a buffer layer
Ammonia gas and H from tube 42In addition to gas, TMG
2.7 × 10 (trimethylgallium) gas-5Mol /
Flush for 1 minute. Next, only the TMG gas is stopped to grow the buffer layer.
stop. Here, a buffer layer having a thickness of 0.02 μm is formed.
Wear. The temperature of the susceptor 2 while flowing another gas
To 1000 ° C. After the temperature of the susceptor 2 rises to 1020 ° C,
Ammonia gas and H from reaction gas injection pipe 42In addition to gas
And TMG gas is 5.4 × 10-5 At a flow rate of mol / min
The GaN epitaxial layer was supplied for 4.0 minutes,
It is grown to a thickness of μm. During this time, H2And N2Gas as described above
Supply, and the reaction gas is not contaminated in the reaction vessel
Like that. In addition, crystals grow uniformly on the susceptor 2
To rotate the motor 7 at 5 rpm. Note that
Not surprisingly, while the gas is being supplied, the exhaust
The gas supplied from the exhaust pipe 8 branched from the pipe of the pump 6
Release to the outside. Sapphire as above
A GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm on a substrate,
A 4 μm GaN epitaxial layer was grown thereon.

【0026】[比較例1]のバッファ層を形成する工
程において、AlNのバッファ層を0.02μmの膜厚
で形成する以外は、実施例1と同様にして、AlNバッ
ファ層の上に4μmのGaNエピタキシャル層を成長さ
せた。なおAlNバッファ層を形成する際、におい
て、反応ガス噴射管4からアンモニアガスとHガスに
加えて、TMA(トリメチルアルミニウム)を2.7×
10−5モル/分で1分間流した。
In the step of forming the buffer layer of Comparative Example 1, a 4 μm layer was formed on the AlN buffer layer in the same manner as in Example 1 except that the AlN buffer layer was formed to a thickness of 0.02 μm. A GaN epitaxial layer was grown. When forming the AlN buffer layer, TMA (trimethylaluminum) was added to the reaction gas injection pipe 4 in addition to 2.7 × in addition to ammonia gas and H 2 gas.
It flowed at 10-5 mol / min for 1 minute.

【0027】成長後ホール測定を室温で行い、本発明に
よるGaNエピタキシャル層と、比較例1によるGaN
エピタキシャル層の、キャリア濃度と移動度とをそれぞ
れ求め、その結果によるキャリア濃度、および移動度の
面内分布を表す図を、図9および図10に示す。本発明
は図9、比較例は図10、キャリア濃度は●、移動度は
○で示している。
After the growth, the hole measurement was performed at room temperature, and the GaN epitaxial layer according to the present invention was compared with the GaN epitaxial layer according to Comparative Example 1.
FIGS. 9 and 10 show the carrier concentration and the mobility of the epitaxial layer, respectively, and the resulting carrier concentration and the in-plane distribution of the mobility are shown in FIGS. The present invention is shown in FIG. 9, the comparative example is shown in FIG. 10, the carrier concentration is indicated by ●, and the mobility is indicated by ○.

【0028】ノンドープの結晶を成長させた場合は、キ
ャリア濃度が小さく、しかも移動度が大きい程、結晶性
が良く、また不純物濃度が小さいことを表す。
When a non-doped crystal is grown, the lower the carrier concentration and the higher the mobility, the better the crystallinity and the lower the impurity concentration.

【0029】本発明によるGaNは、図9に示すように
キャリア濃度が4×1016/cm、移動度が600cm
/V・secと非常によい値を示す。一方、AlNをバッ
ファ層とした比較例1は、キャリア濃度が1×1018
/cm、および移動度が約90cm/V・secであった。
The GaN according to the present invention has a carrier concentration of 4 × 10 16 / cm 3 and a mobility of 600 cm as shown in FIG.
It shows a very good value of 2 / V · sec. On the other hand, in Comparative Example 1 in which AlN was used as the buffer layer, the carrier concentration was 1 × 10 18
/ Cm 3 , and the mobility was about 90 cm 2 / V · sec.

【0030】[実施例2]のバッファ層を形成する工
程において、Ga0.5Al0.5Nのバッファ層を、
0.02μmの膜厚で形成して、バッファ層と窒化ガリ
ウム系化合物半導体とを同一組成としない以外は、実施
例1と同様にして、バッファ層の上にGaNエピタキシ
ャル層を成長した。なおバッファ層を形成する際、反応
ガス噴射管4からアンモニアガスと、Hガスに加え
て、TMGを2.7×10−5モル/分、TMAを2.
7×10 モル/分でそれぞれ0.5分間流した。こ
のGaNエピタキシャル層も図3に示すように、優れた
X線ロッキングカーブを示し、また顕微鏡観察による表
面モフォロジーは実施例1と同等、キャリア濃度および
移動度は、実施例1と比較例1との中間に位置するもの
であった。
In the step of forming the buffer layer of [Example 2], the buffer layer of Ga 0.5 Al 0.5 N
A GaN epitaxial layer was grown on the buffer layer in the same manner as in Example 1, except that the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor were not formed to have the same composition. When forming the buffer layer, in addition to the ammonia gas and the H 2 gas from the reaction gas injection pipe 4, TMG was 2.7 × 10 −5 mol / min and TMA was 2.
7 × 10 - 5 mol / min was passed respectively 0.5 min. This GaN epitaxial layer also showed an excellent X-ray rocking curve as shown in FIG. 3, and the surface morphology observed by microscopy was equivalent to that of Example 1, and the carrier concentration and mobility were the same as those of Example 1 and Comparative Example 1. It was located in the middle.

【0031】[実施例3]においてバッファ層の成長
温度を600℃とし、のガス流時間を2.5分間に変
えて、バッファ層の膜厚を0.05μmとする他は、実
施例1と同様にして、GaNエピタキシャル層を成長し
た。このGaNエピタキシャル層も表面モフォロジーは
実施例1と同等、X線ロッキングカーブの半値巾は3分
と優れた結晶性を示し、キャリア濃度、移動度とも実施
例1と同等であった。
Example 3 was the same as Example 1 except that the growth temperature of the buffer layer was set to 600 ° C., the gas flow time was changed to 2.5 minutes, and the thickness of the buffer layer was set to 0.05 μm. Similarly, a GaN epitaxial layer was grown. This GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, showed an excellent crystallinity with a half-value width of the X-ray rocking curve of 3 minutes, and was similar to Example 1 in both carrier concentration and mobility.

【0032】[実施例4]においてバッファ層の成長
温度を800℃とする他は、実施例1と同様にして、G
aNエピタキシャル層を成長した。このGaNエピタキ
シャル層も表面モフォロジーは実施例1と同等、X線ロ
ッキングカーブの半値巾は3分と優れた結晶性を示し、
キャリア濃度、移動度とも実施例1と同等であった。
[Embodiment 4] In the same manner as in Embodiment 1 except that the growth temperature of the buffer layer was set to 800 ° C.
An aN epitaxial layer was grown. This GaN epitaxial layer also has the same surface morphology as that of Example 1, and shows an excellent crystallinity with a half value width of the X-ray rocking curve of 3 minutes.
The carrier concentration and the mobility were the same as in Example 1.

【0033】[実施例5]のバッファ層を形成する工
程において、実施例2と同様の条件で、 Ga .5
0.5Nのバッファ層を0.02μmの膜厚で形成
し、において、反応ガス噴射管4からアンモニアガス
とHガスに加えて、TMAガスを2.7×10−5
ル/分、TMGガスを2.7×10−5モル/分の流量
で60分間供給して、Ga0.5Al0.5Nエピタキ
シャル層を4.0μmの膜厚で成長させる他は、実施例
1と同様にして、サファイア基板上に、膜厚0.02μ
mのGa0.5Al0.5Nバッファ層と、その上に4
μmのGa .5Al0.5Nエピタキシャル層を成長
させた。このGa0.5Al0.5Nエピタキシャル層
も、表面モフォロジーは実施例1と同等であった。
In the step of forming the buffer layer in [Embodiment 5], Ga 0 . 5 A
A 0.5 N buffer layer was formed with a thickness of 0.02 μm. In addition to the ammonia gas and the H 2 gas from the reaction gas injection pipe 4, TMA gas was added at 2.7 × 10 −5 mol / min. Example 1 was repeated except that a TMG gas was supplied at a flow rate of 2.7 × 10 −5 mol / min for 60 minutes to grow a Ga 0.5 Al 0.5 N epitaxial layer to a thickness of 4.0 μm. In the same manner as described above, a film thickness of 0.02 μm is formed on the sapphire substrate.
m Ga 0.5 Al 0.5 N buffer layer, and 4
μm Ga 0 . A 5 Al 0.5 N epitaxial layer was grown. This Ga 0.5 Al 0.5 N epitaxial layer also had the same surface morphology as that of Example 1.

【0034】[実施例6]において、アンモニアガ
ス、Hガス、およびTMGガスに加えて、CpMg
(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)ガスを流し
ながら、GaNエピタキシャル層にp型の不純物である
Mgをドープして、p型GaNエピタキシャル層を4.
0μmの膜厚で成長させた。上記のようにしてサファイ
ア基板上に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、そ
の上にMgを1020/cmドープした膜厚4.0μm
のp型GaNエピタキシャル層を成長させた。このp型
GaNエピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例
1と同等であり、キャリア濃度2.0×1015/c
m、移動度9.4cm/V・secと窒化ガリウム系化合
物半導体では、初めてp型特性を示した。このことは、
このエピタキシャル層の結晶性が非常に優れていること
を示している。
In the sixth embodiment, in addition to the ammonia gas, the H 2 gas, and the TMG gas, Cp 2 Mg
While flowing (biscyclopentadienyl magnesium) gas, the GaN epitaxial layer is doped with Mg, which is a p-type impurity, to form a p-type GaN epitaxial layer.
It was grown to a thickness of 0 μm. On the sapphire substrate as described above, a GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm, and a Mg layer doped with 10 20 / cm 3 thereon, having a thickness of 4.0 μm.
Was grown. This p-type GaN epitaxial layer also has the same surface morphology as in Example 1, and has a carrier concentration of 2.0 × 10 15 / c.
For the first time, a gallium nitride-based compound semiconductor showed a p-type characteristic with m 3 and a mobility of 9.4 cm 2 / V · sec. This means
This shows that the crystallinity of this epitaxial layer is very excellent.

【0035】[実施例7]実施例1で得た膜厚4μmの
GaNエピタキシャル層の上に、実施例6と同様にし
て、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その上にM
gを1020/cmドープした膜厚4.0μmのp型G
aNエピタキシャル層を成長させた。このp型GaNエ
ピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例1と同等
であり、キャリア濃度3.5×1015/cm、移動度
8.5cm/V・secと同じくp型特性を示した。
Example 7 A GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm was formed on the GaN epitaxial layer having a thickness of 4 μm obtained in Example 1 in the same manner as in Example 6.
g of 10 20 / cm 3 and a 4.0 μm-thick p-type G
An aN epitaxial layer was grown. This p-type GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, and exhibited the same p-type characteristics as the carrier concentration of 3.5 × 10 15 / cm 3 and the mobility of 8.5 cm 2 / V · sec.

【0036】[実施例8]において、アンモニアガ
ス、Hガス、およびTMGガスに加えて、シラン(S
iH)ガスを流しながら、GaNエピタキシャル層に
n型の不純物であるSiをドープして、4.0μmの膜
厚で成長させた。上記のようにしてサファイア基板上
に、膜厚0.02μmのGaNバッファ層、その上に、
Siを約1020/cmドープした膜厚4μmのn型G
aNエピタキシャル層を成長させた。このn型GaNエ
ピタキシャル層も、表面モフォロジーは実施例1と同等
であり、キャリア濃度1.0×1019/cmと非常に
高いキャリア濃度を示した。
In Example 8, silane (S) was added in addition to ammonia gas, H 2 gas, and TMG gas.
While flowing iH 4 ) gas, the GaN epitaxial layer was doped with Si, which is an n-type impurity, to grow to a thickness of 4.0 μm. As described above, a GaN buffer layer having a thickness of 0.02 μm was formed on the sapphire substrate.
4 μm-thick n-type G doped with about 10 20 / cm 3 of Si
An aN epitaxial layer was grown. This n-type GaN epitaxial layer also had the same surface morphology as in Example 1, and exhibited a very high carrier concentration of 1.0 × 10 19 / cm 3 .

【0037】[比較例2]AlNのバッファ層を0.0
2μmの膜厚で形成する以外は、実施例8と同様にSi
をドープして、サファイア基板上に形成したAlNバッ
ファ層の上に、さらに4μmのn型GaNエピタキシャ
ル層を成長させた。このn型GaNエピタキシャル層
は、キャリア濃度が5.0×1018/cmであり、比
較例1程のキャリア濃度は得られず、不純物により補償
されて低くなっていると考えられる。
Comparative Example 2 The buffer layer of AlN was 0.0
Except for forming a film having a thickness of 2 μm,
To further grow a 4 μm n-type GaN epitaxial layer on the AlN buffer layer formed on the sapphire substrate. This n-type GaN epitaxial layer has a carrier concentration of 5.0 × 10 18 / cm 3 , and the carrier concentration is not as high as that of Comparative Example 1, and it is considered that the n-type GaN epitaxial layer is compensated for by impurities and has a low carrier concentration.

【0038】[0038]

【発明の効果】以上説明したように、GaAl1−X
N(0.5≦X≦1) をバッファ層に形成することに
よって、その上に成長させる窒化ガリウム系化合物半導
体の結晶性が、飛躍的に向上する。特に、本発明の窒化
ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法は、バッファ層
であるGaAl1−XNのXの値を0.5≦X≦1の
範囲に特定し、さらに、窒化ガリウム系化合物半導体を
成長させる反応容器内でバッファ層も成長させることを
特徴とする。バッファ層のXの範囲を0.5≦X≦1の
範囲に特定することにより、本発明の窒化ガリウム系化
合物半導体の結晶成長方法は、図3に示すように、従来
のAlNをバッファ層に使用する窒化ガリウム系化合物
半導体よりもFWHMを著しく改善できる。FWHMは
結晶性を示すパラメータである。したがって、本発明の
方法は、バッファ層と窒化ガリウム系化合物半導体とを
同一の反応容器内で成長させることに加えて、Xの範囲
を0.5≦X≦1に特定することにより、窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶を成長させる方法にとって最も大
切な、結晶性を著しく改善できるという極めて優れた特
長を実現する。キャリア濃度と移動度も、結晶性を示す
パラメータである。ノンドープの結晶を成長させた場
合、キャリア濃度が小さく、しかも移動度が大きい程、
結晶性が良く、また不純物濃度が小さいことを表す。本
発明の実施例1で試作された窒化ガリウム系化合物半導
体は、図9に示すように、結晶のホール測定において、
キャリア濃度が4×1016/cm、移動度600cm
/V・secという極めて優れた値を示す。この値は、窒化
ガリウム系化合物半導体結晶において飛躍的に優れた値
である。ちなみに、AlNをバッファ層とする従来の方
法で製作された窒化ガリウム系化合物半導体は、キャリ
ア濃度が1×1018/cm、移動度が約90cm/V・
secである。本発明の方法で結晶成長させた窒化ガリウ
ム系化合物半導体は、キャリア濃度が100倍以上、移
動度が約7倍も優れている。さらに、本発明の窒化ガリ
ウム系化合物半導体の結晶成長方法は、バッファ層を形
成することによって、その上に成長させるMgをドープ
したGaNエピタキシャル層が、何の処理もなしにp型
を示す。これは全く初めてのことであり、本発明の方法
で成長させた窒化ガリウム系化合物半導体の結晶性がい
かに優れているかを示すものである。またそのバッファ
層上に成長させるSiをドープしたn型GaNも、Al
Nをバッファ層としたものに比較して、非常に高いキャ
リア濃度を示す。さらにまた、従来のAlNバッファ層
に比べて、本発明の方法では、バッファ層を成長させる
ための条件が緩やかである。すなわち、バッファ層の厚
みの広い範囲で、その上に成長させる窒化ガリウム系化
合物半導体層の結晶性がよい。このため発光素子を形成
する際の量産性に優れている。このように本発明の技術
を用いることにより、窒化ガリウム系化合物半導体の結
晶を利用して、青色発光ダイオードはもちろんのこと、
半導体レーザーまで、実用化に向けてその用途は非常に
大きいものがある。
As described in the foregoing, Ga X Al 1-X
By forming N (0.5 ≦ X ≦ 1) in the buffer layer, the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown thereon is drastically improved. In particular, the crystal growth of the gallium nitride compound semiconductor process of the present invention, the value of X of Ga X Al 1-X N is a buffer layer to identify the range of 0.5 ≦ X ≦ 1, further gallium nitride A buffer layer is also grown in a reaction vessel for growing a compound semiconductor. By specifying the range of X of the buffer layer in the range of 0.5 ≦ X ≦ 1, the crystal growth method of the gallium nitride-based compound semiconductor of the present invention, as shown in FIG. The FWHM can be remarkably improved as compared with the gallium nitride compound semiconductor used. FWHM is a parameter indicating crystallinity. Therefore, in addition to growing the buffer layer and the gallium nitride-based compound semiconductor in the same reaction vessel, the method of the present invention specifies gallium nitride by defining the range of X to be 0.5 ≦ X ≦ 1. An extremely excellent feature that crystallinity can be significantly improved, which is most important for a method of growing a crystal of a system compound semiconductor, is realized. Carrier concentration and mobility are also parameters indicating crystallinity. When a non-doped crystal is grown, the lower the carrier concentration and the higher the mobility,
It indicates that the crystallinity is good and the impurity concentration is low. As shown in FIG. 9, the gallium nitride based compound semiconductor prototyped in Example 1 of the present invention has
The carrier concentration is 4 × 10 16 / cm 3 and the mobility is 600 cm 2
/ V · sec. This value is a remarkably excellent value in the gallium nitride-based compound semiconductor crystal. Incidentally, a gallium nitride-based compound semiconductor manufactured by a conventional method using AlN as a buffer layer has a carrier concentration of 1 × 10 18 / cm 3 and a mobility of about 90 cm 2 / V ·.
sec. The gallium nitride-based compound semiconductor grown by the method of the present invention has an excellent carrier concentration of 100 times or more and a mobility of about 7 times. Further, according to the gallium nitride based compound semiconductor crystal growth method of the present invention, by forming a buffer layer, the Mg-doped GaN epitaxial layer grown thereon exhibits p-type without any treatment. This is the first time, and shows how excellent the crystallinity of the gallium nitride-based compound semiconductor grown by the method of the present invention is. Further, n-type GaN doped with Si grown on the buffer layer is also made of Al.
A very high carrier concentration is shown as compared with the case where N is used as the buffer layer. Furthermore, compared to the conventional AlN buffer layer, the conditions for growing the buffer layer are milder in the method of the present invention. That is, the gallium nitride-based compound semiconductor layer grown thereon has good crystallinity over a wide range of the thickness of the buffer layer. Therefore, it is excellent in mass productivity in forming a light emitting element. As described above, by using the technology of the present invention, a gallium nitride-based compound semiconductor crystal is utilized, and a blue light emitting diode is used,
Even for semiconductor lasers, there are very large applications for practical use.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】 本発明の結晶成長方法によるエピタキシャル
ウエハの構造を表す概略断面図
FIG. 1 is a schematic sectional view showing a structure of an epitaxial wafer according to a crystal growth method of the present invention.

【図2】 従来の結晶成長方法によるエピタキシャルウ
エハの構造を表す概略断面図
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing a structure of an epitaxial wafer formed by a conventional crystal growth method.

【図3】 GaNエピタキシャル層のダブルクリスタル
X線ロッキングカーブの半値巾(FWHM)と、バッフ
ァ層の膜厚との関係を表す図
FIG. 3 is a diagram showing a relationship between a full width at half maximum (FWHM) of a double crystal X-ray rocking curve of a GaN epitaxial layer and a film thickness of a buffer layer.

【図4】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 4 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図5】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 5 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図6】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 6 is a micrograph showing a crystal structure of a GaN epitaxial layer.

【図7】 GaNエピタキシャル層の結晶の構造を表す
顕微鏡写真図
FIG. 7 is a micrograph showing the crystal structure of the GaN epitaxial layer.

【図8】 本発明に使用した装置の部分概略断面図FIG. 8 is a partial schematic sectional view of an apparatus used in the present invention.

【図9】 本発明の方法によるGaN結晶のホール測定
結果による、キャリア濃度、および移動度の面内分布を
表す図
FIG. 9 is a diagram showing an in-plane distribution of carrier concentration and mobility based on a hole measurement result of a GaN crystal according to the method of the present invention.

【図10】 従来の方法によるGaN結晶のホール測定
結果による、キャリア濃度、および移動度の面内分布を
表す図
FIG. 10 is a diagram showing an in-plane distribution of carrier concentration and mobility based on a hole measurement result of a GaN crystal according to a conventional method.

【符号の説明】 1…反応容器 2…サセプター 3…ヒーター 4…反応ガス噴射管 5…副噴射管 6…排気ポンプ 7…モーター 8…排気管[Description of Signs] 1 ... Reaction vessel 2 ... Susceptor 3 ... Heater 4 ... Reaction gas injection pipe 5 ... Sub injection pipe 6 ... Exhaust pump 7 ... Motor 8 ... Exhaust pipe

フロントページの続き Fターム(参考) 4G077 AA03 AB01 BE11 BE15 DB08 EF03 TB05 TC13 TC16 5F041 AA40 CA34 CA40 CA46 CA65 5F045 AA04 AB14 AB17 AC08 AC12 AD08 AD14 AF09 BB12 CA10 CA12 DA53 5F073 CA07 CB05 CB07 DA05 DA35 EA29 Continued on front page F term (reference) 4G077 AA03 AB01 BE11 BE15 DB08 EF03 TB05 TC13 TC16 5F041 AA40 CA34 CA40 CA46 CA65 5F045 AA04 AB14 AB17 AC08 AC12 AD08 AD14 AF09 BB12 CA10 CA12 DA53 5F073 CA07 CB05 CB29 DA05 EA

Claims (5)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 有機金属化合物気相成長法により、バッ
ファ層の上に窒化ガリウム系化合物半導体の結晶を成長
させる方法において、 一般式GaAl1−XN(但し0.5≦X≦1の範囲
である。)よりなる多結晶のバッファ層を成長させ、次
に温度を上げてバッファ層を部分的に単結晶化し、これ
を種結晶として、キャリア濃度を2×1015〜1×1
19/cmとする窒化ガリウム系化合物半導体を成
長させることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体
の結晶成長方法。
1. A method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor crystal on a buffer layer by an organometallic compound vapor phase epitaxy method, wherein a general formula Ga X Al 1 -XN (0.5 ≦ X ≦ 1 Is grown, and then the temperature is increased to partially single-crystallize the buffer layer, and this is used as a seed crystal, and the carrier concentration is 2 × 10 15 to 1 × 1.
A gallium nitride-based compound semiconductor crystal growth method comprising growing a gallium nitride-based compound semiconductor at 0 19 / cm 2 .
【請求項2】 前記バッファ層を窒化ガリウム系化合物
半導体層の上に成長させることを特徴とする請求項1に
記載の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法。
2. The method according to claim 1, wherein the buffer layer is grown on the gallium nitride-based compound semiconductor layer.
【請求項3】 前記窒化ガリウム系化合物半導体層成長
中にSi又はMgをドープすることを特徴とする請求項
1に記載の窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方
法。
3. The method of growing a gallium nitride-based compound semiconductor according to claim 1, wherein Si or Mg is doped during the growth of the gallium nitride-based compound semiconductor layer.
【請求項4】 前記バッファ層の膜厚が0.2μm以下
であることを特徴とする請求項1に記載の窒化ガリウム
系化合物半導体の結晶成長方法。
4. The method for growing a gallium nitride-based compound semiconductor according to claim 1, wherein the thickness of the buffer layer is 0.2 μm or less.
【請求項5】 移動度を8.5〜600cm/V・sec
とする窒化ガリウム系化合物半導体を成長させる請求項
1に記載される窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長
方法。
5. A mobility of 8.5 to 600 cm 2 / V · sec.
The gallium nitride-based compound semiconductor crystal growth method according to claim 1, wherein the gallium nitride-based compound semiconductor is grown.
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