JP2009070873A - Compound semiconductor substrate - Google Patents
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Abstract
【課題】窒化物半導体単結晶層の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性の向上を図ることができる化合物半導体基板の提供。
【解決手段】結晶面方位が{111}面であるSi単結晶基板100上に形成され、3C−SiC単結晶層110aと、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された金属化合物層110bとがこの順で互いに積層され、最上層αが3C−SiC単結晶層110aまたは金属化合物層110bのいずれかで構成された第1の中間層110を備える。
【選択図】図1Disclosed is a compound semiconductor substrate capable of suppressing the occurrence of cracks, crystal defects, and the like in a nitride semiconductor single crystal layer and improving the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer.
A metal formed on a Si single crystal substrate 100 whose crystal plane orientation is a {111} plane and composed of a 3C-SiC single crystal layer 110a and any one of TiC, TiN, VC, and VN. The compound layers 110b are stacked on each other in this order, and the uppermost layer α includes the first intermediate layer 110 formed of either the 3C—SiC single crystal layer 110a or the metal compound layer 110b.
[Selection] Figure 1
Description
本発明は、発光デバイスや電子デバイスに好適に用いられる化合物半導体基板に関する。 The present invention relates to a compound semiconductor substrate suitably used for a light emitting device or an electronic device.
窒化ガリウム(GaN)や窒化アルミニウム(AlN)等に代表される窒化物半導体は、高い電子移動度、高い耐熱性等に優れた特性を備えているため、発光デバイスや、高速、高温動作が可能な電子デバイス等への応用が期待されている。 Nitride semiconductors typified by gallium nitride (GaN) and aluminum nitride (AlN) have excellent characteristics such as high electron mobility and high heat resistance, enabling light-emitting devices and high-speed, high-temperature operation. Application to various electronic devices is expected.
従来、このような窒化物半導体を形成する基板としては、サファイア、シリコン(Si)、亜鉛酸化物(ZnO)等が用いられる。これらの基板の中でもSi単結晶基板は、他の基板と比べて、結晶性に優れ、大面積で、高純度で、かつ、低価格で製造することが可能であるため、好適に用いられる。また、Si単結晶基板を用いることで、その後のデバイス工程は、現在のデバイス工程をそのまま使用することができるため、開発コスト面においても優位であり、その実用化が求められている。 Conventionally, sapphire, silicon (Si), zinc oxide (ZnO), or the like is used as a substrate on which such a nitride semiconductor is formed. Among these substrates, the Si single crystal substrate is preferably used because it has excellent crystallinity, a large area, high purity, and low cost compared to other substrates. Moreover, since the subsequent device process can use the current device process as it is by using the Si single crystal substrate, it is advantageous in terms of development cost, and its practical use is required.
しかしながら、Si単結晶基板と窒化物半導体との熱膨張係数を比較すると、窒化物半導体の方が2倍近く高い値を有しているため、窒化物半導体単結晶層に引張応力が発生して割れ(クラック)が発生する。更に、Siと窒化物半導体との結晶格子定数の差に起因した結晶欠陥が生じる。そのため、Si単結晶基板上に、3C−SiCやAlNで構成される中間層を介して窒化物半導体単結晶層を形成する技術が知られている(例えば、特許文献1)。 However, when the thermal expansion coefficients of the Si single crystal substrate and the nitride semiconductor are compared, the nitride semiconductor has a value nearly twice as high, and tensile stress is generated in the nitride semiconductor single crystal layer. Cracks occur. Furthermore, crystal defects are caused due to the difference in crystal lattice constant between Si and the nitride semiconductor. Therefore, a technique for forming a nitride semiconductor single crystal layer on an Si single crystal substrate via an intermediate layer made of 3C-SiC or AlN is known (for example, Patent Document 1).
しかしながら、前記中間層を介しても前述した割れ、結晶欠陥等の発生の抑制には限界がある。従って、窒化物半導体単結晶層を厚膜形成(例えば、1μm以上)するには限界があった。
また、窒化物半導体単結晶層の結晶性を向上させることは、非常に重要な要素である。層の結晶性の向上は、発光デバイスでは発光効率、輝度を向上させ、電子デバイスではデバイス特性を向上させる。なお、窒化物半導体単結晶層の結晶性を向上させるためには、その膜厚を厚くすることで達成することは可能である。しかしながら、窒化物半導体単結晶層を厚膜化する場合には、前述した割れ、結晶欠陥等の抑制が更に困難となる。
However, there is a limit to the suppression of the above-described generation of cracks, crystal defects, etc. even through the intermediate layer. Therefore, there has been a limit to forming a thick nitride semiconductor single crystal layer (for example, 1 μm or more).
Further, improving the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer is a very important factor. The improvement of the crystallinity of the layer improves the light emission efficiency and the luminance in the light emitting device, and improves the device characteristics in the electronic device. In order to improve the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer, it can be achieved by increasing the film thickness. However, when the nitride semiconductor single crystal layer is thickened, it becomes more difficult to suppress the above-described cracks, crystal defects, and the like.
なお、高い発光効率、低い作動電圧、及び優れた熱発散能力を有する窒化物系発光素子を提供するにあたり、サファイア、シリコン、亜鉛酸化物、ガリウム砒素を含む基板上に金属、酸化物、窒化物、カーバイド等で構成されたシード物質層と、Al−O、Al−N、Al−N−O等を含む多機能性基板と、良質の3族元素と窒素で構成され、600℃以下の温度と水素及びアンモニアガス雰囲気で成長した低温バッファ層と、1000℃以上の高温と水素及びアンモニアガスなどの還元雰囲気で成長した単結晶窒化物系多層薄膜または窒化物系低温バッファ層の上部にn型の窒化物系クラッド層、窒化物系活性層及びp型の窒化物系クラッド層が順次に積層された発光素子用発光構造体とを備えた窒化物系発光素子が提案されている(例えば、特許文献2)。
しかしながら、特許文献2に記載の発明は、基板上部から発生する機械的及び熱的変形と分解を防止するものであるが、割れや結晶欠陥の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性を向上させることを目的とするものではない。
また、特許文献2では、シード物質層、多機能性基板に様々な材料が適用可能であるという点においても、窒化物半導体単結晶層の割れ、結晶欠陥等の抑制には限界がある。
However, although the invention described in Patent Document 2 prevents mechanical and thermal deformation and decomposition generated from the upper part of the substrate, it suppresses the generation of cracks and crystal defects, and the nitride semiconductor single crystal layer It is not intended to improve the crystallinity of.
In Patent Document 2, there is a limit to the suppression of cracks, crystal defects, and the like of the nitride semiconductor single crystal layer in that various materials can be applied to the seed material layer and the multifunctional substrate.
そこで、本発明は、上記技術的課題を解決するためになされたものであり、窒化物半導体単結晶層の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性の向上を図ることができる化合物半導体基板を提供することを目的とする。 Therefore, the present invention has been made to solve the above technical problem, and suppresses the occurrence of cracks, crystal defects, and the like in the nitride semiconductor single crystal layer, and the nitride semiconductor single crystal layer. An object of the present invention is to provide a compound semiconductor substrate capable of improving the crystallinity.
本発明に係る化合物半導体基板は、結晶面方位が{111}面であるSi単結晶基板上に形成され、3C−SiC単結晶層と、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された金属化合物層とがこの順で互いに積層され、最上層が前記3C−SiC単結晶層または前記金属化合物層のいずれかで構成された第1の中間層と、前記第1の中間層上に形成され、InWGaxAl1-w-xN単結晶(0≦w<1、0≦x<1、w+x<1)で構成された第2の中間層と、前記第2の中間層上に形成され、InyGazAl1-y-zN単結晶(0≦y<1、0≦z<1、y+z<1)で構成された窒化物半導体単結晶層と、を備えたことを特徴とする。
このような構成とすることで、窒化物半導体単結晶層の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性の向上を図ることができる。
The compound semiconductor substrate according to the present invention is formed on a Si single crystal substrate whose crystal plane orientation is {111} plane, and is composed of a 3C—SiC single crystal layer and any one of TiC, TiN, VC, and VN. And a first intermediate layer in which the uppermost layer is formed of either the 3C-SiC single crystal layer or the metal compound layer, and the first intermediate layer on the first intermediate layer. A second intermediate layer formed of In W Ga x Al 1-wx N single crystal (0 ≦ w <1, 0 ≦ x <1, w + x <1), and on the second intermediate layer is formed, comprising: the in y Ga z Al 1-yz N single crystal (0 ≦ y <1,0 ≦ z <1, y + z <1) nitride was formed of a semiconductor single crystal layer, the And
With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of cracks, crystal defects, and the like of the nitride semiconductor single crystal layer, and to improve the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer.
前記最上層は、前記金属化合物層であることが好ましい。
このような構成を備えることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度を向上させることができる。
前記金属化合物層は、TiCまたはVCのいずれかで構成されていることが更に好ましい。
このような構成を備えることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度を更に向上させることができる。
The uppermost layer is preferably the metal compound layer.
With such a configuration, when this compound semiconductor substrate is applied as a light emitting device, light emission efficiency and luminance can be improved.
More preferably, the metal compound layer is made of either TiC or VC.
With such a configuration, when this compound semiconductor substrate is applied as a light emitting device, the light emission efficiency and the luminance can be further improved.
また、本発明に係る化合物半導体基板は、結晶面方位が{111}面であるSi単結晶基板上に形成され、3C−SiC単結晶層と、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された第1の金属化合物層と、前記第1の金属化合物層と異なるTiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された第2の金属化合物層とがこの順で互いに積層され、最上層が前記3C−SiC単結晶層、前記第1の金属化合物層、前記第2の金属化合物層のうちいずれかで構成された第1の中間層と、前記第1の中間層上に形成され、InWGaxAl1-w-xN単結晶(0≦w<1、0≦x<1、w+x<1)で構成された第2の中間層と、前記第2の中間層上に形成され、InyGazAl1-y-zN単結晶(0≦y<1、0≦z<1、y+z<1)で構成された窒化物半導体単結晶層と、を備えたことを特徴とする。
このような構成とすることで、窒化物半導体単結晶層の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性の向上を図ることができる。
The compound semiconductor substrate according to the present invention is formed on a Si single crystal substrate whose crystal plane orientation is {111} plane, and is any one of 3C-SiC single crystal layer, TiC, TiN, VC, and VN. And a second metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN different from the first metal compound layer in this order. A first intermediate layer in which the uppermost layer is one of the 3C-SiC single crystal layer, the first metal compound layer, and the second metal compound layer, and the first intermediate layer. A second intermediate layer formed of In W Ga x Al 1-wx N single crystal (0 ≦ w <1, 0 ≦ x <1, w + x <1), and on the second intermediate layer It is formed on, in y Ga z Al 1- yz N single crystal (0 ≦ y <1,0 ≦ z <1, y + z 1) and the nitride semiconductor single crystal layer composed of, characterized by comprising a.
With such a configuration, it is possible to suppress the occurrence of cracks, crystal defects, and the like of the nitride semiconductor single crystal layer, and to improve the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer.
前記最上層は、前記第1の金属化合物層または前記第2の金属化合物層のいずれかであることが好ましい。
このような構成を備えることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度を向上させることができる。
The uppermost layer is preferably either the first metal compound layer or the second metal compound layer.
With such a configuration, when this compound semiconductor substrate is applied as a light emitting device, light emission efficiency and luminance can be improved.
前記第1の金属化合物層または前記第2の金属化合物層は、TiCまたはVCのいずれかで構成されていることが更に好ましい。
このような構成を備えることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度を更に向上させることができる。
More preferably, the first metal compound layer or the second metal compound layer is composed of either TiC or VC.
With such a configuration, when this compound semiconductor substrate is applied as a light emitting device, the light emission efficiency and the luminance can be further improved.
本発明は、窒化物半導体単結晶層の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制し、かつ、窒化物半導体単結晶層の結晶性の向上を図ることができる化合物半導体基板が提供される。 The present invention provides a compound semiconductor substrate capable of suppressing the occurrence of cracks, crystal defects and the like in a nitride semiconductor single crystal layer and improving the crystallinity of the nitride semiconductor single crystal layer. .
本発明に係る化合物半導体基板の実施形態について図面を用いて詳細に説明する。
(第1の実施形態)
図1、図2は、本発明の第1の実施形態に係る化合物半導体基板を示す断面図である。
本実施形態に関る化合物半導体基板は、図1または図2に示すように、Si単結晶基板100上に、第1の中間層110、第2の中間層120、化合物半導体単結晶層130とが順次積層された構成を備えている。
Embodiments of a compound semiconductor substrate according to the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
(First embodiment)
1 and 2 are sectional views showing a compound semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention.
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the compound semiconductor substrate according to the present embodiment includes a first
Si単結晶基板100は、表面の結晶面方位が{111}面であるものが用いられる。なお、ここでいう面方位{111}には、結晶面方位{111}の微傾斜(約十数度)、あるいは、{211}等の高次面指数の結晶面方位が含まれる。このように、Si単結晶基板100の表面の結晶面方位を{111}とすることにより、アンチフェーズバンダリー欠陥の発生が低減され、欠陥への電界集中を緩和することができる。
As the Si
また、Si単結晶基板100は、CZ(チョクラルスキー)法により製造されたものが好適に用いられるが、本発明はこれに限定されるものではなく、FZ(フローティングゾーン)法により製造されたもの、又は、これらの方法を用いて製造されたSi単結晶基板上に気相成長によりSi単結晶層を成膜させたものを用いることができる。
Si単結晶基板100は、例えば、キャリア濃度1016〜1021/cm3(抵抗率約1〜0.00001Ωcm)、伝導型n型のものが用いられる。
The Si
As the Si
第1の中間層110は、図1または図2に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、金属化合物層110bとがこの順で互いに積層され、最上層αが3C−SiC単結晶層110a(図2)または金属化合物層110b(図1)のいずれかで構成されている。
すなわち、本実施形態に係る第1の中間層110は、3C−SiC層110a、金属化合物層110bをそれぞれ1層としてカウントした場合、図1に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、金属化合物層110bとがこの順で互いに交互に連続して積層された2を含まない偶数層(第2の中間層120と接する最上層αが金属化合物層110b)の積層構造と、図2に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、金属化合物層110bとがこの順で互いに交互に連続して積層された1を含まない奇数層(第2の中間層120と接する最上層αが3C−SiC単結晶層110a)の積層構造を両方含む。
As shown in FIG. 1 or FIG. 2, the first
That is, when the first
言い換えれば、3C−SiC単結晶層110a、金属化合物層110bを各々1層としてカウントした場合、本概念は、「少なくとも3層以上の積層構造」を含むものとし、3C−SiC単結晶層110aと、金属合物層110bとが一層ずつ形成された2層のみからなる第1の中間層110を排除している。
3C−SiC単結晶層110aは、六方晶3C−SiC単結晶で構成されている。
3C−SiC単結晶層110aは、膜厚が、1nm〜100nmで構成されていることが好ましい。
In other words, when each of the 3C-SiC
The 3C—SiC
The 3C—SiC
3C−SiC単結晶層110aの膜厚が1nm未満だと異なる材料同士で積層して構成する第1の中間層110の一層として機能することができない。また、膜厚が100nmを超えると、自身の層から前述した歪みや割れ等が発生してしまうため、好ましくない。
3C−SiC単結晶層110aは、例えば、キャリア濃度1015〜1020/cm3、伝導型n型のものが用いられる。
If the thickness of the 3C—SiC
As the 3C—SiC
金属化合物層110bは、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭化バナジウム(VC)、窒化バナジウム(VN)のうちいずれか一種で構成されている。
従来、化合物半導体基板の中間層に用いることができる金属化合物としては、前述した特許文献2に示すように、Ti、Si、W、Co、Ni、Mo、Sc、Mg、Ge、Cu、Be、Zr、Fe、Al、Cr、Nb、Y、V等の酸化物、窒化物、炭化物等を挙げることができる。しかしながら、通常、前述した特許文献1に記載されているように、Siに近い熱膨張係数、結晶格子定数を備え、かつ、上層にGaN、AlNを積層可能なものとして3C−SiCが好適に用いられている。なお、TiC、TiN、VC、VNは、いずれも3C−SiCに近い熱膨張係数、結晶格子定数を備えており、熱膨張係数、結晶格子定数の違いという面では、問題とされるところは無い。
The
Conventionally, as a metal compound that can be used for an intermediate layer of a compound semiconductor substrate, as shown in Patent Document 2 described above, Ti, Si, W, Co, Ni, Mo, Sc, Mg, Ge, Cu, Be, Examples thereof include oxides such as Zr, Fe, Al, Cr, Nb, Y, and V, nitrides, and carbides. However, normally, as described in Patent Document 1 described above, 3C-SiC is suitably used as a material having a thermal expansion coefficient and crystal lattice constant close to those of Si and capable of stacking GaN and AlN on the upper layer. It has been. TiC, TiN, VC, and VN all have thermal expansion coefficients and crystal lattice constants close to 3C-SiC, and there is no problem in terms of differences in thermal expansion coefficients and crystal lattice constants. .
金属化合物層110bは、膜厚が、1nm〜50nmで構成されていることが好ましい。
金属化合物層110bの膜厚が1nm未満だと異なる材料同士で積層して構成する第1の中間層110の一層として機能することができない。また、膜厚が50nmを超えると、自身の層から前述した歪みや割れ等が発生してしまうため、好ましくない。
The
When the thickness of the
第2の中間層120は、第1の中間層110上、詳しくは、第1の中間層110の最上層α上に形成され、InWGaxAl1-w-xN単結晶(0≦w<1、0≦x<1、w+x<1)で構成されている。
第2の中間層120は、その膜厚が1〜200nmの範囲内であることが好ましい。膜厚が1nm未満だと、層が薄すぎて中間層としての機能を備えることができない。また、膜厚が200nmを超えると自身の層から前述した割れ等が発生してしまうため、好ましくない。
The second
The thickness of the second
窒化物半導体単結晶層130は、第2中間層120上に形成され、InyGazAl1-y-zN単結晶(0≦y<1、0≦z<1、y+z<1)で構成されている。
なお、第2の中間層120のInWGaxAl1-w-xN単結晶は、AlN(w=0、x=0)であり、窒化物半導体単結晶層130のInyGazAl1-y-zN単結晶は、GaN(y=0、z=1)であることが好ましい。これは、AlN及びGaNの各格子定数は、3.112Å(a軸換算)、3.18Åであり、かつ、格子不整合が小さいため、このような窒化物を用いることで、格子不整合により発生する結晶欠陥(ミスフィット転位欠陥)の発生を低減することができる。
Nitride semiconductor
Incidentally, In W Ga x Al 1- wx N single crystal of the second
第1の中間層110、第2の中間層120、窒化物半導体単結晶層130は、例えば、MOCVD(metal organic chemical vapor deposition)やPECVD(plasma enhanced chemical vapor deposition)を初めとしたCVD法、レーザービームを用いた蒸着法、雰囲気ガスを用いたスパッタリング法等により形成することができる。なお、本発明では、MOCVD法を用いるものとする。
The first
上述したように、本実施形態に関る化合物半導体基板は、3C−SiC単結晶層と、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された金属化合物層とがこの順で互いに積層され、最上層が3C−SiC単結晶層または金属化合物層のいずれかで構成された第1の中間層を備えている。 As described above, the compound semiconductor substrate according to the present embodiment includes a 3C-SiC single crystal layer and a metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN stacked in this order. The uppermost layer includes a first intermediate layer composed of either a 3C—SiC single crystal layer or a metal compound layer.
このような第1の中間層110の金属化合物層110bを構成するTiC、TiN、VC、VNの格子定数は3C−SiCのそれに比べ小さいため、TiC、TiN、VC、VNの結晶格子は横方向(図1、2中γ方向)に広がろうとし(引張応力)、逆に、3C−SiCの結晶格子は横方向γに縮まろうとする。すなわち、3C−SiC単結晶層110aには、圧縮応力が働く。また、熱膨張係数は、TiC、TiN、VC、VNのほうが大きく、さらに、3C−SiC単結晶層110aに圧縮応力が付加される。この3C−SiC単結晶層110aの圧縮応力が、その上層の第2の中間層120、ひいては、窒化物半導体単結晶130の引張応力を緩和させる。そのため、このような構成とすることで、窒化物半導体単結晶層130の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制することができる。
Since the lattice constant of TiC, TiN, VC, and VN constituting the
また、第1の中間層110をこのような構成とすることで、3C−SiC単結晶層110aを第1の中間層110内で累積して厚く形成することができる。このため、3C−SiC単結晶層110aの結晶性を向上させることができ、それに伴って、その上層の第2の中間層120、ひいては、窒化物半導体単結晶層130の結晶性をも向上させることができる。
従って、本実施形態に係る化合物半導体基板は、窒化物半導体単結晶層130を厚膜化することなく、窒化物半導体単結晶層130の結晶性を向上させることができる。
In addition, with the first
Therefore, the compound semiconductor substrate according to the present embodiment can improve the crystallinity of the nitride semiconductor
前記最上層αは、前記金属化合物層110bであることが好ましい。
より好ましくは、前記金属化合物層110bは、TiCまたはVCのいずれかで構成されていることが好ましい。
通常、本実施形態に係るようなSi単結晶を基板とする化合物半導体基板を、発光デバイスとして用いる場合は、Si単結晶基板上に周知の発光構造体を形成する(図示せず)。
The uppermost layer α is preferably the
More preferably, the
Usually, when a compound semiconductor substrate having a Si single crystal as a substrate according to the present embodiment is used as a light emitting device, a known light emitting structure is formed on the Si single crystal substrate (not shown).
このような構成の場合、発光デバイスとして光を発光する方向は、化合物半導体基板の積層方向(図1、2中β方向)となる。しかしながら、発光構造体から発光される光は前記発光方向(積層方向β)のみならず、前記発光方向と反対の方向(すなわち、積層方向βと反対の方向)にも光が発光される。
この場合において、発光デバイスとして、発光効率を上げるためには、通常、反対の方向に進んだ光を前記発光方向(積層方向β)に反射させる反射層を、発光構造体の下層、すなわち、化合物半導体基板の積層構造中に設けることが好ましい。
In the case of such a configuration, the direction in which light is emitted as the light emitting device is the stacking direction of the compound semiconductor substrate (β direction in FIGS. 1 and 2). However, the light emitted from the light emitting structure is emitted not only in the light emitting direction (stacking direction β) but also in the direction opposite to the light emitting direction (that is, the direction opposite to the stacking direction β).
In this case, in order to increase luminous efficiency as a light emitting device, usually, a reflective layer that reflects light traveling in the opposite direction in the light emitting direction (stacking direction β) is provided as a lower layer of the light emitting structure, that is, a compound It is preferable to provide in the laminated structure of the semiconductor substrate.
なお、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された金属化合物層は、3C−SiCで構成された層よりも反射層としての機能(反射率)が高い。これは、TiC、TiN、VC、VNが金属化合物であるのに対し、3C−SiCは、バンドギャップが2.2eVであり可視光を吸収することによる。また、TiC、TiN、VC、VNのうち、TiC、VCは、TiN、VNよりも反射層としての機能(反射率)がより高い。
従って、反射層として第2の中間層120と接する少なくとも第1の中間層110の最上層αを、TiC、TiN、VC、VNのいずれか一つの金属化合物で、より好ましくは、TiC、VCのいずれか一つの金属化合物で構成させることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度をより向上させることができる。
Note that a metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN has a higher function (reflectance) as a reflective layer than a layer composed of 3C—SiC. This is because TiC, TiN, VC, and VN are metal compounds, whereas 3C-SiC has a band gap of 2.2 eV and absorbs visible light. Of TiC, TiN, VC, and VN, TiC and VC have a higher function (reflectance) as a reflective layer than TiN and VN.
Therefore, at least the uppermost layer α of the first
また、本実施形態に係る化合物半導体基板は、前述したような第1の中間層110を備えているため、窒化物半導体単結晶層130を、割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生しない限度において厚く形成することもできる。窒化物半導体単結晶130を厚く形成することは、より自身の層の結晶性を向上することができる。
なお、本実施形態では、第1の中間層110の積層数は、第2の中間層120及び窒化物半導体単結晶130の厚さ等により適時、設計、変更される。また、窒化物半導体単結晶層130の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生しない限度における膜厚は、第1の中間層110の積層数と、第2の中間層120及び窒化物半導体単結晶130の厚さの関係によるため、一概に定義はできないが、最大で8.0μm程度まで厚膜化が可能である。
In addition, since the compound semiconductor substrate according to the present embodiment includes the first
In the present embodiment, the number of stacked first
(第2の実施形態)
図3から図5は、本発明の第2の実施形態に係る化合物半導体基板を示す断面図である。
本実施形態に関る化合物半導体基板は、第1の実施形態における金属化合物層110bが、第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2に置き換えられた構成を備えている。その他の構成は、第1の実施形態と同様なため説明を省略する。
(Second Embodiment)
3 to 5 are sectional views showing a compound semiconductor substrate according to the second embodiment of the present invention.
The compound semiconductor substrate according to the present embodiment has a configuration in which the
すなわち、本実施形態に係る第1の中間層110は、図3から図5に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2とがこの順で互いに積層され、最上層が3C−SiC単結晶層110a(図5)、第1の金属化合物層110b1(図4)、第2の金属化合物層110b2(図3)のうちいずれかで構成されている。
That is, the first
詳しくは、本実施形態に係る第1の中間層110は、3C−SiC層110a、第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2をそれぞれ1層としてカウントした場合、図3に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2とがこの順で互いに交互に連続して積層された3を含まない3n層(n=2、3・・・)(第2の中間層120と接する最上層αが第2の金属化合物層110b2)の積層構造と、図4に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2とがこの順で互いに交互に連続して積層された2を含まない3n−1層(n=2、3・・・)(第2の中間層120と接する最上層αが第1の金属化合物層110b1)の積層構造と、図5に示すように、3C−SiC単結晶層110aと、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2とがこの順で互いに交互に連続して積層された1を含まない3n−2層(n=2、3・・・)(第2の中間層120と接する最上層αが3C−SiC単結晶層110a)の積層構造を両方含む。
Specifically, the first
言い換えれば、3C−SiC層110a、第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2を各々1層としてカウントした場合、本概念は、「少なくとも4層以上の積層構造」を含むものとし、3C−SiC層110a、第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2とが一層ずつ形成された3層のみからなる第1の中間層110を排除している。
第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2は、それぞれ、炭化チタン(TiC)、窒化チタン(TiN)、炭化バナジウム(VC)、窒化バナジウム(VN)のうちいずれか一種で構成されている。
In other words, when the 3C—
The first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 are each composed of any one of titanium carbide (TiC), titanium nitride (TiN), vanadium carbide (VC), and vanadium nitride (VN). ing.
従来、化合物半導体基板の中間層に用いることができる金属化合物としては、前述した特許文献2に示すように、Ti、Si、W、Co、Ni、Mo、Sc、Mg、Ge、Cu、Be、Zr、Fe、Al、Cr、Nb、Y、V等の酸化物、窒化物、炭化物等を挙げることができる。しかしながら、通常、前述した特許文献1に記載されているように、Siに近い熱膨張係数、結晶格子定数を備え、かつ、上層にGaN、AlNを積層可能なものとして3C−SiCが好適に用いられている。なお、TiC、TiN、VC、VNは、いずれも3C−SiCに近い熱膨張係数、結晶格子定数を備えており、熱膨張係数、結晶格子定数の違いという面では、問題とされるところは無い。 Conventionally, as a metal compound that can be used for an intermediate layer of a compound semiconductor substrate, as shown in Patent Document 2 described above, Ti, Si, W, Co, Ni, Mo, Sc, Mg, Ge, Cu, Be, Examples thereof include oxides such as Zr, Fe, Al, Cr, Nb, Y, and V, nitrides, and carbides. However, normally, as described in Patent Document 1 described above, 3C-SiC is suitably used as a material having a thermal expansion coefficient and crystal lattice constant close to those of Si and capable of stacking GaN and AlN on the upper layer. It has been. TiC, TiN, VC, and VN all have thermal expansion coefficients and crystal lattice constants close to 3C-SiC, and there is no problem in terms of differences in thermal expansion coefficients and crystal lattice constants. .
また、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2は、互いに異なる金属化合物で構成されている。
なお、第1の金属化合物層110b1と第2の金属化合物層110b2との積層が、同じ金属化合物で構成されている場合は、同じ金属化合物の層が厚膜化してしまう構成となるため、自身の層から割れ等が発生してしまうため好ましくない。
以上より、第1の金属化合物層110b1と第2の金属化合物層110b2との組み合わせは、TiC−VC、TiC−VN、TiN−VC、TiN―VCであることが好ましい。
The first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 are composed of different metal compounds.
In addition, when the lamination | stacking of the 1st metal compound layer 110b1 and the 2nd metal compound layer 110b2 is comprised with the same metal compound, since it becomes the structure by which the layer of the same metal compound becomes thick film, self This is not preferable because cracks and the like are generated from the layer.
As described above, the combination of the first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 is preferably TiC-VC, TiC-VN, TiN-VC, or TiN-VC.
第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2は、膜厚が、1nm〜50nmで構成されていることが好ましい。
第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物層110b2の膜厚が1nm未満だと異なる金属化合物で積層して構成する第1の中間層110の一層として機能することができない。また、膜厚が50nmを超えると、自身の層から前述した歪みや割れ等が発生してしまうため、好ましくない。
The first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 preferably have a film thickness of 1 nm to 50 nm.
If the film thickness of the first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 is less than 1 nm, it cannot function as one layer of the first
第1の中間層110の第1の金属化合物層110b1、第2の金属化合物110b2を構成するTiC、TiN、VC、VNの格子定数は3C−SiCのそれに比べ小さいため、TiC、TiN、VC、VNの結晶格子は横方向(図3から5中γ方向)に広がろうとし(引張応力)、逆に、3C−SiCの結晶格子は横方向γに縮まろうとする。すなわち、3C−SiC単結晶層110aには、圧縮応力が働く。また、熱膨張係数は、TiC、TiN、VC、VNのほうが大きく、さらに、3C−SiC単結晶層110aに圧縮応力が付加される。
Since the lattice constants of TiC, TiN, VC, and VN constituting the first metal compound layer 110b1 and the second metal compound 110b2 of the first
なお、本実施形態では、第1の実施形態と比べると、この3C−SiC単結晶層110aに圧縮応力を付加する要因となる金属化合物層が、第1の実施形態と比べると2層も設けられているため、より3C−SiC単結晶層110aに圧縮応力が付加される。
この3C−SiC単結晶層110aの圧縮応力が、その上層の第2の中間層120、ひいては、窒化物半導体単結晶130の引張応力を緩和させる。そのため、このような構成とすることで、窒化物半導体単結晶層130の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生を抑制することができる。
In the present embodiment, compared to the first embodiment, the metal compound layer that causes the compressive stress to be added to the 3C-SiC
The compressive stress of the 3C—SiC
また、第1の中間層110をこのような構成とすることで、3C−SiC単結晶層110aを第1の中間層110内で累積して厚く形成することができる。このため、3C−SiC単結晶層110aの結晶性を向上させることができ、それに伴って、その上層の第2の中間層120、ひいては、窒化物半導体単結晶層130の結晶性をも向上させることができる。
In addition, with the first
前記最上層αは、第1の金属化合物層110b1(図4)または第2の金属化合物層110b2(図3)のいずれかであることが好ましい。
より好ましくは、第1の金属化合物層110b1または第2の金属化合物層110b2は、TiCまたはVCのいずれかで構成されていることが好ましい。
通常、本実施形態に係るようなSi単結晶を基板とする化合物半導体基板を、発光デバイスとして用いる場合は、Si単結晶基板上に周知の発光構造体を形成する(図示せず)。
The uppermost layer α is preferably either the first metal compound layer 110b1 (FIG. 4) or the second metal compound layer 110b2 (FIG. 3).
More preferably, the first metal compound layer 110b1 or the second metal compound layer 110b2 is preferably composed of either TiC or VC.
Usually, when a compound semiconductor substrate having a Si single crystal as a substrate according to the present embodiment is used as a light emitting device, a known light emitting structure is formed on the Si single crystal substrate (not shown).
このような構成の場合、発光デバイスとして光を発光する方向は、化合物半導体基板の積層方向(図3から5中β方向)となる。しかしながら、発光構造体から発光される光は前記発光方向(積層方向β)のみならず、前記発光方向と反対の方向(すなわち、積層方向βと反対の方向)にも光が発光される。
この場合において、発光デバイスとして、発光効率を上げるためには、通常、反対の方向に進んだ光を前記発光方向(積層方向β)に反射させる反射層を、発光構造体の下層、すなわち、化合物半導体基板の積層構造中に設けることが好ましい。
In the case of such a configuration, the direction in which light is emitted as the light emitting device is the stacking direction of the compound semiconductor substrate (the β direction in FIGS. 3 to 5). However, the light emitted from the light emitting structure is emitted not only in the light emitting direction (stacking direction β) but also in the direction opposite to the light emitting direction (that is, the direction opposite to the stacking direction β).
In this case, in order to increase luminous efficiency as a light emitting device, usually, a reflective layer that reflects light traveling in the opposite direction in the light emitting direction (stacking direction β) is formed as a lower layer of the light emitting structure, that is, a compound. It is preferable to provide in the laminated structure of the semiconductor substrate.
なお、TiC、TiN、VC、VNのうちいずれか一種で構成された金属化合物層は、3C−SiCで構成された層よりも反射層としての機能(反射率)が高い。これは、TiC、TiN、VC、VNが金属化合物であるのに対し、3C−SiCは、バンドギャップが2.2eVであり可視光を吸収することによる。また、TiC、TiN、VC、VNのうち、TiC、VCは、TiN、VNよりも反射層としての機能(反射率)がより高い。 Note that a metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN has a higher function (reflectance) as a reflective layer than a layer composed of 3C—SiC. This is because TiC, TiN, VC, and VN are metal compounds, whereas 3C-SiC has a band gap of 2.2 eV and absorbs visible light. Of TiC, TiN, VC, and VN, TiC and VC have a higher function (reflectance) as a reflective layer than TiN and VN.
従って、反射層として第2の中間層120と接する少なくとも第1の中間層110の最上層αを、第1の金属化合物層110b1または第2の金属化合物層110b2のいずれかで、より好ましくは、第1の金属化合物層110b1または第2の金属化合物層110b2を、TiCまたはVCのいずれかで構成されていることで、この化合物半導体基板を発光デバイスとして適用した場合、発光効率、輝度をより向上させることができる。
Therefore, the uppermost layer α of at least the first
また、本実施形態に係る化合物半導体基板は、前述したような第1の中間層110を備えているため、窒化物半導体単結晶層130を、割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生しない限度において厚く形成することもできる。窒化物半導体単結晶130を厚く形成することは、より自身の層の結晶性を向上することができる。
In addition, since the compound semiconductor substrate according to the present embodiment includes the first
なお、本実施形態では、第1の中間層110の積層数は、第2の中間層120及び窒化物半導体単結晶130の厚さ等により適時、設計、変更される。また、窒化物半導体単結晶層130の割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生しない限度における膜厚は、第1の中間層110の積層数と、第2の中間層120及び窒化物半導体単結晶130の厚さの関係によるため、一概に定義はできないが、最大で8.0μm程度まで厚膜化が可能である。
In the present embodiment, the number of stacked first
以下、本発明を実施例に基づいてさらに具体的に説明するが、本発明は、下記実施例により制限されるものではない。
[実施例1]
実施形態で説明した化合物半導体基板(図1)を下記の方法で作製した。
結晶面方位{111}、キャリア濃度1018/cm3、伝導型n型で、CZ法により製造された厚さ500μmのSi単結晶基板100を、水素雰囲気下、1000℃で熱処理を行い、表面を清浄にした。
EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated further more concretely based on an Example, this invention is not restrict | limited by the following Example.
[Example 1]
The compound semiconductor substrate (FIG. 1) described in the embodiment was manufactured by the following method.
Crystal surface orientation {111}, carrier concentration 10 18 / cm 3 , conductivity type n-type, 500 μm thick Si
次に、プロパンを供給し、基板温度を1150℃として、Si単結晶基板100の表面を炭化させたのち、プロパン及びシランを供給し、厚さ20nmの3C−SiC単結晶層110aを、続いて、3C−SiC単結晶層110a上に、基板温度を同温度で、四塩化チタニウム及びプロパンを供給し、金属化合物層110bとして、厚さ20nmのTiC層を形成した。これらの形成を繰り返して、各々50層、計100層積層した第1の中間層110を形成させた。なお、形成した際の最上層αはTiC層である。
Next, propane is supplied, the substrate temperature is set to 1150 ° C., and the surface of the Si
次に、原料ガスとしてトリメチルアルミニウム及びアンモニアを用い、基板温度を1100℃として、第1の中間層110上に、第2の中間層120として、厚さ5nmの六方晶AlN層を、形成した。
更に、原料ガスとしてトリメチルガリウム及びアンモニアを用い、基板温度を1000℃として、第2の中間層120上に、化合物半導体単結晶層130として、厚さ5μmの六方晶GaN単結晶層を、形成した。
Next, a hexagonal AlN layer having a thickness of 5 nm was formed as the second
Further, trimethylgallium and ammonia were used as source gases, the substrate temperature was set to 1000 ° C., and a hexagonal GaN single crystal layer having a thickness of 5 μm was formed as the compound semiconductor
第1の中間層110、第2の中間層120、化合物半導体層130の厚さは、原料ガスの流量及び熱処理時間により調整した。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
The thicknesses of the first
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[実施例2]
金属化合物層110bとして、厚さ5nmのVC層を形成した。VC層の形成は、Si単結晶基板100の基板温度を1150℃として、ビスシクロペンタジエニルバナジウム及びプロパンを供給して行った。その他は、実施例1と同様な方法で行った。すなわち、形成した際の最上層αはVC層である。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
[Example 2]
As the
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[実施例3]
金属化合物層110bとして、厚さ10nmのTiN層を形成した。TiN層の形成は、Si単結晶基板100の基板温度を1150℃として、四塩化チタニウム及びアンモニアを供給して行った。その他は、実施例1と同様な方法で行った。すなわち、形成した際の最上層はTiN層である。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
[Example 3]
A TiN layer having a thickness of 10 nm was formed as the
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[実施例4]
金属化合物層110bとして、厚さ5nmのVN層を形成した。VN層の形成は、Si単結晶基板100の基板温度を1150℃として、ビスシクロペンタジエニルバナジウム及びアンモニアを供給して行った。その他は、実施例1と同様な方法で行った。すなわち、形成した際の最上層はVN層である。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
[Example 4]
A VN layer having a thickness of 5 nm was formed as the
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[実施例5]
実施例1と同様な方法で化合物半導体基板を作製した。但し、第1中間層110は、99層とし、100層目の金属化合物層110bは形成しなかった。すなわち、形成した際の最上層αは3C−SiC層である。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
[Example 5]
A compound semiconductor substrate was produced in the same manner as in Example 1. However, the first
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[比較例1]
実施例1と同様な方法で化合物半導体基板を作製した。但し、第1中間層110は、3C−SiC単結晶層110a、金属化合物層110bを各々1層のみとし、計2層で行った。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、全面でクラックの発生が認められた。結晶欠陥は1011/cm2程度認められた。
[Comparative Example 1]
A compound semiconductor substrate was produced in the same manner as in Example 1. However, the 1st intermediate |
The surface of the compound semiconductor
As a result, generation of cracks was observed on the entire surface. A crystal defect of about 10 11 / cm 2 was recognized.
[実施例6]
実施形態で説明した化合物半導体基板(図3)を下記の方法で作製した。
結晶面方位{111}、キャリア濃度1018/cm3、伝導型n型で、CZ法により製造された厚さ500μmのSi単結晶基板100を、水素雰囲気下、1000℃で熱処理を行い、表面を清浄にした。
[Example 6]
The compound semiconductor substrate (FIG. 3) described in the embodiment was manufactured by the following method.
Crystal surface orientation {111}, carrier concentration 10 18 / cm 3 , conductivity type n-type, 500 μm thick Si
次に、プロパンを供給し、基板温度を1150℃として、Si単結晶基板100の表面を炭化させたのち、プロパン及びシランを供給し、厚さ20nmの3C−SiC単結晶層110aを、続いて、3C−SiC単結晶層110a上に、Si単結晶基板100の基板温度を1150℃として、四塩化チタニウム及びプロパンを供給し、第1の金属化合物層110b1として、厚さ20nmのTiC層を、更に、続いて、第1の金属化合物層110b1上に、ビスシクロペンタジエニルバナジウム及びプロパンを供給し、第2の金属化合物層110b2として、厚さ5nmのVC層を形成した。これらの形成を繰り返して、各々33層、計99層積層した第1の中間層110を形成させた。その他の条件は、実施例1と同様な方法で行った。
Next, propane is supplied, the substrate temperature is set to 1150 ° C., and the surface of the Si
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、クラックがほとんど認められなかった。結晶欠陥は108/cm2より低く抑制された。
The surface of the compound semiconductor
As a result, almost no cracks were observed. Crystal defects were suppressed below 10 8 / cm 2 .
[比較例2]
実施例6と同様な方法で化合物半導体基板を作製した。但し、第1の金属化合物層110b1と、第2の金属化合物層110b2は、それぞれTiC層で構成した。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、比較例1よりは良化しているもののクラックや結晶欠陥はほぼ同程度であった。
[Comparative Example 2]
A compound semiconductor substrate was produced in the same manner as in Example 6. However, the first metal compound layer 110b1 and the second metal compound layer 110b2 were each composed of a TiC layer.
The surface of the compound semiconductor
As a result, cracks and crystal defects were almost the same, although improved compared to Comparative Example 1.
[比較例3]
実施例6と同様な方法で化合物半導体基板を作製した。但し、第1中間層110は、3C−SiC単結晶層110a、第1の金属化合物層110b1及び第2の金属化合物層110b2を各々1層のみとし、計3層で行った。
以上の方法で作製された化合物半導体基板の化合物半導体単結晶層130の表面をX線により分析して割れ(クラック)、結晶欠陥等の発生状況を確認した。
その結果、全面でクラックが認められた。結晶欠陥は1011/cm2程度確認された。
[Comparative Example 3]
A compound semiconductor substrate was produced in the same manner as in Example 6. However, the first
The surface of the compound semiconductor
As a result, cracks were observed on the entire surface. Crystal defects were confirmed to be approximately 10 11 / cm 2 .
[発光デバイスに関する実施例]
実施例1から5で作製した化合物半導体基板を用いて、表面に周知の構造の発光構造体を形成し、輝度(cd/mm2)を評価した。その結果を表1に示す。なお、表1は、実施例5を1.0としたときの対比率で示している。
[Examples of light emitting devices]
Using the compound semiconductor substrates manufactured in Examples 1 to 5, a light emitting structure having a known structure was formed on the surface, and the luminance (cd / mm 2 ) was evaluated. The results are shown in Table 1. In addition, Table 1 shows the contrast when Example 5 is 1.0.
表1に示すように、最上層αが3C−SiCで構成された実施例5よりも、TiN、VNで構成された実施例3、4の方が輝度の良化が認められる。また、最上層αがTiN、VNで構成された実施例3、4よりも、TiC、VCで構成された実施例1、2の方が輝度の良化が認められる。 As shown in Table 1, the brightness is improved in Examples 3 and 4 in which TiN and VN are configured, compared to Example 5 in which the uppermost layer α is configured with 3C—SiC. In addition, better brightness is observed in Examples 1 and 2 in which the uppermost layer α is made of TiC and VC than in Examples 3 and 4 in which the uppermost layer α is made of TiN and VN.
100 Si単結晶基板
110 第1の中間層
110a 3C−SiC単結晶層
110b 金属化合物層
110b1 第1の金属化合物層
110b2 第2の金属化合物層
120 第2中間層
130 化合物半導体単結晶層
100 Si
Claims (6)
前記第1の中間層上に形成され、InWGaxAl1-w-xN単結晶(0≦w<1、0≦x<1、w+x<1)で構成された第2の中間層と、
前記第2の中間層上に形成され、InyGazAl1-y-zN単結晶(0≦y<1、0≦z<1、y+z<1)で構成された窒化物半導体単結晶層と、を備えたことを特徴とする化合物半導体基板。 A 3C-SiC single crystal layer formed on a Si single crystal substrate whose crystal plane orientation is {111} plane and a metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN are in this order. A first intermediate layer composed of one of the 3C-SiC single crystal layer and the metal compound layer,
A second intermediate layer formed on the first intermediate layer and composed of In W Ga x Al 1-wx N single crystal (0 ≦ w <1, 0 ≦ x <1, w + x <1);
Is formed on the second intermediate layer, and the In y Ga z Al 1-yz N single crystal (0 ≦ y <1,0 ≦ z <1, y + z <1) nitride was formed of a semiconductor single crystal layer A compound semiconductor substrate comprising:
前記第1の中間層上に形成され、InWGaxAl1-w-xN単結晶(0≦w<1、0≦x<1、w+x<1)で構成された第2の中間層と、
前記第2の中間層上に形成され、InyGazAl1-y-zN単結晶(0≦y<1、0≦z<1、y+z<1)で構成された窒化物半導体単結晶層と、を備えたことを特徴とする化合物半導体基板。 A 3C-SiC single crystal layer formed on a Si single crystal substrate whose crystal plane orientation is {111} plane, and a first metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN; A second metal compound layer composed of any one of TiC, TiN, VC, and VN different from the first metal compound layer is stacked on each other in this order, and the uppermost layer is the 3C-SiC single crystal. A first intermediate layer composed of any one of a layer, the first metal compound layer, and the second metal compound layer;
A second intermediate layer formed on the first intermediate layer and composed of In W Ga x Al 1-wx N single crystal (0 ≦ w <1, 0 ≦ x <1, w + x <1);
Is formed on the second intermediate layer, and the In y Ga z Al 1-yz N single crystal (0 ≦ y <1,0 ≦ z <1, y + z <1) nitride was formed of a semiconductor single crystal layer A compound semiconductor substrate comprising:
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