JPH10173288A - 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法 - Google Patents
窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法および窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法Info
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- JPH10173288A JPH10173288A JP32526096A JP32526096A JPH10173288A JP H10173288 A JPH10173288 A JP H10173288A JP 32526096 A JP32526096 A JP 32526096A JP 32526096 A JP32526096 A JP 32526096A JP H10173288 A JPH10173288 A JP H10173288A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 表面荒れやクラックがなく結晶性も良好な良
質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を高い生産
性で製造することができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の成長方法および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法
やＭＢＥ法により４μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａ
Ｎ層２を成長させた後、このＧａＮ層２上にハイドライ
ドＶＰＥ法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μ
ｍ／ｈ以下の成長速度で十分に厚いＧａＮ層３を成長さ
せる。次に、ｃ面サファイア基板１をエッチングまたは
ラッピングにより除去し、ＧａＮ層２、３からなるＧａ
Ｎ基板を得る。この後、ＧａＮ層２またはＧａＮ層３の
表面のうち成長表面として用いる方の表面をエッチング
またはポリッシングして良質な表面状態とする。
質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板を高い生産
性で製造することができる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層の成長方法および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体基板の製造方法を提供する。 【解決手段】 ｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法
やＭＢＥ法により４μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａ
Ｎ層２を成長させた後、このＧａＮ層２上にハイドライ
ドＶＰＥ法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μ
ｍ／ｈ以下の成長速度で十分に厚いＧａＮ層３を成長さ
せる。次に、ｃ面サファイア基板１をエッチングまたは
ラッピングにより除去し、ＧａＮ層２、３からなるＧａ
Ｎ基板を得る。この後、ＧａＮ層２またはＧａＮ層３の
表面のうち成長表面として用いる方の表面をエッチング
またはポリッシングして良質な表面状態とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体層の成長方法および窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法に関し、特に、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置、例
えば半導体レーザ用の基板の製造に適用して好適なもの
である。
−Ｖ族化合物半導体層の成長方法および窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法に関し、特に、窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた半導体装置、例
えば半導体レーザ用の基板の製造に適用して好適なもの
である。
【０００２】
【従来の技術】近年、例えば、光ディスクや光磁気ディ
スクに対する記録、再生の高密度化、高解像度化の要求
から、短波長の緑色や青色や紫外線発光の半導体レーザ
の開発の要求が高まっている。
スクに対する記録、再生の高密度化、高解像度化の要求
から、短波長の緑色や青色や紫外線発光の半導体レーザ
の開発の要求が高まっている。
【０００３】このような短波長での発光が可能な半導体
発光素子の製造に用いる材料としては、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどに代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体が適していることが知られている（例え
ば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
発光素子の製造に用いる材料としては、ＧａＮ、ＡｌＧ
ａＮ、ＧａＩｎＮなどに代表される窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体が適していることが知られている（例え
ば、Jpn.J.Appl.Phys.30(1991)L1998)。
【０００４】これまで、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体層の成長は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により行われてい
る。この場合、成長基板としては、サファイア（Ａｌ2
Ｏ3 ）基板または炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板が主に使用
されている。
導体層の成長は、有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）
法や分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法により行われてい
る。この場合、成長基板としては、サファイア（Ａｌ2
Ｏ3 ）基板または炭化ケイ素（ＳｉＣ）基板が主に使用
されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
サファイア基板または炭化ケイ素基板上に窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた場合には、それら
の間の格子定数や熱膨張係数の違いにより、欠陥が生成
されたりクラックが発生したりするなどの問題がある。
また、これらのサファイア基板または炭化ケイ素基板上
に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を多層に成長さ
せて例えば半導体レーザを製造する場合、その共振器端
面を劈開により形成することが困難であるという問題が
ある。
サファイア基板または炭化ケイ素基板上に窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させた場合には、それら
の間の格子定数や熱膨張係数の違いにより、欠陥が生成
されたりクラックが発生したりするなどの問題がある。
また、これらのサファイア基板または炭化ケイ素基板上
に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を多層に成長さ
せて例えば半導体レーザを製造する場合、その共振器端
面を劈開により形成することが困難であるという問題が
ある。
【０００６】これらの問題は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体基板を得ることができれば解決することがで
きる。すなわち、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
た場合には、それらの格子定数や熱膨張係数が一致して
いることにより、欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするなどの問題がない。また、例えば半導体レーザ
を製造する場合には、その共振器端面を劈開により形成
することができる。そして、これらの利点に加えて、基
板の裏面に電極を形成することができるという利点が合
わさって、高信頼性の半導体装置、例えば半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能となる。
合物半導体基板を得ることができれば解決することがで
きる。すなわち、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基
板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させ
た場合には、それらの格子定数や熱膨張係数が一致して
いることにより、欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするなどの問題がない。また、例えば半導体レーザ
を製造する場合には、その共振器端面を劈開により形成
することができる。そして、これらの利点に加えて、基
板の裏面に電極を形成することができるという利点が合
わさって、高信頼性の半導体装置、例えば半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能となる。
【０００７】ところが、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半
導体基板を製造するには、窒素の蒸気圧が高いことによ
り、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板などの製造に一般に用いら
れている方法は用いることができない。
導体基板を製造するには、窒素の蒸気圧が高いことによ
り、Ｓｉ基板やＧａＡｓ基板などの製造に一般に用いら
れている方法は用いることができない。
【０００８】ＧａＮの成長方法としては、ＭＯＣＶＤ法
やＭＢＥ法以外に、ハイドライド（水素化物）を原料と
して用いるハイドライド気相エピタキシー（ＶＰＥ）法
が知られている。このハイドライドＶＰＥ法によれば、
１時間に数〜数百μｍの厚さのＧａＮ層を成長させるこ
とができるため、ＧａＮ基板を製造する有効な方法の一
つと考えられる。このＧａＮ基板の製造に関しては、こ
れまで、サファイア基板やＧａＡｓ基板などの上にハイ
ドライドＶＰＥ法によりＧａＮ層を成長させた報告があ
る。しかしながら、この方法で得られたＧａＮ基板は、
結晶性や表面状態が悪かったり、ＧａＮ層が基板に垂直
ではなく斜めに成長することから、基板として用いるの
には品質が不十分であった。
やＭＢＥ法以外に、ハイドライド（水素化物）を原料と
して用いるハイドライド気相エピタキシー（ＶＰＥ）法
が知られている。このハイドライドＶＰＥ法によれば、
１時間に数〜数百μｍの厚さのＧａＮ層を成長させるこ
とができるため、ＧａＮ基板を製造する有効な方法の一
つと考えられる。このＧａＮ基板の製造に関しては、こ
れまで、サファイア基板やＧａＡｓ基板などの上にハイ
ドライドＶＰＥ法によりＧａＮ層を成長させた報告があ
る。しかしながら、この方法で得られたＧａＮ基板は、
結晶性や表面状態が悪かったり、ＧａＮ層が基板に垂直
ではなく斜めに成長することから、基板として用いるの
には品質が不十分であった。
【０００９】したがって、この発明の目的は、表面荒れ
やクラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を高い生産性で製造することが
できる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法
および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法を提供することにある。
やクラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系ＩＩＩ
−Ｖ族化合物半導体基板を高い生産性で製造することが
できる窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法
および窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記目的を
達成すべく鋭意検討を行った。その結果、表面荒れやク
ラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板を高い生産性で製造するには、ま
ず、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に一般に
用いられているサファイア基板などの上に、表面荒れや
クラックの発生を抑えることができる程度の小さい成長
速度で窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を薄く成長
させた後、その上により大きい成長速度で窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を厚く成長させるのが有効であ
るという結論に到達し、この発明を案出するに至った。
達成すべく鋭意検討を行った。その結果、表面荒れやク
ラックがなく結晶性も良好な良質の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体基板を高い生産性で製造するには、ま
ず、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体の成長に一般に
用いられているサファイア基板などの上に、表面荒れや
クラックの発生を抑えることができる程度の小さい成長
速度で窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を薄く成長
させた後、その上により大きい成長速度で窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を厚く成長させるのが有効であ
るという結論に到達し、この発明を案出するに至った。
【００１１】すなわち、上記目的を達成するために、こ
の発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成
長方法は、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ
以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程と、第
１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相成長法
により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下
の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy ＩｎzＮ層（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程とを有する
ことを特徴とするものである。
の発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成
長方法は、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ
以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程と、第
１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相成長法
により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下
の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy ＩｎzＮ層（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程とを有する
ことを特徴とするものである。
【００１２】この発明による窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法は、基板上に第１の気相成長法
により４μｍ／ｈ以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長さ
せる工程と、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第
２の気相成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２０
０μｍ／ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎｚＮ層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工
程と、基板を除去する工程とを有することを特徴とする
ものである。
物半導体基板の製造方法は、基板上に第１の気相成長法
により４μｍ／ｈ以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０
≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長さ
せる工程と、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第
２の気相成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２０
０μｍ／ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎｚＮ層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工
程と、基板を除去する工程とを有することを特徴とする
ものである。
【００１３】この発明において、第１の気相成長法とし
ては有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法な
どが用いられ、第２の気相成長法としてはハイドライド
気相エピタキシー法や有機金属化学気相成長法などが用
いられる。第１の気相成長法と第２の気相成長法との組
み合わせの具体例を挙げると、第１の気相成長法が有機
金属化学気相成長法であり、第２の気相成長法がハイド
ライド気相エピタキシー法である場合、第１の気相成長
法および第２の気相成長法がそれぞれ有機金属化学気相
成長法である場合、第１の気相成長法が分子線エピタキ
シー法であり、第２の気相成長法がハイドライド気相エ
ピタキシー法である場合、第１の気相成長法が分子線エ
ピタキシー法であり、第２の気相成長法が有機金属化学
気相成長法である場合などである。
ては有機金属化学気相成長法や分子線エピタキシー法な
どが用いられ、第２の気相成長法としてはハイドライド
気相エピタキシー法や有機金属化学気相成長法などが用
いられる。第１の気相成長法と第２の気相成長法との組
み合わせの具体例を挙げると、第１の気相成長法が有機
金属化学気相成長法であり、第２の気相成長法がハイド
ライド気相エピタキシー法である場合、第１の気相成長
法および第２の気相成長法がそれぞれ有機金属化学気相
成長法である場合、第１の気相成長法が分子線エピタキ
シー法であり、第２の気相成長法がハイドライド気相エ
ピタキシー法である場合、第１の気相成長法が分子線エ
ピタキシー法であり、第２の気相成長法が有機金属化学
気相成長法である場合などである。
【００１４】この発明において、第１のＢｗ Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層の厚さは、好適には、表面荒れやクラッ
クの発生がなく、良好な結晶性も得られ、しかも成長に
時間がかからない厚さに選ばれる。この第１のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さは、具体的には例えば０．３
〜１０μｍであり、好適には、３±２μｍあるいは１〜
５μｍである。
ａy Ｉｎz Ｎ層の厚さは、好適には、表面荒れやクラッ
クの発生がなく、良好な結晶性も得られ、しかも成長に
時間がかからない厚さに選ばれる。この第１のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さは、具体的には例えば０．３
〜１０μｍであり、好適には、３±２μｍあるいは１〜
５μｍである。
【００１５】この発明においては、第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層は、必要に応じて、ｎ型またはｐ型とすることがあ
る。この場合、ｎ型不純物としては、典型的には、ＩＶ
族元素であるＣ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎとＶＩ族元素で
あるＳ、ＳｅおよびＴｅとからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素が用いられ、ｐ型不純物としては、典
型的には、ＩＶ族元素であるＣ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ
とＩＩ族元素であるＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＺｎおよびＣｄ
とからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素が用い
られる。これらのｎ型不純物およびｐ型不純物の原料と
しては、単体、有機化合物または水素化物のいずれを用
いてもよい。
ａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層は、必要に応じて、ｎ型またはｐ型とすることがあ
る。この場合、ｎ型不純物としては、典型的には、ＩＶ
族元素であるＣ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎとＶＩ族元素で
あるＳ、ＳｅおよびＴｅとからなる群より選ばれた少な
くとも一種の元素が用いられ、ｐ型不純物としては、典
型的には、ＩＶ族元素であるＣ、Ｓｉ、ＧｅおよびＳｎ
とＩＩ族元素であるＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、ＺｎおよびＣｄ
とからなる群より選ばれた少なくとも一種の元素が用い
られる。これらのｎ型不純物およびｐ型不純物の原料と
しては、単体、有機化合物または水素化物のいずれを用
いてもよい。
【００１６】この発明において、ＩＩＩ族元素である
Ｂ、Ａｌ、ＧａおよびＩｎの原料としては、単体または
これらのＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物のいずれを
用いてもよい。
Ｂ、Ａｌ、ＧａおよびＩｎの原料としては、単体または
これらのＩＩＩ族元素を含む有機金属化合物のいずれを
用いてもよい。
【００１７】この発明において、特に、ハイドライド気
相エピタキシー法におけるハイドライドガスとしては、
ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＩなどを用いることができ
る。
相エピタキシー法におけるハイドライドガスとしては、
ＨＣｌ、ＨＦ、ＨＢｒ、ＨＩなどを用いることができ
る。
【００１８】また、このハイドライド気相エピタキシー
法により第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層または第２
のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長させる場合のＮ原
料としては、アンモニアのほか、ヒドラジン、ジメチル
ヒドラジン、モノメチルヒドラジンなどの一般式Ｎ2 Ｒ
4 （ただし、ＲはＨまたはアルキル基）で表されるヒド
ラジン系の原料、有機アミンなどを用いることができ
る。これらのうち、有機アミンの具体例を挙げると、第
一級アミンとしては、プロピルアミン、イソプロピルア
ミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ターシャリブ
チルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第二級アミ
ンとしては、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミ
ン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジターシャ
リブチルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第三級
アミンとしては、トリプロピルアミン、トリイソプロピ
ルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、
トリターシャリブチルアミン、トリ第二ブチルアミン、
トリアリルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピル
メチルアミン、ジプロピルメチルアミン、ジブチルメチ
ルアミン、ジイソブチルメチルアミン、ジ第二ブチルメ
チルアミン、ジターシャリブチルメチルアミンなどがあ
る。
法により第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層または第２
のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長させる場合のＮ原
料としては、アンモニアのほか、ヒドラジン、ジメチル
ヒドラジン、モノメチルヒドラジンなどの一般式Ｎ2 Ｒ
4 （ただし、ＲはＨまたはアルキル基）で表されるヒド
ラジン系の原料、有機アミンなどを用いることができ
る。これらのうち、有機アミンの具体例を挙げると、第
一級アミンとしては、プロピルアミン、イソプロピルア
ミン、ブチルアミン、イソブチルアミン、ターシャリブ
チルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第二級アミ
ンとしては、ジプロピルアミン、ジイソプロピルアミ
ン、ジブチルアミン、ジイソブチルアミン、ジターシャ
リブチルアミン、第二ブチルアミンなどがあり、第三級
アミンとしては、トリプロピルアミン、トリイソプロピ
ルアミン、トリブチルアミン、トリイソブチルアミン、
トリターシャリブチルアミン、トリ第二ブチルアミン、
トリアリルアミン、トリエチルアミン、ジイソプロピル
メチルアミン、ジプロピルメチルアミン、ジブチルメチ
ルアミン、ジイソブチルメチルアミン、ジ第二ブチルメ
チルアミン、ジターシャリブチルメチルアミンなどがあ
る。
【００１９】この発明においては、第２のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層を成長させる際に、この第２のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層と基板との間の熱膨張係数の違いに
よりこの第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層に欠陥が生
成されたりクラックが発生したりするのを防止する目的
で、好適には、少なくとも第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層を成長させる際における基板の厚さを、この第２
のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ以下とする。具体
的には、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層よりも厚い
基板を用いる場合には、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz
Ｎ層を成長させた後、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層を成長させる前に、この基板をその裏面側からエッチ
ングまたはラッピングすることによりその厚さを第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ以下とすればよい。
あるいは、最初から第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
の厚さ以下の厚さの基板を用いてもよい。典型的には、
少なくとも第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長さ
せる際における基板の厚さは、例えば４００μｍ以下、
好適には２００μｍ以下とする。
ａy Ｉｎz Ｎ層を成長させる際に、この第２のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層と基板との間の熱膨張係数の違いに
よりこの第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層に欠陥が生
成されたりクラックが発生したりするのを防止する目的
で、好適には、少なくとも第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層を成長させる際における基板の厚さを、この第２
のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ以下とする。具体
的には、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層よりも厚い
基板を用いる場合には、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz
Ｎ層を成長させた後、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層を成長させる前に、この基板をその裏面側からエッチ
ングまたはラッピングすることによりその厚さを第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ以下とすればよい。
あるいは、最初から第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
の厚さ以下の厚さの基板を用いてもよい。典型的には、
少なくとも第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長さ
せる際における基板の厚さは、例えば４００μｍ以下、
好適には２００μｍ以下とする。
【００２０】この発明においては、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体のみからなる基板を得るために、第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長させた後、基板をエ
ッチングまたはラッピングすることにより基板を除去す
る。このとき、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表
面に損傷が生じたり、汚染が生じたりするのを防止する
ために、好適には、基板を除去する前に第２のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表面を保護膜により覆っておく。
族化合物半導体のみからなる基板を得るために、第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長させた後、基板をエ
ッチングまたはラッピングすることにより基板を除去す
る。このとき、第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表
面に損傷が生じたり、汚染が生じたりするのを防止する
ために、好適には、基板を除去する前に第２のＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表面を保護膜により覆っておく。
【００２１】この発明においては、第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層または第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層の表面をポリッシングまたはエッチングすることによ
り良質な表面状態を得る。ここで、第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層または第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層のいずれの表面をポリッシングまたはエッチングする
かは、いずれの表面に半導体装置用の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させるかによる。
ａy Ｉｎz Ｎ層または第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層の表面をポリッシングまたはエッチングすることによ
り良質な表面状態を得る。ここで、第１のＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層または第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層のいずれの表面をポリッシングまたはエッチングする
かは、いずれの表面に半導体装置用の窒化物系ＩＩＩ−
Ｖ族化合物半導体層を成長させるかによる。
【００２２】この発明においては、基板として、例え
ば、サファイア基板、炭化ケイ素基板またはマグネシウ
ム・アルミニウム・スピネル基板を用いる。
ば、サファイア基板、炭化ケイ素基板またはマグネシウ
ム・アルミニウム・スピネル基板を用いる。
【００２３】上述のように構成されたこの発明によれ
ば、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ以下の
成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させるようにしている
ことにより、この第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層は
表面荒れやクラックがなく結晶性も良好な良質のものと
することができる。そして、この第１のＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相成長法により４μｍ／ｈよ
りも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の成長速度で第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層（ただし、０≦ｗ≦１、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１）を成長させるようにしていることにより、第１のＢ
w Ａｌx ＧａyＩｎz Ｎ層と同様に表面荒れやクラック
がなく結晶性も良好な良質の第２のＢwＡｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層を短時間で十分な厚さに成長させることができ
る。さらに、この後、これらの第１のＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の
成長に用いた基板を除去することにより、Ｂw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ基板、具体的には例えばＧａＮ基板などを
高い生産性で製造することができる。
ば、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ以下の
成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させるようにしている
ことにより、この第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層は
表面荒れやクラックがなく結晶性も良好な良質のものと
することができる。そして、この第１のＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相成長法により４μｍ／ｈよ
りも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の成長速度で第２の
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層（ただし、０≦ｗ≦１、０
≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝
１）を成長させるようにしていることにより、第１のＢ
w Ａｌx ＧａyＩｎz Ｎ層と同様に表面荒れやクラック
がなく結晶性も良好な良質の第２のＢwＡｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層を短時間で十分な厚さに成長させることができ
る。さらに、この後、これらの第１のＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の
成長に用いた基板を除去することにより、Ｂw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ基板、具体的には例えばＧａＮ基板などを
高い生産性で製造することができる。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、この発明の実施形態につい
て図面を参照しながら説明する。
て図面を参照しながら説明する。
【００２５】まず、この発明の第１の実施形態によるＧ
ａＮ基板の製造方法について説明する。
ａＮ基板の製造方法について説明する。
【００２６】図１はこの第１の実施形態によるＧａＮ基
板の製造方法を工程順に示す断面図である。
板の製造方法を工程順に示す断面図である。
【００２７】この第１の実施形態においては、まず、図
１Ａに示すように、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応
管内に例えば厚さが４５０ｎｍのｃ面サファイア基板１
を入れた後、反応管内にキャリアガスとして例えばＨ2
とＮ2 との混合ガスを流し、例えば１０５０℃で２０分
間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１の
表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を例
えば５１０℃に下げた後、反応管内にＮ原料としてのア
ンモニア（ＮＨ3 ）およびＧａ原料としてのトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面
サファイア基板１上にＧａＮバッファ層（図示せず）を
成長させる。次に、反応管内へのＴＭＧの供給を停止
し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例
えば約１０００℃まで上昇させた後、反応管内に再びＴ
ＭＧを供給してＧａＮ層２を４μｍ／ｈ以下の成長速度
で成長させる。このＧａＮ層２の厚さは例えば３μｍと
する。このようにしてＭＯＣＶＤ法により４μｍ／ｈ以
下の成長速度で成長されたＧａＮ層２は、表面荒れやク
ラックなどの発生が抑えられ結晶性も良好な良質のもの
である。
１Ａに示すように、図示省略したＭＯＣＶＤ装置の反応
管内に例えば厚さが４５０ｎｍのｃ面サファイア基板１
を入れた後、反応管内にキャリアガスとして例えばＨ2
とＮ2 との混合ガスを流し、例えば１０５０℃で２０分
間熱処理を行うことによりそのｃ面サファイア基板１の
表面をサーマルクリーニングする。次に、基板温度を例
えば５１０℃に下げた後、反応管内にＮ原料としてのア
ンモニア（ＮＨ3 ）およびＧａ原料としてのトリメチル
ガリウム（ＴＭＧ、Ｇａ（ＣＨ3 ）3 ）を供給し、ｃ面
サファイア基板１上にＧａＮバッファ層（図示せず）を
成長させる。次に、反応管内へのＴＭＧの供給を停止
し、ＮＨ3 の供給はそのまま続けながら、成長温度を例
えば約１０００℃まで上昇させた後、反応管内に再びＴ
ＭＧを供給してＧａＮ層２を４μｍ／ｈ以下の成長速度
で成長させる。このＧａＮ層２の厚さは例えば３μｍと
する。このようにしてＭＯＣＶＤ法により４μｍ／ｈ以
下の成長速度で成長されたＧａＮ層２は、表面荒れやク
ラックなどの発生が抑えられ結晶性も良好な良質のもの
である。
【００２８】ＧａＮ層２の成長に引き続き、反応管内に
おいて、例えばジエチルイオウ（ＤＥＳ、Ｓ（Ｃ
2 Ｈ5 ）2 ）を原料としてＧａＮ層２上にＳ膜（図示せ
ず）を成長させてこのＧａＮ層２の表面を覆う。この
後、ｃ面サファイア基板１を反応管から取り出す。ここ
で、このようにｃ面サファイア基板１を反応管から取り
出す前にＧａＮ層２の表面をＳ膜で覆っておく理由は、
ＧａＮ層２の表面が露出した状態でｃ面サファイア基板
１を反応管から取り出して大気にさらすと、ＧａＮ層２
の表面が汚染されて後にこのＧａＮ層２上にハイドライ
ドＶＰＥ法によりＧａＮ層を成長させる際に悪影響を及
ぼすおそれがあることから、これを防止するためであ
る。
おいて、例えばジエチルイオウ（ＤＥＳ、Ｓ（Ｃ
2 Ｈ5 ）2 ）を原料としてＧａＮ層２上にＳ膜（図示せ
ず）を成長させてこのＧａＮ層２の表面を覆う。この
後、ｃ面サファイア基板１を反応管から取り出す。ここ
で、このようにｃ面サファイア基板１を反応管から取り
出す前にＧａＮ層２の表面をＳ膜で覆っておく理由は、
ＧａＮ層２の表面が露出した状態でｃ面サファイア基板
１を反応管から取り出して大気にさらすと、ＧａＮ層２
の表面が汚染されて後にこのＧａＮ層２上にハイドライ
ドＶＰＥ法によりＧａＮ層を成長させる際に悪影響を及
ぼすおそれがあることから、これを防止するためであ
る。
【００２９】次に、ｃ面サファイア基板１をその裏面側
からラッピングすることにより、このｃ面サファイア基
板１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ法により
成長させるＧａＮ層の厚さ以下にしておく。これは、ｃ
面サファイア基板１とこのＧａＮ層との間の熱膨張係数
の違いにより、このＧａＮ層に欠陥が生成されたりクラ
ックが発生したりするのを防止するためである。この
後、図１Ｂに示すように、ｃ面サファイア基板１上のＧ
ａＮ層２上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚
さ（例えば、２００μｍ）のＧａＮ層３をホモエピタキ
シャル成長させる。
からラッピングすることにより、このｃ面サファイア基
板１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ法により
成長させるＧａＮ層の厚さ以下にしておく。これは、ｃ
面サファイア基板１とこのＧａＮ層との間の熱膨張係数
の違いにより、このＧａＮ層に欠陥が生成されたりクラ
ックが発生したりするのを防止するためである。この
後、図１Ｂに示すように、ｃ面サファイア基板１上のＧ
ａＮ層２上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚
さ（例えば、２００μｍ）のＧａＮ層３をホモエピタキ
シャル成長させる。
【００３０】このＧａＮ層３の成長は、具体的には、図
２に示すハイドライドＶＰＥ装置を用いて次のように行
う。すなわち、ＧａＮ層２を成長させたｃ面サファイア
基板１を、図２に示すハイドライドＶＰＥ装置の石英ガ
ラス製の反応管１１内に設置されたサセプタ１２上に置
く。反応管１１の上流部分は仕切り板１３により上下二
つの部分に分離されており、その上側の部分における仕
切り板１３上に単体の原料であるＧａ１４を入れたボー
ト１５を置く。このボート１５が置かれた、反応管１１
の仕切り板１３の上側の部分には、配管１６を介してＨ
Ｃｌガスを供給するとともに、配管１７を介してＮ2 ガ
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。また、反応管１１の仕切り板１３の下側の部
分には、配管１８を介してＮＨ3 ガスを供給するととも
に、配管１９を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして供
給することができるようになっている。ここで、反応管
１１は、外部に設置されたヒーター２０により、その長
手方向に所要の温度勾配がつくように加熱しておく。符
号２１〜２４はガスの流量制御のためのマスフローコン
トローラーを示す。
２に示すハイドライドＶＰＥ装置を用いて次のように行
う。すなわち、ＧａＮ層２を成長させたｃ面サファイア
基板１を、図２に示すハイドライドＶＰＥ装置の石英ガ
ラス製の反応管１１内に設置されたサセプタ１２上に置
く。反応管１１の上流部分は仕切り板１３により上下二
つの部分に分離されており、その上側の部分における仕
切り板１３上に単体の原料であるＧａ１４を入れたボー
ト１５を置く。このボート１５が置かれた、反応管１１
の仕切り板１３の上側の部分には、配管１６を介してＨ
Ｃｌガスを供給するとともに、配管１７を介してＮ2 ガ
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。また、反応管１１の仕切り板１３の下側の部
分には、配管１８を介してＮＨ3 ガスを供給するととも
に、配管１９を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして供
給することができるようになっている。ここで、反応管
１１は、外部に設置されたヒーター２０により、その長
手方向に所要の温度勾配がつくように加熱しておく。符
号２１〜２４はガスの流量制御のためのマスフローコン
トローラーを示す。
【００３１】ＧａＮ層３の成長に先立ち、まず、反応管
１１内において、ｃ面サファイア基板１を成長温度に加
熱することにより、ＧａＮ層２の表面のＳ膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にＧａＮ層２からＮ
が脱離するのを防止するために、反応管１１内にはＮＨ
3 ガスを流しておく。
１１内において、ｃ面サファイア基板１を成長温度に加
熱することにより、ＧａＮ層２の表面のＳ膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にＧａＮ層２からＮ
が脱離するのを防止するために、反応管１１内にはＮＨ
3 ガスを流しておく。
【００３２】このようにしてＳ膜を除去した後、反応管
１１の仕切り板１３の上側の部分にＨＣｌガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給するとともに、反応
管１１の仕切り板１３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよび
キャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、
反応管１１の仕切り板１３の上側の部分においては、Ｈ
ＣｌとＧａ１４との反応によりＧａＣｌが生成され、こ
のＧａＣｌと反応管１１の仕切り板１３の下側の部分に
供給されたＮＨ3 とがサセプタ１２の上方で合流するこ
とにより、ｃ面サファイア基板１上のＧａＮ層２上にＧ
ａＮ層３が成長する。このＧａＮ層３の成長速度は、４
μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の範囲内
で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。このと
きの典型的な成長条件の一例を挙げると、ＨＣｌ流量は
２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流
量は０．５ＳＬＭ、ボート１５内のＧａ１４の付近の温
度は８００℃、サセプタ１２上に置かれたｃ面サファイ
ア基板１の部分の温度は９８０℃である。なお、反応管
１１内に供給されたガスは、最終的には除害装置に送ら
れて除害処理が行われる。
１１の仕切り板１３の上側の部分にＨＣｌガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給するとともに、反応
管１１の仕切り板１３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよび
キャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、
反応管１１の仕切り板１３の上側の部分においては、Ｈ
ＣｌとＧａ１４との反応によりＧａＣｌが生成され、こ
のＧａＣｌと反応管１１の仕切り板１３の下側の部分に
供給されたＮＨ3 とがサセプタ１２の上方で合流するこ
とにより、ｃ面サファイア基板１上のＧａＮ層２上にＧ
ａＮ層３が成長する。このＧａＮ層３の成長速度は、４
μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の範囲内
で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。このと
きの典型的な成長条件の一例を挙げると、ＨＣｌ流量は
２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流
量は０．５ＳＬＭ、ボート１５内のＧａ１４の付近の温
度は８００℃、サセプタ１２上に置かれたｃ面サファイ
ア基板１の部分の温度は９８０℃である。なお、反応管
１１内に供給されたガスは、最終的には除害装置に送ら
れて除害処理が行われる。
【００３３】次に、このようにしてＧａＮ層３が成長さ
れたｃ面サファイア基板１を反応管１１から取り出した
後、図１Ｃに示すように、例えばＣＶＤ法によりＧａＮ
層３上にＳｉＯ2 膜４を成膜してこのＧａＮ層３の表面
を覆う。
れたｃ面サファイア基板１を反応管１１から取り出した
後、図１Ｃに示すように、例えばＣＶＤ法によりＧａＮ
層３上にＳｉＯ2 膜４を成膜してこのＧａＮ層３の表面
を覆う。
【００３４】次に、図１Ｄに示すように、ｃ面サファイ
ア基板１を例えばウエットエッチング法によりエッチン
グ除去する。このウエットエッチングは、例えば、Ｈ3
ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行う。
さらに、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエット
エッチング法によりＳｉＯ2 膜４をエッチング除去す
る。
ア基板１を例えばウエットエッチング法によりエッチン
グ除去する。このウエットエッチングは、例えば、Ｈ3
ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ3 Ｐ
Ｏ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行う。
さらに、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエット
エッチング法によりＳｉＯ2 膜４をエッチング除去す
る。
【００３５】この後、ＧａＮ層３の表面を成長表面とし
て用いる場合にはこのＧａＮ層３の表面を、また、Ｇａ
Ｎ層２の表面を成長表面として用いる場合にはこのＧａ
Ｎ層２の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチン
グ法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチン
グまたはポリッシングを行うことにより平坦化するとと
もに、良質な表面状態とする。
て用いる場合にはこのＧａＮ層３の表面を、また、Ｇａ
Ｎ層２の表面を成長表面として用いる場合にはこのＧａ
Ｎ層２の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチン
グ法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチン
グまたはポリッシングを行うことにより平坦化するとと
もに、良質な表面状態とする。
【００３６】以上により、図１Ｅに示すように、ＭＯＣ
ＶＤ法により成長された薄いＧａＮ層２とその上にハイ
ドライドＶＰＥ法により成長された十分に厚いＧａＮ層
３とからなる単結晶のＧａＮ基板が製造される。
ＶＤ法により成長された薄いＧａＮ層２とその上にハイ
ドライドＶＰＥ法により成長された十分に厚いＧａＮ層
３とからなる単結晶のＧａＮ基板が製造される。
【００３７】以上のように、この第１の実施形態によれ
ば、ｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法により４μ
ｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａＮ層２を成長させてい
ることにより、ＧａＮ層２の表面荒れやクラックの発生
が抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そし
て、この良質のＧａＮ層２上にハイドライドＶＰＥ法に
より、４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下
の成長速度で、基板の主要部となる十分に厚いＧａＮ層
３を成長させていることにより、このＧａＮ層３の表面
荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものとす
ることができる。これによって、その後にｃ面サファイ
ア基板１を除去することにより、良質のＧａＮ基板を得
ることができる。また、このＧａＮ基板の主要部を構成
する厚いＧａＮ層３の成長には成長速度が極めて大きい
ハイドライドＶＰＥ法を用いているので、例えば厚さ２
００μｍのＧａＮ層３を成長させるのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このＧａＮ基板は、
使用するｃ面サファイア基板１の径に応じて、例えば２
インチ径以上の大面積のものとすることができる。
ば、ｃ面サファイア基板１上にＭＯＣＶＤ法により４μ
ｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａＮ層２を成長させてい
ることにより、ＧａＮ層２の表面荒れやクラックの発生
が抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そし
て、この良質のＧａＮ層２上にハイドライドＶＰＥ法に
より、４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下
の成長速度で、基板の主要部となる十分に厚いＧａＮ層
３を成長させていることにより、このＧａＮ層３の表面
荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものとす
ることができる。これによって、その後にｃ面サファイ
ア基板１を除去することにより、良質のＧａＮ基板を得
ることができる。また、このＧａＮ基板の主要部を構成
する厚いＧａＮ層３の成長には成長速度が極めて大きい
ハイドライドＶＰＥ法を用いているので、例えば厚さ２
００μｍのＧａＮ層３を成長させるのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このＧａＮ基板は、
使用するｃ面サファイア基板１の径に応じて、例えば２
インチ径以上の大面積のものとすることができる。
【００３８】このようにして製造されるＧａＮ基板は、
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた各種の半導
体装置の製造に用いて好適なものである。すなわち、こ
のＧａＮ基板上にＭＯＣＶＤ法などにより窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより、各種
の半導体装置を製造することができる。特に、このＧａ
Ｎ基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させて半導体レーザを製造する場合には、これらの窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＧａＮ基板とともに
劈開することにより、半導体レーザの共振器端面を容易
に形成することができる。さらに、ＧａＮ層２、３をｎ
型とすればｎ型のＧａＮ基板を得ることができ、ＧａＮ
層２、３をｐ型とすればｐ型のＧａＮ基板を得ることが
でき、これらの場合にはＧａＮ基板の裏面にｎ型電極ま
たはｐ型電極を形成することができるという利点を得る
ことができる。これによって、高信頼性の半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能である。
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた各種の半導
体装置の製造に用いて好適なものである。すなわち、こ
のＧａＮ基板上にＭＯＣＶＤ法などにより窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層を成長させることにより、各種
の半導体装置を製造することができる。特に、このＧａ
Ｎ基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長
させて半導体レーザを製造する場合には、これらの窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＧａＮ基板とともに
劈開することにより、半導体レーザの共振器端面を容易
に形成することができる。さらに、ＧａＮ層２、３をｎ
型とすればｎ型のＧａＮ基板を得ることができ、ＧａＮ
層２、３をｐ型とすればｐ型のＧａＮ基板を得ることが
でき、これらの場合にはＧａＮ基板の裏面にｎ型電極ま
たはｐ型電極を形成することができるという利点を得る
ことができる。これによって、高信頼性の半導体レーザ
を高歩留まりで製造することが可能である。
【００３９】次に、この発明の第２の実施形態について
説明する。
説明する。
【００４０】この第２の実施形態においては、ＧａＮ基
板の主要部を構成するＧａＮ層３をハイドライドＶＰＥ
法により成長させるためのハイドライドＶＰＥ装置とし
て図３に示すようなものを用いる。その他のことは、第
１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
板の主要部を構成するＧａＮ層３をハイドライドＶＰＥ
法により成長させるためのハイドライドＶＰＥ装置とし
て図３に示すようなものを用いる。その他のことは、第
１の実施形態と同様であるので、説明を省略する。
【００４１】図３に示すように、このハイドライドＶＰ
Ｅ装置においては、石英ガラス製の反応管３１内に設置
されたサセプタ３２上に、ＧａＮ層２を成長させたｃ面
サファイア基板１が置かれ、また、反応管３１の上流部
分は仕切り板３３により上下二つの部分に分離されてい
る。この場合、Ｇａ原料としては有機金属化合物である
ＴＭＧ３４を用い、このＴＭＧ３４が入れられたバブラ
３５内に配管３６を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するＴＭＧ
ガスを配管３７を介して、反応管３１の仕切り板３３の
上側の部分に供給するとともに、配管３８を介してＮ2
ガスをキャリアガスとして供給する。符号３９はバイパ
ス配管を示す。バブラ３５から供給されるＴＭＧガス
の、配管３７とバイパス配管３９との間の切り換えは、
バルブ４０、４１の開閉によって行う。さらに、反応管
３１の仕切り板３３の上側の部分には、配管４２を介し
てＨＣｌガスを供給するとともに、配管４３を介してＮ
2 ガスをキャリアガスとして供給することができるよう
になっている。一方、反応管３１の仕切り板３３の下側
の部分には、配管４４を介してＮＨ3 ガスを供給すると
ともに、配管４５を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給することができるようになっている。ここで、反
応管３１は、外部に設置されたヒーター４６により、そ
の長手方向に所要の温度勾配がつくように加熱してお
く。符号４７〜５２はガスの流量制御のためのマスフロ
ーコントローラーを示す。
Ｅ装置においては、石英ガラス製の反応管３１内に設置
されたサセプタ３２上に、ＧａＮ層２を成長させたｃ面
サファイア基板１が置かれ、また、反応管３１の上流部
分は仕切り板３３により上下二つの部分に分離されてい
る。この場合、Ｇａ原料としては有機金属化合物である
ＴＭＧ３４を用い、このＴＭＧ３４が入れられたバブラ
３５内に配管３６を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するＴＭＧ
ガスを配管３７を介して、反応管３１の仕切り板３３の
上側の部分に供給するとともに、配管３８を介してＮ2
ガスをキャリアガスとして供給する。符号３９はバイパ
ス配管を示す。バブラ３５から供給されるＴＭＧガス
の、配管３７とバイパス配管３９との間の切り換えは、
バルブ４０、４１の開閉によって行う。さらに、反応管
３１の仕切り板３３の上側の部分には、配管４２を介し
てＨＣｌガスを供給するとともに、配管４３を介してＮ
2 ガスをキャリアガスとして供給することができるよう
になっている。一方、反応管３１の仕切り板３３の下側
の部分には、配管４４を介してＮＨ3 ガスを供給すると
ともに、配管４５を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給することができるようになっている。ここで、反
応管３１は、外部に設置されたヒーター４６により、そ
の長手方向に所要の温度勾配がつくように加熱してお
く。符号４７〜５２はガスの流量制御のためのマスフロ
ーコントローラーを示す。
【００４２】この第２の実施形態によっても、第１の実
施形態と同様な利点を得ることができる。
施形態と同様な利点を得ることができる。
【００４３】次に、この発明の第３の実施形態について
説明する。第１の実施形態および第２の実施形態におい
ては、ＧａＮ基板を製造する場合について説明したが、
この第３の実施形態においては、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ基板
（ただし、０＜ｘ≦１）を製造する場合について説明す
る。
説明する。第１の実施形態および第２の実施形態におい
ては、ＧａＮ基板を製造する場合について説明したが、
この第３の実施形態においては、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ基板
（ただし、０＜ｘ≦１）を製造する場合について説明す
る。
【００４４】この第３の実施形態においては、まず、図
４Ａに示すように、第１の実施形態と同様にして、例え
ばＭＯＣＶＤ法により、ｃ面サファイア基板６１上にＧ
ａ1- x Ｉｎx Ｎ層６２を４μｍ／ｈ以下の成長速度で成
長させる。ここで、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２におい
て、０＜ｘ≦１である。
４Ａに示すように、第１の実施形態と同様にして、例え
ばＭＯＣＶＤ法により、ｃ面サファイア基板６１上にＧ
ａ1- x Ｉｎx Ｎ層６２を４μｍ／ｈ以下の成長速度で成
長させる。ここで、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２におい
て、０＜ｘ≦１である。
【００４５】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の成長に引き続
き、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、例えばＤＥＳ
を原料としてＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２上にＳ膜（図示せ
ず）を成長させてこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を
覆う。この後、ｃ面サファイア基板６１を反応管から取
り出す。このようにｃ面サファイア基板６１を反応管か
ら取り出す前にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面をＳ膜で
覆っておく理由は、第１の実施形態において、ｃ面サフ
ァイア基板１を反応管から取り出す前にＧａＮ層２の表
面をＳ膜で覆っておく理由と同じである。
き、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、例えばＤＥＳ
を原料としてＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２上にＳ膜（図示せ
ず）を成長させてこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を
覆う。この後、ｃ面サファイア基板６１を反応管から取
り出す。このようにｃ面サファイア基板６１を反応管か
ら取り出す前にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面をＳ膜で
覆っておく理由は、第１の実施形態において、ｃ面サフ
ァイア基板１を反応管から取り出す前にＧａＮ層２の表
面をＳ膜で覆っておく理由と同じである。
【００４６】次に、ｃ面サファイア基板６１をその裏面
側からラッピングすることにより、このｃ面サファイア
基板６１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ法に
より成長させるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層の厚さ以下にしてお
く。これは、ｃ面サファイア基板６１とこのＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ層との間の熱膨張係数の違いにより、このＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ層に欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするのを防止するためである。この後、図４Ｂに示
すように、ｃ面サファイア基板６１上のＧａ1-xＩｎx
Ｎ層６２上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚
さ（例えば、２００μｍ）のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３を
成長させる。
側からラッピングすることにより、このｃ面サファイア
基板６１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ法に
より成長させるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層の厚さ以下にしてお
く。これは、ｃ面サファイア基板６１とこのＧａ1-x Ｉ
ｎx Ｎ層との間の熱膨張係数の違いにより、このＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ層に欠陥が生成されたりクラックが発生し
たりするのを防止するためである。この後、図４Ｂに示
すように、ｃ面サファイア基板６１上のＧａ1-xＩｎx
Ｎ層６２上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚
さ（例えば、２００μｍ）のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３を
成長させる。
【００４７】このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３の成長は、具
体的には、図５に示すハイドライドＶＰＥ装置を用いて
次のように行う。すなわち、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２を
成長させたｃ面サファイア基板６１を、図５に示すハイ
ドライドＶＰＥ装置の石英ガラス製の反応管７１内に設
置されたサセプタ７２上に置く。反応管７１の上流部分
は仕切り板７３、７４により三つの部分に分離されてお
り、その最上段の部分における仕切り板７４上に単体の
原料であるＩｎ７５を入れたボート７６を置き、中段の
部分における仕切り板７３上に単体の原料であるＧａ７
７を入れたボート７８を置く。ボート７６が置かれた、
反応管７１の仕切り板７４の上側の部分には、配管７９
を介してＨＣｌガスを供給するとともに、配管８０を介
してＮ2ガスをキャリアガスとして供給することができ
るようになっている。また、反応管７１の仕切り板７３
と仕切り板７４との間の部分には、配管８１を介してＨ
Ｃｌガスを供給するとともに、配管８２を介してＮ2 ガ
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。さらに、反応管７１の最下段の部分には、配
管８３を介してＮＨ3 ガスを供給するとともに、配管８
４を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして供給すること
ができるようになっている。ここで、反応管７１は、外
部に設置されたヒーター８５により、その長手方向に所
要の温度勾配がつくように加熱しておく。符号８６〜９
１はガスの流量制御のためのマスフローコントローラー
を示す。
体的には、図５に示すハイドライドＶＰＥ装置を用いて
次のように行う。すなわち、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２を
成長させたｃ面サファイア基板６１を、図５に示すハイ
ドライドＶＰＥ装置の石英ガラス製の反応管７１内に設
置されたサセプタ７２上に置く。反応管７１の上流部分
は仕切り板７３、７４により三つの部分に分離されてお
り、その最上段の部分における仕切り板７４上に単体の
原料であるＩｎ７５を入れたボート７６を置き、中段の
部分における仕切り板７３上に単体の原料であるＧａ７
７を入れたボート７８を置く。ボート７６が置かれた、
反応管７１の仕切り板７４の上側の部分には、配管７９
を介してＨＣｌガスを供給するとともに、配管８０を介
してＮ2ガスをキャリアガスとして供給することができ
るようになっている。また、反応管７１の仕切り板７３
と仕切り板７４との間の部分には、配管８１を介してＨ
Ｃｌガスを供給するとともに、配管８２を介してＮ2 ガ
スをキャリアガスとして供給することができるようにな
っている。さらに、反応管７１の最下段の部分には、配
管８３を介してＮＨ3 ガスを供給するとともに、配管８
４を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして供給すること
ができるようになっている。ここで、反応管７１は、外
部に設置されたヒーター８５により、その長手方向に所
要の温度勾配がつくように加熱しておく。符号８６〜９
１はガスの流量制御のためのマスフローコントローラー
を示す。
【００４８】Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３の成長に先立ち、
まず、反応管７１内において、ｃ面サファイア基板６１
を成長温度に加熱することにより、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２の表面のＳ膜を蒸発させて除去する。このとき、こ
の加熱時にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２からＮが脱離するの
を防止するために、反応管７１内にはＮＨ3 ガスを流し
ておく。
まず、反応管７１内において、ｃ面サファイア基板６１
を成長温度に加熱することにより、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２の表面のＳ膜を蒸発させて除去する。このとき、こ
の加熱時にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２からＮが脱離するの
を防止するために、反応管７１内にはＮＨ3 ガスを流し
ておく。
【００４９】このようにしてＳ膜を除去した後、反応管
７１の仕切り板７４の上側の部分にＨＣｌガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管７１の仕
切り板７３と仕切り板７４との間の部分にＨＣｌガスお
よびキャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管７
１の仕切り板７３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよびキャ
リアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、反応
管７１の仕切り板７４の上側の部分においては、ＨＣｌ
とＩｎ７５との反応によりＩｎＣｌが生成されるととも
に、反応管７１の仕切り板７３と仕切り板７４との間の
部分においては、ＨＣｌとＧａ７７との反応によりＧａ
Ｃｌが生成される。そして、これらのＩｎＣｌおよびＧ
ａＣｌと反応管７１の仕切り板７３の下側の部分に供給
されたＮＨ3 とがサセプタ７２の上方で合流することに
より、ｃ面サファイア基板６１上のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２上にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３が成長する。このＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ層６３の成長速度は、４μｍ／ｈよりも大
きくかつ２００μｍ／ｈ以下の範囲内で、他に支障のな
い限りできるだけ大きく選ぶ。このときの典型的な成長
条件の一例を挙げると、ＨＣｌ流量は２０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、ＮＨ3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流量は０．５ＳＬ
Ｍ、ボート７６内のＩｎ７５の付近の温度は７５０℃、
ボート７８内のＧａ７７の付近の温度は８００℃、サセ
プタ７２上に置かれたｃ面サファイア基板６１の部分の
温度は９８０℃である。なお、反応管７１内に供給され
たガスは、最終的には除害装置に送られて除害処理が行
われる。
７１の仕切り板７４の上側の部分にＨＣｌガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管７１の仕
切り板７３と仕切り板７４との間の部分にＨＣｌガスお
よびキャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管７
１の仕切り板７３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよびキャ
リアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、反応
管７１の仕切り板７４の上側の部分においては、ＨＣｌ
とＩｎ７５との反応によりＩｎＣｌが生成されるととも
に、反応管７１の仕切り板７３と仕切り板７４との間の
部分においては、ＨＣｌとＧａ７７との反応によりＧａ
Ｃｌが生成される。そして、これらのＩｎＣｌおよびＧ
ａＣｌと反応管７１の仕切り板７３の下側の部分に供給
されたＮＨ3 とがサセプタ７２の上方で合流することに
より、ｃ面サファイア基板６１上のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２上にＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３が成長する。このＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ層６３の成長速度は、４μｍ／ｈよりも大
きくかつ２００μｍ／ｈ以下の範囲内で、他に支障のな
い限りできるだけ大きく選ぶ。このときの典型的な成長
条件の一例を挙げると、ＨＣｌ流量は２０μｍｏｌ／ｍ
ｉｎ、ＮＨ3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流量は０．５ＳＬ
Ｍ、ボート７６内のＩｎ７５の付近の温度は７５０℃、
ボート７８内のＧａ７７の付近の温度は８００℃、サセ
プタ７２上に置かれたｃ面サファイア基板６１の部分の
温度は９８０℃である。なお、反応管７１内に供給され
たガスは、最終的には除害装置に送られて除害処理が行
われる。
【００５０】次に、このようにしてＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６３が成長されたｃ面サファイア基板６１を反応管７１
から取り出した後、図４Ｃに示すように、例えばＣＶＤ
法によりＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３上にＳｉＯ2 膜６４を
成膜してこのＧａ1-x ＩｎxＮ層６３の表面を覆う。
６３が成長されたｃ面サファイア基板６１を反応管７１
から取り出した後、図４Ｃに示すように、例えばＣＶＤ
法によりＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３上にＳｉＯ2 膜６４を
成膜してこのＧａ1-x ＩｎxＮ層６３の表面を覆う。
【００５１】次に、図４Ｄに示すように、ｃ面サファイ
ア基板６１を例えばウエットエッチング法によりエッチ
ング除去する。このウエットエッチングは、例えば、Ｈ
3 ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ3
ＰＯ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行
う。さらに、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりＳｉＯ2 膜６４をエッチング除
去する。
ア基板６１を例えばウエットエッチング法によりエッチ
ング除去する。このウエットエッチングは、例えば、Ｈ
3 ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ3
ＰＯ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行
う。さらに、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりＳｉＯ2 膜６４をエッチング除
去する。
【００５２】この後、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３の表面を
成長表面として用いる場合にはこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６３の表面を、また、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を
成長表面として用いる場合にはこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチング
法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチング
またはポリッシングを行うことにより平坦化するととも
に、良質な表面状態とする。
成長表面として用いる場合にはこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６３の表面を、また、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を
成長表面として用いる場合にはこのＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６２の表面を、気相エッチング法、液相化学エッチング
法、機械的化学ポリッシング法などを用いてエッチング
またはポリッシングを行うことにより平坦化するととも
に、良質な表面状態とする。
【００５３】以上により、図４Ｅに示すように、ＭＯＣ
ＶＤ法により成長された薄いＧａ1- x Ｉｎx Ｎ層６２と
その上にハイドライドＶＰＥ法により成長された十分に
厚いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３とからなる単結晶のＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ基板が製造される。
ＶＤ法により成長された薄いＧａ1- x Ｉｎx Ｎ層６２と
その上にハイドライドＶＰＥ法により成長された十分に
厚いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６３とからなる単結晶のＧａ
1-x Ｉｎx Ｎ基板が製造される。
【００５４】以上のように、この第３の実施形態によれ
ば、ｃ面サファイア基板６１上にＭＯＣＶＤ法により４
μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２
を成長させていることにより、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２
の表面荒れやクラックの発生が抑えられ、結晶性も良好
とすることができる。そして、この良質のＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ層６２上にハイドライドＶＰＥ法により、４μｍ／
ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の成長速度で、
基板の主要部となる十分に厚いＧａ1-x ＩｎxＮ層６３
を成長させていることにより、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６３の表面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好
なものとすることができ、これによって良質のＧａ1-x
Ｉｎx Ｎ基板を得ることができる。また、このＧａ1-x
Ｉｎx Ｎ基板の主要部を構成する厚いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
層６３の成長には成長速度が極めて大きいハイドライド
ＶＰＥ法を用いているので、例えば厚さ２００μｍのＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得るのに必要な時間は、使用する
成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時間で済
み、生産性が高い。さらに、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板
は、使用するｃ面サファイア基板６１の径に応じて、例
えば２インチ径以上の大面積のものとすることができ
る。
ば、ｃ面サファイア基板６１上にＭＯＣＶＤ法により４
μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２
を成長させていることにより、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２
の表面荒れやクラックの発生が抑えられ、結晶性も良好
とすることができる。そして、この良質のＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ層６２上にハイドライドＶＰＥ法により、４μｍ／
ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の成長速度で、
基板の主要部となる十分に厚いＧａ1-x ＩｎxＮ層６３
を成長させていることにより、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層
６３の表面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好
なものとすることができ、これによって良質のＧａ1-x
Ｉｎx Ｎ基板を得ることができる。また、このＧａ1-x
Ｉｎx Ｎ基板の主要部を構成する厚いＧａ1-x Ｉｎx Ｎ
層６３の成長には成長速度が極めて大きいハイドライド
ＶＰＥ法を用いているので、例えば厚さ２００μｍのＧ
ａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得るのに必要な時間は、使用する
成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時間で済
み、生産性が高い。さらに、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板
は、使用するｃ面サファイア基板６１の径に応じて、例
えば２インチ径以上の大面積のものとすることができ
る。
【００５５】このようにして製造されるＧａ1-x Ｉｎx
Ｎ基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
各種の半導体装置の製造に用いて好適なものである。す
なわち、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板上にＭＯＣＶＤ法な
どにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せることにより、各種の半導体装置を製造することがで
きる。特に、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板上に窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させて半導体レーザを
製造する場合には、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層をＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板とともに劈開するこ
とにより、半導体レーザの共振器端面を容易に形成する
ことができる。さらに、Ｇａ1-x ＩｎxＮ層６２、６３
をｎ型とすればｎ型のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得ること
ができ、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２、６３をｐ型とすれば
ｐ型のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得ることができ、これら
の場合にはＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板の裏面にｎ型電極また
はｐ型電極を形成することができるという利点を得るこ
とができる。これによって、高信頼性の半導体レーザを
高歩留まりで製造することが可能である。
Ｎ基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体を用いた
各種の半導体装置の製造に用いて好適なものである。す
なわち、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板上にＭＯＣＶＤ法な
どにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長さ
せることにより、各種の半導体装置を製造することがで
きる。特に、このＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板上に窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を成長させて半導体レーザを
製造する場合には、これらの窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体層をＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板とともに劈開するこ
とにより、半導体レーザの共振器端面を容易に形成する
ことができる。さらに、Ｇａ1-x ＩｎxＮ層６２、６３
をｎ型とすればｎ型のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得ること
ができ、Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２、６３をｐ型とすれば
ｐ型のＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を得ることができ、これら
の場合にはＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板の裏面にｎ型電極また
はｐ型電極を形成することができるという利点を得るこ
とができる。これによって、高信頼性の半導体レーザを
高歩留まりで製造することが可能である。
【００５６】次に、この発明の第４の実施形態について
説明する。第１の実施形態および第２の実施形態におい
てはＧａＮ基板を製造する場合について説明し、第３の
実施形態においてはＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を製造する場
合について説明したが、この第４の実施形態において
は、より一般的に、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）基板を製造する場合について
説明する。
説明する。第１の実施形態および第２の実施形態におい
てはＧａＮ基板を製造する場合について説明し、第３の
実施形態においてはＧａ1-x Ｉｎx Ｎ基板を製造する場
合について説明したが、この第４の実施形態において
は、より一般的に、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ（ただ
し、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦
１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）基板を製造する場合について
説明する。
【００５７】この第４の実施形態においては、まず、図
６Ａに示すように、第１の実施形態と同様にして、例え
ばＭＯＣＶＤ法により、ｃ面サファイア基板１０１上に
ＢwＡｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２を成長させる。ただ
し、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２において、
０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ
＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
６Ａに示すように、第１の実施形態と同様にして、例え
ばＭＯＣＶＤ法により、ｃ面サファイア基板１０１上に
ＢwＡｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２を成長させる。ただ
し、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２において、
０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦ｚ≦１、ｗ
＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１である。
【００５８】Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の成長
に引き続き、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、例え
ばＤＥＳを原料としてＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０
２上にＳ膜（図示せず）を成長させてこのＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面を覆う。この後、ｃ面サフ
ァイア基板１０１を反応管から取り出す。このようにｃ
面サファイア基板１０１を反応管から取り出す前にＢw
Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面をＳ膜で覆ってお
く理由は、第１の実施形態において、ｃ面サファイア基
板１を反応管から取り出す前にＧａＮ層２の表面をＳ膜
で覆っておく理由と同じである。
に引き続き、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内において、例え
ばＤＥＳを原料としてＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０
２上にＳ膜（図示せず）を成長させてこのＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面を覆う。この後、ｃ面サフ
ァイア基板１０１を反応管から取り出す。このようにｃ
面サファイア基板１０１を反応管から取り出す前にＢw
Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面をＳ膜で覆ってお
く理由は、第１の実施形態において、ｃ面サファイア基
板１を反応管から取り出す前にＧａＮ層２の表面をＳ膜
で覆っておく理由と同じである。
【００５９】次に、ｃ面サファイア基板１０１をその裏
面側からラッピングすることにより、このｃ面サファイ
ア基板１０１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ
法により成長させるＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ
以下にしておく。これは、ｃ面サファイア基板１０１と
このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層との間の熱膨張係数の
差に起因して、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層に欠陥
が生成されたりクラックが発生したりするのを防止する
ためである。この後、図６Ｂに示すように、ｃ面サファ
イア基板１０１上のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２
上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚さ（例え
ば、２００μｍ）のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３
を成長させる。
面側からラッピングすることにより、このｃ面サファイ
ア基板１０１の厚さを、次の工程でハイドライドＶＰＥ
法により成長させるＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ
以下にしておく。これは、ｃ面サファイア基板１０１と
このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層との間の熱膨張係数の
差に起因して、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層に欠陥
が生成されたりクラックが発生したりするのを防止する
ためである。この後、図６Ｂに示すように、ｃ面サファ
イア基板１０１上のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２
上に、ハイドライドＶＰＥ法により、十分な厚さ（例え
ば、２００μｍ）のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３
を成長させる。
【００６０】このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の
成長は、具体的には、図７に示すハイドライドＶＰＥ装
置を用いて次のように行う。すなわち、Ｂw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層１０２を成長させたｃ面サファイア基板１
０１を、図７に示すハイドライドＶＰＥ装置の石英ガラ
ス製の反応管１１１内に設置されたサセプタ１１２上に
置く。反応管１１１の上流部分は仕切り板１１３、１１
４、１１５、１１６により五つの部分に分離されてい
る。この場合、Ｂ原料としては有機金属化合物であるト
リエチルホウ素（ＴＥＢ、Ｂ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）１１７を
用い、Ａｌ原料としては有機金属化合物であるトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）１１８を
用いる。そして、ＴＥＢ１１７が入れられたバブラ１１
９内に配管１２０を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するＴＥＢ
ガスを配管１２１を介して、反応管１１１の仕切り板１
１６の上側の部分に供給する。この反応管１１１の仕切
り板１１６の上側の部分にはさらに、配管１２２を介し
てＨＣｌガスを供給する。また、ＴＭＡ１１８が入れら
れたバブラ１２０´内に配管１２３を介してＮ2 ガスを
キャリアガスとして供給し、それによるバブリングによ
り発生するＴＭＡガスを配管１２４を介して、反応管１
１１の仕切り板１１５と仕切り板１１６との間の部分に
供給する。符号１２５、１２６はバイパス配管を示す。
ここで、バブラ１１９から供給されるＴＥＢガスの、配
管１２１とバイパス配管１２５との間の切り換えは、バ
ルブ１２７、１２８の開閉によって行う。また、バブラ
１２０から供給されるＴＭＡガスの、配管１２４とバイ
パス配管１２６との間の切り換えは、バルブ１２９、１
３０の開閉によって行う。反応管１１１の仕切り板１１
４と仕切り板１１５との間の部分における仕切り板１１
４上には単体の原料であるＩｎ１３１を入れたボート１
３２を置く。このボート１３２が置かれた、反応管１１
１の仕切り板１１４と仕切り板１１５との間の部分に
は、配管１３３を介してＨＣｌガスを供給するととも
に、配管１３４を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして
供給することができるようになっている。また、反応管
１１１の仕切り板１１３と仕切り板１１４との間の部分
における仕切り板１１３上には単体の原料であるＧａ１
３５を入れたボート１３６を置く。このボート１３６が
置かれた、反応管１１１の仕切り板１１３と仕切り板１
１４との間の部分には、配管１３７を介してＨＣｌガス
を供給するとともに、配管１３８を介してＮ2 ガスをキ
ャリアガスとして供給することができるようになってい
る。さらに、反応管１１１の仕切り板１１３の下側の部
分には、配管１３９を介してＮＨ3 ガスを供給するとと
もに、配管１４０を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給することができるようになっている。ここで、反
応管１１１は、外部に設置されたヒーター１４１によ
り、その長手方向に所要の温度勾配がつくように加熱し
ておく。符号１４２〜１５１はガスの流量制御のための
マスフローコントローラーを示す。
成長は、具体的には、図７に示すハイドライドＶＰＥ装
置を用いて次のように行う。すなわち、Ｂw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層１０２を成長させたｃ面サファイア基板１
０１を、図７に示すハイドライドＶＰＥ装置の石英ガラ
ス製の反応管１１１内に設置されたサセプタ１１２上に
置く。反応管１１１の上流部分は仕切り板１１３、１１
４、１１５、１１６により五つの部分に分離されてい
る。この場合、Ｂ原料としては有機金属化合物であるト
リエチルホウ素（ＴＥＢ、Ｂ（Ｃ2 Ｈ5 ）3 ）１１７を
用い、Ａｌ原料としては有機金属化合物であるトリメチ
ルアルミニウム（ＴＭＡ、Ａｌ（ＣＨ3 ）3 ）１１８を
用いる。そして、ＴＥＢ１１７が入れられたバブラ１１
９内に配管１２０を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給し、それによるバブリングにより発生するＴＥＢ
ガスを配管１２１を介して、反応管１１１の仕切り板１
１６の上側の部分に供給する。この反応管１１１の仕切
り板１１６の上側の部分にはさらに、配管１２２を介し
てＨＣｌガスを供給する。また、ＴＭＡ１１８が入れら
れたバブラ１２０´内に配管１２３を介してＮ2 ガスを
キャリアガスとして供給し、それによるバブリングによ
り発生するＴＭＡガスを配管１２４を介して、反応管１
１１の仕切り板１１５と仕切り板１１６との間の部分に
供給する。符号１２５、１２６はバイパス配管を示す。
ここで、バブラ１１９から供給されるＴＥＢガスの、配
管１２１とバイパス配管１２５との間の切り換えは、バ
ルブ１２７、１２８の開閉によって行う。また、バブラ
１２０から供給されるＴＭＡガスの、配管１２４とバイ
パス配管１２６との間の切り換えは、バルブ１２９、１
３０の開閉によって行う。反応管１１１の仕切り板１１
４と仕切り板１１５との間の部分における仕切り板１１
４上には単体の原料であるＩｎ１３１を入れたボート１
３２を置く。このボート１３２が置かれた、反応管１１
１の仕切り板１１４と仕切り板１１５との間の部分に
は、配管１３３を介してＨＣｌガスを供給するととも
に、配管１３４を介してＮ2 ガスをキャリアガスとして
供給することができるようになっている。また、反応管
１１１の仕切り板１１３と仕切り板１１４との間の部分
における仕切り板１１３上には単体の原料であるＧａ１
３５を入れたボート１３６を置く。このボート１３６が
置かれた、反応管１１１の仕切り板１１３と仕切り板１
１４との間の部分には、配管１３７を介してＨＣｌガス
を供給するとともに、配管１３８を介してＮ2 ガスをキ
ャリアガスとして供給することができるようになってい
る。さらに、反応管１１１の仕切り板１１３の下側の部
分には、配管１３９を介してＮＨ3 ガスを供給するとと
もに、配管１４０を介してＮ2 ガスをキャリアガスとし
て供給することができるようになっている。ここで、反
応管１１１は、外部に設置されたヒーター１４１によ
り、その長手方向に所要の温度勾配がつくように加熱し
ておく。符号１４２〜１５１はガスの流量制御のための
マスフローコントローラーを示す。
【００６１】Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の成長
に先立ち、まず、反応管１１１内において、ｃ面サファ
イア基板１０１を成長温度に加熱することにより、Ｂw
Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面のＳ膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ層６２からＮが脱離するのを防止するために、
反応管１１１内にはＮＨ3 ガスを流しておく。
に先立ち、まず、反応管１１１内において、ｃ面サファ
イア基板１０１を成長温度に加熱することにより、Ｂw
Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面のＳ膜を蒸発させ
て除去する。このとき、この加熱時にＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ層６２からＮが脱離するのを防止するために、
反応管１１１内にはＮＨ3 ガスを流しておく。
【００６２】このようにしてＳ膜を除去した後、反応管
１１１の仕切り板１１６の上側の部分にＴＥＢガスおよ
びＨＣｌガスを供給し、反応管１１１の仕切り板１１５
と仕切り板１１６との間の部分にＴＭＡガスおよびＨＣ
ｌガスを供給し、反応管１１１の仕切り板１１４と仕切
り板１１５との間の部分にＨＣｌガスおよびキャリアガ
スとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管１１１の仕切り板
１１３と仕切り板１１４との間の部分にＨＣｌガスおよ
びキャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管１１
１の仕切り板１１３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、反
応管１１１の仕切り板１１４と仕切り板１１５との間の
部分においては、ＨＣｌとＩｎ１３１との反応によりＩ
ｎＣｌが生成されるとともに、反応管１１１の仕切り板
１１３と仕切り板１１４との間の部分においては、ＨＣ
ｌとＧａ１３５との反応によりＧａＣｌが生成される。
そして、これらのＩｎＣｌおよびＧａＣｌと、反応管１
１１の仕切り板１１６の上側の部分に供給されたＴＥＢ
ガスと、反応管１１１の仕切り板１１５と仕切り板１１
６との間の部分に供給されたＴＭＡガスと、反応管１１
１の仕切り板１１３の下側の部分に供給されたＮＨ3 と
がサセプタ１１２の上方で合流することにより、ｃ面サ
ファイア基板１０１上のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１
０２上にＢwＡｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３が成長す
る。このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の成長速度
は、４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の
範囲内で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。
このときの典型的な成長条件の一例を挙げると、ＴＥＢ
流量は４０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡ流量は５０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、ＨＣｌ流量は２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ
3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流量は０．５ＳＬＭ、ボート１
３２内のＩｎ１３１の付近の温度は７５０℃、ボート１
３６内のＧａ１３５の付近の温度は８００℃、サセプタ
１１２上に置かれたｃ面サファイア基板１０１の部分の
温度は９８０℃である。
１１１の仕切り板１１６の上側の部分にＴＥＢガスおよ
びＨＣｌガスを供給し、反応管１１１の仕切り板１１５
と仕切り板１１６との間の部分にＴＭＡガスおよびＨＣ
ｌガスを供給し、反応管１１１の仕切り板１１４と仕切
り板１１５との間の部分にＨＣｌガスおよびキャリアガ
スとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管１１１の仕切り板
１１３と仕切り板１１４との間の部分にＨＣｌガスおよ
びキャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給し、反応管１１
１の仕切り板１１３の下側の部分にＮＨ3 ガスおよびキ
ャリアガスとしてのＮ2 ガスを供給する。このとき、反
応管１１１の仕切り板１１４と仕切り板１１５との間の
部分においては、ＨＣｌとＩｎ１３１との反応によりＩ
ｎＣｌが生成されるとともに、反応管１１１の仕切り板
１１３と仕切り板１１４との間の部分においては、ＨＣ
ｌとＧａ１３５との反応によりＧａＣｌが生成される。
そして、これらのＩｎＣｌおよびＧａＣｌと、反応管１
１１の仕切り板１１６の上側の部分に供給されたＴＥＢ
ガスと、反応管１１１の仕切り板１１５と仕切り板１１
６との間の部分に供給されたＴＭＡガスと、反応管１１
１の仕切り板１１３の下側の部分に供給されたＮＨ3 と
がサセプタ１１２の上方で合流することにより、ｃ面サ
ファイア基板１０１上のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１
０２上にＢwＡｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３が成長す
る。このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の成長速度
は、４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／ｈ以下の
範囲内で、他に支障のない限りできるだけ大きく選ぶ。
このときの典型的な成長条件の一例を挙げると、ＴＥＢ
流量は４０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＴＭＡ流量は５０μｍｏ
ｌ／ｍｉｎ、ＨＣｌ流量は２０μｍｏｌ／ｍｉｎ、ＮＨ
3 流量は１ＳＬＭ、Ｎ2 流量は０．５ＳＬＭ、ボート１
３２内のＩｎ１３１の付近の温度は７５０℃、ボート１
３６内のＧａ１３５の付近の温度は８００℃、サセプタ
１１２上に置かれたｃ面サファイア基板１０１の部分の
温度は９８０℃である。
【００６３】次に、このようにしてＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層１０３が成長されたｃ面サファイア基板１０１
を反応管１１１から取り出した後、図６Ｃに示すよう
に、例えばＣＶＤ法によりＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
１０３上にＳｉＯ2 膜１０４を成膜してこのＢw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０４の表面を覆う。
ｎz Ｎ層１０３が成長されたｃ面サファイア基板１０１
を反応管１１１から取り出した後、図６Ｃに示すよう
に、例えばＣＶＤ法によりＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
１０３上にＳｉＯ2 膜１０４を成膜してこのＢw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０４の表面を覆う。
【００６４】次に、図６Ｄに示すように、ｃ面サファイ
ア基板１０１を例えばウエットエッチング法によりエッ
チング除去する。このウエットエッチングは、例えば、
Ｈ3ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ
3 ＰＯ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行
う。この後、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりＳｉＯ2 膜１０４をエッチング
除去する。
ア基板１０１を例えばウエットエッチング法によりエッ
チング除去する。このウエットエッチングは、例えば、
Ｈ3ＰＯ4 −Ｈ2 ＳＯ4 系のエッチング液（例えば、Ｈ
3 ＰＯ4 ：Ｈ2 ＳＯ4 ＝１：１）を用いて２８５℃で行
う。この後、例えばＨＦ系のエッチング液を用いたウエ
ットエッチング法によりＳｉＯ2 膜１０４をエッチング
除去する。
【００６５】この後、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０
３の表面を成長表面として用いる場合にはこのＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の表面を、また、Ｂw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面を成長表面として用いる
場合にはこのＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面
を、気相エッチング法、液相化学エッチング法、機械的
化学ポリッシング法などを用いてエッチングまたはポリ
ッシングを行うことにより平坦化するとともに、良質な
表面状態とする。
３の表面を成長表面として用いる場合にはこのＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の表面を、また、Ｂw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面を成長表面として用いる
場合にはこのＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面
を、気相エッチング法、液相化学エッチング法、機械的
化学ポリッシング法などを用いてエッチングまたはポリ
ッシングを行うことにより平坦化するとともに、良質な
表面状態とする。
【００６６】以上により、図６Ｅに示すように、ＭＯＣ
ＶＤ法により成長された薄いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層１０２とその上にハイドライドＶＰＥ法により成長さ
れた十分に厚いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３とか
らなる単結晶のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板が製造さ
れる。
ＶＤ法により成長された薄いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層１０２とその上にハイドライドＶＰＥ法により成長さ
れた十分に厚いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３とか
らなる単結晶のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板が製造さ
れる。
【００６７】以上のように、この第４の実施形態によれ
ば、ｃ面サファイア基板１０１上にＭＯＣＶＤ法により
４μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層１０２を成長させていることにより、Ｂw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面荒れやクラックの発生が
抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そして、
この良質のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２上にハイ
ドライドＶＰＥ法により基板の主要部となる十分に厚い
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３を成長させているこ
とにより、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の表
面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものと
することができ、これによって良質のＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ基板を得ることができる。また、このＢw Ａｌ
x ＧａyＩｎz Ｎ基板の主要部を構成する厚いＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の成長には成長速度が極めて
大きいハイドライドＶＰＥ法を用いているので、例えば
厚さ２００μｍのＧａＮ基板を得るのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このＢw ＡｌxＧａ
y Ｉｎz Ｎ基板は、使用するｃ面サファイア基板１０１
の径に応じて、例えば２インチ径以上の大面積のものと
することができる。
ば、ｃ面サファイア基板１０１上にＭＯＣＶＤ法により
４μｍ／ｈ以下の成長速度で薄いＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層１０２を成長させていることにより、Ｂw Ａｌx
Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２の表面荒れやクラックの発生が
抑えられ、結晶性も良好とすることができる。そして、
この良質のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２上にハイ
ドライドＶＰＥ法により基板の主要部となる十分に厚い
Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３を成長させているこ
とにより、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の表
面荒れやクラックの発生を抑え、結晶性も良好なものと
することができ、これによって良質のＢw Ａｌx Ｇａy
Ｉｎz Ｎ基板を得ることができる。また、このＢw Ａｌ
x ＧａyＩｎz Ｎ基板の主要部を構成する厚いＢw Ａｌ
x Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０３の成長には成長速度が極めて
大きいハイドライドＶＰＥ法を用いているので、例えば
厚さ２００μｍのＧａＮ基板を得るのに必要な時間は、
使用する成長速度にもよるが、例えば数時間程度と短時
間で済み、生産性が高い。さらに、このＢw ＡｌxＧａ
y Ｉｎz Ｎ基板は、使用するｃ面サファイア基板１０１
の径に応じて、例えば２インチ径以上の大面積のものと
することができる。
【００６８】このようにして製造されるＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた各種の半導体装置の製造に用いて好適なもので
ある。すなわち、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板上
にＭＯＣＶＤ法などにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を成長させることにより、各種の半導体装置を
製造することができる。特に、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を
成長させて半導体レーザを製造する場合には、これらの
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ基板とともに劈開することにより、半導体レ
ーザの共振器端面を容易に形成することができる。さら
に、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２、１０３をｎ型
とすればｎ型のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板を得るこ
とができ、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２、１０３
をｐ型とすればｐ型のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板を
得ることができ、これらの場合にはＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ基板の裏面にｎ型電極またはｐ型電極を形成する
ことができるという利点を得ることができる。これによ
って、高信頼性の半導体レーザを高歩留まりで製造する
ことが可能である。
y Ｉｎz Ｎ基板は、窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体
を用いた各種の半導体装置の製造に用いて好適なもので
ある。すなわち、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板上
にＭＯＣＶＤ法などにより窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物
半導体層を成長させることにより、各種の半導体装置を
製造することができる。特に、このＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ基板上に窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層を
成長させて半導体レーザを製造する場合には、これらの
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層をＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ基板とともに劈開することにより、半導体レ
ーザの共振器端面を容易に形成することができる。さら
に、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２、１０３をｎ型
とすればｎ型のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板を得るこ
とができ、Ｂw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層１０２、１０３
をｐ型とすればｐ型のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ基板を
得ることができ、これらの場合にはＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ基板の裏面にｎ型電極またはｐ型電極を形成する
ことができるという利点を得ることができる。これによ
って、高信頼性の半導体レーザを高歩留まりで製造する
ことが可能である。
【００６９】以上、この発明の実施形態について具体的
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
に説明したが、この発明は、上述の実施形態に限定され
るものではなく、この発明の技術的思想に基づく各種の
変形が可能である。
【００７０】例えば、上述の第１〜第４の実施形態にお
いて挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板および原料ガス
を用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイア基板１、
６１、１０１の代わりに、他の面方位のサファイア基板
を用いてもよいことは勿論、ＳｉＣ基板やＭｇＡｌ2Ｏ
4 基板などを用いてもよい。また、Ｇａ原料としては、
ＴＭＧの代わりにＴＥＧを用いてもよい。
いて挙げた数値、基板および原料ガスはあくまでも例に
過ぎず、必要に応じて異なる数値、基板および原料ガス
を用いてもよい。具体的には、ｃ面サファイア基板１、
６１、１０１の代わりに、他の面方位のサファイア基板
を用いてもよいことは勿論、ＳｉＣ基板やＭｇＡｌ2Ｏ
4 基板などを用いてもよい。また、Ｇａ原料としては、
ＴＭＧの代わりにＴＥＧを用いてもよい。
【００７１】また、上述の第１の実施形態においては、
ｃ面サファイア基板１上にＧａＮ層２を成長させた後に
ｃ面サファイア基板１をその裏面側からラッピングする
ことによりｃ面サファイア基板１をその後にハイドライ
ドＶＰＥ法により成長される厚いＧａＮ層３よりも薄く
しているが、最初からＧａＮ層３よりも薄いｃ面サファ
イア基板１を用い、その上にＧａＮ層２およびＧａＮ層
３を成長させるようにしてもよい。第３および第４の実
施形態においても同様である。
ｃ面サファイア基板１上にＧａＮ層２を成長させた後に
ｃ面サファイア基板１をその裏面側からラッピングする
ことによりｃ面サファイア基板１をその後にハイドライ
ドＶＰＥ法により成長される厚いＧａＮ層３よりも薄く
しているが、最初からＧａＮ層３よりも薄いｃ面サファ
イア基板１を用い、その上にＧａＮ層２およびＧａＮ層
３を成長させるようにしてもよい。第３および第４の実
施形態においても同様である。
【００７２】また、上述の第１の実施形態におけるＧａ
Ｎ層２、第２の実施形態におけるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６
２および第３の実施形態におけるＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層１０２の成長には、ＭＢＥ法を用いてもよい。ま
た、保護膜としてのＳｉＯ2膜４、６４、１０４の代わ
りに、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳ
ｉＮ膜などを用いてもよい。
Ｎ層２、第２の実施形態におけるＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６
２および第３の実施形態におけるＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎ
z Ｎ層１０２の成長には、ＭＢＥ法を用いてもよい。ま
た、保護膜としてのＳｉＯ2膜４、６４、１０４の代わ
りに、例えばプラズマＣＶＤ法などにより成膜されたＳ
ｉＮ膜などを用いてもよい。
【００７３】さらに、上述の第１の実施形態において
は、ＧａＮ層２の表面を覆うためのＳ膜はＭＯＣＶＤ法
により成長させているが、このＳ膜は、ＧａＮ層２を成
長させたｃ面サファイア基板１を硫化アンモニウム
（（ＮＨ4 ）2 Ｓx ）中に適当な時間、例えば１分間程
度浸すことにより形成することも可能である。この場
合、Ｓ膜を形成した後には純水で洗浄し、その後Ｎ2 ブ
ローを行うことにより乾燥させる。第３の実施形態にお
いてＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を覆うためのＳ膜に
ついても、第４の実施形態においてＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層１０２の表面を覆うためのＳ膜についても、同
様である。
は、ＧａＮ層２の表面を覆うためのＳ膜はＭＯＣＶＤ法
により成長させているが、このＳ膜は、ＧａＮ層２を成
長させたｃ面サファイア基板１を硫化アンモニウム
（（ＮＨ4 ）2 Ｓx ）中に適当な時間、例えば１分間程
度浸すことにより形成することも可能である。この場
合、Ｓ膜を形成した後には純水で洗浄し、その後Ｎ2 ブ
ローを行うことにより乾燥させる。第３の実施形態にお
いてＧａ1-x Ｉｎx Ｎ層６２の表面を覆うためのＳ膜に
ついても、第４の実施形態においてＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層１０２の表面を覆うためのＳ膜についても、同
様である。
【００７４】さらに、場合によっては、第１の実施形態
において、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内でＳ膜を形成しな
いでｃ面サファイア基板１を取り出し、ハイドライドＶ
ＰＥ装置の反応管内で例えば成長温度に加熱することに
より表面をサーマルクリーニングするだけで清浄表面を
得ることができることもある。
において、ＭＯＣＶＤ装置の反応管内でＳ膜を形成しな
いでｃ面サファイア基板１を取り出し、ハイドライドＶ
ＰＥ装置の反応管内で例えば成長温度に加熱することに
より表面をサーマルクリーニングするだけで清浄表面を
得ることができることもある。
【００７５】さらに、キャリアガスとしては、Ｎ2 以外
の不活性ガスを用いてもよく、必要に応じて水素を含む
ものであってもよい。
の不活性ガスを用いてもよく、必要に応じて水素を含む
ものであってもよい。
【００７６】
【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ以下の
成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長さ
せる工程と、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第
２の気相成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２０
０μｍ／ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層を成長させる工程とを有することにより、これ
らの第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢ
w Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を表面荒れやクラックがなく
結晶性も良好な良質のものとすることができる。また、
第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を短時間で十分な厚
さに成長させることができる。そして、この後、これら
の第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw
Ａｌx ＧａyＩｎz Ｎ層の成長に用いた基板を除去する
ことにより、Ｂw Ａｌx Ｇａy ＩｎzＮ基板、具体的に
は例えばＧａＮ基板などを高い生産性で製造することが
できる。
ば、基板上に第１の気相成長法により４μｍ／ｈ以下の
成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を成長さ
せる工程と、第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第
２の気相成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２０
０μｍ／ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉ
ｎz Ｎ層を成長させる工程とを有することにより、これ
らの第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢ
w Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を表面荒れやクラックがなく
結晶性も良好な良質のものとすることができる。また、
第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層を短時間で十分な厚
さに成長させることができる。そして、この後、これら
の第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層および第２のＢw
Ａｌx ＧａyＩｎz Ｎ層の成長に用いた基板を除去する
ことにより、Ｂw Ａｌx Ｇａy ＩｎzＮ基板、具体的に
は例えばＧａＮ基板などを高い生産性で製造することが
できる。
【図１】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造方法を説明するための断面図である。
製造方法を説明するための断面図である。
【図２】この発明の第１の実施形態によるＧａＮ基板の
製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例を示す略線
図である。
製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例を示す略線
図である。
【図３】この発明の第２の実施形態によるＧａＮ基板の
製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例を示す略線
図である。
製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例を示す略線
図である。
【図４】この発明の第３の実施形態によるＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ基板の製造方法を説明するための断面図である。
x Ｎ基板の製造方法を説明するための断面図である。
【図５】この発明の第３の実施形態によるＧａ1-x Ｉｎ
x Ｎ基板の製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例
を示す略線図である。
x Ｎ基板の製造に用いるハイドライドＶＰＥ装置の一例
を示す略線図である。
【図６】この発明の第４の実施形態によるＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ基板の製造方法を説明するための断面図で
ある。
ａy Ｉｎz Ｎ基板の製造方法を説明するための断面図で
ある。
【図７】この発明の第４の実施形態によるＢw Ａｌx Ｇ
ａy Ｉｎz Ｎ基板の製造に用いるハイドライドＶＰＥ装
置の一例を示す略線図である。
ａy Ｉｎz Ｎ基板の製造に用いるハイドライドＶＰＥ装
置の一例を示す略線図である。
１、６１、１０１・・・ｃ面サファイア基板、２、３・
・・ＧａＮ層、４、６４、１０４・・・ＳｉＯ2 膜、１
１、７１、１１１・・・反応管、６２、６３・・・Ｇａ
1-x Ｉｎx Ｎ層、１０２、１０３・・・Ｂw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層
・・ＧａＮ層、４、６４、１０４・・・ＳｉＯ2 膜、１
１、７１、１１１・・・反応管、６２、６３・・・Ｇａ
1-x Ｉｎx Ｎ層、１０２、１０３・・・Ｂw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層
Claims (22)
- 【請求項１】 基板上に第１の気相成長法により４μｍ
／ｈ以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０
≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程と、 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相
成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／
ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程とを有
することを特徴とする窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導
体層の成長方法。 - 【請求項２】 上記第１の気相成長法は有機金属化学気
相成長法であり、上記第２の気相成長法はハイドライド
気相エピタキシー法であることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項３】 上記第１の気相成長法および上記第２の
気相成長法はそれぞれ有機金属化学気相成長法であるこ
とを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長方法。 - 【請求項４】 上記第１の気相成長法は分子線エピタキ
シー法であり、上記第２の気相成長法はハイドライド気
相エピタキシー法であることを特徴とする請求項１記載
の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項５】 上記第１の気相成長法は分子線エピタキ
シー法であり、上記第２の気相成長法は有機金属化学気
相成長法であることを特徴とする請求項１記載の窒化物
系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項６】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
の厚さは０．３〜１０μｍであることを特徴とする請求
項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長
方法。 - 【請求項７】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
の厚さは１〜５μｍであることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項８】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
および上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層はｎ型で
あり、ｎ型不純物としてＩＶ族元素であるＣ、Ｓｉ、Ｇ
ｅおよびＳｎとＶＩ族元素であるＳ、ＳｅおよびＴｅと
からなる群より選ばれた少なくとも一種の元素を含むこ
とを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化
合物半導体層の成長方法。 - 【請求項９】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
および上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層はｐ型で
あり、ｐ型不純物としてＩＶ族元素であるＣ、Ｓｉ、Ｇ
ｅおよびＳｎとＩＩ族元素であるＢｅ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｚ
ｎおよびＣｄとからなる群より選ばれた少なくとも一種
の元素を含むことを特徴とする請求項１記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１０】 上記ｎ型不純物の原料は単体、有機化
合物または水素化物であることを特徴とする請求項８記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１１】 上記ｐ型不純物の原料は単体、有機化
合物または水素化物であることを特徴とする請求項９記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１２】 ＩＩＩ族元素であるＢ、Ａｌ、Ｇａお
よびＩｎの原料として単体または上記ＩＩＩ族元素を含
む有機金属化合物を用いることを特徴とする請求項１記
載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１３】 上記基板はサファイア基板、炭化ケイ
素基板またはマグネシウム・アルミニウム・スピネル基
板であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩ
Ｉ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１４】 少なくとも上記第２のＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層を成長させる際における上記基板の厚さが
上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の厚さ以下であ
ることを特徴とする請求項１記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ
族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１５】 少なくとも上記第２のＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層を成長させる際における上記基板の厚さが
４００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１６】 少なくとも上記第２のＢw Ａｌx Ｇａ
y Ｉｎz Ｎ層を成長させる際における上記基板の厚さが
２００μｍ以下であることを特徴とする請求項１記載の
窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１７】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層および上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層はＧａ
Ｎ層であることを特徴とする請求項１記載の窒化物系Ｉ
ＩＩ−Ｖ族化合物半導体層の成長方法。 - 【請求項１８】 基板上に第１の気相成長法により４μ
ｍ／ｈ以下の成長速度で第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz
Ｎ層（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、
０≦ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程
と、 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層上に第２の気相
成長法により４μｍ／ｈよりも大きくかつ２００μｍ／
ｈ以下の成長速度で第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層
（ただし、０≦ｗ≦１、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、０≦
ｚ≦１、ｗ＋ｘ＋ｙ＋ｚ＝１）を成長させる工程と、 上記基板を除去する工程とを有することを特徴とする窒
化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１９】 上記基板をエッチングまたはラッピン
グすることにより上記基板を除去するようにしたことを
特徴とする請求項１８記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合
物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２０】 上記基板を除去する前に上記第２のＢ
w Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表面を保護膜により覆って
おくようにしたことを特徴とする請求項１８記載の窒化
物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。 - 【請求項２１】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層または上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層の表面
をポリッシングまたはエッチングすることにより良質な
表面状態を得るようにしたことを特徴とする請求項１８
記載の窒化物系ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方
法。 - 【請求項２２】 上記第１のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ
層および上記第２のＢw Ａｌx Ｇａy Ｉｎz Ｎ層はＧａ
Ｎ層であることを特徴とする請求項１８記載の窒化物系
ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32526096A JP3721674B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法 |
| US08/985,313 US5993542A (en) | 1996-12-05 | 1997-12-04 | Method for growing nitride III-V compound semiconductor layers and method for fabricating a nitride III-V compound semiconductor substrate |
| EP97121460A EP0846791B1 (en) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | Method for growing nitride III-V compound semiconductor layers and method for fabricating a nitride III-V compound semiconductor substrate |
| DE69711344T DE69711344T2 (de) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | Verfahren zur Züchtung von Schichten aus III-V Nitrid Halbleiterverbindungen und Verfahren zur Herstellung von Substraten aus III-V Nitrid Halbleiterverbindungen |
| KR1019970066412A KR100523492B1 (ko) | 1996-12-05 | 1997-12-05 | 질화물ⅲ-ⅴ족화합물반도체층의성장방법및질화물ⅲ-ⅴ족화합물반도체기판의제조방법 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP32526096A JP3721674B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001113914A Division JP2001313254A (ja) | 2001-04-12 | 2001-04-12 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体層の成長方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10173288A true JPH10173288A (ja) | 1998-06-26 |
| JP3721674B2 JP3721674B2 (ja) | 2005-11-30 |
Family
ID=18174832
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP32526096A Expired - Fee Related JP3721674B2 (ja) | 1996-12-05 | 1996-12-05 | 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体基板の製造方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5993542A (ja) |
| EP (1) | EP0846791B1 (ja) |
| JP (1) | JP3721674B2 (ja) |
| KR (1) | KR100523492B1 (ja) |
| DE (1) | DE69711344T2 (ja) |
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| US20020047135A1 (en) * | 1997-11-18 | 2002-04-25 | Nikolaev Audrey E. | P-N junction-based structures utilizing HVPE grown III-V compound layers |
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