JPH08181070A

JPH08181070A - エピタキシャルウェハおよびその製造方法

Info

Publication number: JPH08181070A
Application number: JP33779794A
Authority: JP
Inventors: Yasunori Miura; 祥紀三浦; Keiichiro Fujita; 慶一郎藤田; Kikurou Takemoto; 菊郎竹本; Masato Matsushima; 政人松島; Hisashi Seki; 壽関; Akinori Koketsu; 明伯纐纈
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 1994-12-26
Filing date: 1994-12-26
Publication date: 1996-07-12
Anticipated expiration: 2021-02-08
Also published as: JP3743013B2

Abstract

(57)【要約】【目的】たとえば発光素子等に使用可能な高性能のエ
ピタキシャルウェハ、およびそれを工業的に製造できる
方法を提供する。【構成】ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎＰか
らなる群から選ばれる化合物半導体基板１と、基板１上
に形成された厚さが１００Å〜８００ÅのＧａＮからな
るバッファ層２と、バッファ層２上に形成されたＧａＮ
を含むエピタキシャル層３とを備える。バッファ層２
は、有機金属クロライド気相エピタキシ成長法により、
第１の温度で形成され、エピタキシャル層３は、有機金
属クロライド気相エピタキシ成長法により、第１の温度
より高い第２の温度で形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、エピタキシャルウェ
ハおよびその製造方法に関するものであり、特に、青色
発光素子または紫外部各種デバイス等に用いられるエピ
タキシャルウェハおよびその製造方法に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術】図１０は、現在市販が開始されているサ
ファイア基板を用いたＧａＮ系の青色発光素子（ＬＥ
Ｄ）に使用されるエピタキシャルウェハの構造を示す断
面図である。

【０００３】図１０を参照して、このエピタキシャルウ
ェハは、サファイア基板１１と、基板１１上に形成され
た窒化ガリウム（ＧａＮ）バッファ層１２と、ＧａＮバ
ッファ層１２上に形成された六方晶のＧａＮエピタキシ
ャル層１３とから構成されている。このエピタキシャル
ウェハにおいて、ＧａＮバッファ層１２は、サファイア
基板１１とＧａＮエピタキシャル層１３との格子定数の
差による歪を緩和するために設けられている。

【０００４】図１１は、図１０に示すエピタキシャルウ
ェハを使用したＧａＮ系の青色発光素子の構造を示す断
面図である。

【０００５】図１１を参照して、この青色発光素子は、
図１０に示すエピタキシャルウェハ上に、クラッド層１
４、発光層１５、クラッド層１６およびＧａＮエピタキ
シャル層１７が順に形成され、ＧａＮエピタキシャル層
１３，１７上には、オーミック電極１８，１９がそれぞ
れ形成されている。

【０００６】図１０および図１１を参照して、このエピ
タキシャルウェハは、基板１１として絶縁性のサファイ
アを用いているため、電極を形成して素子を作成する際
には、フォトリソグラフィによるパターニングが２回以
上必要となり、反応性イオンエッチングによる窒化物層
のエッチングを行なう必要もあり、複雑な工程を要す
る。また、サファイアは硬度が高いため、取扱いにくい
という問題もある。さらに、このサファイアは、劈開が
できないため、劈開端面を光共振器とするレーザダイオ
ードに適用できないという、発光素子応用面での問題も
あった。

【０００７】そこで、このような欠点を有するサファイ
アに代えて、導電性のＧａＡｓを基板として使用すると
いう試みがなされている。しかしながら、基板をＧａＡ
ｓに変更すると、サファイア基板を用いた場合と同様の
条件では、サファイア基板を用いた場合に匹敵するエピ
タキシャルウェハを得ることができなかった。

【０００８】そのため、ＧａＡｓを基板に用いたエピタ
キシャルウェハの製造に関しては、種々の研究が行なわ
れてきた。

【０００９】これらの中で、たとえば、日本結晶成長学
会誌Ｖｏｌ．２０Ｎｏ．５（１９９４） Supplement
Ｓ４０９〜Ｓ４１４（以下、「文献１」という）には、
図１２に示すようなエピタキシャルウェハが開示されて
いる。

【００１０】図１２を参照して、このエピタキシャルウ
ェハは、ＧａＡｓ基板２１と、この基板２１上に形成さ
れたＧａＡｓバッファ層２２と、このＧａＡｓバッファ
層２２の表面を窒化処理することによりヒ素（Ａｓ）が
窒素（Ｎ）に置換されて得られたＧａＮ被膜２３と、こ
のＧａＮ被膜２３上に形成されたＧａＮエピタキシャル
層２４とを備えている。

【００１１】また、このエピタキシャルウェハの製造に
おけるＧａＮエピタキシャル層２４の形成には、ＯＭＶ
ＰＥ法（有機金属気相エピタキシ成長法）が用いられて
いる。このＯＭＶＰＥ法は、高周波加熱により反応室内
の基板のみを加熱しながら、トリメチルガリウム（ＴＭ
Ｇａ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ₃ ）を含む
第２のガスとを反応室内に導入して、基板上にＧａＮエ
ピタキシャル層を気相成長させる方法である。

【００１２】また、たとえば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．
Ｐｈｙｓ．Ｖｏｌ．３３（１９９４）ｐｐ．１７４７〜
１７５２（以下、「文献２」という）には、図１３に示
すようなエピタキシャルウェハが開示されている。

【００１３】図１３を参照して、このエピタキシャルウ
ェハは、ＧＳ−ＭＢＥ法（ガスソース分子線エピタキシ
成長法）により予めその表面に立方晶のＧａＮバッファ
層３２が形成された基板３１上に、立方晶のＧａＮエピ
タキシャル層３３が形成されている。

【００１４】このエピタキシャルウェハの製造における
ＧａＮエピタキシャル層３３の形成には、ハイドライド
ＶＰＥ法（気相エピタキシ成長法）が用いられている。
このハイドライドＶＰＥ法は、反応室内に、基板と、Ｇ
ａ金属を入れたソースボートとを設置し、抵抗加熱ヒー
タにより外部から反応室全体を加熱しながら塩化水素
（ＨＣｌ）を含む第１のガスとアンモニア（ＮＨ₃ ）を
含む第２のガスとを導入して、基板上にＧａＮエピタキ
シャル層を気相成長させる方法である。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、文献１
に開示されたエピタキシャルウェハは、前述のようにＯ
ＭＶＰＥ法によりＧａＮエピタキシャル層を成長させて
いる。このＯＭＶＰＥ法により、ＧａＡｓ基板上にＧａ
Ｎエピタキシャル層を成長させる場合には、サファイア
基板上に成長させる場合と比べて、膜成長速度が極端に
落ちてしまう。具体的には、サファイア基板上へ成膜す
る場合には約３μｍ／時間の成膜速度が得られる場合で
あっても、同条件でＧａＡｓ基板上に成膜する場合に
は、成膜速度は約０．１５μｍ／時間まで低下してしま
う。そのため、たとえば、このエピタキシャルウェハを
発光素子に使用するためには、約４μｍの厚さのＧａＮ
エピタキシャル層を形成する必要があるが、この方法で
は、製造に１日近くかかってしまうことになる。そのた
め、この方法によるエピタキシャルウェハの製造は、低
コスト化を図ることができず、工業化に適さないという
問題があった。

【００１６】また、この方法によれば、ＧａＮエピタキ
シャル層を成長させる際、処理温度をあまり高温にでき
ない。そのため、得られるＧａＮエピタキシャル層の特
性の向上に限界があった。

【００１７】一方、文献２に開示されたエピタキシャル
ウェハは、ＧａＮエピタキシャル層の形成のため、予め
その表面にＧＳ−ＭＢＥ法によりＧａＮバッファ層が形
成された基板を準備しておかなくてはならない。このＧ
Ｓ−ＭＢＥ法によるＧａＡｓ基板上へのＧａＮバッファ
層の形成は、成長速度が遅く、工業化には適さない。

【００１８】また、ハイドライドＶＰＥ法を用いている
ため、複数のソースを必要とするヘテロ成長や多数枚の
成長が困難であり、実用化に適する方法といえるもので
はない。その上、この方法によりエピタキシャルウェハ
を作製するためには、バッファ層とエピタキシャル層と
の成長方法が異なるため、反応チャンバが２つ必要とな
り、成長中断による表面汚染等も問題となる可能性があ
る。

【００１９】さらに、文献２においては、高特性のＧａ
Ｎエピタキシャル層を得るための製造条件等について
は、特に検討されていなかった。

【００２０】この発明の目的は、上述の問題点を解決
し、たとえば発光素子等に使用可能な高性能のエピタキ
シャルウェハ、およびそれを工業的に製造できる方法
を、提供することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】この発明によるエピタキ
シャルウェハは、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩ
ｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板と、基板
上に形成された厚さが１００Å〜８００ÅのＧａＮから
なるバッファ層と、バッファ層上に形成されたＧａＮを
含むエピタキシャル層とを備えている。

【００２２】好ましくは、バッファ層の厚さは、２００
Å〜６００Åであるとよい。また、この発明によるエピ
タキシャルウェハの製造方法は、ＧａＡｓ、ＧａＰ、Ｉ
ｎＡｓおよびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導
体基板上に、外部から反応室全体を加熱しながら塩化水
素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第１のガス
とアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に導入して
反応室内に設置された基板上に気相成長させる方法によ
り、第１の温度で、ＧａＮからなるバッファ層を形成す
るステップと、バッファ層上に、外部から反応室全体を
加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原
料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを
反応室内に導入して反応室内に設置された基板上に気相
成長させる方法により、第１の温度より高い第２の温度
で、ＧａＮを含むエピタキシャル層を形成するステップ
とを備えている。

【００２３】ガリウムを含む有機金属原料としては、た
とえば、トリメチルガリウム、トリエチルガリウム等が
用いられる。

【００２４】好ましくは、第１の温度は３００℃〜７０
０℃であり、第２の温度は７５０℃以上であるとよい。

【００２５】さらに好ましくは、第１の温度は４００℃
〜６００℃であるとよい。

【００２６】

【作用】この発明によるエピタキシャルウェハは、厚さ
が１００Å〜８００ÅのＧａＮからなるバッファ層を備
えている。

【００２７】従来のサファイア基板を用いたエピタキシ
ャルウェハにおいても、ＧａＮからなるバッファ層が形
成されていたが、このバッファ層は、主としてサファイ
ア基板とＧａＮエピタキシャル層との格子定数の差によ
る歪を緩和する作用をしていた。これに対して、本願発
明におけるバッファ層は、このような歪緩和の作用の他
に、耐熱性コーティングとしての作用も兼ね備えてい
る。

【００２８】すなわち、ＧａＮのエピタキシャル成長
は、通常８００℃〜１１００℃という非常に高温で行な
う必要があるが、ＧａＮおよびサファイア基板は、８０
０℃以上の高温でも熱ダメージを受けることがなかっ
た。しかしながら、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよび
ＩｎＰ基板は、８００℃以上の高温ではＡｓやＰの抜け
が起こり、基板としての役目を果たせなくなってしま
う。このようなことから、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓ
およびＩｎＰ基板上にＧａＮエピタキシャル層を形成す
るためには、耐熱性コーティングを施す必要がある。本
願発明においてＧａＮエピタキシャル層より低温で形成
されるＧａＮバッファ層は、このような耐熱性コーティ
ングとして作用するものでもある。

【００２９】このＧａＮバッファ層の厚さは、１００Å
〜８００Åである。１００Åより薄いと、エピタキシャ
ル層を形成するための昇温中にバッファ層が部分的に途
切れ、この上に形成されたエピタキシャル層が剥れてし
まうからである。一方、８００Åより厚いと、フラット
なバッファ層の低温成長に核成長が混ざり、この核を中
心にピラミッド状にエピタキシャル層が成長してしまう
からである。

【００３０】また、この発明に従うエピタキシャルウェ
ハの製造方法によれば、ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓお
よびＩｎＰからなる群から選ばれる化合物半導体基板上
に、ＧａＮエピタキシャル層の成長温度よりも低い温度
で、ＧａＮバッファ層を形成している。

【００３１】そのため、基板結晶がダメージを受けるこ
となく、高品質な立方晶のＧａＮエピタキシャル層を成
長させることができる。

【００３２】このＧａＮからなるバッファ層を形成する
際の温度は、３００℃〜７００℃が好ましい。３００℃
より低いと、ＧａＮからなるバッファ層が成長しないか
らである。一方、７００℃より高いと、基板が熱ダメー
ジを受けて、この上に形成されたエピタキシャル層が剥
れてしまうからである。

【００３３】また、この発明によれば、ＧａＮバッファ
層およびＧａＮエピタキシャル層の形成に、外部から反
応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウムを含む
有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含む第２
のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置された基
板上に気相成長させる方法（以下「有機金属クロライド
気相エピタキシ成長法」という）が用いられている。こ
の有機金属クロライド気相エピタキシ成長法は、成長速
度が速い上に、急峻なヘテロ界面を得ることが可能であ
る。

【００３４】さらに、この発明によれば、バッファ層お
よびエピタキシャル層が同一の有機金属クロライド気相
エピタキシ成長法により形成される。そのため、同一チ
ャンバ内で一貫成長させることが可能となる。

【００３５】

【実施例】

（実施例１）図１は、この発明によるエピタキシャルウ
ェハの一例の構造を示す断面図である。

【００３６】図１を参照して、このエピタキシャルウェ
ハは、ＧａＡｓ基板１上にＧａＮバッファ層２が形成さ
れ、さらにその上にＧａＮエピタキシャル層３が形成さ
れている。

【００３７】次に、このように構成されるエピタキシャ
ルウェハの製造方法について、以下に説明する。

【００３８】図２は、この発明による有機金属クロライ
ド気相エピタキシ成長法を用いたエピタキシャルウェハ
の製造に用いられる気相成長装置の概略構成を示す図で
ある。図２を参照して、この装置は、第１のガス導入口
５１と第２のガス導入口５２と排気口５３とを有する反
応チャンバ５４と、この反応チャンバ５４の外部からチ
ャンバ内全体を加熱するための抵抗加熱ヒータ５５とか
ら構成される。

【００３９】このように構成される装置を用いて、以下
のようにエピタキシャルウェハの作製を行なった。

【００４０】図２を参照して、まず、石英からなる反応
チャンバ５４内に、Ｈ₂ ＳＯ₄ 系の通常のエッチング液
で前処理された砒化ガリウムＧａＡｓ（１００）面基板
１を設置した。

【００４１】次に、抵抗加熱ヒータ５５により外部から
チャンバ内全体を加熱して、基板１を５００℃に保持し
た状態で、第１のガス導入口５１からＩＩＩ族原料とし
てトリメチルガリウム（ＴＭＧａ）および塩化水素（Ｈ
Ｃｌ）をそれぞれ分圧８×１０^-4ａｔｍ、８×１０^-4ａ
ｔｍで導入し、一方、第２のガス導入口５２からはＶ族
原料としてアンモニアガス（ＮＨ₃ ）を分圧１．６×１
０^-1ａｔｍで導入した。このような条件で、１５分間エ
ピタキシャル成長させ、厚さ３００ÅのＧａＮバッファ
層２を形成した。

【００４２】図３は、このように形成されたＧａＮバッ
ファ層２の結晶構造を、劈開面からＳＥＭ（走査型電子
顕微鏡）により観察した写真である。

【００４３】図３を参照して、白く見えるのがＧａＮバ
ッファ層２であり、基板上に厚さ約３００Åで非常に均
一に形成されていることがわかる。

【００４４】次に、このようにＧａＮバッファ層２が形
成された基板１の温度を、抵抗加熱ヒータ５５により８
５０℃まで昇温した後、ＴＭＧａ、ＨＣｌ、ＮＨ₃ の分
圧をそれぞれ８×１０^-4ａｔｍ、８×１０^-4ａｔｍ、
１．６×１０^-1ａｔｍという条件で、６０分間エピタキ
シャル成長させた。

【００４５】その結果、ＧａＮバッファ層２上に、厚さ
２μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成され
た。このＧａＮエピタキシャル層３のフォトルミネセン
ス（ＰＬ）スペクトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強
い発光が観測された。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を
含まない立方晶のＧａＮエピタキシャル層が成長してい
ることが確認された。

【００４６】図４は、このように形成されたＧａＮエピ
タキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観
察した写真である。

【００４７】図４を参照して、ＧａＡｓ基板１上に形成
されたＧａＮバッファ層２上に、非常に平坦なＧａＮエ
ピタキシャル層３が形成されていることがわかる。

【００４８】（実施例２）ＧａＮバッファ層２およびＧ
ａＮエピタキシャル層３の成長条件を以下のように変更
し、他の条件は実施例１と同様にして、図１に示す構造
を有するエピタキシャルウェハを作製した。

【００４９】ＧａＮバッファ層の成長条件基板温度：４００℃ ＴＭＧａ分圧：１×１０^-4ａｔｍＨＣｌの分圧：１×１０^-4ａｔｍＮＨ₃ の分圧：５×１０^-3ａｔｍ成長時間：４０分間ＧａＮエピタキシャル層の成長条件基板温度：９００℃ ＴＭＧａ分圧：３×１０^-4ａｔｍＨＣｌの分圧：３×１０^-4ａｔｍＮＨ₃ の分圧：８×１０^-2ａｔｍ成長時間：６０分間このようにして得られたエピタキシャルウェハにおいて
は、厚さ４００ÅのＧａＮバッファ層２の上に、厚さ８
μｍの鏡面状のＧａＮエピタキシャル層３が形成されて
いた。

【００５０】このＧａＮエピタキシャル層３のＰＬスペ
クトルは、ピーク波長が３６０ｎｍの強い発光が観測さ
れた。また、Ｘ線回折の結果、六方晶を含まない立方晶
のＧａＮエピタキシャル層が成長していることが確認さ
れた。

【００５１】（比較例１）ＧａＮバッファ層の有無によ
るＧａＮエピタキシャル層の特性の差異について調べる
ため、ＧａＡｓ基板上に、直接ＧａＮエピタキシャル層
を成長させた。なお、ＧａＮエピタキシャル層の成長条
件は、実施例１と同様とした。

【００５２】図５は、このようにして形成されたＧａＮ
エピタキシャル層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭによ
り観察した写真である。

【００５３】図５を参照して、このようにＧａＮバッフ
ァ層を設けない場合には、ＧａＡｓ基板表面が高温によ
りダメージを受けて凹凸ができ、その上に形成されたＧ
ａＮエピタキシャル層は基板から剥れてしまっている様
子が観察できる。

【００５４】また、バッファ層の有無による特性の差異
を比較するため、前述の実施例１とこの比較例１で得ら
れたエピタキシャルウェハについて、表面粗さ計による
ＧａＮエピタキシャル表面の凹凸の測定、Ｘ線回折およ
びＰＬ測定の結果を比較した。

【００５５】その結果、ＧａＮエピタキシャル層表面の
凹凸については大きな差が見られ、ＧａＮバッファ層を
設けることにより著しく表面ホモロジーが改善されるこ
とがわかった。また、Ｘ線回折、ＰＬ測定の結果につい
ても、ＧａＮバッファ層を設けた実施例についてのみ、
非常にシャープなピークが観察された。

【００５６】（実施例３）ＧａＮバッファ層の最適厚さ
を検討するため、ＧａＡｓ基板上に種々の厚さのＧａＮ
バッファ層を形成し、この上にＧａＮエピタキシャル層
を成長させて、得られたＧａＮエピタキシャル層の特性
を比較した。

【００５７】なお、ＧａＮバッファ層およびＧａＮエピ
タキシャル層の成長条件は、実施例１と同様とした。

【００５８】図６は、ＧａＮバッファ層の厚さと、Ｇａ
Ｎエピタキシャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）
との関係を示す図である。図６において、横軸はＧａＮ
バッファ層の厚さ（ｎｍ）を示し、縦軸はＸ線ピークの
半値幅（ＦＷＨＭ）（分）を示している。

【００５９】また、図７は、ＧａＮバッファ層の厚さ
と、ＧａＮエピタキシャル層の表面凹凸との関係を示す
図である。図７において、横軸はＧａＮバッファ層の厚
さ（ｎｍ）を示し、縦軸は表面凹凸（μｍ）を示してい
る。なお、表面凹凸とは、凸部最上点と凹部最下点の差
である。

【００６０】図６および図７より明らかなように、バッ
ファ層の厚さが薄すぎても厚すぎても、その上に成長す
るＧａＮエピタキシャル層の結晶特性は低下してしま
う。そのため、ＧａＮバッファ層の厚さとしては１００
Å〜８００Åが好ましく、さらに好ましくは２００Å〜
６００Åであると良いことがわかる。

【００６１】図８は、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層上
にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエピタキシ
ャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察
した写真である。

【００６２】図８を参照して、このようにバッファ層が
薄すぎると、ＧａＮエピタキシャル層を形成するために
基板を５００℃から８５０℃に昇温する際、ＧａＮバッ
ファ層が部分的に途切れて、その部分の上に形成された
ＧａＮエピタキシャル層が剥れてしまう。その結果、部
分的に穴があいた状態になってしまうことが観察でき
る。

【００６３】また、図９は、厚さ９００ÅのＧａＮバッ
ファ層上にＧａＮエピタキシャル層を形成した場合のエ
ピタキシャルウェハの結晶構造を、劈開面からＳＥＭに
より観察した写真である。

【００６４】図９を参照して、このようにバッファ層が
厚すぎると、ＧａＮバッファ層上に核生成が起こり、Ｇ
ａＮエピタキシャル層はこの核を中心にピラミッド状の
成長をしてしまうことが観察できる。

【００６５】（実施例４）ＧａＡｓ基板の代わりにＧａ
Ｐ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッフ
ァ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件で
ＧａＮエピタキシャル層を形成した。

【００６６】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。

【００６７】（実施例５）ＧａＡｓ基板の代わりにＩｎ
Ｐ基板を用いて、実施例１と同様の条件でＧａＮバッフ
ァ層を形成し、さらにその上に実施例１と同様の条件で
ＧａＮエピタキシャル層を形成した。

【００６８】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。

【００６９】（実施例６）ＩＩＩ族原料としてＴＭＧａ
の代わりにＴＥＧａ（トリエチルガリウム）を用いて、
実施例１と同様の条件でＧａＮバッファ層を形成し、さ
らにその上にＴＥＧａを用いて実施例１と同様の条件で
ＧａＮエピタキシャル層を形成した。

【００７０】このようにして得られたエピタキシャルウ
ェハについて、ＧａＮエピタキシャル層のＰＬ測定およ
びＸ線回折測定を行なった。その結果、実施例１と同様
に良好なピークが得られた。

【００７１】

【発明の効果】以上説明したように、この発明によれ
ば、ＧａＡｓ基板を用いて、高品質の立方晶のＧａＮエ
ピタキシャル層が形成されたエピタキシャルウェハが得
られる。そのため、この発明によるエピタキシャルウェ
ハは、青色発光素子や紫外部各種デバイス等への適用が
可能となる。

【００７２】また、この発明によれば、速い成長速度
で、かつ同一チャンバ内でエピタキシャルウェハを製造
することができる上に、ヘテロ成長や多数枚成長も可能
である。したがって、この発明による方法は、工業的生
産に対しても十分に適用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の
構造を示す断面図である。

【図２】この発明による有機金属クロライド気相エピタ
キシ成長法を用いたエピタキシャルウェハの製造に用い
られる気相成長装置の概略構成を示す図である。

【図３】この発明に従い基板上に形成されたＧａＮバッ
ファ層の結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した
写真である。

【図４】この発明によるエピタキシャルウェハの一例の
結晶構造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真であ
る。

【図５】比較のためＧａＮバッファ層を設けずに作製さ
れたエピタキシャルウェハの一例の結晶構造を、劈開面
からＳＥＭにより観察した写真である。

【図６】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシ
ャル層のＸ線ピークの半値幅（ＦＷＨＭ）との関係を示
す図である。

【図７】ＧａＮバッファ層の厚さと、ＧａＮエピタキシ
ャル層の表面凹凸との関係を示す図である。

【図８】比較のため、厚さ８０ÅのＧａＮバッファ層を
用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構
造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。

【図９】比較のため厚さ９００ÅのＧａＮバッファ層を
用いて作製されたエピタキシャルウェハの一例の結晶構
造を、劈開面からＳＥＭにより観察した写真である。

【図１０】従来のエピタキシャルウェハの一例の構造を
示す断面図である。

【図１１】図１０に示すエピタキシャルウェハを使用し
た青色発光素子の構造を示す断面図である。

【図１２】従来のエピタキシャルウェハの他の例の構造
を示す断面図である。

【図１３】従来のエピタキシャルウェハのさらに他の例
の構造を示す断面図である。

【符号の説明】

１ＧａＡｓ基板２ＧａＮバッファ層３ＧａＮエピタキシャル層５１第１のガス導入口５２第２のガス導入口５３排気口５４反応チャンバ５５抵抗加熱ヒータなお、各図中、同一符号は同一または相当部分を示す。

フロントページの続き (72)発明者松島政人兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者関壽東京都八王子市南陽台３−21−12 (72)発明者纐纈明伯東京都府中市幸町２−41−13

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎ
Ｐからなる群から選ばれる化合物半導体基板と、前記基板上に形成された、厚さが１００Å〜８００Åの
ＧａＮからなるバッファ層と、前記バッファ層上に形成された、ＧａＮを含むエピタキ
シャル層とを備える、エピタキシャルウェハ。
【請求項２】前記バッファ層の厚さは、２００Å〜６
００Åである、請求項１記載のエピタキシャルウェハ。
【請求項３】ＧａＡｓ、ＧａＰ、ＩｎＡｓおよびＩｎ
Ｐからなる群から選ばれる化合物半導体基板上に、外部
から反応室全体を加熱しながら塩化水素およびガリウム
を含む有機金属原料を含む第１のガスとアンモニアを含
む第２のガスとを反応室内に導入して反応室内に設置さ
れた基板上に気相成長させる方法により、第１の温度
で、ＧａＮからなるバッファ層を形成するステップと、前記バッファ層上に、外部から反応室全体を加熱しなが
ら塩化水素およびガリウムを含む有機金属原料を含む第
１のガスとアンモニアを含む第２のガスとを反応室内に
導入して反応室内に設置された基板上に気相成長させる
方法により、前記第１の温度より高い第２の温度で、Ｇ
ａＮを含むエピタキシャル層を形成するステップとを備
える、エピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項４】前記第１の温度は３００℃〜７００℃で
あり、前記第２の温度は７５０℃以上である、請求項３
記載のエピタキシャルウェハの製造方法。
【請求項５】前記第１の温度は４００℃〜６００℃で
ある、請求項４記載のエピタキシャルウェハの製造方
法。