JPH09172199A - 窒化ガリウム系化合物半導体素子 - Google Patents
窒化ガリウム系化合物半導体素子Info
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- JPH09172199A JPH09172199A JP34972795A JP34972795A JPH09172199A JP H09172199 A JPH09172199 A JP H09172199A JP 34972795 A JP34972795 A JP 34972795A JP 34972795 A JP34972795 A JP 34972795A JP H09172199 A JPH09172199 A JP H09172199A
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Abstract
(57)【要約】 （修正有）
【課題】 生産性に優れた窒化ガリウム系化合物半導体
素子を提供する。 【解決手段】 ガラス基板または多結晶基板であって融
点１２００℃以上の高融点材料からなる基板１上にバッ
ファ層２を介して窒化ガリウム系化合物半導体層３が積
層されてなる窒化ガリウム系化合物半導体素子。
素子を提供する。 【解決手段】 ガラス基板または多結晶基板であって融
点１２００℃以上の高融点材料からなる基板１上にバッ
ファ層２を介して窒化ガリウム系化合物半導体層３が積
層されてなる窒化ガリウム系化合物半導体素子。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、生産性に優れた窒
化ガリウム系化合物半導体素子に関するものである。
化ガリウム系化合物半導体素子に関するものである。
【０００２】
【従来技術および発明が解決しようとする課題】現在、
窒化ガリウム系化合物半導体素子は、発光素子、受光素
子、電子デバイスとして用いられており、具体的には、
ＬＥＤ、レーザー、トランジスタなどとして使用されつ
つある。
窒化ガリウム系化合物半導体素子は、発光素子、受光素
子、電子デバイスとして用いられており、具体的には、
ＬＥＤ、レーザー、トランジスタなどとして使用されつ
つある。
【０００３】一般的に、上記の窒化ガリウム系化合物半
導体素子は、基板の上に単結晶の半導体層が積層させて
なるものである。従来、窒化ガリウム系化合物半導体素
子は、素子の光学的特性および電気的特性の点から半導
体層の結晶性を向上させるため、基板としてサファイ
ア、炭化ケイ素等の単結晶を用いていた。しかし、これ
らは単結晶であるため製造条件が複雑であり、かつ、基
板として使用できる厚さにまで単結晶を成長させるのに
長時間を有し、生産性が悪いという問題があった。窒化
ガリウム系化合物半導体素子は、基板の上に半導体層が
積層させてなるものなので、基板の生産性の悪さは窒化
ガリウム系化合物半導体素子の生産性にも影響する。
導体素子は、基板の上に単結晶の半導体層が積層させて
なるものである。従来、窒化ガリウム系化合物半導体素
子は、素子の光学的特性および電気的特性の点から半導
体層の結晶性を向上させるため、基板としてサファイ
ア、炭化ケイ素等の単結晶を用いていた。しかし、これ
らは単結晶であるため製造条件が複雑であり、かつ、基
板として使用できる厚さにまで単結晶を成長させるのに
長時間を有し、生産性が悪いという問題があった。窒化
ガリウム系化合物半導体素子は、基板の上に半導体層が
積層させてなるものなので、基板の生産性の悪さは窒化
ガリウム系化合物半導体素子の生産性にも影響する。
【０００４】本発明は、生産性に優れた窒化ガリウム系
化合物半導体素子を提供することを目的としたものであ
る。
化合物半導体素子を提供することを目的としたものであ
る。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス基板ま
たは多結晶基板であって融点１２００℃以上の高融点材
料からなる基板上にバッファ層を介して窒化ガリウム系
化合物半導体層が積層されてなることを特徴とする窒化
ガリウム系化合物半導体素子によって、上記目的を達成
するものである。また、上記バッファ層がII族元素の酸
化物であることによって、素子の光学特性および電気特
性を向上することができる。また、上記バッファ層がＺ
ｎＯであることによって、さらに素子の光学特性および
電気特性を向上することができる。
たは多結晶基板であって融点１２００℃以上の高融点材
料からなる基板上にバッファ層を介して窒化ガリウム系
化合物半導体層が積層されてなることを特徴とする窒化
ガリウム系化合物半導体素子によって、上記目的を達成
するものである。また、上記バッファ層がII族元素の酸
化物であることによって、素子の光学特性および電気特
性を向上することができる。また、上記バッファ層がＺ
ｎＯであることによって、さらに素子の光学特性および
電気特性を向上することができる。
【０００６】本発明においては、単結晶基板よりも生産
性に優れたものを用い、具体的には、ガラス基板または
多結晶基板を用いる。また、本発明において基板上に積
層される窒化ガリウム系半導体層に用いられる材料は融
点が高く、半導体層の結晶成長は１０００℃程度の高温
で行うことになるため、上記のガラス基板または多結晶
基板は、融点が１２００℃以上の高融点材料からなるも
のである。
性に優れたものを用い、具体的には、ガラス基板または
多結晶基板を用いる。また、本発明において基板上に積
層される窒化ガリウム系半導体層に用いられる材料は融
点が高く、半導体層の結晶成長は１０００℃程度の高温
で行うことになるため、上記のガラス基板または多結晶
基板は、融点が１２００℃以上の高融点材料からなるも
のである。
【０００７】本発明におけるガラス基板とはＸ線回折に
おいてスペクトルピークを有しないものである。本発明
に用いられるガラス基板の材料としては、融点が１２０
０℃以上であれば特に制限はなく、例えば、１００％二
酸化ケイ素からなる石英ガラス、二酸化ケイ素を主成分
として三酸化二ホウ素、酸化カルシウム、酸化アルミニ
ウム等の酸化物を含むガラス、また、シリコン、窒化ガ
リウム等のアモルファス状態のものなどが挙げられる。
上記ガラス基板の作製方法としては特に制限はなく、例
えば、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が挙げられる。
おいてスペクトルピークを有しないものである。本発明
に用いられるガラス基板の材料としては、融点が１２０
０℃以上であれば特に制限はなく、例えば、１００％二
酸化ケイ素からなる石英ガラス、二酸化ケイ素を主成分
として三酸化二ホウ素、酸化カルシウム、酸化アルミニ
ウム等の酸化物を含むガラス、また、シリコン、窒化ガ
リウム等のアモルファス状態のものなどが挙げられる。
上記ガラス基板の作製方法としては特に制限はなく、例
えば、ＶＡＤ法（Ｖａｐｏｒ−ｐｈａｓｅ Ａｘｉａｌ
Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ）等が挙げられる。
【０００８】また、本発明における多結晶基板は、例え
ば焼結法や再結晶法によって作成されるものであった
り、例えばＸ線回折スペクトルにおいて複数の異なる結
晶面からのピークを有するものであったり、例えばＸ線
回折においてスペクトルピークの半値幅が０．５°以上
であるものが挙げられる。本発明における多結晶基板と
しては、融点が１２００℃以上の高融点材料からなるも
のであれば特に制限はなく、例えば、多結晶シリコン、
多結晶アルミナ、多結晶マグネシア等が挙げられる。上
記のガラス基板あるいは多結晶基板の厚さは特に制限は
なく、通常１００〜５００μｍ程度である。
ば焼結法や再結晶法によって作成されるものであった
り、例えばＸ線回折スペクトルにおいて複数の異なる結
晶面からのピークを有するものであったり、例えばＸ線
回折においてスペクトルピークの半値幅が０．５°以上
であるものが挙げられる。本発明における多結晶基板と
しては、融点が１２００℃以上の高融点材料からなるも
のであれば特に制限はなく、例えば、多結晶シリコン、
多結晶アルミナ、多結晶マグネシア等が挙げられる。上
記のガラス基板あるいは多結晶基板の厚さは特に制限は
なく、通常１００〜５００μｍ程度である。
【０００９】本発明においては、単結晶基板を用いずに
ガラス基板および多結晶基板を用いるため、基板上に直
接半導体層を積層させると窒化ガリウム系化合物半導体
層の結晶性が著しく悪化する。よって、それを防止する
ために、本発明においては基板と半導体層との間にバッ
ファ層を介する必要がある。該バッファ層は、結晶配向
性の良い材料からなるものであり、具体的には、Ｘ線回
折においてスペクトルピークの半値幅が０．５°以下の
ものである。本発明で用いるバッファ層の材料として
は、結晶配向性に優れたII族元素の酸化物が好適であ
る。II族元素の酸化物としては、例えば、ＢｅＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＣｄＯ、ＢａＯ、ＨｇＯ
等が挙げられ、上記II族元素の酸化物のなかでも、窒化
ガリウム系化合物半導体と結晶構造が同じであり半導体
層の結晶性の向上が望めるという点から特に、ＺｎＯ、
ＢａＯ、ＨｇＯが好適に用いられる。本発明で用いるバ
ッファ層の材料としては、上記の１種あるいは２種以上
からなる化合物であってもよく、よって、本発明で用い
るバッファ層の材料としては、上記３種類の酸化物から
なる下式で示される化合物が特に好適である。組成比
は、半導体層に用いられる材料に合わせて適宜設定すれ
ばよい。 （ＢｅＯ）X （ＺｎＯ）Y （ＨｇＯ）1-X-Y （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１であ
る）
ガラス基板および多結晶基板を用いるため、基板上に直
接半導体層を積層させると窒化ガリウム系化合物半導体
層の結晶性が著しく悪化する。よって、それを防止する
ために、本発明においては基板と半導体層との間にバッ
ファ層を介する必要がある。該バッファ層は、結晶配向
性の良い材料からなるものであり、具体的には、Ｘ線回
折においてスペクトルピークの半値幅が０．５°以下の
ものである。本発明で用いるバッファ層の材料として
は、結晶配向性に優れたII族元素の酸化物が好適であ
る。II族元素の酸化物としては、例えば、ＢｅＯ、Ｍｇ
Ｏ、ＣａＯ、ＺｎＯ、ＳｒＯ、ＣｄＯ、ＢａＯ、ＨｇＯ
等が挙げられ、上記II族元素の酸化物のなかでも、窒化
ガリウム系化合物半導体と結晶構造が同じであり半導体
層の結晶性の向上が望めるという点から特に、ＺｎＯ、
ＢａＯ、ＨｇＯが好適に用いられる。本発明で用いるバ
ッファ層の材料としては、上記の１種あるいは２種以上
からなる化合物であってもよく、よって、本発明で用い
るバッファ層の材料としては、上記３種類の酸化物から
なる下式で示される化合物が特に好適である。組成比
は、半導体層に用いられる材料に合わせて適宜設定すれ
ばよい。 （ＢｅＯ）X （ＺｎＯ）Y （ＨｇＯ）1-X-Y （ただし、０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦１、ｘ＋ｙ≦１であ
る）
【００１０】バッファ層の積層方法としては、特に制限
はなく、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気
相堆積法）、イオンクラスタービーム法、ＭＯＶＰＥ法
（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓ
ｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相エピタキシャル成長
法）、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈ
ａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハイドライド気相エピタキシ
ャル成長法）、ＭＢＥ法（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）、Ｇ
Ｓ−ＭＢＥ法（ガスソースＭＢＥ成長法）、ＣＢＥ（ケ
ミカルビームエピタキシャル成長法）等が挙げられ、生
産性の点から特にスパッタリングによって積層させるの
が好ましい。バッファ層の厚さは特に制限はないが、
０．０１〜２μｍ程度が好ましく、バッファ層上に積層
する半導体層の結晶性の点から特に、０．０２〜１．５
μｍ程度が好適である。バッファ層の厚さが０．０１μ
ｍ未満あるいは２μｍを越えると半導体層の結晶性が低
下する傾向にある。
はなく、例えば、スパッタリング、ＣＶＤ法（Ｃｈｅｍ
ｉｃａｌ Ｖａｐｏｒ Ｄｅｐｏｓｉｔｉｏｎ：化学気
相堆積法）、イオンクラスタービーム法、ＭＯＶＰＥ法
（Ｍｅｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓ
ｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：有機金属気相エピタキシャル成長
法）、ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈ
ａｓｅ Ｅｐｉｔａｘｙ：ハイドライド気相エピタキシ
ャル成長法）、ＭＢＥ法（ＭｏｌｅｃｕｌａｒＢｅａｍ
Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線エピタキシャル成長法）、Ｇ
Ｓ−ＭＢＥ法（ガスソースＭＢＥ成長法）、ＣＢＥ（ケ
ミカルビームエピタキシャル成長法）等が挙げられ、生
産性の点から特にスパッタリングによって積層させるの
が好ましい。バッファ層の厚さは特に制限はないが、
０．０１〜２μｍ程度が好ましく、バッファ層上に積層
する半導体層の結晶性の点から特に、０．０２〜１．５
μｍ程度が好適である。バッファ層の厚さが０．０１μ
ｍ未満あるいは２μｍを越えると半導体層の結晶性が低
下する傾向にある。
【００１１】また、本発明で用いる窒化ガリウム系化合
物半導体層の材料としては、通常使用されるものであれ
ば特に制限はなく、例えば、ＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ
系材料、ＩｎＧａＮ系材料、ＩｎＧａＡｌＮ系材料等が
挙げられる。また、窒化ガリウム系化合物半導体層の構
造は、発光素子、受光素子、電子デバイスとして用いら
れる窒化ガリウム系化合物半導体素子を形成するもので
あれば特に制限はない。例えば、発光素子として用いら
れる窒化ガリウム系化合物半導体素子の半導体層の構造
の一つに、ダブルヘテロ構造があるが、該ダブルヘテロ
構造の半導体層は、通常、バッファ層、ｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層からなるものである。
物半導体層の材料としては、通常使用されるものであれ
ば特に制限はなく、例えば、ＧａＮ系材料、ＡｌＧａＮ
系材料、ＩｎＧａＮ系材料、ＩｎＧａＡｌＮ系材料等が
挙げられる。また、窒化ガリウム系化合物半導体層の構
造は、発光素子、受光素子、電子デバイスとして用いら
れる窒化ガリウム系化合物半導体素子を形成するもので
あれば特に制限はない。例えば、発光素子として用いら
れる窒化ガリウム系化合物半導体素子の半導体層の構造
の一つに、ダブルヘテロ構造があるが、該ダブルヘテロ
構造の半導体層は、通常、バッファ層、ｎ型クラッド
層、活性層、ｐ型クラッド層からなるものである。
【００１２】上記のダブルヘテロ構造において、各層は
上記の中から適宜選んだ材料によって単結晶を成長させ
てなるものである。例えば、半導体層のバッファ層に
は、ＡｌＮ、ＧａＮなどを用いることができる。また、
ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層の材料は、活性層
に用いられる材料によって決定されるが、ＡｌX Ｇａ1-
X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＡｌＧａＮ系材料、Ｉｎ
X Ｇａ1-X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＩｎＧａＮ系材
料、ＩｎX ＧａY Ａｌ1-X-Y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるＩｎＧａＡｌＮ系材
料、ＧａＮなどを用いることができる。活性層に用いら
れる材料は、作製する素子の発光波長によって決定さ
れ、ＩｎX Ｇａ1-X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＩｎＧ
ａＮ系材料、ＧａＮなどを用いることができる。また、
上記のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層の各層
には、伝導制御のため、または発光中心を設けるために
ドーパントがドーピングされており、該ドーパントとし
ては、例えば、ｎ型クラッド層にはＳｉ、Ｇｅなどが、
活性層にはＺｎ、Ｃｄ、Ｓｉなどが、ｐ型クラッド層に
は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂｅなどが通常よく用いられて
いる。なお、上記の各層の厚さは、通常、バッファ層が
０．０１〜０．１μｍ程度、ｎ型クラッド層が２〜６μ
ｍ程度、活性層が０．００１〜０．１μｍ程度、ｐ型ク
ラッド層が０．３〜１．５μｍ程度である。
上記の中から適宜選んだ材料によって単結晶を成長させ
てなるものである。例えば、半導体層のバッファ層に
は、ＡｌＮ、ＧａＮなどを用いることができる。また、
ｎ型クラッド層およびｐ型クラッド層の材料は、活性層
に用いられる材料によって決定されるが、ＡｌX Ｇａ1-
X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＡｌＧａＮ系材料、Ｉｎ
X Ｇａ1-X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＩｎＧａＮ系材
料、ＩｎX ＧａY Ａｌ1-X-Y Ｎ（０≦ｘ≦１、０≦ｙ≦
１、０≦ｘ＋ｙ≦１）で表されるＩｎＧａＡｌＮ系材
料、ＧａＮなどを用いることができる。活性層に用いら
れる材料は、作製する素子の発光波長によって決定さ
れ、ＩｎX Ｇａ1-X Ｎ（０≦ｘ≦１）で表されるＩｎＧ
ａＮ系材料、ＧａＮなどを用いることができる。また、
上記のｎ型クラッド層、活性層、ｐ型クラッド層の各層
には、伝導制御のため、または発光中心を設けるために
ドーパントがドーピングされており、該ドーパントとし
ては、例えば、ｎ型クラッド層にはＳｉ、Ｇｅなどが、
活性層にはＺｎ、Ｃｄ、Ｓｉなどが、ｐ型クラッド層に
は、Ｚｎ、Ｍｇ、Ｃｄ、Ｂｅなどが通常よく用いられて
いる。なお、上記の各層の厚さは、通常、バッファ層が
０．０１〜０．１μｍ程度、ｎ型クラッド層が２〜６μ
ｍ程度、活性層が０．００１〜０．１μｍ程度、ｐ型ク
ラッド層が０．３〜１．５μｍ程度である。
【００１３】本発明において、上記の窒化ガリウム系化
合物半導体層の積層方法としては、通常使用されるもの
であれば特に制限はなく、例えば、ＭＯＶＰＥ法（Ｍｅ
ｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅ
ｐｉｔａｘｙ：有機金属気相エピタキシャル成長法）、
ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ：ハイドライド気相エピタキシャル成
長法）、ＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉ
ｔａｘｙ：液相エピタキシャル成長法）、ＭＢＥ法（Ｍ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線
エピタキシャル成長法）、ＧＳ−ＭＢＥ法（ガスソース
ＭＢＥ法）、ＣＢＥ（ケミカルビームエピタキシャル成
長法）等が挙げられる。
合物半導体層の積層方法としては、通常使用されるもの
であれば特に制限はなく、例えば、ＭＯＶＰＥ法（Ｍｅ
ｔａｌ Ｏｒｇａｎｉｃ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ Ｅ
ｐｉｔａｘｙ：有機金属気相エピタキシャル成長法）、
ＨＶＰＥ法（Ｈｙｄｒｉｄｅ Ｖａｐｏｒ Ｐｈａｓｅ
Ｅｐｉｔａｘｙ：ハイドライド気相エピタキシャル成
長法）、ＬＰＥ法（Ｌｉｑｕｉｄ Ｐｈａｓｅ Ｅｐｉ
ｔａｘｙ：液相エピタキシャル成長法）、ＭＢＥ法（Ｍ
ｏｌｅｃｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ：分子線
エピタキシャル成長法）、ＧＳ−ＭＢＥ法（ガスソース
ＭＢＥ法）、ＣＢＥ（ケミカルビームエピタキシャル成
長法）等が挙げられる。
【００１４】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体素子
は、半導体層の構造を適宜設定することによって、発光
素子、受光素子、電子デバイスとして使用できる。その
用途としては、例えば、ＬＥＤ、レーザー、紫外線セン
サ、トランジスタなどが挙げられる。
は、半導体層の構造を適宜設定することによって、発光
素子、受光素子、電子デバイスとして使用できる。その
用途としては、例えば、ＬＥＤ、レーザー、紫外線セン
サ、トランジスタなどが挙げられる。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に本発明の一実施態様とし
て、窒化ガリウム系化合物半導体素子の構造の一例を示
す。図１の窒化ガリウム系化合物半導体素子の作製方法
の一例を以下に説明する。なお、この例において、基板
には石英ガラスを用い、バッファ層にはＺｎＯを用い、
窒化ガリウム系化合物半導体層は、バッファ層にはＡｌ
Ｎ層を、ｎ型クラッド層にはＳｉドープしたＧａＮ層
を、活性層にはＺｎドープしたＩｎＧａＮ層を、ｐ型ク
ラッド層にはＭｇドープしたＧａＮ層をそれぞれ用いる
ことにする。
て、窒化ガリウム系化合物半導体素子の構造の一例を示
す。図１の窒化ガリウム系化合物半導体素子の作製方法
の一例を以下に説明する。なお、この例において、基板
には石英ガラスを用い、バッファ層にはＺｎＯを用い、
窒化ガリウム系化合物半導体層は、バッファ層にはＡｌ
Ｎ層を、ｎ型クラッド層にはＳｉドープしたＧａＮ層
を、活性層にはＺｎドープしたＩｎＧａＮ層を、ｐ型ク
ラッド層にはＭｇドープしたＧａＮ層をそれぞれ用いる
ことにする。
【００１６】まず、ＶＡＤ法によって、石英ガラス基板
を作製した。次に、石英ガラス基板をスパッタ装置内に
入れ、スパッタ材料にはＺｎＯを用い、基板温度３００
℃、入射電力１５０Ｗ、圧力３ｍｍＴｏｒｒの条件で、
基板の上にＺｎＯバッファ層を０．１μｍの厚さで積層
させた。その後、ＭＯＶＰＥ法によって、上記バッファ
層の上に窒化ガリウム系化合物半導体層を積層させた。
詳しくは以下の通りである。まず、上記のＺｎＯバッフ
ァ層を積層させた石英ガラス基板を成長室内に入れ、基
板温度を１０５０℃にし、１０分間熱処理を行う。次
に、基板温度を５００℃に降温し、トリメチルアルミニ
ウムを３０ｃｃ／ｍｉｎの流量で、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉ
ｎの流量でそれぞれ成長室内に流してＡｌＮバッファ層
を０．３μｍ成長させる。次に基板温度を１０２０℃に
昇温し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉｎ、ＳｉＨ4 を３０ｃｃ／ｍ
ｉｎの流量でそれぞれ成長室内に流し、ＳｉドープＧａ
Ｎのｎ型クラッド層を約３μｍ成長させる。続いて、基
板温度を７００℃に降温し、トリメチルインジウムを２
００ｃｃ／ｍｉｎ、ＴＭＧを４０ｃｃ／ｍｉｎ、ＮＨ3
を４ｌ／ｍｉｎ、ジメチル亜鉛を１０ｃｃ／ｍｉｎの流
量でそれぞれ成長室内に流し、ＺｎドープＩｎ0.2Ｇａ
0.8 Ｎの活性層を０．０１μｍ成長させる。最後に基板
温度を１０２０℃に昇温し、ＴＭＧを５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉｎ、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウムを２０ｃｃ／ｍｉｎの流量でそれぞれ成長
室内に流し、ＭｇドープＧａＮのｐ型クラッド層を０．
８μｍ成長させた。
を作製した。次に、石英ガラス基板をスパッタ装置内に
入れ、スパッタ材料にはＺｎＯを用い、基板温度３００
℃、入射電力１５０Ｗ、圧力３ｍｍＴｏｒｒの条件で、
基板の上にＺｎＯバッファ層を０．１μｍの厚さで積層
させた。その後、ＭＯＶＰＥ法によって、上記バッファ
層の上に窒化ガリウム系化合物半導体層を積層させた。
詳しくは以下の通りである。まず、上記のＺｎＯバッフ
ァ層を積層させた石英ガラス基板を成長室内に入れ、基
板温度を１０５０℃にし、１０分間熱処理を行う。次
に、基板温度を５００℃に降温し、トリメチルアルミニ
ウムを３０ｃｃ／ｍｉｎの流量で、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉ
ｎの流量でそれぞれ成長室内に流してＡｌＮバッファ層
を０．３μｍ成長させる。次に基板温度を１０２０℃に
昇温し、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）を５０ｃｃ／ｍ
ｉｎ、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉｎ、ＳｉＨ4 を３０ｃｃ／ｍ
ｉｎの流量でそれぞれ成長室内に流し、ＳｉドープＧａ
Ｎのｎ型クラッド層を約３μｍ成長させる。続いて、基
板温度を７００℃に降温し、トリメチルインジウムを２
００ｃｃ／ｍｉｎ、ＴＭＧを４０ｃｃ／ｍｉｎ、ＮＨ3
を４ｌ／ｍｉｎ、ジメチル亜鉛を１０ｃｃ／ｍｉｎの流
量でそれぞれ成長室内に流し、ＺｎドープＩｎ0.2Ｇａ
0.8 Ｎの活性層を０．０１μｍ成長させる。最後に基板
温度を１０２０℃に昇温し、ＴＭＧを５０ｃｃ／ｍｉ
ｎ、ＮＨ3 を４ｌ／ｍｉｎ、ビスシクロペンタジエニル
マグネシウムを２０ｃｃ／ｍｉｎの流量でそれぞれ成長
室内に流し、ＭｇドープＧａＮのｐ型クラッド層を０．
８μｍ成長させた。
【００１７】
（実施例１）基板に石英ガラス（融点１５００℃）を用
い、バッファ層にＺｎＯ（Ｘ線回折におけるスペクトル
ピークの半値幅０．１°）を用い、上記と同様の条件に
て作製した窒化ガリウム系化合物半導体素子の電気特性
をキャリア濃度にて評価したところ、ｎ型クラッド層の
キャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型クラッド
層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。 （実施例２）基板に焼結法によって作製した多結晶シリ
コン（融点１４２０℃）を用いた以外は、上記と同様の
条件にて作製した窒化ガリウム系化合物半導体素子の電
気特性をキャリア濃度にて評価したところ、ｎ型クラッ
ド層のキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型ク
ラッド層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。
い、バッファ層にＺｎＯ（Ｘ線回折におけるスペクトル
ピークの半値幅０．１°）を用い、上記と同様の条件に
て作製した窒化ガリウム系化合物半導体素子の電気特性
をキャリア濃度にて評価したところ、ｎ型クラッド層の
キャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型クラッド
層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。 （実施例２）基板に焼結法によって作製した多結晶シリ
コン（融点１４２０℃）を用いた以外は、上記と同様の
条件にて作製した窒化ガリウム系化合物半導体素子の電
気特性をキャリア濃度にて評価したところ、ｎ型クラッ
ド層のキャリア濃度は１×１０18ｃｍ-3であり、ｐ型ク
ラッド層のキャリア濃度は１×１０17ｃｍ-3であった。
【００１８】
【発明の効果】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体素
子は、ガラス基板または多結晶基板であって融点１２０
０℃以上の高融点材料からなる基板上にバッファ層を介
して窒化ガリウム系化合物半導体層が積層されてなるこ
とによって、生産性に優れた窒化ガリウム系化合物半導
体素子を得ることができる。また、上記バッファ層がII
族元素の酸化物であることによって、素子の光学特性お
よび電気特性を向上することができる。また、上記バッ
ファ層がＺｎＯであることによって、さらに素子の光学
特性および電気特性を向上することができる。
子は、ガラス基板または多結晶基板であって融点１２０
０℃以上の高融点材料からなる基板上にバッファ層を介
して窒化ガリウム系化合物半導体層が積層されてなるこ
とによって、生産性に優れた窒化ガリウム系化合物半導
体素子を得ることができる。また、上記バッファ層がII
族元素の酸化物であることによって、素子の光学特性お
よび電気特性を向上することができる。また、上記バッ
ファ層がＺｎＯであることによって、さらに素子の光学
特性および電気特性を向上することができる。
【図１】本発明の窒化ガリウム系化合物半導体素子の構
造の一例である。
造の一例である。
１：基板 ２：バッファ層 ３：窒化ガリウム系半導体層 ３−１：バッファ層 ３−２：ｎ型クラッド層 ３−３：活性層 ３−４：ｐ型クラッド層
Claims (3)
- 【請求項１】 ガラス基板または多結晶基板であって融
点１２００℃以上の高融点材料からなる基板上にバッフ
ァ層を介して窒化ガリウム系化合物半導体層が積層され
てなることを特徴とする窒化ガリウム系化合物半導体素
子。 - 【請求項２】 上記バッファ層がII族元素の酸化物であ
る請求項１記載の窒化ガリウム系化合物半導体素子。 - 【請求項３】 上記バッファ層がＺｎＯである請求項１
または請求項２記載の窒化ガリウム系化合物半導体素
子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34972795A JPH09172199A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP34972795A JPH09172199A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09172199A true JPH09172199A (ja) | 1997-06-30 |
Family
ID=18405698
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP34972795A Pending JPH09172199A (ja) | 1995-12-20 | 1995-12-20 | 窒化ガリウム系化合物半導体素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09172199A (ja) |
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-
1995
- 1995-12-20 JP JP34972795A patent/JPH09172199A/ja active Pending
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