JPH10290051A

JPH10290051A - 半導体装置とその製造方法

Info

Publication number: JPH10290051A
Application number: JP9939297A
Authority: JP
Inventors: Yuji Hiratani; 雄二平谷
Original assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Current assignee: Furukawa Electric Co Ltd
Priority date: 1997-04-16
Filing date: 1997-04-16
Publication date: 1998-10-27

Abstract

(57)【要約】【課題】窒化物系III−Ｖ族化合物半導体から成り、
表面モルホロジーが優れている半導体装置とその製造方
法を提供する。【解決手段】この半導体装置は、基板１と窒化物系II
I−Ｖ族化合物半導体から成る少なくとも１層のエピタ
キシャル成長層３との間に、厚みが５〜１００nmで、か
つ炭素濃度が１０¹⁸〜１０²⁰cm^-3の窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体の緩衝層２が形成されており、この緩衝層
は、まず最初に、前記基板の表面にIII族元素の単体を
供給し、ついで、前記III族元素の単体と一緒にジメチ
ルヒドラジンやモノメチルヒドラジンのような炭素およ
び窒素を構成元素とする化合物を供給することによって
形成される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物系III−Ｖ
族化合物半導体から成るエピタキシャル成長層で構成さ
れている半導体装置とその製造方法に関し、更に詳しく
は、前記エピタキシャル成長層の表面モルホロジーが優
れており、基板に対して垂直方向にも駆動電流を流すこ
とができるので、紫外−青色発光のレーザダイオード
（ＬＤ）としても使用可能な半導体装置とそれを製造す
る方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ＧａＡｓやＧａＰに代表されるIII−Ｖ
族化合物半導体のエピタキシャル成長層を備えた半導体
装置は、半導体レーザやダイオードなどの発光素子、ホ
トダイオードやホトトランジスタなどの受光素子、また
ＦＥＴやＨＢＴなどの電子素子として注目されている。

【０００３】そして、これらIII−Ｖ族化合物半導体の
うち、一般式：Ｉｎ_xＡｌ_yＧａ_1-x-yＮ（ただし、０≦ｘ≦１，０≦ｙ＜１）で示される窒化物
系III−Ｖ族化合物半導体は、可視光域から紫外域に亘
って使用可能な発光・受光素子の材料として重要視さ
れ、とくにＧａＮは青色発光ダイオードの材料として注
目されている。

【０００４】ところで、ＧａＮに代表される窒化物系II
I−Ｖ族化合物半導体の結晶を成長させるためには、こ
れら材料がいずれも高融点で、しかもその融点における
蒸気圧が高いということもあって、ＧａＡｓ，ＧａＰ，
ＩｎＰのように、水平ブリッジマン法や引上げ法を適用
することができない。すなわち、窒化物系III−Ｖ族化
合物半導体のバルク結晶の製造は困難であり、そのた
め、その単結晶基板を得ることは不可能である。

【０００５】したがって、結晶成長に際しては、成長用
の基板として単結晶基板を用いることができないのであ
るから、必然的に異種材料の基板が用いられる。しかし
ながら、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体の結晶成長の
場合、ＧａＡｓやＩｎＰの場合とは異なり、その格子定
数と熱膨張係数に整合した材料の成長用基板は存在しな
い。

【０００６】現在、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体の
エピタキシャル結晶成長に用いられている基板は、比較
的良質な結晶成長を実現できるということで、サファイ
ヤ（Ａｌ₂Ｏ₃）が主要に採用されている。しかしなが
ら、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体の結晶格子定数と
Ａｌ₂Ｏ₃結晶との間における格子不整合率は、概ね、１
３％であるので、このまま単純にエピタキシャル成長法
を適用しても、窒化物系III−Ｖ族化合物半導体の良質
な結晶を得ることはできない。

【０００７】このようなことから、現在では、Ａｌ₂Ｏ₃
やアルミナの基板の上に、例えば温度４００〜６００℃
の低温で厚みが１０〜５０nm程度である非晶質構造のＧ
ａＮやＡｌＮを緩衝層として一旦形成してミスフィット
転位を防止できるような措置を施し、ついでこの緩衝層
の上にＧａＮなどの単結晶をエピタキシャル成長させ
て、目的の層構造を形成するという方法が行われてい
る。

【０００８】しかしながら、上記した緩衝層は、その上
に順次積層されていくエピタキシャル成長層におけるミ
スフィット転位を必ずしも完全に抑制することはできな
い。そのため、形成するエピタキシャル成長層の表面に
は組織欠陥が発生してモルホロジーの劣化が認められる
とともに、得られた装置は発光輝度も発光効率も低くな
るという傾向を示している。

【０００９】また、基板がＡｌ₂Ｏ₃の場合には次のよう
な問題も生じてくる。すなわち、用いている基板は電気
絶縁性であるため、例えば当該基板の裏面に装置駆動用
の電極を取り付けることができず、電極を取り付ける場
合には、形成したエピタキシャル成長層にプラス極とマ
イナス極を平面的に装荷せざるを得ない。このことは、
従来のＧａＡｓやＩｎＰを基板として用いる場合に比
べ、製造工程数は約倍になることを意味する。

【００１０】また、Ａｌ₂Ｏ₃の劈開面はシャープに現れ
ないので、半導体レーザのように、劈開面を共振器とし
て機能させるような素子用の装置にはならないという問
題もある。このようなことから、結晶成長用の基板に関
しては、前記したＡｌ₂Ｏ₃材料に代わる材料の検討が進
められており、その材料の１つとしてＳｉ単結晶が提案
されている。

【００１１】Ｓｉ基板を用いて製造した半導体装置の場
合には、基板としてＡｌ₂Ｏ₃材料を用いて製造した装置
における上記した２つの問題が解決されるので青色発光
用ＬＤとしての可能性が示唆されている。また、現在の
Ｓｉ単結晶の製造技術の水準を考慮すれば、基板自体を
大面積でかつ高品位にすることができるので、製造され
る半導体装置の製造コストを安価にすることができると
いう利点がある。

【００１２】Ｓｉ基板の上に窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体のエピタキシャル成長層を形成する方法としては
次のような方法が知られている。例えば、Ｓｉ基板の表
面に、Ａｌ₂Ｏ₃基板の場合と同じようにＡｌＮやＧａＮ
の緩衝層を形成し、ついで、III族元素源としては有機
金属化合物や単体を用い、またＶ族元素源にはアンモニ
アや窒素プラズマを用いて、前記緩衝層の上に目的とす
るエピタキシャル成長層を形成する方法である。

【００１３】その場合、緩衝層として機能させるＡｌＮ
層やＧａＮ層に関しては、その厚みや結晶性の制御に主
たる注意が払われている。しかしながら、この方法の場
合、現状では、例えば窒素プラズマを制御することはか
なり難しいという問題があり、また仮に表面モルホロジ
ーが優れた成長層が形成されたとしても、それを工業的
レベルで再現性よく量産することは困難である。

【００１４】また、特開平８−５６０１５号公報には、
結晶成長用の基板としてＳｉ基板を用いる半導体薄膜の
製造方法が提案されている。この方法では、目的とする
エピタキシャル成長層の形成に先立ち、水素ガスと例え
ばメタンガスを含有する加熱雰囲気下でＳｉ基板を熱処
理して当該Ｓｉ基板の表面に直接炭化層（炭素の拡散
層）を形成する。そして、この炭化層（ＳｉＣ層）を緩
衝層として機能させ、当該炭化層の上に目的とするエピ
タキシャル成長層を形成する。

【００１５】この方法では、Ｓｉ基板の表層部を構成し
ているＳｉＣ層の格子定数は、例えばＧａＮの格子定数
と近接した値であるため、このＳｉＣ層の上に形成され
ていくエピタキシャル成長層へのミスフィット転位の伝
搬は抑制され、もって成長層の表面モルホロジーは向上
するとされている。

【００１６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、結晶成長用
の基板がいかなる材料であっても、そこに形成された窒
化物系III−Ｖ族化合物半導体のエピタキシャル成長層
における表面モルホロジーは良好であり、したがって、
例えば基板としてＳｉ基板を用いれば、当該Ｓｉ基板の
裏面にも駆動用電極を装荷することにより良好な発光特
性を有する青色発光ＬＤにすることもできる新規な半導
体装置とその製造方法の提供を目的とする。

【００１７】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、基板と窒化物系III−Ｖ族
化合物半導体から成る少なくとも１層のエピタキシャル
成長層との間に、厚みが５〜１００nmで、かつ炭素濃度
が１０¹⁸〜１０²⁰cm^-3の窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体の緩衝層が形成されていることを特徴とする半導体装
置が提供される。

【００１８】とくに、前記基板がＳｉ基板であり、また
前記緩衝層が、Ａｌ_1-xＧａ_xＮ（ただし、０≦ｘ≦１）
で示される組成の半導体装置が提供される。また、本発
明においては、基板の表面に、窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体から成る緩衝層と少なくとも１層のエピタキシ
ャル成長層とをこの順序で積層して半導体装置を製造す
る方法において、前記緩衝層を形成する際に、まず最初
に、前記基板の表面にIII族元素の単体を供給し、つい
で、前記III族元素の単体と一緒に炭素および窒素を構
成元素とする化合物を供給することを特徴とする半導体
装置の製造方法（以下、第１の製造方法という）が提供
される。

【００１９】また、前記緩衝層を形成する際に、炭素を
ドーピングすることを特徴とする半導体装置の製造方法
（以下、第２の製造方法という）が提供される。

【００２０】

【発明の実施の形態】本発明の半導体装置の１例を図１
に示す。図１の層構造の場合、基板１の上には、後述す
る緩衝層２、更にその上にエピタキシャル成長層３が順
次積層されている。なお、エピタキシャル成長層は、図
１のように１層であることに限定されず、任意の複数層
であってよい。

【００２１】ここで、基板としては従来のようにＡｌ₂
Ｏ₃を用いてもよいが、基板の垂直方向にも駆動電流を
流すことを考慮して導電性の結晶基板を用いることが好
ましい。具体的には、Ｓｉ単結晶基板、ＧａＡｓやＧａ
ＰのようなIII−Ｖ族化合物半導体から成る単結晶基
板、６Ｈ−ＳｉＣなどをあげることができる。これらの
うち、安価に入手ができ、また大型化も容易であるなど
の点からＳｉ単結晶基板が好適である。

【００２２】基板１の上に形成される緩衝層２は、窒化
物系III−Ｖ族化合物半導体から成り、その厚みは５〜
１００nm、炭素濃度が１０¹⁸〜１０²⁰cm^-3になっている
ことを特徴とする。とくに、窒化物系III−Ｖ族化合物
半導体としては、次式：Ａｌ₁ _-xＧａ_xＮ（０≦ｘ≦１）
で示される組成のものが好ましい。理由はいまだ解明さ
れていないが、上記した緩衝層２が基板１とエピタキシ
ャル成長層３との間に形成されていると、前記エピタキ
シャル成長層の形成時におけるミスフィット転位の伝搬
が抑制され、もって形成されたエピタキシャル成長層の
表面モルホロジーが良好になる。

【００２３】この緩衝層２の形成に際し、その厚みを５
nmより薄くすると、形成された層はまだらな島状構造の
状態で形成されてしまい、そのため、この上に形成され
るエピタキシャル成長層の表面は平坦にならないという
問題が生ずる。また、緩衝層２の厚みが厚くなればなる
ほど、その上に形成されるエピタキシャル成長層の表面
モルホロジーは向上するものの、他方では、この緩衝層
における炭素濃度が後述する範囲にある場合には、抵抗
率が高くなっていくという問題が発生してきて、厚みが
１００nmより厚くなると、基板の垂直方向に駆動電流を
流すことが困難になってくる。このようなことから、緩
衝層２の厚みは５〜１００nmに設定される。

【００２４】一方、この緩衝層２には炭素が含有されて
いることを必要とする。その場合、炭素濃度が１０¹⁸cm
^-3より低くなると、その上に形成されたエピタキシャル
成長層における表面モルホロジーの劣化傾向が発現しは
じめるだけではなく、後述する第１の製造方法で当該緩
衝層を形成したときに、III族元素の単体が緩衝層の表
面に液滴となって付着することがあり、その後のエピタ
キシャル成長層の形成が不可能になることがある。

【００２５】また、炭素濃度が１０²⁰cm^-3より高くなる
と、理由は明確ではないが、形成された緩衝層と基板表
面との間に空隙が発生しやすくなってくる。とくに、基
板がＧａＡｓ基板やＧａＰ基板の場合に、上記空隙発生
が頻発する傾向にある。以上説明した緩衝層２の上に、
公知の成膜法によって、エピタキシャル成長層を積層し
て本発明の半導体装置が製造される。

【００２６】この半導体装置は例えば公知のガスソース
ＭＢＥ装置を用いて製造される。まず、第１の製造方法
について説明する。用いるガスソースＲＭＢＥ装置は、
ゲートバルブで互いに接続された試料準備室と結晶成長
室との２室からなり、それぞれには排気装置が配設され
ていて、両室内を所定の真空度にまで真空引きができる
ようになっている。

【００２７】試料準備室には基板ホルダが配設され、こ
こにセットされた基板を所定温度にまで加熱できるよう
になっている。一方、結晶成長室には、試料準備室から
搬送されてきた基板を把持する基板ホルダが配設され、
ここにセットされた基板の温度を制御できるようになっ
ている。

【００２８】そして、結晶成長室には、まず、III族元
素源の供給手段が装着されている。すなわち、金属Ｇａ
の供給手段、金属Ａｌの供給手段、金属Ｉｎの供給手段
などであって、具体的には、それぞれの金属を収容した
クヌードセンセルである。また、結晶成長層にはＮ源
（Ｖ族元素）の供給手段が装着されている。すなわち、
アンモニアの供給手段、ジメチルヒドラジンの供給手
段、モノメチルヒドラジンの供給手段などであって、こ
れらから、マスフローコントローラで流量を精密制御し
たＮ源が結晶成長室内にセットされている基板に照射さ
れるようになっている。

【００２９】更に、結晶成長室には、金属Ｍｇをクヌー
ドセンセルに収容した金属Ｍｇの供給手段と金属Ｓｉを
クヌードセンセルに収容した金属Ｓｉの供給手段が装着
され、形成されるエピタキシャル成長層にこれら金属を
ドーピングして当該エピタキシャル成長層の導電性を制
御できるようになっている。また、結晶成長室には、放
射温度計と色温度計が装着されて、基板温度の測定・制
御ができるようになっており、更に、可動式の電離真空
計が装着されて、基板の表面に照射されるIII族元素の
照射密度を測定してその制御ができるようになってい
る。

【００３０】まず、基板に対して洗浄処理を行ったの
ち、当該基板を試料準備室の基板ホルダに保持し、室内
を所定の真空度にまで真空引きし、また基板を加熱する
ことにより、基板の表面に付着している水分などを除去
する。ついで、基板を結晶成長室に搬送して基板ホルダ
に保持して所定温度に加熱・保持し、その表面に緩衝層
を形成する操作に入る。その操作を、Ｓｉ基板の上にＧ
ａＮで緩衝層を形成する場合について説明する。

【００３１】まず最初に、金属ＧａをＳｉ基板の表面に
照射して基板表面に約１原子層程度の厚みの金属Ｇａの
層を形成する。ついで、金属Ｇａの照射を継続しなが
ら、更にジメチルヒドラジンまたは／およびモノメチル
ヒドラジンも同時に供給する。このジメチルヒドラジン
とモノメチルヒドラジンは、それぞれ、(ＣＨ₃)₂Ｎ・Ｎ
Ｈ₂，ＣＨ₃ＮＨ・ＮＨ₂で示されるように、炭素と窒素を
構成元素とする化合物である。すなわち、形成すべきＧ
ａＮ緩衝層にとっては、Ｎ源であると同時に炭素源でも
ある。

【００３２】したがって、上記した一連の操作により、
ジメチルヒドラジンやモノメチルヒドラジンは、熱分解
してその窒素元素は金属Ｇａを窒化し、同時にメチル基
の炭素元素は前記窒化物の中に分散して、Ｓｉ基板の上
には、炭素を含有するＧａＮ層が形成されることにな
る。ここでは、窒素源でもあり、また炭素源でもある材
料としてジメチルヒドラジンとモノメチルヒドラジンを
例示したが、本発明の場合、上記材料はこれに限定され
るものではなく、窒素と炭素を構成元素とする化合物で
あって、しかも熱分解して金属Ｇａと窒化物を形成でき
るような化合物であれば何であってもよい。上記したも
のの外に、例えば、フェニルヒドラジン，ターシャリー
ブチルアミン，アニリンなども使用することができる。

【００３３】第１の製造方法では、金属ＧａのＳｉ基板
への照射を最初に行い、ついで金属Ｇａとジメチルヒド
ラジンまたは／およびモノメチルヒドラジンを同時に供
給することが必須要件である。この操作において、例え
ば最初にジメチルヒドラジンやモノメチルヒドラジンを
Ｓｉ基板に照射したり、または金属Ｇａとジメチルヒド
ラジンまたは／およびモノメチルヒドラジンを同時に供
給するとＳｉ基板の表層部は窒化してＳｉＮｘに転化し
てしまい、その上に形成されるエピタキシャル成長層の
結晶性を劣化させることになってしまうからである。

【００３４】この操作において、Ｓｉ基板の温度が低す
ぎると、ジメチルヒドラジンやモノメチルヒドラジンの
熱分解が進まないため（表面がＧａ過剰になるため）基
板表面にＧａの液滴が生ずるなどの不都合が起こり、ま
た逆に高すぎると、緩衝層の上にモルホロジーが良好な
エピタキシャル成長が起こりづらいなどの不都合が生ず
るので、緩衝層の形成時における基板温度は５５０〜７
５０℃の範囲に制御することが好ましい。

【００３５】また、ジメチルヒドラジンやモノメチルヒ
ドラジンの照射量は、形成されるＧａＮ緩衝層の炭素濃
度に影響を与える。この炭素濃度を１０¹⁸〜１０²⁰cm^-3
に制御する場合には、これらＮ（Ｃ）源の照射量を２〜
１００sccmの範囲に設定すればよい。装置への負荷や形
成された緩衝層の再現性の問題を考えると、ジメチルヒ
ドラジンまたは／およびモノメチルヒドラジンの照射量
は２０〜５０sccmであることが好ましい。

【００３６】上記した操作を所定時間行うことによっ
て、Ｓｉ基板の上に厚みが５〜１００nmのＧａＮ層を形
成する。なお、Ａｌ_1-xＧａ_xＮ（０≦ｘ≦１）からなる
緩衝層を形成する場合には、前記した操作において、ま
ず最初にＳｉ基板の上に金属Ａｌまたは金属Ｇａのモノ
レイヤーを形成すればよい。

【００３７】このとき、緩衝層の形成時における温度範
囲はＡｌの組成比が大きくなるほど広くなる。そして、
ＡｌＮの場合は、５５０〜８５０℃の範囲になる。しか
しながら、Ａｌ_1-xＧａ_xＮ（０≦ｘ≦１）組成の場合、
Ａｌの含有量が増量し、層の厚みが厚くなるにつれて形
成される緩衝層にはクラックが入りやすくなるという問
題がある。

【００３８】そのため、Ａｌ_1-xＧａ_xＮ（０≦ｘ≦１）
の緩衝層を形成する場合には、Ｇａモル分率ｘに応じて
層の厚みを制御することが必要になる。すなわち、ｘ＞
0.８の組成の場合には厚みの上限値を１００nmに設定
し、ｘ＝0.８の組成（Ａｌ_0.2Ｇａ_0.8Ｎ）の場合には厚
みの上限値を５０nm、ｘ＝０の組成（ＡｌＮ）の場合に
は厚みの上限値を１０nmにそれぞれ設定する。そして、
０＜ｘ＜0.８の組成の場合には、緩衝層の厚みは、ｘの
値に対応してｘ＝０の場合の厚みの上限値（１０nm）と
ｘ＝0.８の場合の厚みの上限値（５０nm）を比較配分し
て得られた値を上限値にすればよい。

【００３９】このようにして形成した緩衝層の上に、II
I族元素源の供給手段から所定のIII族元素を、またＮ源
の供給手段からＮ源を供給して所定組成のエピタキシャ
ル成長層が形成される。なお、このとき、金属Ｍｇや金
属Ｓｉをドーピングすることにより、形成するエピタキ
シャル成長層の導電性が制御される。次に、第２の製造
方法について説明する。

【００４０】この製造方法で使用する装置の場合、前記
したガスソースＭＢＥ装置の結晶成長室に、更に、炭素
源の供給手段が装着されている。具体的には、プロパ
ン，ブタンのような供給手段が装着されている。これら
の流量はマスフローコントローラで制御される。また、
炭素源から炭素を効率よく緩衝層に取り込ませるため
に、その供給手段には加熱機構が付設されている。

【００４１】そして、緩衝層は次のようにして形成され
る。最初にＳｉ基板の上に金属Ｇａや金属Ａｌなどのモ
ノレイヤーを形成することは第１の製造方法の場合と同
様である。ついで、Ｎ源の供給手段からＮ源を、炭素源
の供給手段から炭素源を一緒に前記モノレイヤーの上に
照射する。このときのＮ源としては、炭素と窒素を構成
元素とする化合物でなくてもよい。具体的にはアンモニ
アを用いることができる。勿論、前記したジメチルヒド
ラジンやモノメチルヒドラジンなどをＮ源として使用す
ることもできる。

【００４２】この操作により、Ｓｉ基板の上には、炭素
源の熱分解により炭素がドーピングされた状態で含有し
ているＧａＮなどの窒化物系化合物半導体が所定の厚み
で成長し、目的とする緩衝層が形成される。

【００４３】

【実施例】

実施例１面方位（１１１）のｎ型Ｓｉ単結基板を用意した。この
基板をアセトンで超音波洗浄し、ついで硝酸による煮沸
を１分間−フッ酸への浸漬を１分間というサイクルを５
回反復して表面の自然酸化膜を除去したのち、ただちに
ガス源ＭＢＥ装置の試料準備室に導入して基板ホルダに
セットした。

【００４４】試料準備室を真空引きして室内の真空度を
１×１０^-6Paにし、更に基板を３００℃に加熱して表面
に吸着している水分子を除去した。ついで、基板を結晶
成長室に搬送して基板ホルダにセットし、室内の真空度
を１×１０^-7Paにした状態で基板を１０００℃で３０分
間加熱して熱クリーニングを行った。

【００４５】そして、次のようにして、Ｓｉ単結晶基板
の上にＧａＮから成る緩衝層を形成した。まず、基板温
度を６５０℃にまで降温して１０分間保持し、温度を安
定化させた。その状態を保持したまま、基板表面に金属
Ｇａを３秒間照射した。そのときの照射条件は、基板位
置に配設された可動式の電離真空計によるＧａ分子線の
圧力値が3.０×１０^-5Paを示すように設定した。この条
件のとき、基板の上には、約１層の厚みのＧａ層が形成
される。

【００４６】ついで、金属Ｇａの照射を継続しながら、
同時に、ジメチルヒドラジンを２０sccmの割合で１０分
間照射した。厚みが５０nmのＧａＮ層が形成された。つ
いで、Ｎ源をアンモニアに切り替えて基板温度を８５０
℃にまで昇温し、１０分間保持して温度の安定化を行っ
た。この状態を保持したまま、ＧａＮ層の上にエピタキ
シャル成長層を形成して発光装置を製造した。

【００４７】すなわちまず、アンモニアを照射しながら
同時にＧａとＳｉも照射して、キャリア濃度が２×１０
¹⁸cm^-3で厚みが２μｍのＳｉドープｎ型のＧａＮ層をク
ラッド層として形成し、更にその上に、Ｇａ，ＩｎとＭ
ｇとＳｉを照射して、ｎ型でキャリア濃度が１×１０¹⁷
cm^-3、厚みが0.１μｍのＩｎ_0.1Ｇａ_0.9Ｎを活性層とし
て形成した。更に、その上に、アンモニア，Ｇａ，Ｍｇ
を照射することにより、ｐ型でキャリア濃度が１×１０
¹⁸cm^-3のＧａＮクラッド層を形成した。

【００４８】得られた装置の最上層の表面をノマルスキ
ー顕微鏡で観察したところ、組織欠陥が存在しない鏡面
になっていた。なお、製造した装置につき、Ｓｉドープ
ｎ型ＧａＮ層（緩衝層）の炭素濃度を２次イオン質量分
析法（ＳＩＭＳ）で測定した。その結果、上記緩衝層に
おける炭素濃度は１×１０¹⁹cm^-3であった。

【００４９】なお、基板としてｐ型Ｓｉ単結晶基板を用
いたところ、製造した装置は実施例１と同様に表面モル
ホロジーが優れているものであった。実施例２〜５、比較例１〜３緩衝層を形成するときに、Ｎ源の種類とＮ源の照射量を
表１で示したように変化させたことを除いては実施例１
と同様にして発光装置を製造した。

【００５０】それらの発光装置の表面状態と緩衝層にお
ける炭素濃度を表１に示した。なお、表１におけるＮ源
の照射量は、基板近傍に配設した可動式の電離真空計で
測定した圧力値で示してある。

【００５１】

【表１】

【００５２】表１から明らかなように、炭素濃度が１０
¹⁸〜１０²⁰cm^-3である緩衝層を形成した装置（実施例２
〜５）は、その表面モルホロジーが優れている。

【００５３】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
半導体装置はＧａＮのような窒化物系III−Ｖ族窒化物
系化合物半導体から成るエピタキシャル成長層において
組織欠陥が発生せず、その表面モルホロジーが優れてい
る。そして、基板は例えばＳｉ基板のような導電性材料
であってもよいため、その裏面にも装置駆動用の電極を
装荷することができるので、本発明の装置は青色発光Ｌ
Ｄとして有用である。

【００５４】また、本発明の場合、基板にＳｉ基板を使
用することができるので、全体として大形な装置を安価
に製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の装置例を示す断面図である。

【符号の説明】

１基板２炭素を含有する緩衝層３エピタキシャル成長層

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】基板と、窒化物系III−Ｖ族化合物半導
体から成る少なくとも１層のエピタキシャル成長層との
間に、厚みが５〜１００nmで、かつ炭素濃度が１０¹⁸〜
１０²⁰cm^-3の窒化物系III−Ｖ族化合物半導体の緩衝層
が形成されていることを特徴とする半導体装置。
【請求項２】前記基板がＳｉ基板である請求項１の半
導体装置。
【請求項３】前記緩衝層を形成する窒化物系III−Ｖ
族化合物半導体が、次式：Ａｌ_1-xＧａ_xＮ（ただし、ｘ
は、０≦ｘ≦１を満足する数を表す）で示される組成を
有する請求項１の半導体装置。
【請求項４】基板の表面に、窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体から成る緩衝層と少なくとも１層のエピタキシ
ャル成長層とをこの順序で積層して半導体装置を製造す
る方法において、前記緩衝層を形成する際に、まず最初に、前記基板の表
面にIII族元素の単体を供給し、ついで、前記III族元素
の単体と一緒に炭素および窒素を構成元素とする化合物
を供給することを特徴とする半導体装置の製造方法。
【請求項５】前記炭素および窒素を構成元素とする化
合物が、ジメチルヒドラジンまたは／およびモノメチル
ヒドラジンである請求項４の半導体装置の製造方法。
【請求項６】基板の表面に、窒化物系III−Ｖ族化合
物半導体から成る緩衝層と少なくとも１層のエピタキシ
ャル成長層とをこの順序で積層して半導体装置を製造す
る方法において、前記緩衝層を形成する際に、炭素をドーピングすること
を特徴とする半導体装置の製造方法。