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GaN層の選択成長方法 実績あり

国内特許コード P160013107
整理番号 H19-037
掲載日 2016年7月8日
出願番号 特願2007-078580
公開番号 特開2008-243895
登録番号 特許第5205613号
出願日 平成19年3月26日(2007.3.26)
公開日 平成20年10月9日(2008.10.9)
登録日 平成25年3月1日(2013.3.1)
発明者
  • 只友 一行
  • 星野 勝之
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 GaN層の選択成長方法 実績あり
発明の概要 【課題】
本発明は、追加の工程を必要とすることなく転位密度低減を図ったGaN層の選択成長方法を提供することを課題とする。
【解決手段】
凹凸表面を有するサファイア基板を用意し、成長温度T(℃)と、水素と窒素を含むガス雰囲気に係るF値(=水素流量/(水素流量+窒素流量))を調整することにより、凸部からの成長を抑止する一方凹部からの成長を促進させ、サファイア基板の凹部から成長を開始して凸部上に横方向成長させることを特徴とするMOVPE法によるGaN層の選択成長方法。
【選択図】図1
従来技術、競合技術の概要


窒化ガリウム(GaN)等のGaN系化合物半導体は、青色発光ダイオード、レーザダイオードさらには電子デバイス用の原材料として、従来より研究が進められている。
またGaN系化合物では、LED素子の光取り出し効率向上や転位低減等のためのGaN層の成長方法に関して多数の提案がなされている。その一つとして凹凸加工を施したサファイア基板上へのGaN層の成長方法が試みられている。



凹凸を施した表面を有するサファイア基板上に普通にGaNを成長させると、図4のように凹凸部双方からGaN層が成長する。図4(a)(b) はサファイアの面方位が異なる。紙面方向が、(a)ではサファイアのa軸、(b)ではm軸である。
上記の成長方法によると、従来の成長方法で得られたGaN層よりも特性は改善されるが、(a)の場合は凸部から成長するGaN層が基板表面の転位等の欠陥を引き継いで成長するため転位密度が減少しない欠点があった。また、(b)の場合は全体的に転位密度は減少するが、転位の減少の割合は小さい欠点があった。例えば非特許文献1によると、10[cm-2]オーダー以上の転位密度がなお残存していることが明記されている。



このため特許文献1では、凸部をシリコン酸化膜で被覆することにより、凸部からの成長を抑止してサファイア基板の凹部から成長を開始して、凸部上に横方向成長をさせるGaN層の選択成長方法が提案されている。
ところがこの方法では、凸部をシリコン酸化膜で被覆するための工程をさらに必要とするという問題点を有する。
【特許文献1】
特開2004-55799号公報
【非特許文献1】
K.Tadatomo etal.,Jpn.J.Appl.Phys.40(2001)L583
【非特許文献2】
K.Tadatomo etal.,J.Light&Vis.Env.Vol.27,No3,2003

産業上の利用分野


本発明は、GaN層の選択成長方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
凹凸表面を有するサファイア基板に、アンモニアガス、水素及び窒素ガスを含む混合ガスを用いるMOVPE法によりGaN層を形成する方法において、成長温度T(℃)とガス雰囲気に係るF値(=水素流量/(水素流量+窒素流量))(容積比)を下記関係に調整することを特徴とするGaN層の形成方法。
F>-0.004T+5.2
但し、F≦1.0

【請求項2】
上記成長温度とF値の関係は、下記の範囲から選定されることを特徴とする請求項1に記載のGaN層の形成方法。
F≧-0.004T+5.4
但し、F≦1.0

【請求項3】
上記成長温度範囲は、1050~1300℃であることを特徴とする請求項1又は2に記載のGaN層の形成方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 登録
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