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金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法及びこの方法を用いて製造した光放出半導体デバイス コモンズ 外国出願あり

国内特許コード P03A001486
整理番号 ShIP‐Y803
掲載日 2003年8月28日
出願番号 特願平10-077140
公開番号 特開平11-274561
登録番号 特許第2884083号
出願日 平成10年3月25日(1998.3.25)
公開日 平成11年10月8日(1999.10.8)
登録日 平成11年2月12日(1999.2.12)
発明者
  • 角谷 正友
  • 吉本 護
  • 福家 俊郎
出願人
  • 学校法人静岡大学
発明の名称 金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法及びこの方法を用いて製造した光放出半導体デバイス コモンズ 外国出願あり
発明の概要 絶縁性基板上に形成した金属層上に単結晶構造の半導体層を直接形成できる金属層上に単結晶の半導体層を形成する方法を提供する。本発明による金属層上に単結晶の半導体層を形成する方法においては、層形成されるべき表面を有する絶縁性基板上に金属層を形成し、この金属層(11)上に単結晶構造の半導体層を形成するに当たり、単結晶の結晶構造を有する絶縁性基板(10)上に、エピタキシャル成長した金属層(11)を形成し、この金属層上に、エピタキシャル成長法により単結晶の結晶構造を有する半導体層(12)を形成することを特徴とする。
従来技術、競合技術の概要 窒化ガリウム(GaN)をベース材料とする青色半導体レーザの実用化が強く要請されている。図1は従来の窒化ガリウムをベース材料と半導体レーザの構造を示す線図である。窒化ガリウムは単結晶のウエハを製造することができないため、基板材料としてサファイア基板1が用いられ、このサファイア基板1上に窒化ガリウムのバッファ層2が形成され、このバッファ層2上に例えば3μmの厚い厚さのn型の窒化ガリウムの第1のクラッド層3が形成されている。そして、このクラッド層3上に活性層4が形成され、活性層上にp型の第2のクラッド層5が形成され、この第2のクラッド層上にp-電極6が形成されている。n-電極を形成するため、パターニング処理を行って第1のクラッド層3の側部が部分的に除去され、第1のクラッド層3の側部にn-電極7が形成されている。この半導体レーザの電流通路は、n-電極7、第1のクラッド層3、活性層4、第2のクラッド層5及びp-電極6に沿って形成される。
産業上の利用分野 絶縁性基板上に金属-半導体の層構造体を形成する方法及びこの方法により製造した光放出半導体デバイス
特許請求の範囲 【請求項1】 層形成されるべき表面を有する絶縁性基板上に金属層を形成し、この金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成するに当たり、単結晶の結晶構造を有する絶縁性基板上に、エピタキシャル成長した金属層を形成し、この金属層上に、エピタキシャル成長法により単結晶の結晶構造を有する半導体層を形成することを特徴とする金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項2】 前記絶縁性基板をサファイア基板で構成し、このサファイア基板の層形成されるべき面をc面とし、このサファイア基板のc面上に白金の層を(111)方向に堆積し、形成された白金層上にIII 族の窒化物半導体材料層をエピタキシャル成長法により形成することを特徴とする請求項1に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項3】 前記白金層をスパッタリング処理により堆積することを特徴とする請求項2に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項4】 前記スパッタリング工程において、サファイア基板を400℃~700℃の温度範囲に維持しながら白金層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項3に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項5】 前記基板の温度をほぼ500℃としたことを特徴とする請求項4に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項6】 前記白金のエピタキシャル層を成長した後、不活性ガス雰囲気下において600~900℃の温度範囲でアニール処理を行い、その後半導体層をエピタキシャル成長させることを特徴とする請求項2に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項7】 前記半導体層のエピタキシャル成長工程を、低温エピタキシャル成長工程と高温エピタキシャル成長工程との2段階により行うことを特徴とする請求項2に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項8】 前記低温エピタキシャル成長工程中において基板をほぼ600℃維持し、高温エピタキシャル成長工程において基板をほぼ1000℃に維持することを特徴とする請求項7に記載の金属層上にエピタキシャル成長した単結晶の半導体層を形成する方法。
【請求項9】 前記窒化物半導体材料を窒化ガリウムとし、有機金属気相成長法により単結晶の窒化ガリウム層を形成することを特徴とする請求項2に記載の金属層上に単結晶の半導体層を形成する方法。
【請求項10】 層形成されるべき表面を有する絶縁性基板上に金属層を形成し、この金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成するに当たり、層形成すべき面としてc面を有するサファイア基板を用意し、このサファイア基板のc面上に、スパッタリング処理により白金層を(111)方向に堆積し、堆積した白金層上にエピタキシャル成長法により窒化ガリウム層を堆積することを特徴とすることを特徴とする金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項11】 前記窒化ガリウム層を堆積する際、前記基板を第1の温度に維持しながら第1の窒化ガリウム層を形成し、その後基板を前記第1の温度よりも高い第2の温度に維持しながら前記第1の窒化ガリウム層よりも厚い第2の窒化ガリウム層を堆積することを特徴とする請求項10に記載の金属層上に単結晶の半導体層を形成する方法。
【請求項12】 前記第1の温度をほぼ600℃とし、前記第2の温度をほぼ1000℃としたことを特徴とする請求項11に記載の金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項13】 層形成されるべき表面を有する絶縁性基板上に金属層を形成し、この金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成するに当たり、層形成すべき面としてc面を有するサファイア基板を用意し、このサファイア基板のc面上に、スパッタリング処理により白金層を(111)方向に堆積し、堆積した白金層上にエピタキシャル成長法により窒化アルミニウムのバッファ層を形成し、このバッファ層上にエピタキシャル成長法により窒化ガリウム層を堆積することを特徴とする金属層上にエピタキシャル成長した半導体層を形成する方法。
【請求項14】 層形成されるべき表面を有する単結晶構造の絶縁性基板と、この絶縁性基板上に形成され、単結晶構造を有し第1の電極を構成する第1の金属層と、この第1の金属層上にエピタキシャル成長法により形成した第1導電型の第1のクラッド層と、この第1のクラッド層上に形成した活性層と、この活性層上に形成され、前記第1導電型とは反対の第2導電型の第2のクラッド層と、この第2クラッド層上に形成した第2の電極とを具えることを特徴とする光放出半導体デバイス。
【請求項15】 前記絶縁性基板をサファイア基板で構成し、このサファイア基板の層形成されるべき面をc面とし、前記第1の金属層を、スパッタリング処理によりサファイア基板のc面上に(111)方向に形成した白金層とし、前記第1及び第2のクラッド層を有機金属気相成長法により堆積した窒化ガリウム層で構成したことを特徴とする請求項14に記載の光放出半導体デバイス。
【請求項16】 前記第1の金属層と第1のクラッド層との間に窒化ガリウム又は窒化アルミニウムのバッファ層が介在することを特徴とする請求項15に記載の光放出半導体デバイス。
産業区分
  • 固体素子
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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出願権利状態 権利存続中
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