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半導体素子用基板、半導体素子の製造方法及び半導体素子 コモンズ

国内特許コード P04A005601
整理番号 ShIP‐Z005
掲載日 2005年1月18日
出願番号 特願2000-225122
公開番号 特開2002-037698
登録番号 特許第3538634号
出願日 平成12年7月26日(2000.7.26)
公開日 平成14年2月6日(2002.2.6)
登録日 平成16年4月2日(2004.4.2)
発明者
  • 角谷 正友
  • 福家 俊郎
  • 吉村 克彦
出願人
  • 国立大学法人静岡大学
発明の名称 半導体素子用基板、半導体素子の製造方法及び半導体素子 コモンズ
発明の概要 【課題】 GaN単結晶と常温のみならず層形成時の加熱時においても格子定数が極めて一致する新規な基板を用い、貫通転位の極めて少ないGaN単結晶層を有する半導体素子を得る。
【解決手段】 ペロブスカイト構造の(La0.29Sr0.71)(Al0.65Ta0.35)O3基板上に、AlN下地層を好ましくは9~18nmの厚さに形成する。次いで、このAlN下地層上に、1100℃以下の温度でGaN単結晶層をエピタキシャル成長させて形成する。
従来技術、競合技術の概要


GaNは直接遷移型の半導体で、青色領域又は紫外光領域での発光デバイス及び受光デバイスへの応用が実現されている。現在においては、サファイア基板上にバッファ層を介してGaN層を形成することにより、不純物などを含まない高品質のGaN層を得ている。しかしながら、GaN層とサファイア基板との間の大きな格子定数差に起因して、GaN層には多数の貫通転位が存在し、上記発光デバイスや受光デバイスに用いた場合における、これらデバイスの寿命を短命化する原因となっていた。
かかる観点より、GaN単結晶と格子定数の近いLiGaO2、LiAlO2、及びScMgAlO3などの基板を用いることが検討されている。一方、GaN層を形成する際においては、基板を高温に加熱することによって行う。このため、常温においては、前記基板とGaN単結晶との格子定数が一致していても、実際の層形成時においては、これらの格子定数がずれてしまう場合があった。
また、GaN層の形成は、アンモニアガスなどを用いた還元性雰囲気で行うため、前記のような酸化物系の材料からなる基板においては、層形成時の安定性についても問題があった。したがって、上記のような基板を用いることにより、十分実用に耐え得るGaN層を具える半導体素子は実現されるに至っていないのが現状である。

産業上の利用分野


本発明は、半導体素子、半導体素子用基板、及び半導体素子の製造方法に関し、さらに詳しくは発光デバイス、トランジスタ、太陽電池、及び光センサなどに好適に用いることのできる半導体素子、及びそれに用いる基板、さらにはその半導体素子を製造する方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
(La0.29Sr0.71)(Al0.65Ta0.35)なる組成を有し、ペロブスカイト型の結晶構造を有する単結晶材料からなる基材と、
前記基材上に形成されたAlN下地層と、
を具え、
前記AlN下地層は、GaN単結晶層を形成する際に使用するアンモニアガスと前記基材との反応を阻止するように機能することを特徴とする、前記GaN単結晶層を含む半導体素子用基板。

【請求項2】
ペロブスカイト構造の(La0.29Sr0.71)(Al0.65Ta0.35)O3基材を準備する工程と、
前記(La0.29Sr0.71)(Al0.65Ta0.35)O3基材上にAlN下地層を形成する工程と、
前記AlN下地層上に、1100℃以下の温度でGaN単結晶層をエピタキシャル成長させて形成する工程と、
を含み、
前記AlN下地層は、前記GaN単結晶層を形成する際に使用するアンモニアガスと前記基材との反応を阻止するように機能させたことを特徴とする、半導体素子の製造方法。

【請求項3】
前記GaN単結晶層をエピタキシャル成長させる温度が、700~1100℃であることを特徴とする、請求項2に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項4】
前記AlN下地層の厚さが、9~18nmであることを特徴とする、請求項2又は3に記載の半導体素子の製造方法。

【請求項5】
ペロブスカイト構造の(La0.29Sr0.71)(Al0.65Ta0.35)O3基材と、この基材上に形成されたAlN下地層と、このAlN下地層上に形成されたGaN単結晶層とを具え、
前記AlN下地層は、前記GaN単結晶層を形成する際に使用するアンモニアガスと前記基材との反応を阻止するように機能することを特徴とする、半導体素子。

【請求項6】
前記AlN下地層の厚さが、9~18nmであることを特徴とする、請求項5に記載の半導体素子。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2000225122thum.jpg
出願権利状態 登録
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