3～5族化合物半導體及其製造方法
2023-12-07 23:47:46
專利名稱：3～5族化合物半導體及其製造方法
技術領域：
本發明涉及按所述順序至少具有襯底、緩衝層和用通式InxGayAlzN(式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)表示的3～5族化合物半導體晶體層的3～5族化合物半導體及其製造方法。
背景技術：
作為紫外或藍色的發光二極體或者紫外或藍色的雷射二極體等發光元件的材料，知道具有用通式InxGayAlzN(其中x+y+z＝1，0＜x≤1、0≤y＜1、0≤z＜1)表示的3～5族化合物半導體晶體層的3～5族化合物半導體。以下往往將該通式中的x、y及z分別記為InN混晶比、GaN混晶比、及AlN混晶比。該3～5族化合物半導體中，特別是含有混晶比10％以上的InN的半導體能夠相應於InN混晶比調整在可見光區內的發光波長，因此在顯示用途上特別重要。
另一方面，上述的3～5族化合物半導體晶體層在大塊生長時得不到良好的晶體，因此將其作為襯底材料使用的同質外延生長是困難的。因此，一般進行在與使之生長的膜不同的襯底上進行晶體生長的異質外延生長。可是，由於有晶格適合性的襯底少，因此實際情況是，一般使用具有大的晶格不適合性的α-氧化鋁(13.8％的晶格不適合性)、碳化矽(3.4％的晶格不適合性)、ZnO(2.0％的晶格不適合性)、矽(20.4％的晶格不適合性)等的襯底。
人們知道，這樣生長的晶體由於是異質外延生長，因此大面積的單晶生長非常難，還含有較多的缺陷。一般地將半導體材料作為發光器件使用的場合，晶體缺陷和雜質成為非發光中心，給發光效率等特性造成壞影響。因此，極力降低晶體缺陷和雜質、提高結晶性在作為發光器件使用上是不可缺少的。
報告了下述方案通過使膜厚為200-500埃的AlN、GaN等的緩衝層生長，在此基礎上在高溫下進行晶體生長的2步生長來改善結晶性(特開平2-229476號公報、特開平4-297023號公報)。可是，實際情況是，在該場合也只得到含有較多缺陷的品質低的晶體。
發明內容
本發明在於，提供結晶性提高的3～5族化合物半導體及其製造方法。
本發明人為發現結晶性提高的3～5族化合物半導體而刻苦研討的結果發現，作為緩衝層形成比以往的膜厚顯著薄的緩衝層的3～5族化合物半導體結晶性優異，該半導體提供發光效率等特性優異的發光器件，從而實現本發明。
即，本發明涉及(1)一種實用上優異的3～5族化合物半導體，其特徵在於，按所述順序至少具有襯底、用通式InuGavAlwN(式中0≤u≤1、0≤v≤1、0≤w≤1，u+v+w＝1)表示的緩衝層和用通式InxGayAlzN(式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)表示的3～5族化合物半導體晶體層，該緩衝層的膜厚是5埃以上90埃以下。
另外，本發明還涉及(2)根據上述(1)所述的半導體，其特徵在於，緩衝層是非晶狀和/或微晶狀；(3)根據上述(1)或(2)所述的半導體，其特徵在於，襯底選自藍寶石、ZnO、GaAs、NGO(NdGaO3)、尖晶石(MgAl2O4)、ZrB2；以及(4)根據上述(1)-(3)所述的半導體，其特徵在於，襯底在緩衝層側的一面上以1×107cm-2以上的密度具有長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑。
此外，本發明涉及(5)一種實用上優異的3～5族化合物半導體的製造方法，其特徵在於，在襯底上使用通式InxGayAlzN(式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)表示的3～5族化合物半導體晶體層生長時，在使該化合物半導體晶體層生長之前，在比該化合物半導體晶體層的生長溫度低的溫度下將用通式InuGavAlwN(式中0≤u≤1、0≤v≤1、0≤w≤1，u+v+w＝1)表示的緩衝層成膜為5埃以上90埃以下的膜厚之後，使該化合物半導體晶體層生長。
另外，本發明還涉及(6)根據上述(5)所述的製造方法，其特徵在於，緩衝層是非晶狀和/或微晶狀；
(7)根據上述(5)或(6)所述的製造方法，其特徵在於，襯底選自藍寶石、ZnO、GaAs、NGO(NdGaO3)、尖晶石(MgAl2O4)、ZrB2；(8)根據上述(5)-(7)所述的製造方法，其特徵在於，作為襯底，使用在積層緩衝層的一面上以1×107cm-2以上的密度具有長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑的襯底；以及(9)根據上述(5)-(8)所述的製造方法，其特徵在於，在成膜緩衝層前，氣相蝕刻襯底上積層緩衝層的一面，以1×107cm-2以上的密度形成長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑。
實施發明的最佳方式下面詳細說明本發明。所謂本發明中的3～5族化合物半導體，是按所述順序至少具有襯底、緩衝層和用通式InxGayAlzN(其中x+y+z＝1，0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1)表示的化合物半導體晶體層的疊層結構的化合物半導體。
作為本發明中的緩衝層，可舉出包含用通式InuGavAlwN(式中0≤u≤1、0≤v≤1、0≤w≤1，u+v+w＝1)表示的材料的層。該緩衝層的膜厚是5-90埃，優選10-90埃，更優選20-80埃。膜厚小於5埃的場合或大於90埃的場合，由於緩衝層的效果被損害，故不優選。通過使用這樣薄的緩衝層，能夠再現性好地生長晶體缺陷密度低的3～5族化合物半導體晶體層。
作為缺陷密度的評價，列舉出下述方法採用透射電鏡觀察位錯線的方法；採用原子力顯微鏡觀察表面凹坑的方法；觀察通過在特定條件下在晶體表面進行再生長而得到的凹坑的方法(生長凹坑法)；用氣相或液相蝕刻晶體表面而產生對應於缺陷的凹坑的蝕刻凹坑法；觀察通過電子射線激勵而得到的螢光的陰極發光法；測定X射線搖擺曲線半值寬的方法，等等。其中，測定X射線搖擺曲線的方法是非破壞檢查法，通過測定幾個不同的X射線反射點，能夠分別測定刃型位錯密度和螺旋位錯密度，因此能夠很好地作為評價該化合物半導體的結晶性的方法使用。
作為本發明的緩衝層的成膜方法，可使用有機金屬氣相生長法(以下往往記為MOVPE法)、分子束外延法(以下往往記為MBE法)、濺射法、氫化物氣相生長法(以下往往記為HVPE法)、蒸鍍法、等離子氣相成膜法(以下往往記為等離子CVD法)、熱氣相成膜法(以下往往記為熱CVD法)等公知的方法。在這些成膜方法之中，可優選使用薄膜的膜厚控制優異的MBE法及MOVPE法。使用MBE法及MOVPE法的場合，該緩衝層的生長溫度優選300-800℃，更優選350-700℃，特別優選400-650℃。緩衝層的生長溫度低於300℃的場合，生長速度變慢，不實用，高於800℃的場合，作為緩衝層的效果不顯著，故不優選。
作為本發明的緩衝層的具體例，舉出GaN、AlN、AlN混晶比為50％以上的InGaAlN等。關於這些緩衝層，隨著AlN混晶比增加，存在熱穩定性增大的傾向，因此，可期待緩衝層生長後的工藝容許性增大。在緩衝層生長後使3～5族化合物半導體晶體層生長時，優選該化合物半導體晶體層的生長溫度充分高。作為具體的該化合物半導體晶體層的生長溫度，列舉出1000℃以上。雖詳細不清楚，但認為通過在這樣比較高的溫度下生長該化合物半導體晶體層，有促進本發明的緩衝層結晶的效果、或者在該化合物半導體晶體層生長時提高原料分解效率的效果等。當先在高溫下生成結晶性高的該化合物半導體晶體層時，在其上生長的層在800℃左右的比較低的溫度下也能夠生長為好的結晶性。
作為在本發明的緩衝層上生長的該3～5族化合物半導體晶體層的製造方法，列舉出MBE法、MOVPE法、HVPE法等。使用MBE法的場合，一般使用以氣體狀態供給作為氮原料的氮氣、氨、及其他氮化合物的方法，即氣體源分子束外延(以下往往記為GSMBE)法。該場合，氮原料化學上為惰性，氮原子往往難進入到晶體中。在那種場合，採用微波等激勵氮原料，通過在活性狀態下供給，能夠提高氮的引入效率。
其次，說明本發明中製造緩衝層、3～5族化合物半導體晶體層的場合，採用MOVPE法的製造方法。MOVPE法的場合，可使用如下的原料。即，作為3族原料，可列舉出三甲基鎵[(CH3)3Ga，以下往往記為TMG]、三乙基鎵[(C2H5)3Ga，以下往往記為TEG]等的用通式R1R2R3Ga(在此，R1、R2、R3表示碳數1以上4以下的低級烷基)表示的三烷基鎵；三甲基鋁[(CH3)3Al，以下往往記為TMA]、三乙基鋁[(C2H5)3Al，以下往往記為TEA]、三異丁基鋁[(i-C4H9)3Al]等用通式R1R2R3Al(在此，R1、R2、R3與上述的定義相同)表示的三烷基鋁；三甲基胺鋁烷[(CH3)3N:AlH3]；三甲基銦[(CH3)3In，以下往往記為TMI]、三乙基銦[(C2H5)3In]等的用通式R1R2R3In(在此，R1、R2、R3與上述的定義相同)表示的三烷基銦等。這些物質單獨或混合使用。
其次，作為5族原料，列舉出氨、聯氨、甲基聯氨、1，1-二甲基聯氨、1，2-二甲基聯氨、叔丁基胺、乙二胺等。這些物質單獨或混合使用。這些原料中，由於氨和聯氨在分子中不含碳原子，因此向半導體中碳的汙染少，故優選。
作為3～5族化合物半導體的p型摻雜劑，2族元素重要。具體列舉出Mg、Zn、Cd、Hg、Be，其中，優選易製造低電阻的p型半導體的Mg。作為Mg摻雜劑的原料，由於雙環戊二烯基鎂、雙甲基環戊二烯基鎂、雙乙基環戊二烯基鎂、雙正丙基環戊二烯基鎂、雙異丙基環戊二烯基鎂等的用通式(RC5H4)2Mg(其中，R表示氫或碳數1以上4以下的低級烷基)表示的有機金屬化合物具有適當的蒸氣壓，故優選。
作為3～5族化合物半導體的n型摻雜劑，4族元素和6族元素重要。具體列舉出Si、Ge、O，其中，優選易製造低電阻的n型、得到高原料純度的Si。作為Si摻雜劑的原料，優選甲矽烷(SiH4)、乙矽烷(Si2H6)等。
作為載氣，可單獨或混合使用氫、氮、氬、氦等氣體。其中，載氣中含有氫的場合，當生長高的InN混晶比的該化合物半導體時，有時得不到充分的結晶性。該場合，需要降低載氣中的氫分壓。優選的載氣中氫的分壓是0.1大氣壓以下。
在這些載氣之中，在運動粘度係數大，難引起對流方面舉出氫和氦。其中，氦與其他氣體比為高價，另外，使用氫的場合，如上述當生長高的InN混晶比的該化合物半導體時，有時得不到充分的結晶性。氮、及氬由於比較廉價，因此在大量使用載氣的場合，可優選使用。
其次說明本發明中使用的襯底。作為3～5族化合物半導體的晶體生長用襯底，使用藍寶石、ZnO、GaAs、NGO(NdGaO3)、尖晶石(MgAl2O4)、ZrB2等。特別是藍寶石，為得到透明、而且大面積的高品質晶體是重要的。
通過從標準面方位稍微偏移襯底表面的方向，在其上生長的各層的平坦性、結晶性等往往提高。以下有時將襯底表面從標準面方位的偏移記為偏角。偏角的優選範圍是5度以下，更優選是2度以下，最優選是0.1度以上、0.5度以下。偏角的方向，在c面襯底的場合下，可定為a軸方向、m軸方向或者其中間方向等。
另外，作為襯底，優選使用以1×107cm-2以上的密度具有長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑的襯底。通過在具有這樣的凹坑的面上形成上述的薄的緩衝層，從而得到結晶性極好的3～5族化合物半導體。
作為在襯底上形成凹坑的方法，希望使用氣相蝕刻法，根據該方法，凹坑的大小(最大深度、長徑等)、密度等通過改變蝕刻時間、溫度、用於蝕刻的氣體種類、其濃度等而可控制。
作為用於蝕刻的氣體，通常使用從含有滷元素和5族元素的化合物以及滷化氫中選擇的至少1種氣體。
在這裡，作為含有滷元素和5族元素的化合物，例如列舉出三氯化砷等的滷化砷、三氯化磷等的滷化磷等。另外，作為滷化氫，例如列舉出氯化氫、溴化氫、碘化氫。這些氣體也能混合2種以上使用。
在這些氣體之中，優選使用氯化氫。
氣相蝕刻可以在氣相生長裝置內實施，還可以別於該裝置中實施，前者的場合，氣相生長裝置的內壁等也可通過蝕刻而同時地清潔，因此優選採用前者實施。
凹坑的深度，最大深度(最深部分的深度)是1nm以上，優選是1-100nm，更優選是1-50nm，進一步優選是1-30nm。
另外，凹坑的長，長徑是20nm以上，優選是20-1000nm，更優選是20-500nm，進一步優選是20-300nm，最大深度對長徑的比是0.05以上，優選是0.05-2，更優選是0.05-1，進一步優選是0.05-0.5。
另外，凹坑的密度是1×107cm-2以上，優選是5×107cm-2～1×1010cm-2個，更優選是1×108cm-2～1×1010cm-2個，進一步優選是2×108cm-2～1×1010cm-2個。
襯底上的凹坑，半導體制膜前的場合，可使用原子力顯微鏡(以下簡記為AFM)測定。另外，半導體制膜後的場合，也可採用透射電鏡(以下簡記為TEM)測定。
本發明如上述可優選用於在與目的化合物半導體不同的材料的襯底上生長該化合物半導體晶體層的所謂異質外延生長，但在將該化合物半導體晶體層作為底層，在其上面進一步生長該化合物半導體晶體層的場合也能夠使用。該場合下，有時防止作為底層使用的該化合物半導體晶體層中存在的貫通位錯穿入到在其上面生長的該化合物半導體層中，可優選使用本發明的製造方法。該場合下，可作為底層使用的該化合物半導體晶體層，列舉出在襯底上直接或通過緩衝層採用MBE法、MOVPE法、HVPE法等生長的該化合物半導體晶體層，還有從襯底剝離的這樣生長的該化合物半導體晶體層等。
LED的發光機理可大致分為2種。其一是所注入的電子和空穴通過帶隙中雜質形成的能級而再結合的機理，一般被稱為雜質發光。另一機理是所注入的電子和空穴不通過由雜質形成的能級而再結合的機理，該場合下得到在大致對應於帶隙的波長下的發光。這被稱為帶邊發光。雜質發光的場合，一般地發光光譜變得寬。另一方面，帶邊發光其發光光譜銳利，在需要高的色純度的場合優選帶邊發光。另外，在雜質發光中，由於使用以雜質能級為媒介的電子和空穴的再結合，因此儘可能捕獲所注入的電子、或空穴的充分數量的雜質能級成為必要，但一般地摻雜雜質至高濃度的場合其晶體品質降低。也就是說，可在高品質的晶體中形成的雜質能級的數目有限。該場合，當電子和空穴的注入量增加時，雜質能級的數目產生不足，引起不通過雜質能級的電子和空穴的再結合。也就是說，在高電流下發光效率降低。
另一方面，在帶邊發光的場合，由於利用不以雜質能級為媒介的發光，因此不發生這樣的發光效率的降低。因此，在需要高電流注入的場合，優選帶邊發光。另一方面，該化合物半導體具有直接遷移型帶隙，根據其組成可使帶隙在可見光區。因此，通過將該層作為發光層使用，即使不使用雜質發光，也能夠製作利用帶邊發光的高效率發光元件。在帶邊發光中，能使發光功率集中於窄的波長範圍，發光光譜變得銳利，能實現高的色純度。本發明的3～5族化合物半導體能優選用於特別如帶邊發光那樣要求高晶體品質的用途。
以下說明可使用本發明的發光元件的具體例。基本上發光元件具有在襯底上積層了n型的該化合物半導體晶體層、包含該化合物半導體晶體的發光層、p型的該化合物半導體晶體層的結構。通過在n型層和p型層之間配置發光層，能夠製成驅動電壓低的高效率發光元件。在n型層和發光層之間、發光層和p型層之間也可以根據需要插入組成、傳導性、摻雜濃度不同的幾個層。
n型層與p型層比，易得到導電性高的，因此一般在襯底上按n型層、發光層、p型層的順序生長。本發明能夠在於襯底上生長初次生長的該化合物半導體晶體層時使用。即，在襯底上形成本發明的緩衝層後，通過生長該化合物半導體晶體層，得到結晶性高的化合物半導體。通過在其上面積層形成發光元件所必需的各層，能夠得到作為整體由結晶性高的層構成的發光元件。
其次，說明發光層。為了實現帶邊發光型發光元件，必須將發光層所含的雜質的量抑制得低。具體講，關於Si、Ge和2族元素的各元素，均優選其濃度為1017cm-3以下。帶邊發光的場合，發光色由發光層的3族元素的組成決定。在可見區發光的場合，In濃度優選為10％以上。In濃度小於10％的場合，發出的光基本是紫外線，不能感到充分的明亮度。隨著增加In濃度，發光波長變長，能將發光波長從紫調整為藍、綠。發光層的膜厚優選5埃以上300埃以下。更優選是10埃以上100埃以下。當膜厚小於5埃或者大於300埃時，使用該化合物半導體製成發光元件的場合，由於發光效率不充分，故不優選。
為了高效率地再結合注入到發光層中的電荷，可優選使用將發光層用帶隙比其大的層夾住的所謂雙異質結構。以下將與發光層接觸的帶隙比發光層大的層記為電荷注入層。電荷注入層和發光層的帶隙之差優選是0.1eV以上。電荷注入層和發光層的帶隙之差小於0.1eV的場合，載流子向發光層內的封閉不充分，發光效率降低。更優選是0.3eV以上。但是當電荷注入層的帶隙超過5eV時，電荷注入所必需的電壓變高，因此電荷注入層的帶隙優選5eV以下。
電荷注入層的厚度優選10埃以上、5000埃以下。電荷注入層的厚度無論小於5埃還是大於5000埃，發光效率都降低，因此不優選。更優選是10埃以上2000埃以下。發光層可以是1層，但也可以是多層。作為這樣的結構的例子，舉出n層的發光層、和(n+1)層的帶隙比發光層大的層交替地積層而成的(2n+1)層的疊層結構。在這裡，n是正整數，優選是1以上50以下，更優選是1以上30以下。在n大於50的場合，發光效率下降，生長花費時間，因此不怎麼理想。具有這樣的多個發光層的結構在製作需要強的光輸出的半導體雷射器的場合特別有用。
使用MOVPE法採用本發明製造3～5族化合物半導體的場合，在氣相生長開始前，導入選自含有滷元素和5族元素的化合物和滷化氫的至少1種氣體，通過氣相蝕刻反應管上遊部的內壁和/或襯底表面，往往再現性好地得到良好的晶體品質的該化合物半導體。
作為上述蝕刻中的含有滷元素和5族元素的化合物，列舉出三氯化砷、三氯化磷等。作為滷化氫舉出氯化氫、溴化氫、碘化氫。在這些氣體之中優選氯化氫。本發明中的含有滷元素和5族元素的化合物，由於在高溫下分解堆積在反應管內壁的3～5族化合物半導體或其分解生成物等，因此認為得到理想的蝕刻效果。這樣氣相蝕刻反應管內壁後，可將襯底搭載於接受器而使之結晶生長。
在本發明中作為氣相蝕刻的對象，可以不是反應管的整個內壁，列舉出搭載襯底的接受器表面及其周邊的反應管內壁以及氣流上遊側的反應管內壁等。更具體講，在襯底的上遊側設置用於將氣流適當地引導到襯底上的吹管等時，也可舉出這些表面作為對象。優選除了反應管內壁之外，襯底也作為對象。
具體說明本發明的3～5族化合物半導體的製造方法。在反應管上安置α-氧化鋁、碳化矽或矽等與生長的化合物半導體膜不同的材料的襯底後，流通氫等的載氣，在加熱的狀態下導入選自含有滷元素和5族元素的化合物和滷化氫的至少1種氣體。由該氣體分解的堆積物與載氣一起排出。然後通過進行氣相生長，使堆積物導致的結晶性的降低消除，得到良好的單晶。
以下通過實施例詳細說明本發明，但本發明並不限定於實施例。
實施例1、2、比較例1作為襯底，使用將鏡面拋光過的藍寶石C面相對m軸方向傾斜0.15度的襯底。生長採用使用低溫生長緩衝層的2步生長法。首先將襯底裝置在MOVPE生長爐內的接受器上，一邊供給氫一邊升溫到1100℃後，在氯化氫0.2％的氣氛下蝕刻15秒鐘。暫停止氯化氫的供給，保持1分45秒後，再供給上述的氯化氫15秒鐘，蝕刻。這樣地實施了15秒鐘的蝕刻和1分45秒的中斷這一循環8次。
接著，降溫到415℃，以TMA和氨為原料，作為載氣使用氫，生長AlN低溫生長緩衝層。AlN低溫生長緩衝層的生長時間，生長了1分、2分、3分的3個級別(實施例1、2、比較例1)。關於膜厚，由在同一條件下更長時間生長的層的厚度求出的生長速度是33.3埃/分，因此由上述生長時間求出的膜厚可分別計算為33埃、67埃、100埃。
接著，停止TMA的供給，升溫到1090℃，作為正式生長以TMG和氨為原料，作為載氣使用氫，生長了5μm的無摻雜GaN層。
停止TMG的供給和襯底的加熱，降溫到620℃後，停止氨的供給，冷卻到室溫。
其中，SLM和sccm是氣體流量的單位，1SLM表示每1分鐘在標準狀態下佔1升體積的重量的氣體流過，1000sccm相當於1SLM。
冷卻到室溫後，將從生長爐內取出的試樣通過顯微鏡評價表面狀態，還測定(004)和(302)反射的X射線搖擺曲線，評價了傾斜(チルト)和扭曲(ツイスト)結晶性。表1表示出結果。
表1
參考例1作為襯底，將鏡面拋光過的藍寶石C面相對m軸方向傾斜0.15度的襯底放置在MOVPE生長爐內的接受器上，一邊供給氫一邊升溫到1100℃後，在氯化氫0.2％的氣氛下蝕刻15秒鐘。暫停止氯化氫的供給，保持1分45秒後，再供給上述的氯化氫15秒鐘，蝕刻。這樣地實施了15秒鐘的蝕刻和1分45秒的中斷這一循環8次。
將上述襯底的表面形態用原子力顯微鏡(以下簡記為AFM)觀察的結果，總體凹坑的密度是4×109cm-2，凹坑的長徑是20nm以上，且凹坑的最大深度對長徑的比是0.05以上的凹坑的密度是1.5×109cm-2。
參考例2將15秒鐘的蝕刻和1分45秒的中斷這一循環實施23次，除此以外與參考例1同樣地進行了襯底的蝕刻。
將該蝕刻了的襯底用AFM觀察的結果，長徑是20nm以上、且最大深度對長徑的比是0.05以上的凹坑的密度是1×109cm-2。
參考例3作為襯底，將鏡面拋光過的藍寶石C面相對m軸方向傾斜0.15度的襯底放置在MOVPE生長爐內的接受器上，一邊供給氫一邊升溫到1100℃後，保持15分鐘。
將上述襯底的表面形態用AFM觀察的結果，長徑是20nm以上的凹坑的密度是4×108cm-2，但長徑是20nm以上、且最大深度對長徑的比是0.05以上的凹坑的密度小於1×107cm-2(如果在10μm2的面積上存在1個作為對象的凹坑，則作為對象的凹坑的密度是1×107cm-2)。
實施例3使用在參考例2中得到的襯底，與實施例2同樣地進行了生長。測定(004)和(302)反射的X射線搖擺曲線，評價了傾斜和扭曲結晶性。表1表示出結果。
比較例2使用在參考例1中得到的襯底，並使AlN緩衝膜厚為200埃，除此以外與實施例2同樣地進行了生長。測定(004)和(302)反射的X射線搖擺曲線，評價了傾斜和扭曲結晶性。表1表示出結果。
比較例3、4使用在參考例3中得到的襯底，並使AlN緩衝膜厚為300埃、500埃，除此以外與實施例2同樣地進行了生長。測定(004)和(302)反射的X射線搖擺曲線，評價了傾斜和扭曲結晶性。表1表示出結果。
權利要求
1.一種3～5族化合物半導體，其特徵在於，按所述順序至少具有襯底、用通式InuGavAlwN(式中0≤u≤1、0≤v≤1、0≤w≤1，u+v+w＝1)表示的緩衝層和用通式InxGayAlzN(式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)表示的3～5族化合物半導體晶體層，該緩衝層的膜厚是5埃以上90埃以下。
2.根據權利要求1所述的半導體，其特徵在於，緩衝層是非晶狀和/或微晶狀。
3.根據權利要求1或2所述的半導體，其特徵在於，襯底選自藍寶石、ZnO、GaAs、NGO(NdGaO3)、尖晶石(MgAl2O4)、ZrB2。
4.根據權利要求1-3的任1項所述的半導體，其特徵在於，襯底在緩衝層側的一面上以1×107cm-2以上的密度具有長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑。
5.一種3～5族化合物半導體的製造方法，其特徵在於，在襯底上使以通式InxGayAlzN(式中0≤x≤1、0≤y≤1、0≤z≤1，x+y+z＝1)表示的3～5族化合物半導體晶體層生長時，在使該化合物半導體晶體層生長之前，在比該化合物半導體晶體層的生長溫度低的溫度下將用通式InuGavAlwN(式中0≤u≤1、0≤v≤1、0≤w≤1，u+v+w＝1)表示的緩衝層成膜為5埃以上90埃以下的膜厚之後，使該化合物半導體晶體層生長。
6.根據權利要求5所述的製造方法，其特徵在於，緩衝層是非晶狀和/或微晶狀。
7.根據權利要求5或6所述的製造方法，其特徵在於，襯底選自藍寶石、ZnO、GaAs、NGO(NdGaO3)、尖晶石(MgAl2O4)、ZrB2。
8.根據權利要求5-7所述的製造方法，其特徵在於，作為襯底，使用在積層緩衝層的一面上以1×107cm-2以上的密度具有長徑為20nm以上、且最大深度對長徑的比為0.05以上的凹坑的襯底。
9.根據權利要求5-8所述的製造方法，其特徵在於，在成膜緩衝層前，氣相蝕刻襯底上積層緩衝層的一面，以1×107cm-2以上的密度形成長徑為20nm以上、且長徑對最大深度的比為0.05以上的凹坑。
全文摘要
本發明提供了一種3～5族化合物半導體，其特徵在於，按所述順序至少具有襯底、用通式In
文檔編號H01L21/205GK1717780SQ20038010454
公開日2006年1月4日 申請日期2003年11月21日 優先權日2002年11月29日
發明者清水誠也, 森島進一, 佐佐木誠 申請人:住友化學株式會社