RAMO4基板及氮化物半导体装置制造方法及图纸

技术编号:19698926 阅读:21 留言:0更新日期:2018-12-08 13:05
本发明专利技术提供RAMO4基板及氮化物半导体装置,该RAMO4基板及氮化物半导体装置具有适当的偏离角及偏离方向,能够使III族氮化物半导体台阶流动生长。为了实现上述目的,设为由通式RAMO4所表示的单晶体构成的RAMO4基板,通式中,R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素。RAMO4基板的主表面具有从C面相对于M轴方向倾斜θa°的偏离角a,并满足0.05°≤|θa|≤0.8°。

【技术实现步骤摘要】
RAMO4基板及氮化物半导体装置
本专利技术涉及RAMO4基板及III族氮化物半导体装置。
技术介绍
III族氮化物半导体通过III族元素的Ga、Al、In等的组合来覆盖较宽的带隙,广泛地使用于LED(发光二极管)、LD(激光二极管)等光半导体器件、高频、高输出用途的电子器件等。包含这些III族氮化物半导体的器件一般是通过在蓝宝石基板上使III族氮化物半导体层外延生长而制作的。然而,蓝宝石基板的由{(GaN的晶格常数-蓝宝石的晶格常数)/GaN的晶格常数}表示的、与III族氮化物半导体(GaN)的晶格失配较大为13.8%。因此,存在在该基板上使III族氮化物半导体外延生长时的缺陷密度较高的问题。作为使上述的晶格失配降低的新式的基板而提出了ScMgAlO4基板,也公开了使用该基板时的GaN的外延技术(专利文献1)。ScMgAlO4的由{(GaN的晶格常数-ScAlMgO4的晶格常数)/GaN的晶格常数}表示的、与GaN的晶格失配较小为-1.8%。因此,在ScMgAlO4基板上外延生长的III族氮化物半导体易于具备高品质·高性能,期待其向各种III族氮化物半导体器件的展开。在此,通过将ScMgAlO4单晶体以C面((0001)面)劈开来获得专利文献1中公开的ScMgAlO4基板。另一方面,已知III族氮化物半导体通过沿着在基板表面上存在的原子层水平的高低差即台阶端外延生长(以下,也称为“台阶流动生长”),而成为高品质的膜。然而,在以上述的(0001)面劈开的ScMgAlO4基板表面上不存在理想的台阶。因此,在外延生长时,III族氮化物半导体本身在(0001)面上发生随机的成核,诱发沿着这些核的台阶流动生长。对于来自这样的随机的核的生长,其生长方向也成为随机,其结果,存在引起III族氮化物半导体表面具有较大的起伏的、表面形态粗糙的问题。另外,对于以通过劈开制作出的(0001)面为主表面的ScMgAlO4基板,在其主表面上根据劈开的精度而存在具有数百nm以上的较大的凹凸的部位。这些较大的凹凸在外延生长时会使缺陷形成等不良情况产生。另一方面,在使用了同样的异质结构的蓝宝石基板的III族氮化物半导体生长中,通过使基板具有偏离角来形成周期性的台阶,使III族氮化物半导体台阶流动生长。而且,公开了将在具有这样的偏离角的基板上制作出的高性能的III族氮化物半导体使用于LD的形成中的情况(专利文献2)。现有技术文献专利文献专利文献1:日本特开2015-178448号公报专利文献2:日本特开2008-98664号公报
技术实现思路
专利技术要解决的问题因此,可以考虑在以ScMgAlO4为代表的RAMO4基板(R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素)上设置偏离角,形成周期性的台阶。然而,对于RAMO4基板,由于形成的台阶高度、台阶形状都是特殊的,所以若设置与在以往的蓝宝石基板或GaN基板上使III族氮化物半导体生长的情况同样的偏离角,则难以得到良好的III族氮化物半导体层或器件。本专利技术是为了解决以上问题而完成的,其目的在于提供具有适当的偏离角及偏离方向的、能够使III族氮化物半导体台阶流动生长的RAMO4基板。另外,本专利技术还以供给包含III族氮化物半导体、且具有良好的特性的光学器件及电子器件等为目的。解决问题的方案为了解决上述问题,设为以下的RAMO4基板,该RAMO4基板是由通式RAMO4所表示的单晶体(通式中,R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素)构成的RAMO4基板,该RAMO4基板中,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于M轴方向倾斜θa°的偏离角a,并满足0.05°≤|θa|≤0.8°。另外,设为以下的RAMO4基板,该RAMO4基板是由通式RAMO4所表示的单晶体(通式中,R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素)构成的RAMO4基板,该RAMO4基板中,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于A轴方向倾斜θb°的偏离角b,并满足0.05°≤|θb|≤0.4°。专利技术效果根据本专利技术的RAMO4基板,能够得到结晶性、平整度良好的III族氮化物半导体层,与在以往的蓝宝石基板上通过外延生长而制作的III族氮化物半导体光学器件或电子器件相比,能够实现更高性能的器件。并且,能够活用在RAMO4基板上所形成的高品质的III族氮化物半导体层的特性,而提供组合了各种III族氮化物半导体的氮化物半导体光学元件、电子器件。附图说明图1是表示ScMgAlO4结晶的结构的示意图。图2是表示从ScMgAlO4基板的C面、GaN基板的C面、及蓝宝石基板的C面分别设置偏离角的情况下的偏离角与平台宽度之间的关系的图。图3是表示本专利技术的实施方式中的ScMgAlO4基板的制造工序的工序图。图4是利用原子力显微镜拍摄本专利技术的实施方式1的ScMgAlO4基板的表面的图。图5是表示ScMgAlO4基板的主表面、与M轴方向[1-100]及A轴方向[11-20]所成的角度(偏离角a及偏离角b)的图。图6是包含本专利技术的实施方式1的ScMgAlO4基板、缓冲层、III族氮化物半导体的层叠结构体的图。图7是利用光学显微镜拍摄在本专利技术的实施方式1的ScMgAlO4基板的主表面上制作出的III族氮化物半导体层的表面的图。图8是本专利技术的实施方式1中的ScMgAlO4基板的主表面所具有的偏离角a(θa)、与在该主表面上形成的III族氮化物半导体层的表面的位错密度的相关图。图9是利用光学显微镜拍摄在本专利技术的实施方式2的ScMgAlO4基板的主表面上制作出的III族氮化物半导体层的表面的图。图10是利用原子力显微镜拍摄在本专利技术的实施方式3的ScMgAlO4基板的主表面(偏离角(θa,θb)=(0.1°,0.1°))上制作出的III族氮化物半导体层的表面的图。图11是使用了本专利技术的实施方式中的ScMgAlO4基板的LED的结构图。图12是表示使用本专利技术的实施方式中的ScMgAlO4基板制作出的LED的I-L特性的图。图13利用光学显微镜以低倍率拍摄在以往的ScMgAlO4基板的(0001)面上所形成的III族氮化物半导体层的表面的图。标号说明101RAMO4(ScMgAlO4)基板102缓冲层103III族氮化物半导体层(无掺杂GaN层)104n-III族氮化物半导体层(n-GaN层)105InGaN活性层106p-III族氮化物半导体层(p-GaN层)107p-接触层108n电极109p电极具体实施方式以下,对本专利技术的RAMO4基板、及III族氮化物半导体装置进行说明,但本专利技术不限于以下的实施方式。此外,米勒指数中的减号在图中在数值之上作为上划线而表示,但在以下的本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.RAMO4基板,是由通式RAMO4所表示的单晶体构成的RAMO4基板,通式中,R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素,其特征在于,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于M轴方向倾斜θa°的偏离角a,并满足0.05°≤|θa|≤0.8°。

【技术特征摘要】
2017.05.24 JP 2017-1028621.RAMO4基板,是由通式RAMO4所表示的单晶体构成的RAMO4基板,通式中,R表示从Sc、In、Y、及镧系元素中选择的一个或多个三价元素,A表示从Fe(III)、Ga、及Al中选择的一个或多个三价元素,M表示从Mg、Mn、Fe(II)、Co、Cu、Zn、及Cd中选择的一个或多个二价元素,其特征在于,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于M轴方向倾斜θa°的偏离角a,并满足0.05°≤|θa|≤0.8°。2.如权利要求1所述的RAMO4基板,其特征在于,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于M轴方向倾斜θa°的偏离角a,并满足0.05°≤|θa|≤0.8°,且,所述RAMO4基板的主表面具有从C面相对于A轴方向倾斜θb°的偏离角b,并满足0.05°≤|θb|≤0.4°。3.如权利要求2所述的RAMO4基板,其特征在于,所述RAMO4基板的主表面具有分别满足0.2°≤|θa|≤0.6°及0.1°≤|θb|≤0.4°的所述偏离角a及所述偏离角b。4.RAMO4基板,是由通式RAMO...

【专利技术属性】
技术研发人员:上田章雄
申请(专利权)人:松下电器产业株式会社
类型:发明
国别省市:日本,JP

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