(57)【要約】【課題】酸化ガリウム領域上に、良好な結晶品質の窒化ガリウム系半導体の堆積を可能にする、エピタキシャルウエハを形成する方法を提供する。【解決手段】工程Ｓ１０７では、ＡｌＮバッファ層１３を成長する。工程Ｓ１０８では、時刻ｔ５において、窒素に加えて、水素、トリメチルアルミニウム及びアンモニアを含む原料ガスＧ１を成長炉１０に供給して、主面１１ａ上にＡｌＮバッファ層１３を成長する。ＡｌＮバッファ層１３はいわゆる低温バッファ層と呼ばれる。バッファ層１３の成膜が開始されて後に、工程Ｓ１０９で、時刻ｔ６において水素（H２）の供給を開始する。時刻ｔ６では、H２、N２、ＴＭＡ及びＮＨ３が成長炉１０に供給される。時刻ｔ６〜ｔ７の間に水素の供給量を増加して、時刻ｔ７において水素の増加を停止して一定量の水素を供給する。時刻ｔ７では、H２、ＴＭＡ及びＮＨ３が成長炉１０に供給される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
エピタキシャルウエハを形成する方法であって、
酸化ガリウム基板を成長炉に配置する工程と、
前記成長炉に窒素を供給して前記酸化ガリウム基板を窒素雰囲気にさらしながら、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する工程と、
前記基板温度が第１の成膜温度に到達した後に、前記成長炉に窒素を供給しながら、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ≦１）からなるバッファ層を前記第１の成膜温度で形成する工程と、
前記成長炉において、前記バッファ層上に窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層を第２の成膜温度で成長する工程と
を備え、
前記第１の成膜温度は摂氏５５０度以上であり、
前記バッファ層の成長の途中で、前記成長炉への水素の供給を開始する、ことを特徴とする方法。
【請求項２】
前記バッファ層の厚さは２ｎｍ以上である、ことを特徴とする請求項１に記載された方法。
【請求項３】
前記バッファ層の成膜中に、前記成長炉への窒素の供給が停止される、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載された方法。
【請求項４】
前記バッファ層の成長のための窒素原料はＮＨ３を含み、
前記バッファ層の成長のためのIII族原料は有機金属化合物を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載された方法。
【請求項５】
前記バッファ層の厚さは１００ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項６】
前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程における最大温度は、摂氏５５０度以上であり、前記第１の成膜温度以下であり、
前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程は、
窒素雰囲気中で、前記第１の成膜温度以下摂氏５５０度以上の前処理温度に前記基板温度を変更する工程と、
前記基板温度が前記前処理温度に到達した後に、前記基板温度を維持しながら、所定の期間、前記窒素雰囲気に前記酸化ガリウム基板を置く工程と
を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項７】
前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程は、
窒素雰囲気中で、摂氏７５０度以上の前処理温度に前記基板温度を変更する工程と、
前記基板温度が前記前処理温度に到達した後に、前記基板温度を摂氏７５０度以上の温度に維持しながら、所定の期間、前記窒素雰囲気に前記酸化ガリウム基板を置く工程と、
前記所定の期間の経過の後に、前記基板温度を前記第１の成膜温度に変更する工程と
を含み、
前記第１の成膜温度は摂氏７５０度より低い、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項８】
前記前処理温度は摂氏８５０度未満である、ことを特徴とする請求項６又は請求項７に記載された方法。
【請求項９】
前記酸化ガリウム基板の主面は（１００）面である、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１０】
前記バッファ層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．５≦Ｘ＜１）からなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１１】
前記バッファ層はＡｌＮからなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１２】
半導体素子を作製する方法であって、
酸化ガリウム基板を成長炉に配置する工程と、
前記酸化ガリウム基板を前記成長炉に配置した後に、前記成長炉に窒素を供給して前記酸化ガリウム基板を窒素雰囲気にさらしながら、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する工程と、
前記基板温度がバッファ成膜温度に到達した後に、前記成長炉に窒素を供給しながら、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ≦１）からなるバッファ層を前記バッファ成膜温度で形成する工程と、
前記成長炉において、窒化ガリウム系半導体領域を前記バッファ層上に形成する工程と
を備え、
前記成膜温度は摂氏５５０度以上であり、
前記バッファ層の成長の途中で、前記成長炉への水素の供給を開始する、ことを特徴とする方法。
【請求項１３】
前記バッファ層の厚さは２ｎｍ以上である、ことを特徴とする請求項１２に記載された方法。
【請求項１４】
前記バッファ層の成膜中に、前記成長炉への窒素の供給が停止される、ことを特徴とする請求項１２又は請求項１３に記載された方法。
【請求項１５】
前記バッファ層の厚さは１００ｎｍ以下である、ことを特徴とする請求項１２〜請求項１４のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１６】
前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層、第２導電型窒化ガリウム系半導体層及び活性層を含み、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層、前記活性層、及び前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は、前記バッファ層の主面上に順に配列されており、
前記活性層は、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層と第２導電型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられており、
前記半導体素子は半導体発光素子を含む、ことを特徴とする請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１７】
第１の電極を前記窒化ガリウム系半導体領域上に形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備え、
前記酸化ガリウム基板は導電性を有する、ことを特徴とする請求項１５または請求項１６に記載された方法。
【請求項１８】
前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層及び第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含み、
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層は前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層とｐｎ接合を成し、
当該方法は、前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層上に第１の電極を形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備え、
前記酸化ガリウム基板は導電性を有し、
前記半導体素子はｐｎ接合ダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項１９】
前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含み、
当該方法は、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層上に第１の電極を形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備え、
前記第１の電極は前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層にショットキ接合を成し、
前記酸化ガリウム基板は導電性を有し、
前記半導体素子はショットキダイオードを含む、ことを特徴とする請求項１２〜請求項１５のいずれか一項に記載された方法。
【請求項２０】
前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層のキャリア濃度は、３×１０１６ｃｍ−３以下である、ことを特徴とする請求項１８又は請求項１９に記載された方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、エピタキシャルウエハを形成する方法、及び半導体素子を作製する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、Ｇａ２Ｏ３基板上に発光ダイオードを作製することが記載されている。Ｇａ２Ｏ３基板には、リアクタに窒素を供給しながら摂氏８００度において熱処理をした後に、窒素の供給を停止すると共にリアクタに水素を供給する。摂氏４００度において、水素、アンモニア及びトリメチルガリウムを供給してＡｌＮ層を成長する。ＡｌＮ層の成膜の完了の際に、水素の供給を停止すると共にリアクタに窒素を供給する。窒素雰囲気中において、リアクタの温度を上昇させて、摂氏１０５０度において、１．０μｍＧａＮ膜をＡｌＮ層上に成長する。窒素の供給を停止すると共にリアクタに水素を供給して、さらに２．０μｍＧａＮ膜を成長する。
【０００３】
非特許文献１には、β−Ｇａ２Ｏ３単結晶基板上に、有機金属気相成長法で窒化物をエピタキシャルに成長することが記載されている。Ｇａ２Ｏ３単結晶基板の（１００）面上に、ＬＴ−ＧａＮバッファ層を摂氏６００度で成長された。ＬＴ−ＧａＮバッファ層にはＳｉが添加される。引き続き、摂氏１０７０度で１０００ｎｍのＧａＮ膜が堆積される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−３１０７６５号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Jap. J. Appl. Phys. Vol. 44, No.1 2005, pp. L7-L8
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
非特許文献１では、β−Ｇａ２Ｏ３基板上へのバッファ層の成長を水素を流しながら行っている。摂氏６００度以上の温度の水素雰囲気では、β−Ｇａ２Ｏ３基板の表面が変質して黒色状の外観を示す。
【０００７】
特許文献１では、摂氏４００度の温度で、水素を流しながらＬＴ−ＡｌＧａＮバッファ層を成長する。バッファ層の成長は、摂氏３５０度〜摂氏５５０度の範囲で行われる。バッファ層の成膜がこの温度範囲であるとき、β−Ｇａ２Ｏ３の変質が生じない。一方、更に高い温度でのバッファ層の成長により、バッファ層への不純物の混入が低減される可能性がある。また、水素雰囲気中でのバッファ層の成長によっても、バッファ層への不純物の混入が低減される可能性がある。バッファ層の品質向上は、この上に成長される結晶の品質の向上に有効である。
【０００８】
本発明は、このような事情を鑑みて為されたものであり、酸化ガリウム領域上に良好な結晶品質の窒化ガリウム系半導体の堆積を可能にする、エピタキシャルウエハを形成する方法を提供することを目的とし、また酸化ガリウム領域上に良好な結晶品質の窒化ガリウム系半導体の堆積を可能にする、半導体素子を作製する方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一側面は、エピタキシャルウエハを形成する方法である。この方法は、（ａ）酸化ガリウム基板を成長炉に配置する工程と、（ｂ）前記成長炉に窒素を供給して前記酸化ガリウム基板を窒素雰囲気にさらしながら、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する工程と、（ｃ）前記基板温度が第１の成膜温度に到達した後に、前記成長炉に窒素を供給しながら、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ≦１）からなるバッファ層を前記第１の成膜温度で形成する工程と、（ｄ）前記成長炉において、前記バッファ層上に窒化ガリウム系半導体層を第２の成膜温度で成長する工程とを備える。前記第１の成膜温度は摂氏５５０度以上であり、前記バッファ層の成長の途中で、前記成長炉への水素の供給を開始する。
【００１０】
この方法によれば、バッファ層の成長の開始前に水素を成長炉に供給することなくバッファ層の成長途中で水素の供給を開始するので、水素を含む雰囲気に酸化ガリウム基板が直接にさらされることを防ぐことができる。バッファ層の成長開始時点及び成長初期では成長炉は窒素雰囲気であるので、バッファ層の成膜を摂氏５５０度以上の温度で行うことができる。バッファ層の成長の途中で成長炉への水素の供給を開始するので、バッファ層の品質が向上される。
【００１１】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の厚さは２ｎｍ以上であることができる。
【００１２】
この方法によれば、厚さが２ｎｍ以上であるので、良好な品質のバッファ層を成長することができ、またこのバッファ層上に成長される窒化ガリウム系半導体層の品質も良好になる。
【００１３】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の成膜中に、前記成長炉への窒素の供給が停止されることができる。
【００１４】
この方法によれば、水素の使用により、バッファ層中への不純物の混入が低減される。
【００１５】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の成長のための窒素原料はＮＨ３を含み、前記バッファ層の成長のためのIII族原料は有機金属化合物を含むことができる。
【００１６】
この方法によれば、バッファ層の成長のために、この上に成長される窒化ガリウム系半導体の原料と同様のものを使用できる。
【００１７】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の厚さは１００ｎｍ以下であることができる。
【００１８】
この方法によれば、窒化ガリウム系半導体の剥がれが生じることがない。
【００１９】
本発明に係る方法では、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程における最大温度は、摂氏５５０度以上であり、前記第１の成膜温度以下である。前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程は、窒素雰囲気中で、前記第１の成膜温度以下の前処理温度に前記基板温度を変更する工程と、前記基板温度が前記前処理温度に到達した後に、前記基板温度を摂氏５５０度以上の温度に維持しながら、所定の期間、前記窒素雰囲気に前記酸化ガリウム基板を置く工程とを含む。この方法によれば、バッファ層の成膜に先立つ前処理により、バッファ層の品質を向上できる。
【００２０】
本発明に係る方法では、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する前記工程は、窒素雰囲気中で、摂氏７５０度以上の前処理温度に前記基板温度を変更する工程と、前記基板温度が前記前処理温度に到達した後に、前記基板温度を摂氏７５０度以上の温度に維持しながら、所定の期間、前記窒素雰囲気に前記酸化ガリウム基板を置く工程と、前記所定の期間の経過の後に、前記基板温度を前記第１の成膜温度に変更する工程とを含む。前記第１の成膜温度は摂氏７５０度より低い。
【００２１】
この方法によれば、バッファ層の成膜温度よりも高い温度で、バッファ層の成膜に先立つ前処理を行うことができる。また、摂氏７５０度以上の前処理温度によれば、酸化ガリウム基板の表面を窒化できる。
【００２２】
本発明に係る方法では、前記前処理温度は摂氏８５０度未満であることができる。この方法によれば、高すぎる前処理温度は、酸化ガリウム基板の表面を損傷させる可能性がある。
【００２３】
本発明に係る方法では、前記酸化ガリウム基板の主面は（１００）面であることができる。この方法によれば、酸化ガリウム基板上に成長される窒化ガリウム系半導体はほぼｃ面の表面を有する。
【００２４】
本発明に係る方法では、前記バッファ層はＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０．５≦Ｘ＜１）からなることができる。或いは、本発明に係る方法では、前記バッファ層はＡｌＮからなることができる。
【００２５】
本発明に係る別の側面は、半導体素子を作製する方法である。この方法は、（ａ）酸化ガリウム基板を成長炉に配置する工程と、（ｂ）前記酸化ガリウム基板を前記成長炉に配置した後に、前記成長炉に窒素を供給して前記酸化ガリウム基板を窒素雰囲気にさらしながら、前記酸化ガリウム基板の基板温度を変更する工程と、（ｃ）前記基板温度がバッファ成膜温度に到達した後に、前記成長炉に窒素を供給しながら、ＡｌＸＧａ１−ＸＮ（０＜Ｘ≦１）からなるバッファ層を前記バッファ成膜温度で形成する工程と、（ｄ）前記成長炉において、窒化ガリウム系半導体領域を前記バッファ層上に形成する工程とを備える。前記バッファ層の成長の途中で、前記成長炉への水素の供給を開始する。
【００２６】
この方法によれば、バッファ層の成長の開始前には水素を成長炉に供給することなくバッファ層の成長途中で水素の供給を開始するので、水素を含む雰囲気に酸化ガリウム基板が直接にさらされることを防ぐことができる。バッファ層の成長開始時点及び成長初期では成長炉は窒素雰囲気であるので、バッファ層の成膜を摂氏５５０度以上の温度で行うことができる。バッファ層の成長の途中で成長炉への水素の供給を開始するので、バッファ層の品質が向上される。故に、半導体素子のために好適な窒化ガリウム系半導体領域をバッファ層上に作製できる。
【００２７】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の厚さは２ｎｍ以上であることができる。この方法によれば、２ｎｍ以上の厚さにより良好な品質のバッファ層を成長することができ、またこのバッファ層上に成長される窒化ガリウム系半導体層の品質も良好になる。
【００２８】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の成膜中に、前記成長炉への窒素の供給が停止されることができる。この方法によれば、水素の使用により、バッファ層中への不純物の混入が低減され、またこのバッファ層上に成長される窒化ガリウム系半導体層の品質も良好になる。
【００２９】
本発明に係る方法では、前記バッファ層の厚さは１００ｎｍ以下であることができる。
【００３０】
本発明に係る方法では、前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層、第２導電型窒化ガリウム系半導体層及び活性層を含み、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層、前記活性層、及び前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層は、前記バッファ層の主面上に順に配列されており、前記活性層は、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層と第２導電型窒化ガリウム系半導体層との間に設けられる。前記半導体素子は半導体発光素子を含むことができる。この方法によれば、酸化ガリウム基板上に半導体発光素子を作製できる。
【００３１】
本発明に係る方法は、第１の電極を前記窒化ガリウム系半導体領域上に形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備えることができる。前記酸化ガリウム基板は導電性を有する。この方法によれば、前記半導体素子は縦型である。
【００３２】
本発明に係る方法では、前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層及び第２導電型窒化ガリウム系半導体層を含み、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層は前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層とｐｎ接合を成す。当該方法は、前記第２導電型窒化ガリウム系半導体層上に第１の電極を形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備えることができる。前記酸化ガリウム基板は導電性を有し、前記半導体素子はｐｎ接合ダイオードを含む。この方法によれば、酸化ガリウム基板上にｐｎ接合ダイオードを作製できる。
【００３３】
本発明に係る方法では、前記窒化ガリウム系半導体領域は、第１導電型窒化ガリウム系半導体層を含む。当該方法は、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層上に第１の電極を形成すると共に、前記酸化ガリウム基板の裏面上に第２の電極を形成する工程を更に備えることができる。前記第１の電極は前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層にショットキ接合を成し、前記酸化ガリウム基板は導電性を有し、前記半導体素子はショットキダイオードを含む。この方法によれば、酸化ガリウム基板上にショットキダイオードを作製できる。
【００３４】
本発明に係る方法では、前記第１導電型窒化ガリウム系半導体層のキャリア濃度は３×１０１６ｃｍ−３以下であることができる。
【００３５】
この方法によれば、パワーデバイスとして使用可能なｐｎ接合ダイオード及びショットキダイオードを酸化ガリウム基板上に作製できる。
【００３６】
本発明の上記の目的および他の目的、特徴、並びに利点は、添付図面を参照して進められる本発明の好適な実施の形態の以下の詳細な記述から、より容易に明らかになる。
【発明の効果】
【００３７】
以上説明したように、本発明の一側面によれば、酸化ガリウム領域上に良好な結晶品質の窒化ガリウム系半導体の堆積を可能にする、エピタキシャルウエハを形成する方法が提供される。また、本発明の別の側面によれば、酸化ガリウム領域上に良好な結晶品質の窒化ガリウム系半導体の堆積を可能にする、半導体素子を作製する方法が提供される。
【図面の簡単な説明】
【００３８】
【図１】図１は、本実施の形態に係るエピタキシャルウエハを形成する方法、及び半導体素子を作製する方法の主要な工程を示す図面である。
【図２】図２は、酸化ガリウム基板を示す図面である。
【図３】図３は、本実施の形態に係る形成方法及び作製方法の主要な工程を模式的に示す図面である。
【図４】図４は、バッファ層の成長に先立つ温度変更のための第１及び第２のシーケンスを説明する図面である。
【図５】図５は、酸化ガリウム基板１１上に半導体素子が半導体発光素子を作製する主要な工程を示す図面である。
【図６】図６は、バッファ層の成膜に先立って、キャリアガスの切り替えを行う製造方法を示す図面である。
【図７】図７は、これらのＡｌＮ膜上に成長された厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜の表面（剥がれ、平坦性）及び結晶品質（ＸＲＤの半値全幅）を示す図面である。
【図８】図８は、酸化ガリウム基板上に低温ＧａＮバッファ層を介して成長された高温ＧａＮエピタキシャル膜の外観を示す図面である。
【図９】図９は、これらのＡｌＮ膜上に成長された厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜の表面（剥がれ、平坦性）及び結晶品質（ＸＲＤの半値全幅）を示す図面である。
【図１０】図１０は、ショットキダイオード及びｐｎ接合ダイオードのためのエピタキシャルウエハ及び基板生産物の構造を示す図面である。
【発明を実施するための形態】
【００３９】
本発明の知見は、例示として示された添付図面を参照して以下の詳細な記述を考慮することによって容易に理解できる。引き続いて、添付図面を参照しながら、本発明のエピタキシャルウエハを形成する方法、及び半導体素子を作製する方法に係る実施の形態を説明する。可能な場合には、同一の部分には同一の符号を付する。
【００４０】
図１は、本実施の形態に係るエピタキシャルウエハを形成する方法、及び半導体素子を作製する方法の主要な工程を示す図面である。図２は、本実施の形態に係るエピタキシャルウエハのための酸化ガリウム基板を示す図面である。図３は、本実施の形態に係る形成方法及び作製方法の主要な工程を模式的に示す図面である。
【００４１】
図１に示される工程フローの工程Ｓ１０１では、酸化ガリウムウエハを準備する。図２（ａ）を参照すると、酸化ガリウムウエハ１１が示される。このウエハ１１は、例えばβ−Ｇａ２Ｏ３単結晶からなる。ウエハ１１は、単斜晶系酸化ガリウムからなる主面を有する主面１１ａ及び裏面１１ｂを含み、主面１１ａ及び裏面１１ｂは互いに平行である。ウエハ１１の主面１１ａは、例えば単斜晶系酸化ガリウムの（１００）面である。この主面１１ａは、（１００）面に対して例えば１度以下の角度で傾斜することができる。図２（ａ）には、結晶座標系ＣＲが示されており、結晶座標系ＣＲはａ軸、ｂ軸及びｃ軸を有する。
【００４２】
図２（ｂ）を参照すると、単斜晶系酸化ガリウムの結晶格子が示されている。単斜晶系酸化ガリウムの結晶格子のａ軸、ｂ軸及びｃ軸の格子定数は、それぞれ、１．２２３ｎｍであり、０．３０４ｎｍ及び０．５８ｎｍである。ベクトルＶａ、Ｖｂ、Ｖｃは、それぞれ、ａ軸、ｂ軸及びｃ軸の方向を示す。ベクトルＶａ及びＶｂは（００１）面を規定し、ベクトルＶｂ、Ｖｃは（１００）面を規定し、ベクトルＶｃ及びＶａは（０１０）面を規定する。ベクトルＶａ及びＶｂの成す角度α及びベクトルＶｂ及びＶｃの成す角度γは９０度であり、ベクトルＶｃ及びＶａの成す角度βは１０３．７度である。ウエハ主面１１ａの傾斜角ＡＯＦＦを示すために、図２（ｂ）には、ウエハ主面１１ａが一点鎖線で示されている。このウエハ１１によれば、単斜晶系酸化ガリウム（１００）面のウエハ主面１１ａ上に、良好なモフォロジのエピタキシャル層が成長される。
【００４３】
工程Ｓ１０２では、成長炉１０のサセプタ１０ａ上にウエハ１１を配置する。III族窒化物膜の成長は、例えば有機金属気相成長（ＭＯＶＰＥ）法等で行われる。次いで、図３（ａ）に示されるように、ガスＧ０を成長炉１０に供給しながら、成長炉１０内の酸化ガリウム基板１１の温度を変更する。ガスＧ０は、例えば実質的に水素を含まず窒素ガスからなる。成長炉１０に供給された窒素に酸化ガリウム基板１１が触れているので、水素によって酸化ガリウム基板１１が侵されることがない。これ故に、成長炉１０に水素を供給するときに比べて、基板温度を高めることができる。窒素雰囲気においては、酸化ガリウム基板１１のための基板温度は、摂氏８００度以下であることができる。
【００４４】
酸化ガリウム基板１１の温度変更は、例えば以下の２つのいずれかのシーケンスにより行われることができる。図４を参照しながら、第１及び第２のシーケンスを説明する。
【００４５】
第１のシーケンスＳＥＱ１では、時刻ｔ０において、引き続くバッファ層の成長のための前処理温度ＴＰＲＥ（前処理温度ＴＰＲＥは第１の成膜温度ＴＧ１と同じ）に向けて、酸化ガリウム基板１１の基板温度の上昇を開始する。時刻ｔ１において、前処理温度ＴＰＲＥを到達する。シーケンスＳＥＱ１では、酸化ガリウム基板１１の基板温度における最大温度は、摂氏５５０度以上であり、第１の成膜温度ＴＧ１の最大値以下である。酸化ガリウム基板１１の基板温度が前処理温度ＴＰＲＥに到達した後に、酸化ガリウム基板１１の基板温度を摂氏５５０度以上の温度に維持しながら、所定の期間、窒素雰囲気に酸化ガリウム基板１１を置く。バッファ層１３の成膜に先立つ前処理は、バッファ層１３の品質を向上できる。
【００４６】
第２のシーケンスＳＥＱ２では、第１の成膜温度ＴＧ１より高い前処理温度ＴＰＲＥの窒素雰囲気に酸化ガリウム基板１１を置く。この後に、引き続くバッファ層の成長のための第１の成膜温度ＴＧ１に酸化ガリウム基板１１の温度を変更する。詳細には、工程Ｓ１０４では、時刻ｔ０において、酸化ガリウム基板１１の基板温度の上昇を開始する。工程Ｓ１０５では、時刻ｔ１において、基板温度は前処理温度ＴＰＲＥ０に到達し、この温度を保持する。前処理温度ＴＰＲＥ０は、例えば摂氏７５０度以上の範囲にある。バッファ層１３の成膜温度よりも高い温度で、バッファ層１３の成膜に先立つ前処理を行うことができる。摂氏７５０度以上の前処理温度ＴＰＲＥ０によれば、酸化ガリウム基板１１の表面１１ａを窒化できる。また、前処理温度ＴＰＲＥ０は、例えば摂氏８５０度未満の範囲にある。高すぎる前処理温度は、酸化ガリウム基板１１の表面１１ａを損傷させる可能性がある。
【００４７】
前処理温度ＴＰＲＥの窒素雰囲気に置かれた酸化ガリウム基板１１の主面１１ａは改質される。この表面改質により、例えば、主面１１ａに窒素が結合したり、または基板温度によっては主面１１ａが窒化されたりする。工程Ｓ１０６では、時刻ｔ３において、基板温度の低下を開始する。時刻ｔ４において、変更後の基板温度が第１の成膜温度ＴＧ１に到達する。
【００４８】
図４に示された実施例では、前処理温度ＴＰＲＥ０として摂氏８００度が用いられている。時刻ｔ２（＞ｔ１）において、表面改質により、主面１１ａが窒化される。時刻ｔ３において、基板温度を前処理温度ＴＰＲＥ０から変更する。これよれば、時刻ｔ１から時刻ｔ３の期間、酸化ガリウム基板１１は窒素雰囲気中に置かれる。時刻ｔ３において、本実施例では、基板温度を第１の成膜温度ＴＧ１に向けて低下させる。時刻ｔ４において、基板温度が第１の成膜温度ＴＧ１に到達する。
【００４９】
工程Ｓ１０７では、酸化ガリウム基板１１が十分に安定して第１の成膜温度ＴＧ１になった後に、図３（ｂ）に示されるように成膜ガスＧ１を成長炉１に供給して、バッファ層１３を成長する。工程Ｓ１０８では、時刻ｔ５において、窒素（N２）に加えて、有機金属化合物及び窒素原料を成長炉１０に供給して、主面１１ａ上にバッファ層１３の成長を開始する。バッファ層１３は、例えばＡｌＮ、ＡｌＧａＮといったIII族窒化物からなる。バッファ層１３はいわゆる低温バッファ層と呼ばれる。バッファ層１３がＡｌＮからなるとき、成長炉１０には、N２、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及びアンモニア（ＮＨ３）を含む原料ガスＧ１が供給される。或いは、バッファ層１３がＡｌＧａＮからなるとき、成長炉１０には、N２、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）及びアンモニア（ＮＨ３）を含む原料ガスＧ１が供給される。
【００５０】
バッファ層１３の成膜が開始された後に、工程Ｓ１０９では、有機金属化合物及び窒素原料に加えて水素（H２）の供給を開始する。本実施の形態では、時刻ｔ６において水素（H２）の供給を開始する。バッファ層１３がＡｌＮからなるとき、時刻ｔ６では、H２、N２、ＴＭＡ及びＮＨ３が成長炉１０に供給される。この方法によれば、水素の使用により、バッファ層１３中への不純物の混入が低減される。必要な場合には、水素（H２）の供給を開始した後に、窒素の供給量を減少させることができ、またバッファ層１３の成長中に窒素の供給を停止することがよい。本実施例では、時刻ｔ６〜ｔ７の間に窒素の供給量を減少して、時刻ｔ７において窒素の供給を停止する。また、時刻ｔ６〜ｔ７の間に水素の供給量を増加して、時刻ｔ７において水素の増加を停止して一定量の水素を供給する。時刻ｔ７では、H２、ＴＭＡ及びＮＨ３が成長炉１０に供給される。これ故に、時刻ｔ６〜ｔ７の期間は、ガスの切り替え期間である。時刻ｔ７〜ｔ８の期間に、H２、ＴＭＡ及びＮＨ３を成長炉１０に供給して、バッファ層１３の残りを成長する。
【００５１】
この方法によれば、バッファ層１３の成長の開始前には水素を成長炉１０に供給することなくバッファ層の成長途中で水素の供給を開始するので、水素を含む雰囲気に酸化ガリウム基板１１が直接にさらされることを防ぐことができる。バッファ層１３の成長開始時点及び成長初期では成長炉１０は窒素雰囲気であるので、バッファ層１３の成膜を摂氏５５０度以上の温度で行うことができる。バッファ層１３の成長の途中で成長炉１０への水素の供給を開始するので、バッファ層１３の品質が向上される。また、バッファ層１３の成長温度Ｔ１は、例えば摂氏８００度以下であることができる。バッファ層と基板との反応、あるいはバッファ層成膜時の基板へのダメージを防ぐためである。
【００５２】
バッファ層１３の厚さは２ｎｍ以上であることができる。厚さ２ｎｍ以上の良好な品質のバッファ層１３を成長することができ、またこのバッファ層１３上に成長される窒化ガリウム系半導体層の品質も良好になる。バッファ層１３の厚さは１００ｎｍ以下であることができる。この厚さによれば、窒化ガリウム系半導体の剥がれが生じることがない。
【００５３】
工程Ｓ１１０では、ＴＭＡの供給を停止してバッファ層１３の成膜が完了した後に、酸化ガリウム基板１１の基板温度の変更を開始する。時刻ｔ８において、基板温度の変更を開始する。この温度変更中に、成長炉１０にH２及びＮＨ３が供給されている。時刻ｔ９において第２の成膜温度ＴＧ２に到達する。工程Ｓ１１０において成長炉１０に供給するガスは、アンモニア及び水素であることがよい。この方法によれば、バッファ層１３の成膜中に水素の供給が既に開始されているので、キャリアガス切り替えの負担が低減される。また、工程Ｓ１１０において成長炉１０に供給するガスは、水素及び窒素の混合ガスであることができ、またアンモニア及び窒素の混合ガスであることができる。
【００５４】
工程Ｓ１１１では、温度変更が完了した後に、成長炉１０において、六方晶系の窒化ガリウム系半導体エピタキシャル層（以下「エピタキシャル層」と記す）１５をバッファ層１３上に成長する。時刻ｔ９では、図３（ｃ）に示されるように、H２及びＮＨ３に加えて、成長されるべきエピタキシャル層１５のIII族構成元素のための有機III族元素原料ガスを含む原料Ｇ２を成長炉１０に供給する。この成膜は、第２の成膜温度ＴＧ２で行われる。本実施例では、ＴＭＧといった有機III族元素原料ガスＧ２を供給して、窒化ガリウムといったエピタキシャル層１５をバッファ層１３上に成長する。
【００５５】
エピタキシャル層１５は、例えばＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＡｌＮ等といった六方晶系のIII族窒化物からなる。エピタキシャル層１５の膜厚は、例えば１マイクロメートル以上の範囲であることができる。また、エピタキシャル層１５の膜厚は、２０マイクロメートル以下の範囲であることができる。エピタキシャル層１５がＧａＮからなるとき、成長炉１０には、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）及びアンモニア（ＮＨ３）を含む原料ガスＧ１が供給される。ＧａＮの成長温度は、例えば摂氏９００度以上摂氏１２００度以下であることができる。ＡｌＧａＮの成長温度は、例えば摂氏９００度以上摂氏１３００度以下であることができる。ＩｎＧａＮの成長温度は、例えば摂氏５００度以上摂氏１０００度以下であることができる。
【００５６】
また、エピタキシャル層１５は、窒化ガリウム系半導体デバイスを構成する半導体層であり、またアンドープ、ｐ型ドーパント添加、及びｎ型ドーパントであることができる。エピタキシャル層１５にｐ導電性またはｎ導電性を付与するために、エピタキシャル層１５を成長する際に、原料ガスに加えてドーパントガスを供給する。ドーパントとしては、ｐ型導電性のためにシクロペンタジエニルマグネシウム（Ｃｐ２Ｍｇ）を用い、ｎ型導電性のためにシラン（例えばＳｉＨ４）を用いることができる。
【００５７】
また、酸化ガリウム基板１１の主面１１ａが実質的に（１００）面であるとき、この方法によれば、酸化ガリウム基板１１上に成長される窒化ガリウム系半導体はほぼｃ面の表面を有する。
【００５８】
引き続き、図５を参照しながら、酸化ガリウム基板１１上に半導体素子を作製する主要な工程を説明する。酸化ガリウム基板１１上に作成される半導体素子が半導体発光素子であるとき、エピタキシャル層１５は第１導電型を有している。この第１導電型エピタキシャル層は、例えばｎ型ＧａＮ、ｎ型ＡｌＧａＮ、ｎ型ＩｎＡｌＧａＮ等といった六方晶系のIII族窒化物からなる。第１導電型エピタキシャル層がＧａＮからなるときは、成長炉１０には、Ｈ２、ＴＭＧ、ＮＨ３及びＳｉＨ４を含む原料ガスを供給して、ｎ型ＧａＮ膜を成長する。第１導電型エピタキシャル層がＧａＮからなるとき、第１導電型エピタキシャル層の成長温度は例えば摂氏９００度以上摂氏１２００度以下の範囲になり、第１導電型エピタキシャル層は、窒化ガリウム系半導体デバイスを構成する半導体層である。
【００５９】
次いで、第１導電型エピタキシャル層上に活性層１７を形成する。活性層は、交互に配列された井戸層１７ａ及び障壁層１７ｂを含む。井戸層１７ａは、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。障壁層１７ｂは、例えばＧａＮ、ＩｎＧａＮ、ＩｎＡｌＧａＮ等からなる。井戸層１７ａの成長温度は例えば摂氏５００度以上摂氏９００度以下の範囲にあり、障壁層１７ｂの成長温度は例えば摂氏５５０度以上摂氏９５０度以下の範囲にある。
【００６０】
この後に、第２導電型エピタキシャル層１９を活性層１７上に形成する。第２導電型エピタキシャル層１９は、例えばｐ型電子ブロック層２１及びｐ型コンタクト層２３を含むことができる。第２導電型エピタキシャル層１９がＧａＮ、ＡｌＧａＮからなるとき、第２導電型エピタキシャル層の成長温度は例えば摂氏１０００度であり、第２導電型エピタキシャル層１９は、窒化ガリウム系半導体デバイスを構成する半導体層である。
【００６１】
これまでの窒化ガリウム系半導体の堆積により、エピタキシャルウエハＥＬＥＤが得られる。エピタキシャルウエハＥＬＥＤは、酸化ガリウムウエハ１１と、酸化ガリウムウエハ１１上に成長されたバッファ層１３及び半導体積層２５とを含む。この半導体積層２５は、第１導電型エピタキシャル層１５、第２導電型エピタキシャル層１９および活性層１７を含み、活性層１７は、第１導電型エピタキシャル層１５と第２導電型エピタキシャル層１９との間に設けられている。
【００６２】
再び図１を参照すると、次いで、工程Ｓ１１２では、エピタキシャルウエハＥＬＥＤ上に第１及び第２の電極２７ａ、２７ｂを形成する。例えば、工程Ｓ１１３ではエピタキシャルウエハＥＬＥＤの半導体積層２５の上面に第１の電極２７ａを形成すると共に、工程Ｓ１１４ではエピタキシャルウエハＥＬＥＤの裏面上に第２の電極２７ｂを形成する。これらの工程により、窒化ガリウム系半導体発光デバイスのための基板生産物ＰＬＥＤが作製される。この方法によれば、酸化ガリウム基板１１上に、半導体発光素子、そのための基板生産物ＰＬＥＤ及びそのためのエピタキシャルウエハＥＬＥＤを作製できる。
【００６３】
図６は、バッファ層の成膜に先立ってキャリアガスの切り替えを行う製造方法を示す図面である。時刻ｓ０〜ｓ１において、酸化ガリウム基板１１の基板温度の上昇する。時刻ｓ１〜ｓ２〜ｓ３の期間では、基板温度は、前処理温度ＴＰＲＥ１（例えば摂氏８００度）である。時刻ｓ２〜ｓ３の期間において、酸化ガリウム基板１１の主面１１ａは前処理温度ＴＰＲＥ１（例えば摂氏８００度）において窒化される。時刻ｓ３において窒化が終了した後に、時刻ｓ３〜ｓ４において摂氏８００度の基板温度から摂氏４００度（例えばＡｌＮバッファ層の成膜温度）に下げる。また、窒素キャリアガスから水素キャリアガスに変更する。キャリアガスは、ＡｌＮバッファ層の成長開始前に、キャリアガスは水素に切り替えられる。水素ガスを供給しながら、基板温度を摂氏４００度まで変化させて、時刻ｓ４〜ｓ５の期間に、水素、アンモニア及びＴＭＡを成長炉に供給して、ＡｌＮバッファ層を摂氏４００度で成長する。時刻ｓ５〜ｓ６の期間に、ＧａＮ層の成長温度に基板温度を上昇させる。時刻ｓ７において、ＴＭＧの供給を開始してＧａＮ層を成長する。このシーケンスでは、ＡｌＮバッファ層の成長を水素雰囲気中で行うので、成膜温度を高めることができない。
【００６４】
（実施例１）
いくつかの酸化ガリウム基板を準備した。これらの酸化ガリウム基板は（１００）面からなる主面を有する。酸化ガリウム基板上に、ＭＯＶＰＥ法で、様々な厚さの低温ＡｌＮバッファ層を成長した。ＮＨ３、ＴＭＡ及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、低温ＡｌＮバッファ層を成長した。この後に、摂氏１０５０度の基板温度で、ＮＨ３、ＴＭＧ、ＴＭＡ及びＳｉＨ４を成長炉に低温ＡｌＮバッファ層上に供給して、厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜を成長した。ＧａＮエピタキシャル膜をＸ線回折法により測定した。ＧａＮエピタキシャル膜の表面には、ＧａＮの（０００１）面が現れていた。
【００６５】
酸化ガリウム基板上の低温ＡｌＮ膜は、０．５ｎｍ、１ｎｍ、２ｎｍ、３ｎｍ、５ｎｍ、１０ｎｍ、１５ｎｍ、２０ｎｍ、５０ｎｍ、１００ｎｍ、２００ｎｍであった。図７は、これらのＡｌＮ膜上に成長された厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜の表面（剥がれ、平坦性）及び結晶品質（ＸＲＤの半値全幅）を示す。厚さ０．５ｎｍの低温ＡｌＮ膜では、高温ＧａＮエピタキシャル膜が全面で剥がれを起こしていた。厚さ２ｎｍ〜１００ｎｍの低温ＡｌＮ膜では、高温ＧａＮエピタキシャル膜の剥がれがなく、ＧａＮ表面も平坦であった。これらのＡｌＮ膜厚の範囲で、高温ＧａＮエピタキシャル膜は、結晶性及び表面平坦性のいずれに関しても、サファイア基板上のｎ型ＧａＮ膜と全く同等の品質を示した。また、ＬＥＤ構造のエピタキシャル積層等のデバイスを作製したとき、酸化ガリウム基板上のＬＥＤ構造は、サファイア基板上のＬＥＤ構造とほぼ同様の発光特性を示した。ＧａＮエピタキシャル膜の表面モフォロジが良好な平坦性を示した。厚さ１５０ｎｍの低温ＡｌＮ膜には表面荒れが生じた。
【００６６】
酸化ガリウム基板上に低温ＡｌＮ膜を成長することなく、低温ＧａＮ膜を直接に成長するとき、高温ＧａＮエピタキシャル膜は、図８に示されるような外観を示す。これ故に、低温ＧａＮ膜は、高温ＧａＮエピタキシャル膜は平坦性を示さない。
【００６７】
（実施例２）
いくつかの酸化ガリウム基板を準備した。これらの酸化ガリウム基板は（１００）面からなる主面を有する。ＭＯＶＰＥ法で、ＮＨ３、ＴＭＧ、ＴＭＡ及びＳｉＨ４を成長炉に供給して、様々な温度において低温ＡｌＮバッファ層を酸化ガリウム基板上に成長した。低温ＡｌＮバッファ層は１０ｎｍであった。この後に、摂氏１１５０度の基板温度で、低温ＡｌＮバッファ層上に、厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜を成長した。ＧａＮエピタキシャル膜をＸ線回折法により測定した。また、ＧａＮエピタキシャル膜の表面モフォロジが良好な平坦性を示した。
【００６８】
酸化ガリウム基板上の低温ＡｌＮ膜の成膜温度は、摂氏３５０度、摂氏４００度、摂氏４５０度、摂氏５００度、摂氏５５０度、摂氏６００度、摂氏６５０度、摂氏７００度、摂氏８００度、摂氏８５０度であった。図９は、これらのＡｌＮ膜上に成長された厚さ３μｍの高温ＧａＮエピタキシャル膜の表面（剥がれ、平坦性）及び結晶品質（ＸＲＤの半値全幅）を示す。成膜温度３５０度の低温ＡｌＮ膜では、高温ＧａＮエピタキシャル膜が全面で剥がれを起こしていた。摂氏４００度〜摂氏８５０度未満の成膜温度の低温ＡｌＮ膜では、高温ＧａＮエピタキシャル膜の剥がれがなく、ＧａＮ表面も平坦であった。これらのＡｌＮ膜厚の温度範囲で、高温ＧａＮエピタキシャル膜は、結晶性及び表面平坦性のいずれに関しても、サファイア基板上のｎ型ＧａＮ膜と全く同等の品質を示した。また、ＬＥＤ構造のエピタキシャル積層等のデバイスを作製したとき、酸化ガリウム基板上のＬＥＤ構造は、サファイア基板上のＬＥＤ構造とほぼ同様の発光特性を示した。ＧａＮエピタキシャル膜の表面には、ＧａＮの（０００１）面が現れていた。成膜温度８５０度の低温ＡｌＮ膜では、高温ＧａＮエピタキシャル膜の表面が荒れていた。
【００６９】
実施例１及び実施例２では、低温ＡｌＮ膜をバッファ層として用いた。しかしながら、発明者らの実験によれば、低温ＡｌＧａＮもバッファ層として用いることができる。また、低温ＡｌＧａＮは、低温ＡｌＮ膜と同様の効果を示す。低温ＡｌＧａＮ膜では、Ａｌモル分率が高いほど、平坦なエピタキシャル層（例えばｃ面ＧａＮ表面）が得られやすい。
【００７０】
引き続き、電子デバイス、このためのエピタキシャルウエハを作製する方法を説明する。本実施の形態に係るエピタキシャルウエハは、ＬＥＤといった発光素子の他にも、ショットキーダイオード、ｐｎ接合ダイオードやトランジスタ等のための窒化ガリウム系半導体積層構造を提供できる。
【００７１】
半導体素子がショットダイオードであるとき、図１に示される工程Ｓ１１２では、エピタキシャルウエハＥＳＨ上に複数の電極を形成する。図１０（ａ）を参照すると、工程Ｓ１１３では、第１の電極３１ａがエピタキシャルウエハＥＳＨのエピタキシャル層主面１５ａ上に形成される。第１の電極３１ａは、例えばショットキ電極であり、ショットキ電極は例えばＡｕ等からなることができる。第１の電極３１ａは、エピタキシャル層にショットキ接合３３ａを成す。工程Ｓ１１４では、第２の電極３１ｂがエピタキシャルウエハＥＳＨ内の導電性の酸化ガリウム基板裏面１１ｂ上に形成される。第２の電極３１ｂは例えばオーミック電極である。工程Ｓ１０１〜Ｓ１１４によって、図１０（ａ）に示される窒化ガリウム系半導体デバイス及び基板生産物ＰＳＨが作製される。この窒化ガリウム系半導体デバイスはショットキ接合ダイオードである。
【００７２】
半導体素子がｐｎ接合ダイオードであるとき、図１０（ｂ）を参照すると、エピタキシャル膜１５上に、別のエピタキシャル膜３５がＭＯＶＰＥ法で成長される。エピタキシャル膜１５は、アンドープ又はｎ型導電性を示し、またｎ型ＧａＮ、ｎ型ＡｌＧａＮといった窒化カリウム系半導体からなることができる。エピタキシャル膜３５の導電性はエピタキシャル膜１５の導電性と逆である。エピタキシャル膜３５は、窒化カリウム系半導体からなり、例えばｐ型ＧａＮ、ｐ型ＡｌＧａＮ等からなることができる。エピタキシャル層３５はエピタキシャル層１５にｐｎ接合３３ｂを成す。
【００７３】
図１に示される工程Ｓ１１２では、エピタキシャルウエハＥＰＮ上に複数の電極を形成する。図１０（ｂ）を参照すると、工程Ｓ１１３では、第１の電極３１ｃが、エピタキシャルウエハＥＰＮのエピタキシャル層主面２３ａ上に形成される。第１の電極３１ｃは、例えばｐオーミック電極である。工程Ｓ１１４では、第２の電極３１ｂが、エピタキシャルウエハＥＰＮの導電性の酸化ガリウム基板裏面１１ｂ上に形成される。工程Ｓ１０１〜Ｓ１１４によって、図１０（ｂ）に示される窒化ガリウム系半導体デバイス及び基板生産物ＰＰＮが作製される。この窒化ガリウム系半導体デバイスはｐｎ接合ダイオードである。
【００７４】
ショットキ接合ダイオードやｐｎ接合ダイオードといった縦型半導体素子を説明したけれども、縦型半導体素子は、これらに限定されるものではなく、さらに、パワーデバイスとして使用可能な縦型電界効果トランジスタ等の三端子素子であることもできる。
【００７５】
窒化ガリウム系半導体層１５のキャリア濃度は３×１０１６ｃｍ−３以下であるとき、パワーデバイスとして使用可能なｐｎ接合ダイオード及びショットキダイオードを酸化ガリウム基板上に作製できる。
【００７６】
また、バッファ層１３がＡｌＸＧａ１−ＸＮから成るので、バッファ層１３の厚さは１００ｎｍ以下であることができる。
【００７７】
好適な実施の形態において本発明の原理を図示し説明してきたが、本発明は、そのような原理から逸脱することなく配置および詳細において変更され得ることは、当業者によって認識される。本発明は、本実施の形態に開示された特定の構成に限定されるものではない。したがって、特許請求の範囲およびその精神の範囲から来る全ての修正および変更に権利を請求する。
【符号の説明】
【００７８】
１０…成長炉、１１…酸化ガリウムウエハ、１１ａ…ウエハ主面、１１ｂ…ウエハ裏面、１３…バッファ層、ＴＧ１、ＴＧ２…成膜温度、１５…エピタキシャル層、１９…第２導電型エピタキシャル層、１７…活性層、２１…ｐ型電子ブロック層、２３…ｐ型コンタクト層、ＥＬＥＤ…エピタキシャルウエハ、２５…半導体積層、２７ａ、２７ｂ…電極、ＰＬＥＤ…基板生産物、ＥＳＨＤ…エピタキシャルウエハ、３１ａ、３１ｂ…電極、３３ａ…ショットキ接合、３３ｂ…ｐｎ接合、３５…エピタキシャル膜、ＥＰＮ…エピタキシャルウエハ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図９】
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【図１０】
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【図８】
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