(57)【要約】  ガリウム及び窒素含有材料の高速成長のための方法が記載される。本方法は、バルクガリウム及び窒素含有基板を提供することを含んでいる。第１の厚さの第１のエピタキシャル材料が、好ましくは擬似形態的プロセスによって、基板上に形成される。本方法は、第１の層上に第２のエピタキシャル層をも形成し、これによってスタック構造がもたらされる。スタック構造は、約２ミクロン未満の全体厚さで構成される。【選択図】図４
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガリウム及び窒素含有材料の高速成長のための方法であって、
表面領域を有するバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することと、
前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に第１の厚さの第１のエピタキシャル材料を形成することであって、前記第１のエピタキシャル材料は、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に疑似形態的に形成されることと、
前記第１のエピタキシャル材料上に１つ以上の第２のエピタキシャル材料を形成することであって、前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料はスタック構造を形成するように構成されることと
を含み、
前記スタック構造の合計厚さは約２ミクロン未満であり、前記スタック構造は光学デバイス又は電気デバイスのエピタキシャル領域の少なくとも実質的部分を特徴付けている方法。
【請求項２】
前記第１のエピタキシャル材料は１ミクロン未満である請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記第１のエピタキシャル材料は５００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記第１のエピタキシャル材料は１００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は１ミクロン未満である請求項１に記載の方法。
【請求項６】
前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は約５００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は約１００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項８】
前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は約１０００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項９】
前記第１のエピタキシャル材料はスタッッキング欠陥密度が１Ｅ４ｃｍ−１以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１０】
前記第１のエピタキシャル材料は、貫通転位が１Ｅ８ｃｍ−２以下又は１Ｅ６ｃｍ−２以下であることを特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１１】
前記第１のエピタキシャル材料は第１の領域から第２の領域への実質的に均一な欠陥密度を特徴とする請求項１に記載の方法。
【請求項１２】
前記実質的に均一な欠陥密度は本質的に均一である請求項１１に記載の方法。
【請求項１３】
前記実質的に均一な欠陥密度は完全に均一である請求項１１に記載の方法。
【請求項１４】
前記第１のエピタキシャル材料及び前記表面領域は、１つ以上の核形成層を実質的に含まない界面を含んでいる請求項１に記載の方法。
【請求項１５】
前記合計厚さは約１ミクロン未満である請求項１に記載の方法。
【請求項１６】
前記合計厚さは約５００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項１７】
前記合計厚さは約２００ｎｍ未満である請求項１に記載の方法。
【請求項１８】
前記スタック構造はガリウム及び窒素含有エピタキシャル材料の形成によって特徴付けられる合計成長時間内に設けられる請求項１に記載の方法。
【請求項１９】
前記合計成長時間は１．５時間未満又は２時間未満である請求項１８に記載の方法。
【請求項２０】
前記合計成長時間は１時間未満である請求項１８に記載の方法。
【請求項２１】
前記合計成長時間は３０分未満である請求項１８に記載の方法。
【請求項２２】
前記合計成長時間は１５分未満である請求項１８に記載の方法。
【請求項２３】
前記スタック構造は合計成長時間及び温度ランピング時間によって特徴付けられるチャンバ時間内に設けられる請求項１に記載の方法。
【請求項２４】
前記チャンバ時間は１時間未満又は１．５時間未満である請求項２３に記載の方法。
【請求項２５】
前記チャンバ時間は３０分間未満である請求項２３に記載の方法。
【請求項２６】
前記スタック構造はチャンバ時間とローディング及びアンローディング時間とによって特徴付けられるサイクル時間内に設けられる請求項１に記載の方法。
【請求項２７】
前記サイクル時間は２時間未満又は２．５時間未満である請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記サイクル時間は１時間未満である請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記サイクル時間は３０分間未満である請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記第１のエピタキシャル材料及び前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は単一のチャンバ内において堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項３１】
前記第１のエピタキシャル材料及び前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は、複数のチャンバ内においてそれぞれ堆積される請求項１に記載の方法。
【請求項３２】
前記第１のエピタキシャル材料及び前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料の形成時に決定された温度を維持することを更に含んだ請求項１に記載の方法。
【請求項３３】
オートカセットＭＯＣＶＤリアクタを用いることを更に含み、前記オートカセットＭＯＣＶＤリアクタは、２個以上の単一のウエハ又はマルチウエハリアクタのためのウエハプラッタを保持するように構成されている請求項１に記載の方法。
【請求項３４】
オートカセットＭＯＣＶＤリアクタを用いることを更に含み、前記オートカセットＭＯＣＶＤリアクタは、３個以上の単一のウエハ又はマルチウエハリアクタのためのウエハプラッタを保持するように構成されている請求項１に記載の方法。
【請求項３５】
オートカセットＭＯＣＶＤリアクタを用いることを更に含み、前記オートカセットＭＯＣＶＤリアクタは、１０個以上の単一のウエハ又はマルチウエハリアクタのためのウエハプラッタを保持するように構成されている請求項１に記載の方法。
【請求項３６】
前記エピタキシャルスタック構造は、３９０〜４２０ｎｍの波長範囲におけるＬＥＤ発光を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３７】
前記エピタキシャルスタック構造は、４２０〜４６０ｎｍの波長範囲におけるＬＥＤ発光を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３８】
前記エピタキシャルスタック構造は、４６０〜５００ｎｍの波長範囲におけるＬＥＤ発光を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項３９】
前記エピタキシャルスタック構造は、５００〜６００ｎｍの波長範囲におけるＬＥＤ発光を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４０】
前記エピタキシャルスタック構造はｐ−ｎダイオードを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４１】
前記エピタキシャルスタック構造はレーザーダイオードを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４２】
前記エピタキシャルスタック構造はショットキーダイオードを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４３】
前記エピタキシャルスタック構造はトランジスタを形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４４】
前記エピタキシャルスタック構造は高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４５】
前記エピタキシャルスタック構造はバイポーラ接合トランジスタ（ＢＪＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４６】
前記エピタキシャルスタック構造はヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４７】
前記エピタキシャルスタック構造は金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４８】
前記エピタキシャルスタック構造は金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項４９】
前記エピタキシャルスタック構造は金属絶縁体−半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＭＩＳＨＦＥＴ）を形成する請求項１に記載の方法。
【請求項５０】
前記ガリウム及び窒素含有基板は非極性表面配向によって特徴付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項５１】
前記ガリウム及び窒素含有基板は半極性表面配向又は極性表面配向によって特徴付けられる請求項１に記載の方法。
【請求項５２】
ガリウム及び窒素含有材料の高速成長のための方法であって、
表面領域を有するバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することと、
第１の厚さの第１のエピタキシャル材料を所望の成長速度で前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に形成することであって、前記第１のエピタキシャル材料は、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に疑似形態的に形成されることと、
前記第１のエピタキシャル材料上に１つ以上の第２のエピタキシャル材料を形成することであって、前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料はスタック構造を形成するように構成されることと
を含んだ方法。
【請求項５３】
前記形成は約９５０℃〜約１，２００℃の温度範囲において維持され、前記所望の成長速度は４ミクロン／時間以上である請求項５２に記載の方法。
【請求項５４】
前記提供はチャンバ内において維持されたオートカセットから前記バルクガリウム及び窒素含有基板を選択することを含んでいる請求項５２に記載の方法。
【請求項５５】
前記形成は大気圧ＭＯＣＶＤチャンバ内において提供される請求項５２に記載の方法。
【請求項５６】
前記ガリウム及び窒素含有基板は、前記形成においてほぼ大気圧に維持される請求項５２に記載の方法。
【請求項５７】
前記第１の厚さの前記第１のエピタキシャル材料は、５×５平方ミクロンにおける表面粗さが約２ｎｍＲＭＳ以下であることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【請求項５８】
前記第１の厚さの第１のエピタキシャル材料はｎ型材料である請求項５２に記載の方法。
【請求項５９】
前記第２のエピタキシャル材料はｐ型材料である請求項５２に記載の方法。
【請求項６０】
前記第１のエピタキシャル材料はスタッッキング欠陥密度が１Ｅ４ｃｍ−１以下であることを特徴とする請求項５２に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
関連出願への相互参照
本出願は、本発明の譲受人に譲渡された米国仮出願第６１／２３５，９８９号（アトーニードケットＮｏ．０２７３６４−００７５００ＵＳ；出願日：２００９年８月２１日）に対する優先権を主張しており、その全体が全ての目的のために本願に援用される。
【０００２】
発明の背景
本発明は、一般に照明技術に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、バルクガリウム及び窒素含有材料上における有機金属気相成長法（「ＭＯＣＶＤ」）技術を用いたエピタキシャル構造の高速成長のための技術を含んでいる。本発明は、例えば、白色照明、多色照明、フラットパネルディスプレイ及び他のオプトエレクトロニックデバイス並びに他の用途のための応用に適用することが可能である。
【０００３】
１８００年代の後半に、トーマス・エジソンが電球を発明した。従来の電球は「エジソン電球」と呼ばれ、百年を超える期間にわたって利用されてきた。従来の電球の場合、タングステンフィラメントがガラスバルブ中に封入され、ガラスバルブがベース中に密封され、ベースがソケットにねじ込まれている。前記ソケットは、ＡＣ電力又はＤＣ電源に接続される。従来の電球は、家庭、建物及び屋外照明、並びに他の照明又はディスプレイを必要とするエリアにおいて広く見出される。従来のエジソン電球の場合、残念なことに以下のような欠陥が存在する。すなわち、従来の電球の場合、大量の熱エネルギーが消散する。すなわち、従来の電球において用いられるエネルギーのうち９０％を越えるエネルギーが熱エネルギーとして消散する。さらに、従来の電球では、多くの場合フィラメントエレメントの熱収縮によって定期的に故障する。
【０００４】
蛍光灯は、従来の電球の欠陥のうちいくつかを解消する。蛍光灯においては、ハロゲンガスが充填された管構造が用いられる。前記管中の一対の電極が、バラストを通じて交流電源へと接続される。ガスが励起されると、それが放電して発光する。前記管は、蛍光体材料でコーティングされていることが多い。多くの建物において蛍光灯が用いられており、より最近では、蛍光灯は、標準的な白熱電球ソケットにねじ込まれるように適合されている。
【０００５】
固相照明技術が知られている。固相照明は、典型的には、発光ダイオード（ＬＥＤ）の製造において半導体材料に依存している。初期においては、赤色ＬＥＤが実証され、商用化された。赤色ＬＥＤにおいては、アルミニウムインジウムガリウムリン（ＡｌＩｎＧａＰ）半導体材料が用いられる。より近年では、中村修二が、青色スペクトルの光を発光するＬＥＤを製造するためのＩｎＧａＮ材料の使用を開拓した。この青色ＬＥＤをきっかけにして、ブルーレイＤＶＤプレイヤー、固相白色照明、及び他の開発などの革新に繋がった。他の色のＬＥＤも提案されているが、固相照明には未だに制約がある。このような制約のさらなる詳細について、本明細書全体において記載し、以下において詳細に説明する。
【０００６】
以上から、光学デバイスを改善する技術が強く望まれていることが分かる。
【０００７】
発明の概要
本発明は、一般に照明技術に関する。より詳細には、本発明の実施形態は、バルクガリウム及び窒素含有材料上における有機金属気相成長法（「ＭＯＣＶＤ」）技術を用いたエピタキシャル構造の高速成長のための技術を含んでいる。本発明は、例えば、白色照明、多色照明、フラットパネルディスプレイ及び他のオプトエレクトロニックデバイス並びに他の用途のための応用に適用することが可能である。
【０００８】
特定の実施形態において、本発明は、ガリウム及び窒素含有材料の高速成長のための方法を提供する。前記方法は、表面領域を有するバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することを含んでいる。前記方法は、第１の厚さの第１のエピタキシャル材料を前記バルクガリウム及び窒素含有基板の表面上に形成する。好適な実施形態において、前記第１のエピタキシャル材料は、疑似形態的に形成される。前記方法はまた、第２のエピタキシャル材料を前記第１のエピタキシャル材料上に形成して、スタック構造を形成する。好適な実施形態において、前記第２のエピタキシャル材料は、活性領域（例えば接合部）を形成する。好適には、前記スタック構造の合計厚さは約２ミクロン未満であり、前記スタック構造は、光学デバイス又は電気デバイスのエピタキシャル領域の少なくとも実質的部分を特徴付ける。本明細書中において用いられる「第１の」及び「第２の」という用語は、一般的に任意の順序又は連続物を暗示するわけではない。特定の実施形態において、「疑似形態的に」とは、一般的には、前記第１のエピタキシャル材料を前記バルクガリウム及び窒素含有基板へと格子整合させる格子整合プロセスを意味する。好適な実施形態において、前記エピタキシャル形成された窒化ガリウム材料及びバルクガリウム及び窒素含有基板が有する界面は、互いに、実質的に又は完全に格子整合状態である。
【０００９】
特定の実施形態において、前記第１のエピタキシャル材料は、１ミクロン未満又は１００ｎｍ未満である。前記エピタキシャル材料の厚さは、１ミクロン未満又は１０ｎｍ未満である。前記第１のエピタキシャル材料は、スタック欠陥密度が１Ｅ４ｃｍ−１以下であり、貫通転位が１Ｅ８ｃｍ−２以下であり得る点において、特徴付けられる。前記エピタキシャル材料は、第１の領域から第２の領域にかけて実質的に均一な欠陥密度を有する点において、特徴付けられる。好適には、前記第１のエピタキシャル層及び前記表面領域は、核形成層（例えば、ＧａＮ若しくはＡｌＮ若しくはＡｌＧａＮ、又は他のガリウム及び窒素含有材料）を実質的に含まない界面を有している。
【００１０】
本方法は、成長時間が高速であることによって特徴付けられる。特定の実施形態において、ガリウム及び窒素含有エピタキシャル材料の形成のための合計成長時間は１時間未満であり、往々にして３０分間未満であるが、１５分間未満にすることも可能である。特定の実施形態において、前記方法は、合計成長時間及び温度ランピング時間によって特徴付けられるチャンバ時間を有する。前記チャンバ時間は、１時間未満であり得るが、３０分間未満にすることも可能である。特定の実施形態において、前記方法は、チャンバ時間並びにローディング時間及びアンローディング時間を含むサイクル時間を有している。前記サイクル時間は、２時間未満であるが、１時間未満にすることもでき、さらには３０分間未満にすることも可能である。特定の実施形態において、前記ガリウム及び窒素含有材料は、４ミクロン／時間以上の成長速度によって特徴付けられ、前記ｎ型ガリウム及び窒素含有材料の成長速度は６ミクロン／時間以上である。特定の実施形態において、ｐ型ガリウム及び窒素含有材料の成長速度は、２ミクロン／時間以上である。好適には、前記より高い成長速度は大気ＭＯＣＶＤリアクタの使用により得られるが、前記圧力は、大気圧を若干上回ってもよいし、あるいは大気圧未満であってもよい。成長温度は、ｎ型ガリウム及び窒素含有材料（例えばシリコンドーパントを含む）の場合において約９５０℃〜１２００℃以上であり、あるいは、ｐ型ガリウム及び窒素含有材料（例えばマグネシウムドーパントを含む）の場合において９５０℃〜約１０２５℃である。なお、従来のＭＯＣＶＤリアクタは、変形があり得るものの、サセプタに接続された熱電対温度デバイスを含んでいる。そして、前記サセプタは、前記ワークピース及び／又は基板を保持している。
【００１１】
別の実施形態において、前記エピタキシャル材料（単数又は複数）は、リアクタ内において形成され得る。前記リアクタは、自動成長シーケンス（例えばオートカセット）において複数のウエハを取り扱うことができる。このような構成において、前記成長チャンバからロードロックへのウエハのローディング及びアンローディングは、前記ロードロックと研究室又は製造現場床との間のウエハ移動による干渉無く又はこの移動を待機する必要無く、自動的に行うことが可能である。１つの構成において、ロボットアームを用いて、ロードロックチャンバと反応チャンバとの間のウエハ移動を行う。このような構成において、ウエハの前記成長チャンバへの移動又は前記成長チャンバからの移動はサセプタ又はトレイ上において行われ、前記サセプタ又はトレイ上の前記ウエハに対し、エピタキシャル成長が行われる。好適な実施形態において、前記サセプタ又はトレイは複数のウエハを含み、これにより、エピタキシャル材料（単数又は複数）はリアクタチャンバ内において形成されることができ、複数のウエハ上において同時に成長されられ得る。本明細書中において用いられる「オートカセット」という用語は、一般的には、一連のトレイを有するカセットを意味している。これらの一連のトレイはそれぞれ、基板ウエハ又はワークピースを有し、これにより、各ワークピースの自動ローディングを連続的に行うことが可能になる。好適な実施形態において、複数の基板又はワークピースを含むカセットをチャンバ内において維持する。前記チャンバは、前記ＭＯＣＶＤチャンバに接続される。これにより、取り扱い時間などが減少する。
【００１２】
本発明により、マルチウエハオートカセット及び高速成長（例えば超高速成長）を用いた方法及びシステムが可能になる。特定の実施形態において、前記方法及びシステムは、大気圧成長に合わせて構成され得る。なぜならば、前記方法及びシステムにより、より高速の成長速度及びより短い成長時間が可能になり、これらは共に望ましいからである。特定の実施形態において、本システム及び方法は、マルチウエハカセットを用いて、大型基板（例えば、４インチ、６インチ、又はそれ以上）に合わせて構成され得る。好適な実施形態において、また、前記方法により、不純物が成長界面から遠位方向に移動する。本発明は、青色、紫色、緑色、黄色などを発光する多様な光学デバイスと共に用いることが可能である。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００１３】
本発明は、ガリウム及び窒素含有材料の高速成長のための方法を提供する。前記方法は、表面領域を有するバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することと、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の表面領域上に第１の厚さの第１のエピタキシャル材料を少なくとも４ｎｍ／時間の成長速度で形成することとを含んでいる。前記第１のエピタキシャル材料は、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に疑似形態的に形成される。前記方法は、１つ以上の第２のエピタキシャル材料を前記第１のエピタキシャル材料上に形成することを含んでいる。前記１つ以上の第２のエピタキシャル材料は、スタック構造を形成するように構成される。
【００１４】
さらに他の実施形態において、前記エピタキシャル材料（単数又は複数）は、単一の又は複数のチャンバ内において形成され得る。特定の実施形態において、前記エピタキシャル材料のうち１つ以上又は前記エピタキシャル材料全てが、単一のチャンバ内及び／又は複数のチャンバ内又は任意の組み合わせにおいて形成され得る。好適な実施形態において、前記エピタキシャル材料（単数又は複数）は、内部において均一な温度分布を有するように形成される。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００１５】
前記方法により、平滑なエピタキシャル材料が得られる。例えばｎ型ガリウム及び窒素含有材料を用いた場合、５ミクロン×５ミクロンの空間領域における表面粗さが約１ｎｍＲＭＳ以下であることによって特徴付けられる。例えばｐ型ガリウム及び窒素含有材料を用いた場合、５ミクロン×５ミクロンの空間領域における表面粗さが約１ｎｍＲＭＳ以下であることによって特徴付けられる。
【００１６】
本発明の本質及び利点のさらなる理解は、本明細書の後半部分及び添付図面を参照することにより得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】本発明の一実施形態による肉厚のエピタキシャル層を用いた従来の光学デバイスの簡易図である。
【００１８】
【図２】本発明の一実施形態による光学デバイスの簡易図である。
【００１９】
【図３】本発明の一実施形態による処理方法を示す簡易図である。
【００２０】
【図４】本発明の一実施形態による光学デバイス処理方法において、成長時間に対して温度をプロットした簡易図である。
【００２１】
【図５】サファイア上の従来の光学デバイスを、本発明の一実施形態による光学デバイスに対する比較のためプロットした簡易図である。
【００２２】
【図６】本発明の一実施形態による光学デバイスの成長方法の簡易図である。
【００２３】
【図７】本発明の実施形態によるｐ−ｎ接合部ダイオードの整流のための成長方法の簡易図である。
【００２４】
【図８】本発明の実施形態による高電子移動度トランジスタ又は金属−半導体電界効果トランジスタの成長方法の簡易図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
紫外領域及び可視領域において発光する従来のＧａＮ発光ダイオード（ＬＥＤ）は、ＧａＮ以外の基板（例えば、サファイア、炭化ケイ素、又はシリコン）上において成長が開始するヘテロエピタキシャル成長に基づいている。これは、独立型（free-standing）ＧａＮ基板は供給量が限定されており且つコストが高いことに起因し、その結果、ＬＥＤ製造において独立型ＧａＮ基板を用いることができなくなる。しかしながら、バルクＧａＮ技術の分野は過去数十年間にわたって大きく成長し、その結果、ＬＥＤ製造における大規模展開も可能となっている。このような技術シフトにより、ＬＥＤ性能及び製造における利益が得られる。
【００２６】
図１を参照して、外来（foreign）基板上の成長を行うためには、以下が必要になることが多い。すなわち、基板界面における低温核形成層又は高温核形成層、ＧａＮ／基板界面に形成された不整合欠陥を移動させるための横方向エピタキシャル異常成長などの技術；通常はｎ型ＧａＮからなる（ＩｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮなどの他の材料からなる場合もある）肉厚のバッファ層を前記基板と発光活性層との間に成長させることによる、不整合欠陥による悪影響の低減；ＩｎＧａＮ／ＧａＮ又はＡｌＧａＮ／ＧａＮ又はＡｌＩｎＧａＮ／ＡｌＩｎＧａＮ超格子を前記基板と発光活性層との間に配置することによる、歪み移動、欠陥移動又は他の何らかの機構を通じた放射効率の向上；ＩｎＧａＮバッファ層又はＡｌＧａＮバッファ層を前記基板と発光活性層との間に配置することによる、歪み移動、欠陥移動又は他の何らかの機構を通じた放射効率の向上；より肉厚のｐ型ＧａＮ層による、静電放電（ＥＳＤ）の移動及び漏れ電流の低減などである。これらの層全てを含めるためには、従来のＬＥＤ成長においては４〜１０時間が必要になり得る。
【００２７】
ＬＥＤをバルクＧａＮ基板上に成長させることにより、例えば図２に示すように低温核形成層を無くすことができる。図２は例示に過ぎず、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に制限するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。不整合変位は無いため、横方向エピタキシャル異常成長などの欠陥移動技術は不要である。放射効率向上のために、前記基板と前記活性領域との間の合金超格子又は合金層を用いる必要が往々にしてある。前記基板を前記発光層から分離させる前記バッファ層は、１〜２ミクロン〜１０〜２０ｎｍと極めて肉薄にすることも可能であり、あるいは、完全に無くすことも可能である。層厚さに関する制約及び層含有に関する要求をこのように全て緩くすることで、前記合計エピタキシャルスタック合計厚さを従来のＬＥＤ構造の数分の一に低減することが可能になる。合計ＬＥＤ厚さは、２５０ｎｍ未満に低減することが可能であり、理論的には〜３０ｎｍまで低減することが可能である。その結果、合計ＬＥＤ成長時間を１時間未満に低減することが可能になり、理論的には〜１５分間まで低減することが可能である。
【００２８】
さらに、外来基板上において成長された従来のＬＥＤ上には、多種多様な成長層が必要であったために、異なる成長温度が必要となっていたが、本ＬＥＤ構造においてはより少数の成長層しか必要としないため、成長レシピにおける温度ランピングもより小さくなる。合計成長時間が短くなるほど、合計サイクル時間内における温度ランピング時間の割合がより重要になる。そのため、このスキームにおいて必要なランピングの低減は、高成長スループットを実現するために重要な意味を持つ。
【００２９】
所望のチャンバ時間がウエハに対して大幅に減るため、合計成長サイクル時間の低減が望まれる場合、ウエハを成長ツールからロード及びアンロードするために必要なウエハ取り扱い時間がますます重要になる。すなわち、各成長ランの開始及び終了時におけるロード時間及びアンロード時間が１５〜３０分間である場合、これらの工程と関連付けられた合計時間は３０〜６０分間となる。必要なチャンバ時間が１時間未満である場合、ローディング及びアンローディング工程は、合計サイクル時間の１／３〜１／２となる。ロード時間及びアンロード時間のうち大きな部分が、成長チャンバと外部環境との間のロードのポンピング及びバックフィリングによって占有される。これの目的は、成長チャンバ内への汚染物質の侵入を回避することと、成長生成物が前記チャンバから出て行くのを回避することである。前記成長チャンバと後で成長させるウエハを保存するためのウエハカセットを備えたロードロックチャンバとの間でウエハを自動移動させるように前記成長ツールを構成することで、合計成長サイクル時間を２倍低減することが可能になる。第１に、カセット全体のローディング及びアンローディングの際にロードロックのポンプ及びパージを１回だけ行えばよいため、ポンプサイクル及びパージサイクルがより少なくてすむ。すなわち、前記カセットが連続成長用のウエハを１０枚保持できる場合、これらの１０枚のウエハ全てのためのロードサイクル及びアンロードサイクルにおいて、各ウエハに対して個別にポンプ及びパージを行うのではなく、ポンプ及びパージを１回だけ行うだけで済むことによって、合計ポンプパージ時間が１０倍低減する。第２の時間低減は、前記自動ロード／アンロード機構によって可能になった高温ウエハの取り扱いによって可能になる。これが可能になるのは、金属又は他の材料から構成された移動機構が高温に耐えることができ、また、ウエハが高温になっているときに雰囲気環境にさらされないため、汚染の可能性が無いからである。本発明の方法及び構造の上記特徴及び他の特徴は、本明細書全体において見出すことができ、以下に詳述される。
【００３０】
最後に、この超高速成長方法を上述したオートカセット機能及びマルチウエハＭＯＣＶＤリアクタと共に用いて、２枚以上の基板を同一のチャンバ内にロードする。別の改変例において、前記リアクタをマルチチャンバと共に構成することにより、各チャンバを異なる温度において維持し、温度サイクル時間及び安定化時間を最小限にすることができる。このような構成は、ウエハを１つのチャンバから他のチャンバへと移動させるための移動アームを用いる。
【００３１】
図３は、本発明の一実施形態による処理方法の簡単な図である。図３はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。
【００３２】
図４は、本発明の一実施形態による光学デバイス処理方法において、成長時間に対して温度をプロットした簡単な図である。本図はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。図示のように、縦軸は熱電対温度（℃）を示し、横軸は成長時間を分単位で示す。図示のように、１’、２’、３’によって示されるプロットは、バルク窒化ガリウム含有材料上の非極性ＬＥＤ成長を示す。前記バルク窒化ガリウム材料は非極性ＧａＮであるが、他の材料であってもよい。また、図示のように、１、２、３、４、５、６、７によって示されるプロットは、サファイア材料上の従来のｃ面ＬＥＤデバイス成長を示す。この表は、外来基板上における従来のＬＥＤ構造の成長と、バルク基板上における成長とを成長時間について比較したものである。参照符号１は、活性領域成長のために温度サイクリングを用いた、バルクＧａＮ上で成長されたＬＥＤ構造を示す。参照符号２は、温度サイクリングを用いていない、バルクＧａＮ上に成長されたＬＥＤ構造を示す（すなわち、全てのエピ層が同一温度で成長されている）。明らかなことに、前記バルク窒化ガリウム材料の成長時間は、前記従来のｃ面ＬＥＤデバイスの成長時間よりも大幅に短い。核形成層やＩｎＧａＮ／ＧａＮ超格子などの成長層を無くし且つｎ−及びｐ−ＧａＮクラッディング層の厚さを低減することにより、成長時間の大幅な低減が達成された。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００３３】
図５は、サファイア上の従来の光学デバイスと、本発明の実施形態による光学デバイスとを比較した簡単なプロット図である。本図はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるであろう。
【００３４】
図６は、本発明の実施形態による光学デバイスの成長方法の簡単な図である。本図はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。図示のように、成長シーケンスは、少なくとも（１）ｎ型エピタキシャル材料と、（２）活性領域と、（３）電子ブロッキング領域と、（４）ｐ型エピタキシャル材料とを含んでいる。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。本方法のさらなる詳細については、本明細書全体において記載され、以下において詳述される。
１．バルクウエハ：
任意の配向（例えば、極性、非極性、半極性、ｃ面）
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース材料
貫通転位（ＴＤ）密度＜１Ｅ８ｃｍ−２
スタッッキング欠陥（ＳＦ）密度＜１Ｅ４ｃｍ−１
ドーピング＞ｌＥ１７ｃｍ−３
２．Ｎ型エピタキシャル材料：
厚さ＜２ｕｍ、＜ｌｕｍ、＜０．５ｕｍ、＜０．２ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース材料
成長Ｔ＜１２００Ｃ、＜１０００Ｃ
非意図的にドープ（ＵＩＤ）又はドープ
３．活性領域：
少なくとも１つのＡｌＩｎＧａＮ層
複数の量子井戸（ＭＱＷ）構造
ＱＷの厚さ＞２０Ａ、＞５０Ａ、＞８０Ａ
ＱＷ並びにｎ−及びｐ−層成長温度が同一又は類似
発光波長＜５７５ｎｍ、＜５００ｎｍ、＜４５０ｎｍ、＜４１０ｎｍ
４．Ｐ型エピタキシャル材料
少なくとも１つのＭｇドープ層
厚さ＜０．３ｕｍ、＜０．１ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
成長Ｔ＜１１００Ｃ、＜１０００Ｃ、＜９００Ｃ
少なくとも１つの層が電子ブロッキング層として機能する
少なくとも１つの層が接触層として機能する
もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。更なる詳細については、本明細書全体において記載され、以下において詳述される。
【００３５】
特定の実施形態において、本方法は、バルクガリウム及び窒素含有基板を提供する。特定の実施形態において、前記窒化ガリウム基板部材は、半極性又は非極性の結晶性表面領域を有する点によって特徴付けられるバルクＧａＮ基板であるが、他のものであってもよい。特定の実施形態において、前記バルク窒化物ＧａＮ基板は、窒素を含み、１０５ｃｍ−２よりも低い表面変位密度を有する。前記窒化物結晶又はウエハは、ＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮを含み得る（０＜ｘ、ｙ、ｘ＋ｙ＜１）。１つの特定の実施形態において、前記窒化物結晶はＧａＮを含むが、他のものであってもよい。１つ以上の実施形態において、前記ＧａＮ基板の前記表面に対して実質的に直角方向又は斜め方向における貫通転位密度は、約１０５ｃｍ−２〜約１０８ｃｍ−２である。このような直角方向又は斜め方向における変位の結果、表面変位密度は約１０５ｃｍ−２よりも低くなる。好適な実施形態において、本方法は、任意の配向（例えば、ｃ面、ａ面、ｍ面）と共に構成されたガリウム及び窒素含有基板を含み得る。特定の実施形態において、前記基板は好適には、（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベースである。前記基板の貫通転位（ＴＤ）の密度＜１Ｅ８ｃｍ−２であり、スタッッキング欠陥（ＳＦ）密度＜５Ｅ３ｃｍ−１であり、＞ｌＥ１７ｃｍ−３の濃度でシリコン及び／又は酸素によってドープされ得る。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００３６】
図示のように、前記方法は、前記ガリウム及び窒素含有基板の表面上にｎ型材料を形成する。特定の実施形態において、前記ｎ型材料はエピタキシャルに形成され、前記ｎ型材料の厚さは２ミクロン未満、１ミクロン未満、０．５ミクロン未満、又は０．２ミクロン未満であり、他の厚さであってもよい。特定の実施形態において、前記ｎ型材料は（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベースである。成長は、約１２００℃未満の温度又は約１０００℃未満の温度を用いて行われるが、一般的には９５０℃よりも高い温度を用いて行われる。好適な実施形態において、前記ｎ型材料は、シリコン種（例えばＳｉ）又は酸素種（例えばＯ２）を用いて非意図的にドープされる（unintentionally doped；ＵＩＤ）か又はドープされる。特定の実施形態において、前記ドーパントは、シラン、ジシラン、酸素などに由来し得る。特定の実施形態において、前記ｎ型材料は、前記ｎ型（シリコン−ドープされた）ＧａＮの接触領域として機能し、厚さが約５ミクロンであり且つドーピングレベルが約２×ｌ０１８ｃｍ―３である点において特徴付けられる。好適な実施形態において、有機金属化学気相成長法（ＭＯＣＶＤ）によって大気圧においてガリウム及び窒素含有エピタキシャル材料が基板上に堆積される。グループＶの前駆体（アンモニア）とグループＩＩＩ前駆体（トリメチルガリウム、トリメチルインジウム、トリメチルアルミニウム）との間の成長時の流量比は、約３，０００〜約１２，０００である。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００３７】
好適な実施形態において、前記方法は、前記ｎ型接触領域上に活性領域を形成する。前記活性領域は、少なくとも１つのＡｌＩｎＧａＮ層を含み、好適には多量子井戸構造を含んでいる。前記量子井戸はそれぞれ、厚さが２０オングストローム以下、５０オングストローム以下、若しくは８０オングストローム以下、又はこれらの組み合わせなどである点によって特徴付けられる。必要に応じて、前記活性領域は、単数又は複数のバリア領域も含み得る。特定の実施形態において、前記ｎ型接触領域及び量子井戸領域の成長温度は、同一であるか又は若干異なる。好適な実施形態において、前記ＭＱＷ構造は、５００ｎｍ以下の発光、４５０ｎｍ以下の発光、又は４１０ｎｍ以下の発光などに合わせて構成される。
【００３８】
特定の実施形態において、未ドープのＡｌＧａＮ電子ブロッキング領域が堆積される。特定の実施形態において、前記ブロッキング領域の厚さは０．３ミクロン以下又は０．１ミクロン以下である。好適な実施形態において、ｐ型ＧａＮ接触領域が堆積される。好適には、前記ｐ型接触領域の成長温度は１１００℃以下、１０００℃以下又は９００℃以下である。インジウムスズ酸化物（ＩＴＯ）をｐ型接点としてｐ型接触層上に電子ビーム蒸着させ、高速熱アニールする。ＬＥＤメサは、塩素に基づいた誘導結合プラズマ（ＩＣＰ）技術を用いて、約３００×３００μｍ２のサイズでフォトリソグラフィー及びドライエッチングによって形成される。露出されたｎ−ＧａＮ層上にＴｉ／Ａｌ／Ｎｉ／Ａｕが電子ビーム蒸着されてｎ型接点が形成され、前記ＩＴＯ層の一部上にＴｉ／Ａｕが電子ビーム蒸着されてｐ接触パッドが形成され、ウエハがダイシングされて別個のＬＥＤダイが得られる。電気接点は、従来のワイヤーボンディングによって形成される。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００３９】
他の実施形態において、本方法は、高速成長時間によって特徴付けられる。特定の実施形態において、前記合計成長時間は、ガリウム及び窒素含有エピタキシャル材料の形成によって特徴付けられる。前記合計成長時間は、１時間未満、３０分未満、１５分間未満などである。特定の実施形態において、前記方法は、合計成長時間及び温度ランピング時間によって特徴付けられたチャンバ時間を有する。前記チャンバ時間は、１時間未満、３０分間未満などであり得る。特定の実施形態において、前記方法は、サイクル時間を有する。前記サイクル時間は、チャンバ時間とローディング及びアンローディング時間とによって得られる。前記サイクル時間は、２時間未満、１時間未満、３０分未満などであり得る。特定の実施形態において、前記ガリウム及び窒素含有材料は、成長速度が４ミクロン／時間以上である点において特徴付けられ、ｎ型ガリウム及び窒素含有材料は６ミクロン／時間以上である点において特徴付けられる。特定の実施形態において、ｐ型ガリウム及び窒素含有材料は、２ミクロン／時間以上の速度で成長される。好適には、前記より高い成長速度は大気ＭＯＣＶＤリアクタによって発生し、大気圧よりも若干高いか又は大気圧を下回り得る。成長温度は、ｎ型ガリウム及び窒素含有材料（例えばシリコンドーパントを含む）の場合において約９５０℃〜１２００℃以上の範囲であってもよく、又は、ｐ型ガリウム及び窒素含有材料（例えばマグネシウムドーパントを含む）の場合において９５０℃〜約１０２５℃の範囲であってもよい。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００４０】
好適な実施形態において、本方法により、平滑なエピタキシャル材料が得られる。例えばｎ型ガリウム及び窒素含有材料を用いた場合、５ミクロン×５ミクロンの空間領域における表面粗さが約１ｎｍＲＭＳ以下である点によって特徴付けられる。特定の実施形態において、例えばｐ型ガリウム及び窒素含有材料を用いた場合、５ミクロン×５ミクロンの空間領域における表面粗さが約１ｎｍＲＭＳ以下である点によって特徴付けられる。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００４１】
図７は、本発明の一実施形態による、ｐ−ｎ接合部ダイオードを整流するための成長方法の簡単な図である。本図はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。図示のように、成長シーケンスは、少なくとも（１）ｎ型エピタキシャル材料と、（４）ｐ型エピタキシャル材料とを含んでいる。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。本方法のさらなる詳細については、本明細書全体において見出すことができ、特に以下において詳述される。
１．バルクウエハ
任意の配向
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
貫通転位（ＴＤ）密度＜１Ｅ８ｃｍ−２
スタッッキング欠陥（ＳＦ）密度＜５Ｅ３ｃｍ−１
ドーピング＞ｌＥ１７ｃｍ−３
２．Ｎ型層
＜２ｕｍ、＜ｌｕｍ、＜０．５ｕｍ、＜０．２ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
成長Ｔ＜１２００Ｃ、＜１０００Ｃ
ＵＩＤ又はドープ
３．Ｐ型層
少なくとも１つのＭｇドープ層
＜０．３ｕｍ、＜０．１ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
成長Ｔ＜１１００Ｃ、＜１０００Ｃ、＜９００Ｃ
少なくとも１つの層が電子ブロッキング層として機能する
少なくとも１つの層が接触層として機能する
もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。更なる詳細について、本明細書全体において説明する。
【００４２】
図８は、本発明の一実施形態による、高電子移動度トランジスタ又は金属半導体電界効果トランジスタの成長方法の簡単な図である。本図はひとえに例示であり、本明細書中に記載の特許請求の範囲を不当に限定するものではない。当業者であれば、他の変更、改変及び代替を認識することができるだろう。図示のように、成長シーケンスは、少なくとも（１）非意図的にドープされたエピタキシャル材料（バッファ）と、（４）非意図的なドープ材料又はｎ型エピタキシャル材料である（ＡｌＩｎＧａＮ）バリアとを含んでいる。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。本方法のさらなる詳細については、本明細書全体において見出すことができ、特に以下において詳述される。
１．バルクウエハ
任意の配向
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
貫通転位（ＴＤ）密度＜１Ｅ８ｃｍ−２
スタッッキング欠陥（ＳＦ）密度＜５Ｅ３ｃｍ−１
ドーピング＞ｌＥ１７ｃｍ−３
２．バッファ層
＜２ｕｍ、＜ｌｕｍ、＜０．５ｕｍ、＜０．２ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
成長Ｔ＜１２００Ｃ、＜１０００Ｃ
ＵＩＤ又はドープ
Ｆｅ又はＣドーピングによる、少なくとも１つの半絶縁性層
３．バリア−層
＜０．１ｕｍ、＜５００ｎｍ、＜３０ｎｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース
成長Ｔ＜１２００Ｃ、＜１１００Ｃ、＜１０００Ｃ
少なくとも１つのＳｉドープ層
もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。更なる詳細については、本明細書全体において記載する。
【００４３】
特定の実施形態において、前記窒化物結晶は窒素を含み、前記窒化物結晶の表面変位密度は１０５ｃｍ−２未満である。前記窒化物結晶又はウエハはＡｌｘＩｎｙＧａ１−ｘ−ｙＮ（０＜ｘ，ｙ，ｘ＋ｙ＜１）を含み得る。１つの特定の実施形態において、前記窒化物結晶はＧａＮを含んでいる。好適な実施形態において、前記窒化物結晶は、少なくとも３ミリメートルの長さスケールにわたって小傾角粒界又は傾斜境界を実質的に含まない。前記窒化物結晶はまた、剥離層も含み得る。前記剥離層の下側のベース結晶が実質的に透明になる少なくとも１つの波長において、前記剥離層の光吸収係数は、１０００ｃｍ−１を越え、光吸収係数は５０ｃｍ−１未満であり、高品質エピタキシャル層をさらに含み得る。前記高品質エピタキシャル層の表面変位密度も、１０５ｃｍ−２未満である。前記窒化物ベース結晶及び前記高品質エピタキシャル層がエッチされない条件下において、前記剥離層がエッチされ得る。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００４４】
特定の実施形態において、前記基板は、大型表面配向を有し得る。前記大型表面配向は、（０  ０  ０  １）、（０  ０  ０  −１）、{１  −１  ０  ０}、{１  １  −２  ０}、{１  −１  ０  ±１}、{１  −１  ０  ±２}、{１−１  ０  ±３}又は{１  １  −２  ±２}の１０度以内、５度以内、２度以内、１度以内、０．５度以内、又は０．２度以内である。前記基板の変位密度は、１０４ｃｍ−２未満、１０３ｃｍ−２未満、又は１０２ｃｍ−２未満であり得る。約４６５ｎｍ〜約７００ｎｍの波長における前記窒化物ベース結晶又はウエハの光吸収係数は、１００ｃｍ−１未満、５０ｃｍ−１未満又は５ｃｍ−１未満であり得る。約７００ｎｍ〜約３０７７ｎｍの波長及び約３３３３ｎｍ〜約６６６７ｎｍの波長における前記窒化物ベース結晶の光吸収係数は、１００ｃｍ−１未満、５０ｃｍ−１未満又は５ｃｍ−１未満であり得る。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００４５】
上記において特定の実施形態について詳しく記載しているが、多様な改変物、代替的構造及び均等物が用いられ得る。一例として、オートカセットＭＯＣＶＤリアクタの利用に本発明を適用することが可能である。このオートカセットＭＯＣＶＤリアクタにおいて、マルチウエハリアクタのための２個以上の（又は１０個以上の）単一のウエハ又はウエハプラッターをカセットが保持する。１つ以上の実施形態において、前記エピタキシャル構造は、ＬＥＤデバイスを形成することができる。前記ＬＥＤデバイスは、３９０〜４２０ｎｍ、４２０〜４６０ｎｍ、４６０〜４５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍなどの範囲において電磁放射を放射することが可能である。特定の実施形態において、例えば、ｐ−ｎダイオード、ショットキーダイオード、トランジスタ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、バイポーラ接合部トランジスタ（ＢＪＴ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属絶縁体半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＭＩＳＨＦＥＴ）、これらの組み合わせなどの多様なデバイスがある。他の実施形態において、本方法は、レーザーダイオードデバイス（例えば、米国シリアル番号第１２／７５９，２７３号；アトーニードケットＮｏ．０２７６００−０００２１０ＵＳに記載のもの）に適用可能である。同文献は、参考のためあらゆる目的のために援用される。１つ以上の実施形態において、前記ガリウム及び窒素含有材料は、１つ又は多様な表面配向（例えば、非極性、半極性、極性）により、特徴付けられ得る。本発明のさらなる詳細については、本明細書全体において見出すことができ、特に以下において詳述される。
【００４６】
例：
本実験の原理及び動作を証明するために、本発明者らは、ある実験を行った。本発明者らは、４ミクロン／時間以上の高成長速度において高品質ＧａＮエピタキシャル膜を実証した。上記したように反応ガスと共に構成された大気圧ＭＯＣＶＤリアクタを用いて本実験を行った。前記チャンバは、上記したように前記成長に熱エネルギーを提供するように構成される。前記サセプタに接続された熱電対によって反応温度を測定する。前記サセプタは、バルクウエハを保持する。成長温度は、本明細書中に記載の成長温度よりも若干低いことが考えられる。さらに、以下のパラメータを用いて前記実験を行った。
１．バルクウエハ：
非極性、半極性、又は極性
ＧａＮベース材料
貫通転位（ＴＤ）密度＜１Ｅ８ｃｍ−２
スタッッキング欠陥（ＳＦ）密度＜１Ｅ４ｃｍ−１
Ｎ型シリコンドーピング＞ｌＥ１７ｃｍ−３
２．Ｎ型エピタキシャル材料：
厚さ＜２ｕｍ
（Ａｌ，Ｇａ，Ｉｎ）Ｎベース材料
９５０Ｃ＜成長温度＜１０５０Ｃ
シリコンドープ
粗さ：２５ミクロン領域において２ナノメートルＲＭＳ
本発明者らは、高速成長技術を用いて、２５ミクロンの領域における表面粗さが２ｎｍＲＭＳ以下である高品質膜を実証した。もちろん、他の変更、改変及び代替が可能である。
【００４７】
上記において特定の実施形態について詳しく記載しているが、多様な改変物、代替的構造及び均等物が用いられ得る。一例として、オートカセットＭＯＣＶＤリアクタの利用に本発明を適用することが可能である。このオートカセットＭＯＣＶＤリアクタにおいて、マルチウエハリアクタのための２個以上の（又は１０個以上の）単一のウエハ又はウエハプラッターをカセットが保持する。１つ以上の実施形態において、前記エピタキシャル構造は、ＬＥＤデバイスを形成することができる。前記ＬＥＤデバイスは、３９０〜４２０ｎｍ、４２０〜４６０ｎｍ、４６０〜４５００ｎｍ、５００〜６００ｎｍなどの範囲において電磁放射を放射することが可能である。特定の実施形態において、例えば、ｐ−ｎダイオード、ショットキーダイオード、トランジスタ、高電子移動度トランジスタ（ＨＥＭＴ）、バイポーラ接合部トランジスタ（ＢＪＴ）、ヘテロ接合バイポーラトランジスタ（ＨＢＴ）、金属半導体電界効果トランジスタ（ＭＥＳＦＥＴ）、金属酸化膜半導体電界効果トランジスタ（ＭＯＳＦＥＴ）、金属絶縁体半導体ヘテロ接合電界効果トランジスタ（ＭＩＳＨＦＥＴ）、これらの組み合わせなどの多様なデバイスがある。他の実施形態において、本方法は、レーザーダイオードデバイス（例えば、米国シリアル番号第１２／７５９，２７３号；アトーニードケットＮｏ．０２７６００−０００２１０ＵＳに記載のもの）に適用可能である。同文献は、参考のためあらゆる目的のために援用される。１つ以上の実施形態において、前記ガリウム及び窒素含有材料は、１つ又は多様な表面配向（例えば、非極性、半極性、極性）により、特徴付けられ得る。それゆえ、上記の記載及び図面は、下記特許請求の範囲によって定義される本発明の範囲を限定するものではない。
【図１】
2013502728.tif 000003
【図２】
2013502728.tif 000004
【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８】
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【国際調査報告】
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