(57)【要約】【課題】  大面積化が容易で廉価なシリコン基板上に、炭素イオン注入により形成した炭化シリコン層を中間層として、残留応力が少なくかつ高品質の化合物半導体層を形成することにより、安価で高性能の化合物半導体デバイスを製造することができる化合物半導体デバイスの新規な製造方法を提供する。【解決手段】  シリコン基板へ炭素イオンを注入する工程、炭素イオンが注入された基板を熱処理してシリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する工程、形成された立方晶炭化シリコン単結晶層の上部に存在する酸化シリコン層、シリコン層および多結晶炭化シリコン層を含む不要層を除去して該立方晶炭化シリコン単結晶層を露出させる工程、このように露出した立方晶炭化シリコン単結晶層上に化合物半導体薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする化合物半導体デバイスの製造方法。【選択図】      図７
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
シリコン基板へ炭素イオンを注入する工程、炭素イオンが注入された基板を熱処理してシリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する工程、形成された立方晶炭化シリコン単結晶層の上部に存在する酸化シリコン層、シリコン層および多結晶炭化シリコン層を含む不要層を除去して該立方晶炭化シリコン単結晶層を露出させる工程、このように露出した立方晶炭化シリコン単結晶層上に化合物半導体薄膜を形成する工程を含むことを特徴とする化合物半導体デバイスの製造方法。
【請求項２】
前記シリコン基板への炭素イオンを注入する工程が、１００〜２００ｋｅＶの加速エネルギーおよび４００〜７００℃の基板温度範囲で行われることを特徴とする請求項１に記載の製造方法。
【請求項３】
前記シリコン基板への炭素イオンを注入する工程が、１×１０16／ｃｍ2〜１×１０19／ｃｍ2の範囲の線量率で行われることを特徴とする請求項１または２に記載の製造方法。
【請求項４】
前記立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する工程が少なくとも１，０００℃以上の温度で、酸素、水蒸気または不活性ガス雰囲気中で行われることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項５】
前記化合物半導体薄膜を形成する工程が、該化合物半導体薄膜のバッファー層を先に形成した後に行われることを特徴とする請求項１乃至４のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項６】
前記化合物半導体薄膜が炭化シリコン、窒化ガリウム、窒化インジウムおよび窒化アルミニウムからなる群から選ばれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の製造方法。
【請求項７】
前記化合物半導体薄膜が窒化インジウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウムの少なくとも二種以上の合金からなる群から選ばれることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか１項に記載の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は化合物半導体デバイスの製造方法に関し、特に、ＧａＮ系窒化物半導体を用いた高効率パワーデバイスを実現するための化合物半導体デバイスの製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、元素周期律表の第III属元素の窒化物に対する広範な科学的および技術的な注目がされており、さらには計り知れない興味がもたれており、特に窒化ガリウム（ＧａＮ）は、短波長における光電デバイス、高温および高電用の電子デバイスなどへの多くの応用が期待されている。高電流密度で動作するＧａＮ系電力デバイスとして、ＧａＮのエピタキシャル成長用に広く用いられているサファイア基板は、その絶縁特性や低い熱伝導性のために厳しい使用制限を持っていることが知られている（例えば、非特許文献１参照）。
【０００３】
また、炭化ケイ素（ＳｉＣ）は、格子の不整合が小さくかつサファイア基板に比べて高い熱伝導性を持っているために、ＧａＮ電力デバイス用基板として有望視されているけれども、バルクのＳｉＣは非常に高価であり、また大きな形状のウエハーを得ることが難しいという問題を有していることが知られている（例えば、非特許文献２参照）。
【０００４】
一方、シリコン（Ｓｉ）は、その低価格でかつ大きな形状のウエハーが得られることから、ＧａＮ成長用の基板として有望視されているが、シリコン表面の窒化または金属ガリウムによるシリコンのメルトバックなどの多くの問題により、直接シリコン基板上にＧａＮを成長させることは難しいという問題を有していることが知られている（例えば、非特許文献３、４参照）。
【非特許文献１】“Substrates for gallium nitride epitaxy”, L. Liu, J. H. Edgar, Materials Science and Engineering, R37 (2002) 61-127.
【非特許文献２】“ワイドギャップ半導体デバイス化材料研究の現状と課題”，吉田貞史，電子技術総合研究所彙報  第62巻第10,11号ｐ.575-586 (1998)
【非特許文献３】“Nitridation effects of substrate surface on the metalorganic chemical vapor deposition growth of InN on Si and α-Al2O3substrates”, A. Yamamoto, M. Tsujino, M. Ohkubo, A. Hashimoto, Journal of Crystal Growth 137 (1994) 415
【非特許文献４】“GaN on Si Substrate with AlGaN/AlN Intermediate Layer”, H. Ishikawa, G-Y. Zhao, N. Nakada, T. Egawa, T. Jimbo, M. Umeno, Japanese Journalof Applied Physics, 38 (1999) 492.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明は、これらの従来技術の有する課題を解決すべく、大面積化が容易で廉価なシリコン基板の表面内部に、炭素イオン注入により形成した炭化シリコン層を中間層として、残留応力が少なくかつ高品質の化合物半導体層を形成することにより、安価で高性能の化合物半導体デバイスを製造することができる化合物半導体デバイスの新規な製造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】
【０００６】
本発明者等は、このような従来技術の有する課題を解決するために鋭意研究を重ねた結果、従来の化合物半導体デバイスの製造方法とは全く異なる方法で、シリコン基板の表面内部に、炭素イオン注入により形成した炭化シリコン層を中間層として、残留応力が少なくかつ高品質のＧａＮ層を形成することにより、室温で３．４１６−３．４１７ｅＶのピークエネルギーを有する高強度のフォトルミネッセンスを示し、かつクラックがないＧａＮデバイスが得られるという知見を得て本発明の製造方法を完成するに至った。
【０００７】
すなわち、本発明の化合物半導体デバイスの製造方法は、シリコン基板へ炭素イオンを注入する工程、炭素イオンが注入された基板を熱処理してシリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する工程、形成された立方晶炭化シリコン単結晶層の上部に存在する酸化シリコン層、シリコン層および多結晶炭化シリコン層を含む不要層を除去して該立方晶炭化シリコン単結晶層を露出させる工程、このように露出した立方晶炭化シリコン単結晶層上に化合物半導体薄膜を形成する工程を含むことを特徴とするものである。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の化合物半導体デバイスの製造方法によれば、大面積化が容易で廉価なシリコン基板の表面内部に、炭素イオン注入により形成した炭化シリコン層を中間層として、残留応力が少なくかつ高品質の化合物半導体層を形成することにより、安価で高性能の化合物半導体デバイスを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００９】
以下に、本発明を更に詳細に説明する。
まず、本発明では、第１の工程として、シリコン単結晶基板への炭素イオン注入を行い、該シリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する。炭素イオン注入によって立方晶のＳｉＣが形成できることは近年知られるようになっており（J. K. N. Lindner, W. Reiber, B. Stritzker, Material Science Forrum Vol. 264-268 (1998) 215.）、単結晶の３Ｃ−ＳｉＣを形成する条件がかなり明確にされてきている。
しかし、かかる３Ｃ−ＳｉＣ層を露出させ、かつこれをバッファ層として用いること、さらには該３Ｃ−ＳｉＣ層の下の存在するイオン注入欠陥を利用して化合物半導体の残留応力を低減するという技術的思想はこれまでになかった。本発明における、この炭素イオンの注入は、以下の条件で行われる。
【００１０】
すなわち炭素（Ｃ）−イオン注入時の加速エネルギーは、イオンによる基板材のスパッターエッチングを抑制する点から、１００〜２００ｋｅＶの範囲が望ましい。また、試料のシリコン単結晶基板の温度は、注入後の熱処理によって良好な３Ｃ−ＳｉＣ単結晶を形成するために、４００〜７００℃の範囲が好ましい。Ｓｉ（１１１）中への炭素（Ｃ）−イオン注入の線量率は、化学量論的組成に近いＳｉＣを形成する点から１０16〜１０19ｃｍ-2が好ましい。さらに、炭素（Ｃ）−イオン注入時の雰囲気は、加速イオンのエネルギー分散幅を小さく保つ観点から１０-3Ｐａ以下の真空中が好ましい。
【００１１】
次に、第２の工程として、炭素イオンが注入されたシリコン基板の熱処理を行うことにより、該シリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成する。この熱処理における温度条件は、シリコン基板の表面内部に均一に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成できるような温度であることが必要であり、少なくとも１，０００℃以上、好ましくは１，１００℃以上、さらに好ましくは１，２００℃以上の温度で熱処理する。
【００１２】
この熱処理における雰囲気条件は、次の３Ｃ−ＳｉＣ単結晶層の露出工程を容易に行うために、酸素もしくは水蒸気雰囲気で行うのが最も好ましい。なぜならば、この熱処理によってＳｉ（１１１）基板の表面層の一部がＳｉＯ2層に変化し、該ＳｉＯ2層がフッ化水素酸で容易に除去できるからである。この熱処理を不活性ガス雰囲気で行ってもよい。その場合にはＳｉ表面層がそのまま残存しており、次の工程では該Ｓｉ表面層を硝酸−フッ化水素酸−酢酸系溶液で除去することになる。また、熱処理時間は、０．５〜３時間、好ましくは１〜２時間である。この熱処理時間が０．５時間未満では、シリコン基板の上記表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成することができず、３時間以上熱処理をしても、それ以上の効果は得られないからである。
【００１３】
上記第２の工程においては、立方晶炭化シリコン単結晶層の形成過程においてその表面に酸化シリコン（ＳｉＯ2）、シリコン（Ｓｉ）および多結晶炭化シリコン（ＳｉＣ）などを含む不要層が同時に形成されるのでこれらを除去する必要がある。そこで、第３の工程として、シリコン基板の表面内部に均一に形成された立方晶炭化シリコン単結晶層の上部に存在するこれらの酸化シリコン、シリコンおよび多結晶炭化シリコンを含む不要層を除去することによって立方晶炭化シリコン単結晶層を露出させる必要がある。
【００１４】
この不要層を除去するためには、立方晶炭化シリコン単結晶（ＳｉＣ）層上のＳｉＯ2およびＳｉ層のエッチングには、例えば、硝酸（ＨＮＯ3）溶液：フッ化水素酸（ＨＦ）溶液：酢酸（ＣＨ3ＣＯＯＨ）溶液を３：５：３の比率で混合したエッチング溶液を用いて湿式エッチングを行うことが好ましい。
【００１５】
また、立方晶炭化シリコン単結晶（ＳｉＣ）層上に形成された多結晶ＳｉＣ層を除去するには、例えば、試料のウエハーを酸素中若しくは水蒸気中で熱処理して多結晶ＳｉＣを酸化物（ＳｉＯｘ）に変えた後、この酸化物をフッ化水素酸（ＨＦ）溶液を用いて湿式エッチングを行うことが好ましい。なお、熱処理条件としては、酸素雰囲気中で行う場合は約１０００〜１１００℃で、約２０〜５０分間が好ましく、水蒸気雰囲気（１気圧）中で行う場合は約８００〜１０００℃で、約２０〜６０分間が好ましい。
【００１６】
次に、第４の工程として、このように不要層を除去することによって露出した立方晶炭化シリコン単結晶層上に、化合物半導体薄膜層を形成して化合物半導体デバイスを作製する。この化合物半導体としては、炭化シリコン、窒化ガリウム、窒化インジウムおよび窒化アルミニウムからなる群から選ばれることが好ましい。またこの化合物半導体としては、窒化インジウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウムの少なくとも二種以上から構成される合金からなる群から選ばれてもよい。この合金としては、例えば、ＧａＩｎＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＡｌＮならびにＧａＩｎＡｌＮ等が例示される。この化合物半導体薄膜層は、有機金属気相エピタキシー法（ＯＭＶＰＥ）を用いて成長させるのが好ましい。例えば、窒化ガリウム化合物半導体薄膜層は、ＧａＮバッファー層を備えた３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）の形板上で作られるのが好ましい。
【００１７】
この化合物半導体薄膜を形成するための条件は、有機金属気相エピタキシャル装置を用いて、上記第３の工程で形成された３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）を基板として、例えば、有機金属化合物のトリエチルガリウム（ＴＥＧ）およびアンモニア（ＮＨ3）をガス源とし、水素をキャリアーガスとして用いて、前記反応器内の結晶成長時の圧力を５０〜７６０トール（Ｔｏｒｒ）としてＧａＮの成長反応を行うことが好ましい。成長させるＧａＮの膜厚を高精度に制御したい場合は５０トール程度の低圧力が好ましく、成長させるＧａＮ膜に高い結晶品質を要求する場合は７６０トール程度の高ガス圧が好ましい。上記の例は、有機金属気相エピタキシー法を用いた場合の説明であるが、分子線エピタキシー（ＭＢＥ）法を用いても同様の成長が可能である。
【００１８】
この化合物半導体薄膜を形成するための条件として、以下ではＧａＮの成長反応を例として説明すると、例えば、図１のＧａＮ成長プロセスのタイミング図に示すように、まず前記反応器内を水素ガス雰囲気とした後、３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）基板を、例えば、１０〜７５℃／分の昇温速度範囲で温度を上げ、９５０〜１，０５０℃の温度範囲に到達したら、その温度で５〜３０時間保持して水素ガス雰囲気中での熱によるクリーニングを行う。この処理により、前記３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）基板の表面の清浄化が行われる。
【００１９】
次に、前記反応器内の温度を２５〜１００℃／分の降温速度範囲で温度を下げ、ＧａＮバッファ層の成長に適した５００〜６００℃の温度範囲に到達したら、ＧａＮの成長反応用のガス源として、例えば、トリエチルガリウム（ＴＥＧ）とアンモニア（ＮＨ3）の混合ガスを導入しつつ、バッファ層として適切な膜厚１０〜３０ｎｍを得るためにその温度で５〜１５分保持してＧａＮのバッファー層の成長反応を行う。
【００２０】
さらに、このＧａＮのバッファー層を形成した後、アンモニアガスの供給は続けながらトリエチルガリウムの供給を停止した状態で２５〜７５℃／分の昇温速度範囲で温度を上げ、ＧａＮエピタキシャル層の成長に適した９５０〜１０５０℃の温度範囲に到達したら、トリエチルガリウムの供給を再開して一定時間保持してＧａＮエピタキシャル層の成長反応を行う。保持時間は必要とするエピタキシャル層の厚さに依存し、１〜５μｍを得るためには保持時間は約０．５〜５時間である。
【００２１】
このＧａＮのエピタキシャル層の成長反応を行った後、トリエチルガリウムの供給を停止して成長反応を停止する。その後アンモニアガスを供給し続けながら反応器内を３０〜５０℃／分の降温速度範囲で温度を下げ、５００℃まで低下したら、アンモニアガスの供給も停止し反応器内を１０〜５０℃／分の降温速度範囲で室温まで下げる。
【００２２】
以上のような第４の工程において、ＧａＮバッファー層上にＧａＮ層の有機金属気相エピタキシー層を成長させることにより、ストレスやクラックがない単結晶のウルツ鉱型ＧａＮ層を形成することができる。
【実施例】
【００２３】
以下、実施例に基づいて本発明を具体的に説明する。
まず、第１の工程として、シリコン単結晶（Ｓｉ（１１１））基板への炭素イオン注入を以下の条件で行った。すなわち、周囲雰囲気を１０-4Ｐａの真空とし、該基板の温度を６００℃として、１８０ｋｅＶの加速エネルギーで炭素（Ｃ）−イオン注入の線量率を１×１０17／ｃｍ2の条件で行い、該シリコン基板の表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成した。
【００２４】
次に、第２の工程として、該基板を不活性ガス雰囲気中で１，２５０℃の温度で、２時間熱処理を行いその表面内部に立方晶炭化シリコン単結晶層を形成した。
【００２５】
図２には、Ｓｉ（１１１）ウエハー中に炭素（Ｃ）−イオン注入後のオージェ分析結果を示す。この図２において、白丸は熱処理前を示し、黒丸は１２５０℃で熱処理後の強度（原子％）を示している。このオージェ分析結果によれば、１２５０℃で熱処理された後において、表面から０．４〜０．６ｎｍの深さの所でのＳｉＣの存在を示していることがわかる。
【００２６】
次に、第３の工程として、立方晶炭化シリコン単結晶層の上部に存在する酸化シリコン、シリコンおよび多結晶炭化シリコンを含む不要層を以下の条件で湿式エッチングを行って除去し、立方晶炭化シリコン単結晶層を露出させた。
（１）ＳｉＯｘおよびＳｉの除去
ＳｉＯｘおよびＳｉの除去には、ＨＮＯ3：ＨＦ：ＣＨ3ＣＯＯＨ＝３：５：３のエッチング溶液を用いた。
（２）ＳｉＣの除去
多結晶ＳｉＣ層を除去するために試料のウエハーを酸素中で１０５０℃で、４０分間熱処理して多結晶ＳｉＣを酸化物（ＳｉＯｘ）に変えた後、この酸化物をフッ化水素酸（ＨＦ）溶液を用いて湿式エッチングを行った。
【００２７】
図３には、この硝酸溶液、フッ化水素酸溶液および酢酸溶液を混合したエッチング溶液を用いて行った化学エッチング後の表面の反射高速電子回折法（ＲＨＥＥＤ）により特性評価を行った結果を示す。この図３の写真から、このエッチング工程により、ＳｉＯ2およびＳｉ層が除去されていることが分かる。
【００２８】
図４には、多結晶ＳｉＣ層をフッ化水素酸エッチング溶液を用いて行った化学エッチング後の表面のＲＨＥＥＤパターンを示す。この図４の写真から、これらのエッチング工程により、立方晶炭化シリコン単結晶（ＳｉＣ）の層が露出していることが分かる。
【００２９】
次に、第４の工程として、不要層を除去して露出した立方晶炭化シリコン単結晶層上に、以下のように有機金属気相エピタキシー法（ＯＭＶＰＥ）を用いて窒化ガリウム化合物半導体薄膜層を形成して化合物半導体デバイスを作製した。
【００３０】
まず、水平反応器を備えた有機金属気相エピタキシャル装置を用いて、図１のＧａＮ成長プロセスのタイミング図に示すように、まず前記反応器内を水素ガス雰囲気とした後、３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）基板を、４０℃／分の昇温速度で温度を上げ、１０００℃の温度で１０時間保持して水素ガス雰囲気中での熱によるクリーニングを行った。
【００３１】
次に、前記反応器内を５０℃／分の降温速度で温度を下げて、５５０℃の温度に到達したら、ＧａＮの成長反応用のガス源としてトリエチルガリウムを２３μｍｏｌ／分の速度で、アンモニアを６０００ｍｌ／分（０．４ｍｏｌ／分）の速度で供給しつつ、その温度で１０分間保持してＧａＮのバッファー層の成長反応を行った。
【００３２】
次に、前記反応器内を４５℃／分の昇温速度で温度を上げ、１０００℃の温度に保持しながら水素をキャリアーガスとして７０μｍｏｌ／分のトリエチルガリウムを供給すると共に、６０００ｍｌ／分のアンモニアガスを供給し、前記反応器内の圧力を１５０トールに保ちながらＧａＮのエピタキシャル層を１時間成長させた。
【００３３】
このＧａＮのエピタキシャル層の成長反応を行った後、ＧａＮの成長反応用のガス源の供給を停止して、前記反応器内を３０℃／分の降温速度で温度を下げて反応を終了した。
【００３４】
図５には、３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）／Ｓｉ（１１１）上に成長したＧａＮ薄膜の反射高速電子回折法（ＲＨＥＥＤ）により特性評価を行った結果を示す。このＲＨＥＥＤパターンから、ウルツ鉱型ＧａＮの単結晶が成長していることが確認できる。
【００３５】
また、図６には、同様に３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）／Ｓｉ（１１１）上に成長したＧａＮ薄膜表面の走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）観察により特性評価を行った結果を示す。このＳＥＭ観察から、成長したＧａＮ薄膜表面にはクラックがないことが確認できる。
【００３６】
次に、ヘリウム−カドミウム（Ｈｅ−Ｃｄ）レーザー(λ=３２５ｎｍ)を用いて、室温でのフォトルミネッセンスの測定を行った。測定されたフォトルミネッセンス強度特性を図７に示す。この図７には、比較のために、従来からのサファイア（α−アルミナ）基板上に成長させたＧａＮのＧａ−極性を有するデバイスおよびＮ−極性を有するデバイスの両方の特性を併せて記載した（S. F. Chichibu et al. (2001)による）。このサファイア（α−アルミナ）基板上に成長させたＧａＮのＧａ−極性を有するデバイスでは３．４０５ｅＶで励起子発光を示し、Ｎ−極性を有するデバイスでは３．３６ｅＶで励起子発光を示した。このような低いエネルギーピークは、薄膜中への酸素の混入によるものと考えられる。
【００３７】
この成長したＧａＮ層は単結晶のウルツ鉱型ＧａＮであることが確認されていた。この層は、ストレスのないＧａＮが３．４１ｅＶに１つのピークを持つことが知られているので、このＧａＮ層が小さなストレスを有することを示唆する、室温で３．４１６ｅＶのピーク・エネルギーを有する強い励起子発光を示している。
【００３８】
これらのフォトルミネッセンス強度特性から、本発明により得られた３Ｃ−ＳｉＣ／Ｓｉ（１１１）上に形成されたＧａＮ層のフォトルミネッセンス強度特性は、３．４１６ｅＶで励起子発光を示し、また、従来からのサファイアー（α−アルミナ）基板上に成長させたＧａ−極性を有するデバイスおよびＮ−極性を有するデバイスに比べて発光強度に優れていることが分かり、また、クラックがないことが確認された。
【００３９】
以上の実施例ではエピタキシャル層として窒化ガリウムの例を示したが、エピタキシャル層が窒化ガリウム以外の３Ｃ−ＳｉＣあるいは窒化インジウム、窒化アルミニウム、さらには、窒化ガリウム、窒化インジウム、窒化アルミニウムの少なくとも二つ以上から成る合金（ＧａＩｎＮ、ＧａＡｌＮ、ＩｎＡｌＮならびにＧａＩｎＡｌＮ）などの窒化物半導体の場合にも同様の効果が得られる。
【００４０】
立方晶炭化シリコン単結晶層とその下に存在するシリコン基板との間には多数の結晶欠陥が存在するために、立方晶炭化シリコン単結晶層とシリコン基板との間の熱膨張係数差に基づく熱応力、ならびに立方晶炭化シリコン単結晶層と窒化ガリウムなどの化合物半導体薄膜との間の熱膨張係数差に基づく熱応力は、前述の結晶欠陥によって容易に緩和されることになり、立方晶炭化シリコン単結晶層上に形成する炭化シリコンや窒化ガリウムなどの化合物半導体薄膜は残留応力のない状態で成長できることになる。その結果、これら薄膜中の結晶欠陥を大幅に低減することができ、高性能の化合物半導体デバイスを実現することができる。
【産業上の利用可能性】
【００４１】
ＧａＮ層の有機金属気相エピタキシー法（ＯＭＶＰＥ）による成長は、低温（５５０℃）ＧａＮバッファー層を介して３Ｃ−ＳｉＣ／ＳｉＣ（１１１）ウエハー上で１０００℃で行われ、このように成長した層はＲＨＥＥＤによるパターンから単結晶のウルツ鉱型ＧａＮであることが確認された。この層は、室温で３．４１６−３．４１７ｅＶのピークエネルギーを有する高強度の励起フォトルミネッセンスを示した。このようなピークエネルギーは、ストレスのないＧａＮは３．４１ｅＶに１つのピークを持つことが知られているので、このＧａＮ層内の残留応力が極めて小さいことを示唆している。このように、この３Ｃ−ＳｉＣ／ＳｉＣ（１１１）ウエハーは、電力デバイスへの応用のためのＧａＮ単結晶成長用基板として有望である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】ＧａＮ成長プロセスのタイミング図を示す。
【図２】Ｓｉ（１１１）ウエハー中に炭素（Ｃ）−イオン注入後のオージェ分析結果を示す。
【図３】硝酸溶液、フッ化水素酸溶液および酢酸溶液を混合したエッチング溶液を用いて行った化学エッチング後の表面のＲＨＥＥＤパターンを示す。
【図４】多結晶ＳｉＣ層をフッ化水素酸エッチング溶液を用いて行った化学エッチング後の表面のＲＨＥＥＤパターンを示す。
【図５】３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）／Ｓｉ（１１１）上に成長したＧａＮ薄膜のＲＨＥＥＤパターンを示す。
【図６】３Ｃ−ＳｉＣ（１１１）／Ｓｉ（１１１）上に成長したＧａＮ薄膜表面のＳＥＭ像を示す。
【図７】ヘリウム−カドミウム（Ｈｅ−Ｃｄ）レーザー(λ=３２５ｎｍ)を用いた室温でのフォトルミネッセンスの強度特性を示す。
【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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