特許 6326154 ＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】6326154

(24)【登録日】2018年4月20日

(45)【発行日】2018年5月16日

(54)【発明の名称】ＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法

(51)【国際特許分類】

   H01L 21/205 20060101AFI20180507BHJP

   H01L 33/32 20100101ALI20180507BHJP

   H01L 33/18 20100101ALI20180507BHJP

   C23C 16/34 20060101ALI20180507BHJP

【ＦＩ】

   H01L21/205

   H01L33/32

   H01L33/18

   C23C16/34

【請求項の数】7

【全頁数】9

(21)【出願番号】特願2016-574326(P2016-574326)

(86)(22)【出願日】2015年3月23日

(65)【公表番号】特表2017-513236(P2017-513236A)

(43)【公表日】2017年5月25日

(86)【国際出願番号】CN2015074828

(87)【国際公開番号】WO2015144023

(87)【国際公開日】20151001

【審査請求日】2016年9月13日

(31)【優先権主張番号】201410112151.6

(32)【優先日】2014年3月24日

(33)【優先権主張国】CN

(73)【特許権者】

【識別番号】516275930

【氏名又は名称】上海卓霖半導体科技有限公司

【氏名又は名称原語表記】ＳＨＡＮＧＨＡＩ ＣＨＩＰＴＥＫ ＳＥＭＩＣＯＮＤＵＣＴＯＲ ＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ ＣＯ．， ＬＴＤ．

(74)【代理人】

【識別番号】100067828

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 悦司

(74)【代理人】

【識別番号】100115381

【弁理士】

【氏名又は名称】小谷 昌崇

(74)【代理人】

【識別番号】100155848

【弁理士】

【氏名又は名称】福山 東成

(72)【発明者】

【氏名】蔡 卓然

(72)【発明者】

【氏名】高 海

(72)【発明者】

【氏名】劉 智

(72)【発明者】

【氏名】尹 祥麟

(72)【発明者】

【氏名】劉 正偉

【審査官】 長谷川 直也

(56)【参考文献】

【文献】 米国特許出願公開第２０１１／００６２４３７（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特開２０１３−１１５１０５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００２−０２９８９６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−３１１３７１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１８８１６２５（ＣＮ，Ａ）

【文献】 中国特許出願公開第１７６１０８０（ＣＮ，Ａ）

【文献】 米国特許出願公開第２０１３／０２４０８７６（ＵＳ，Ａ１）

【文献】 特表２００８−５４３０８７（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開平０７−２０１７４５（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開２００７−２９４７７２（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特表２０１０−５１２６６１（ＪＰ，Ａ）

【文献】 Jeoung Ju LEE, 外8名，Epitaxial Growth of GaN on LaAlO3(100) Substrate by RF Plasma Assisted Molecular Beam Epitaxy，Japanese Journal of Applied Physics，１９９９年１１月，Vol. 38, Part 1, No. 11，pp. 6487-6488

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０１Ｌ ２１／２０５、２１／３１、２１／３６５、２１／４６９、

２１／８６、３３／００−３３／４６

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

ＬａＡｌｘＯｙ基板上に、非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層、及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜が順に設置される非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、
ａ）ＬａＡｌｘＯｙ基板を用い、結晶配向を選択し、且つＬａＡｌｘＯｙ基板に対して表面洗浄処理を行うステップと、
ｂ）ＬａＡｌｘＯｙ基板に対してアニール処理を行い、且つＬａＡｌｘＯｙ基板の表面にＡｌＮ種結晶層を形成するステップと、
ｃ）ＬａＡｌｘＯｙ基板上に有機金属化学気相成長で非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜を順に形成するステップと、を含み、
前記ステップｂ）では、反応室内でＬａＡｌｘＯｙ基板を９００〜１２００℃で１〜４時間高温ベーキングして室温に空冷し、次に前記反応室の外部に設置された高周波プラズマ発生源から活性Ｎを注入して３０〜８０分間保温し、ＬａＡｌｘＯｙ基板を構成するＡｌを選択的に窒化してＬａＡｌｘＯｙ基板の表面にＡｌＮ種結晶層を形成し、前記活性Ｎの流量が４０〜９０ｓｃｃｍ、前記活性Ｎを発生させる高周波電力が２００〜５００Ｗであることを特徴とするＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項2】

前記ステップｃ）では非極性ｍ面ＧａＮバッファ層の形成過程は、ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を４００〜８００℃に下げ、ＴＭＧａと前記活性Ｎを注入し、反応室の圧力を４００〜７００ｔｏｒｒに、前記活性Ｎの流量を４０〜９０ｓｃｃｍに、前記活性Ｎを発生させる高周波電力を２００〜７００Ｗに、Ｖ／III比を８００〜１２００に制御することであることを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項3】

前記ステップｃ）では非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層の形成過程は、ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を１０００〜１５００℃に制御し、ＴＭＧａを注入し、反応室の圧力を４００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１８０に制御することであることを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項4】

前記ステップｃ）では非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜の形成過程は、ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を１０００〜１３００℃に制御し、ＴＭＧａとＳｉＨ４を注入し、ＳｉＨ４の流量を６０〜１００ｓｃｃｍに維持し、反応室の圧力を２４０ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１６０に、ドープ電子濃度を１．０×１０^１７〜５．３×１０^１９ｃｍ−３に制御することであることを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項5】

前記ステップｃ）では非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸の形成過程は、
ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を７５０〜９５０℃に制御し、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を９８６に、厚みを１０〜１５ｎｍに制御するバリア層形成ステップと、
ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を７５０〜９５０℃に制御し、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ及びアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１４３９に、厚みを２〜４ｎｍに制御する井戸層形成ステップと、を含むことを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項6】

前記ステップｃ）では非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層の形成過程は、ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を９００〜１０５０℃に上げ、ＴＭＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を９８６に制御することであることを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【請求項7】

前記ステップｃ）では非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜の形成過程は、ＬａＡｌｘＯｙ基板の温度を９００〜１１００℃に制御し、ＴＭＧａ、ＣＰ２Ｍｇ及びアンモニアを注入し、ＣＰ２Ｍｇの流量を２５０〜４５０ｓｃｃｍに維持し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１０００〜１２５０に、ドープ正孔濃度を１．０×１０^１６〜２．２×１０^１８ｃｍ−３に制御することであることを特徴とする請求項１に記載のＬａＡｌｘＯｙ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明はＬＥＤエピタキシャルウェハ及びその製造方法に関し、特にＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハ及びその製造方法に関する。

【背景技術】

【0002】

従来のＬＥＤ青色エピタキシャルウェハ基板は主にサファイアである。サファイア基板に基づくＬＥＤ技術は２つの深刻な問題がある。まず、サファイアとＧａＮ格子の不整合率は１７％と高く、このような高い格子不整合によってサファイアにおけるＬＥＤエピタキシャルウェハが非常に高い欠陥密度を有し、ＬＥＤチップの発光効率を大きく損なう。また、サファイア基板の価格は非常に高いため、窒素化物ＬＥＤの生産コストが高くなってしまう。

【0003】

ＬＥＤチップの発光効率が十分に高くないことを引き起こすさらに１つの要因は従来幅広く使用されるＧａＮ系ＬＥＤが極性を有することである。現在では高効率ＬＥＤデバイスを製造する最も理想的な材料はＧａＮである。ＧａＮは六方最密結晶構造であり、その結晶面は極性面ｃ面［（０００１）面］と非極性面ａ面［（１１−２０）面］とｍ面［（１−１００）面］とに分けられる。現在、ＧａＮ系ＬＥＤはほとんどＧａＮの極性面に基づいて構築される。極性面ＧａＮにおいて、Ｇａ原子集合とＮ原子集合の質量中心は重ならず、それにより電気双極子を形成し、自発分極場と圧電分極場を発生させ、更に量子閉じ込めシュタルク効果（Ｑｕａｎｔｕｍ−ｃｏｎｆｉｎｅｄ Ｓｔａｒｋｅｒ Ｅｆｆｅｃｔ、ＱＣＳＥ）を引き起こし、電子を正孔と分離させ、電荷キャリアの放射複合効率が低下し、最終的にＬＥＤの発光効率に影響を与え、且つＬＥＤ発光波長の不安定さを引き起こす。

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0004】

本発明が解決しようとする技術的課題はＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハ及びその製造方法を提供することであり、欠陥密度が低く、結晶品質が高く、発光特性に優れたという利点を有し、且つ製造コストが低い。

【課題を解決するための手段】

【0005】

本発明が上記技術的課題を解決するために用いる技術的解決手段は、バッファ層、第一ノンドープ層、第一ドープ層、量子井戸層、電子バリア層及び第二ドープ層が順に設置されるＬＡＯ基板である基板を備えるＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハを提供することである。

【0006】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハは、前記バッファ層が非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、前記第一ノンドープ層が非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層、前記第一ドープ層が非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、前記量子井戸層が非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層、前記電子バリア層が非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層、前記第二ドープ層が非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜である。

【0007】

本発明は上記技術的課題を解決するために、さらにＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法を提供し、ａ）ＬＡＯ基板を用い、結晶配向を選択し、且つＬＡＯ基板に対して表面洗浄処理を行うステップと、ｂ）ＬＡＯ基板に対してアニール処理を行い、且つＬＡＯ基板の表面にＡｌＮ種結晶層を形成するステップと、ｃ）ＬＡＯ基板上に有機金属化学気相成長で順に非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜を形成するステップとを含む。

【0008】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｂ）では、ＬＡＯ基板を９００〜１２００℃で１〜４時間高温ベーキングして室温に空冷し、次にＮ２プラズマを注入して３０〜８０分間保温し、ＬＡＯ基板の表面に高周波プラズマ強化有機金属化学気相成長でＡｌＮ種結晶層を形成し、Ｎプラズマの流量が４０〜９０ｓｃｃｍ、プラズマ窒素を発生させる高周波電力が２００〜５００Ｗである。

【0009】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ｍ面ＧａＮバッファ層の形成過程は、ＬＡＯ基板の温度を４００〜８００℃に下げ、ＴＭＧａとＮプラズマを注入し、反応室の圧力を４００〜７００ｔｏｒｒに、Ｎプラズマの流量を４０〜９０ｓｃｃｍに、プラズマ窒素を発生させる高周波電力を２００〜７００Ｗに、Ｖ／III比を８００〜１２００に制御することである。

【0010】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層の形成過程は、ＬＡＯ基板の温度を１０００〜１５００℃に制御し、ＴＭＧａを注入し、反応室の圧力を４００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１８０に制御することである。

【0011】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜の形成過程は、ＬＡＯ基板の温度を１０００〜１３００℃に制御し、ＴＭＧａとＳｉＨ４を注入し、ＳｉＨ４の流量を６０〜１００ｓｃｃｍに維持し、反応室の圧力を２４０ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１６０に、ドープ電子濃度を１．０×１０^１７〜５．３×１０^１９ｃｍ−３に制御することであり、
上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸の形成過程は、
ＬＡＯ基板の温度を７５０〜９５０℃に制御し、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を９８６に、厚みを１０〜１５ｎｍに制御するバリア層形成ステップと、
ＬＡＯ基板の温度を７５０〜９５０℃に制御し、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ及びアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１４３９に、厚みを２〜４ｎｍに制御する井戸層形成ステップと、を含む。

【0012】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層の形成過程は、ＬＡＯ基板の温度を９００〜１０５０℃に上げ、ＴＭＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を９８６に制御することである。

【0013】

上記ＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法であって、前記ステップｃ）では非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜の形成過程は、ＬＡＯ基板の温度を９００〜１１００℃に制御し、ＴＭＧａ、ＣＰ２Ｍｇ及びアンモニアを注入し、ＣＰ２Ｍｇの流量を２５０〜４５０ｓｃｃｍに維持し、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１０００〜１２５０に、ドープ正孔濃度を１．０×１０^１６〜２．２×１０^１８ｃｍ−３に制御することである。

【発明の効果】

【0014】

従来技術と比べて、本発明に係るＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハ及びその製造方法は、ＬＡＯ基板を用い、且つＬＡＯ基板上にバッファ層、第一ノンドープ層、第一ドープ層、量子井戸層、電子バリア層及び第二ドープ層を順に設置することにより、欠陥密度が低く、結晶品質が高く、発光特性に優れたという利点を有し、且つ製造コストが低いという有益な効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【0015】

【図1】図１は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの構造模式図である。

【図2】図２は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造装置の構造模式図である。

【図3】図３は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造プロセスの模式図である。

【図4】図４は本発明のＬＡＯ基板の（００１）面上に成長する非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハのＸＲＤパターンである。

【図5】図５は本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性ｍ面青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの室温でのＰＬスペクトルパターンである。

【図6】図６は本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性ｍ面青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの室温でのＥＬスペクトルパターンである。

【発明を実施するための形態】

【0016】

以下、図面と実施例を参照しながら本発明を更に説明する。

【0017】

図１は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの構造模式図である。

【0018】

図１を参照し、本発明に係るＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハは、バッファ層、第一ノンドープ層、第一ドープ層、量子井戸層、電子バリア層及び第二ドープ層が順に設置されるＬＡＯ基板である基板を備える。本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハにおいて、前記ＬＡＯ基板はランタンアルミニウム酸化物基板とも呼ばれ、Ｌａ、Ａｌ、Ｏ元素で構成され、分子式がＬａＡｌｘＯｙである。図１に示されるように、本発明に係る非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハは、下から上へ順に配列されるＬＡＯ基板１０、非極性ｍ面ＧａＮバッファ層１１、非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層１２、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜１３、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層１４、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層１５、及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜１６を備える。

【0019】

図２は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造装置の構造模式図である。

【0020】

続いて図２を参照し、２０、２１はそれぞれＮＨ３とＳｉＨ４であり、ＮとＳｉを提供することに用いられ、２２はＨ２であり、キャリアガスとして、Ｃｐ２Ｍｇ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎを輸送することに用いられ、２３、２４、２５はそれぞれＣｐ２Ｍｇ、ＴＭＧａ、ＴＭＩｎであり、ＬＥＤ成長に必要なＭｇ、Ｇａ、Ｉｎを提供することに用いられ、２６はマニピュレーターであり、基板とサンプルを搬送することに用いられ、２７は高周波誘導加熱装置であり、基板に対して加熱及び温度制御を行うことに用いられ、２８はグラファイト板であり、ＬＡＯ基板を載置することに用いられ、２９は反応チャンバーであり、各種の反応ガスが化学反応してＬＥＤを生成するチャンバーであり、３０はノズルであり、反応ガスを十分に混合して基板の表面に均一に噴射する装置であり、３１は高周波プラズマ源装置であり、活性Ｎを提供することに用いられ、３２−４０はバルブであり、各種の配管におけるガスの輸送状態を制御することに用いられる。ＭＦＣは流量コントローラであり、気体の流量を制御し、それにより成長ニーズを満たすことに用いられる。

【0021】

図３は本発明のＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造プロセスの模式図である。

【0022】

続いて図３を参照し、本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの製造方法は、具体的には、
ＬＡＯ基板を用い、結晶配向を選択し、且つＬＡＯ基板に対して表面洗浄処理を行うステップＳ１と、
ＬＡＯ基板に対してアニール処理を行い、且つＬＡＯ基板の表面にＡｌＮ種結晶層を形成するステップＳ２と、
ＬＡＯ基板上に有機金属化学気相成長で順に非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜を形成するステップＳ３と、を含む。

【0023】

以下、具体的な実施例を挙げて、製造ステップ及びプロセス条件は以下のとおりである。
（１）ＬＡＯ基板を用い、結晶配向を選択し、
（２）基板に対して表面洗浄処理を行い、
（３）基板に対してアニール処理を行い、基板を９００−１２００℃で１〜４ｈ高温ベーキングして室温に空冷し、次にＮ２プラズマを注入して３０〜８０分間保温し、基板の表面にＡｌＮ種結晶層を形成し、ＧａＮ薄膜の成長にテンプレートを提供し、Ｎプラズマの流量が４０〜９０ｓｃｃｍ、プラズマ窒素を発生させる高周波電力が２００〜５００Ｗであり、
（４）高周波プラズマ（ＲＦ）強化有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）で非極性ｍ面ＧａＮバッファ層を生長させ、プロセス条件は、基板の温度を４００〜８００℃に下げ、ＴＭＧａとＮプラズマを注入し、反応室の圧力が４００〜７００ｔｏｒｒ、Ｎプラズマの流量が４０〜９０ｓｃｃｍ、プラズマ窒素を発生させる高周波電力が２００〜７００Ｗ、Ｖ／III比が８００〜１２００であることであり、
（５）ＭＯＣＶＤプロセスで非極性ノンドープｕ−ＧａＮ層を成長させ、プロセス条件は、基板の温度が１０００〜１５００℃で、ＴＭＧａを注入し、反応室の圧力が４００ｔｏｒｒ、Ｖ／III比が１８０であることであり、
（６）ＭＯＣＶＤプロセスで非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜を成長させ、プロセス条件は、基板の温度が１０００〜１３００℃で、ＴＭＧａとＳｉＨ４を注入し、ＳｉＨ４の流量を６０〜１００ｓｃｃｍに、反応室の圧力を２４０ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１６０に、ドープ電子濃度を１．０×１０^１７〜５．３×１０^１９ｃｍ−３に維持することであり、
（７）ＭＯＣＶＤプロセスで非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸を成長させ、プロセス条件は、バリア層を形成するステップでは、基板の温度が７５０〜９５０℃であり、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力が２００ｔｏｒｒ、Ｖ／III比が９８６、厚みが１０〜１５ｎｍであり、井戸層を形成するステップでは、基板の温度が７５０〜９５０℃であり、Ｈ２を閉じ、ＴＥＧａ、ＴＭＩｎ及びアンモニアを注入し、反応室の圧力が２００ｔｏｒｒ、Ｖ／III比が１４３９、厚みが２〜４ｎｍであることであり、
（８）ＭＯＣＶＤプロセスで非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層を成長させ、プロセス条件は、基板の温度を９００〜１０５０℃に上げ、ＴＭＧａとアンモニアを注入し、反応室の圧力が２００ｔｏｒｒ、Ｖ／III比が９８６であることであり、
（９）ＭＯＣＶＤプロセスで非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜を成長させ、プロセス条件は、基板の温度が９００〜１１００℃であり、ＴＭＧａ、ＣＰ２Ｍｇ及びアンモニアを注入し、ＣＰ２Ｍｇの流量を２５０〜４５０ｓｃｃｍに、反応室の圧力を２００ｔｏｒｒに、Ｖ／III比を１０００〜１２５０に、ドープ正孔濃度を１．０×１０^１６−２．２×１０^１８ｃｍ−３に維持することである。

【0024】

図４は本発明のＬＡＯ基板の（００１）面上に成長する非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハのＸＲＤパターンである。

【0025】

図４から分かるように、本発明のＬＥＤエピタキシャルウェハの×線ロッキングカーブの半値幅（ＦＷＨＭ）値をテストしたところ、その半値幅（ＦＷＨＭ）値が０．１°より低く、本発明で製造される非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハは欠陥密度でも結晶品質でも、非常に良好な性能を有することを示す。

【0026】

図５は本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性ｍ面青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの室温でのＰＬスペクトルパターンである。

【0027】

図５から分かるように、本発明は温度が２９３ＫのＰＬスペクトルテストを行ったところ、得られた発光ピーク波長が４６０ｎｍ、半値幅が２３ｎｍである。これは本発明で製造される非極性ＧａＮ薄膜が良好な光学的特性を有することを示す。

【0028】

図６は本発明のＬＡＯ基板上に成長する非極性ｍ面青色ＬＥＤエピタキシャルウェハの室温でのＥＬスペクトルパターンである。

【0029】

図６から分かるように、温度が２９３ＫのＥＬスペクトルテストを行ったところ、得られた発光ピーク波長が４６１ｎｍ、半値幅が２２ｎｍ、出力電力が７．８ｍｗ＠２０ｍＡである。本発明で製造される非極性ＧａＮ薄膜は非常に良好な電気的特性を有することを示す。

【0030】

要するに、本発明に係るＬＡＯ基板に基づく非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハ及びその製造方法は、ＬＡＯ基板を用い、且つＬＡＯ基板上に順に非極性ｍ面ＧａＮバッファ層、非極性ノンドープＧａＮ層、非極性ｎ型ドープＧａＮ薄膜、非極性ＩｎＧａＮ／ＧａＮ量子井戸層、非極性ｍ面ＡｌＧａＮ電子バリア層及び非極性ｐ型ドープＧａＮ薄膜を形成する。従来技術と比べて、本発明は、成長プロセスがシンプルで、製造コストが低いという利点を有し、且つ製造する非極性青色ＬＥＤエピタキシャルウェハは欠陥密度が低く、結晶品質が高く、良好な電気的・光学的特性を有する。

【0031】

以上、好適な実施例を参照して本発明を開示したが、本発明を限定するものではない。当業者は、本発明の精神と範囲を逸脱せずに、いくつかの変更や改良を行うことができ、従って本発明の保護範囲は特許請求の範囲が定義する範囲を基準とするべきである。

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】

【図6】