CN106169527A - 氮化物半导体发光元件及其制造方法 - Google Patents

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Abstract

本发明以低成本提供与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。该氮化物半导体发光元件包括：作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底；设置在衬底之上的基底层；和设置在衬底之上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构。基底层包含c轴取向的结晶，通过溅射法形成。

Description

氮化物半导体发光元件及其制造方法
技术领域
本发明涉及氮化物半导体发光元件及其制造方法。
背景技术
GaN、InGaN或AlGaN等的氮化物半导体被用作发光二极管(LED(Light Emitting Diode))或激光二极管(LD(Laser Diode))等的材料。此外，氮化物半导体具有耐热性或耐环境性优异的特点，因此也被应用于电子设备。
另一方面，氮化物半导体的块状晶体生长较难。因而，具有可实用的品质的氮化物半导体衬底的制造花费较高成本，所以具有可实用的品质的氮化物半导体衬底非常高价。因此，作为由氮化物半导体单晶构成的层(以下记为“氮化物半导体层”)的生长用衬底，广泛应用单晶蓝宝石衬底，作为氮化物半导体层的生长方法一般使用在单晶蓝宝石衬底之上利用有机金属气相沉积法(MOVPE(MetalorganicVapor Phase Epitaxy)法)等使氮化物半导体层(例如GaN层)外延生长这样的方法。
但是，在使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况下，发生由氮化物半导体与蓝宝石之间的晶格常数差引起的结晶缺陷或晶格歪曲等。因此，作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况下，氮化物半导体层的如今最通常的生长法是如下方法：以600℃左右的低温使由AlN或GaN等构成的低温生长缓冲层在单晶蓝宝石衬底之上生长后，以1000℃以上的高温使期望的氮化物半导体层在低温生长缓冲层之上生长(例如参照特开2000-277435号公报(专利文献1))。通过该低温生长缓冲层的导入，上述结晶缺陷减少，上述晶格歪曲缓和。
在氮化物半导体中，原子间的键较强。因此，为了使氮化物半导体层的结晶品质提高，通常认为需要以1000℃以上的高温使氮化物半导体层生长。通过导入低温生长缓冲层并以1000℃以上的高温使氮化物半导体层生长，能够进行氮化物半导体层的外延生长，其结果是，能够发出紫外线至绿色光的LED得到广泛应用。
可是，包含氮化物半导体层的发光元件(氮化物半导体发光元件)，特别是一般照明用LED或背光源用蓝色LED中，近年来伴随着普及扩大，价格急速下降。根据市场调查，预测2020年的价格水平将为现在价格水平的约1/5倍。
另一方面，期待氮化物半导体发光元件的元件特性(例如发光效率、发光强度、光的取出效率等)维持现状或者比现状提高。此外，近年来，作为杀菌、净水、各种医疗领域、公害物质的高速分解处理或树脂固化等使用的小型且省电的新光源，非常期待包含氮化物半导体层的紫外线发光元件。
由于以上原因，需要在使氮化物半导体发光元件的元件特性维持现状或者比现状提高的同时谋求氮化物半导体发光元件的制造成本的降低。作为氮化物半导体层的生长用衬底通常使用的单晶蓝宝石衬底，近几年来每单位面积的单价在降低。但是，在单晶蓝宝石的吊起或单晶蓝宝石的加工等方面花费较多费用，因此难以实现单晶蓝宝石衬底的进一步费用降低。另外，在日本特开2000-58912号公报(专利文献2)等中，提出在Z切水晶衬底的Z面形成六方晶系的n-GaN薄膜等的方案。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2000-277435号公报
专利文献2：日本特开2000-58912号公报
发明内容
要解决的技术问题
本发明是鉴于该技术问题而完成的，其目的在于，与使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况相比，低成本地提供元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。
用于解决问题的技术手段
本发明的第一氮化物半导体发光元件包括：作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底；设置在衬底之上的基底层；和设置在基底层之上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构。基底层包含c轴取向的结晶，通过溅射法形成。
本发明的第二氮化物半导体发光元件包括：作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底；设置在衬底之上的基底层；和设置在基底层之上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构。基底层包含c轴取向的结晶且包含10原子％以下的稀有气体原子。
优选基底层包含c轴取向的AlN结晶、c轴取向的BN结晶和c轴取向的Ga2O3结晶中的至少一者作为c轴取向的结晶。更优选基底层在所述c轴取向的结晶之外还包含10原子％以下的氧原子。
优选在位于所述基底层侧的所述衬底的表面形成有凹凸。
优选衬底还包含与硅原子和氧原子不同的第一原子。优选第一原子通过包含于衬底中而使衬底的折射率大于仅由二氧化硅构成的衬底的折射率。优选第一原子为镧原子和钛原子中的至少一者。优选衬底包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的第一原子。
优选在层叠结构之上设置有p侧电极，优选在基底层之下设置有n侧电极来代替衬底。
本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法，包括：在作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底之上，通过溅射法形成包含c轴取向的结晶的基底层的工序；和在基底层之上形成具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构的工序。
优选还包括在位于基底层侧的衬底的表面形成凹凸的工序。可以通过喷砂形成凹凸，也可以通过使用包含氢氟酸的蚀刻剂的湿式蚀刻来形成凹凸。
本发明的氮化物半导体发光元件的制造方法优选还包括：在形成至少一个由氮化物半导体单晶构成的层之后去除衬底的工序；在层叠结构之上形成p侧电极的工序；和在通过除去衬底而露出的基底层的表面形成n侧电极的工序。
发明效果
本发明能够以低成本提供与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。
附图说明
图1是本发明的一个实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。
图2是本发明的一个实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。
图3是表示本发明的一个实施方式的氮化物半导体发光元件的制造工序中的一个工序的截面图。
图4是本发明的一个实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。
附图标记的说明
100、200 衬底，100A 上表面，101 基底层，101A 露出面，102 缓冲层，103 n型氮化物半导体层，104 障壁层，105 势阱层，106 发光层，107 载流子阻挡层，108 p型氮化物半导体层，110、310 n侧电极，111、311 p侧电极，210 凹凸，312 支承基体。
具体实施方式
如上所述，要求在使氮化物半导体发光元件的元件特性维持现状或比现状提高的同时谋求氮化物半导体发光元件的制造成本的降低。但是，谋求单晶蓝宝石衬底的制造成本的进一步降低较难。因此，只要使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底，氮化物半导体发光元件的制造成本的进一步降低就较难。
此外，关于二氧化硅，基于水热合成法的大口径结晶的培养技术正成熟起来。另外，与单晶材料相比多晶材料和非晶材料能够廉价提供。因此，本发明的发明人考虑如果使用作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底，是否就能够降低氮化物半导体发光元件的制造成本。
此处，“单晶硅”是指在结晶内的任一部分，原子排列的朝向都相同。而“多晶硅”是指2个以上的单晶硅彼此不规则地朝向不同地接触而形成的。因此，在作为主成分包含多晶二氧化硅的衬底的表面存在2个以上的面方位。此外，“非晶”是指不具有结晶结构。因此，在作为主成分包含非晶二氧化硅的衬底的表面完全不存在面方位。因此，认为如果在作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底之上隔着基底层使氮化物半导体层生长，则难以得到结晶品质优异的基底层，因而难以得到结晶品质优异的氮化物半导体层。实际上，使用单晶衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底。此外，考虑到氮化物半导体单晶具有六方晶的结晶结构，也存在使用Z切水晶衬底等作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况(例如专利文献2等)。
总而言之，以往为了使结晶品质优异的氮化物半导体层生长，即为了提高氮化物半导体发光元件的元件特性，勉强使用高价的单晶硅作为氮化物半导体层的生长用衬底。于是，本发明的发明人对于即使在使用作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况下也能够使结晶品质优异的氮化物半导体层生长的方法进行了潜心研究。其结果是，获知通过在作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底之上利用规定的溅射法形成基底层，能够使结晶品质优异的氮化物半导体层在基底层之上生长。
基于以上认识，完成了本发明的氮化物半导体发光元件。以下，使用附图对本发明进行说明。另外，在本发明的附图中，同一参照附图标记表示同一部分或相当部分。此外，长度、宽度、厚度、深度等尺寸关系为了附图的明了化和简略化而适当变更，不表示实际的尺寸关系。
以下，为了表示位置关系，有时将图1～图4的下侧记载的部分表述为“下”，将图1～图4的上侧记载的部分表述为“上”。这是方便的表述，与相对于重力方向而设定的“上”和“下”不同。
《第一实施方式》
[氮化物半导体发光元件的结构]
图1是本发明的一个实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。本实施方式的氮化物半导体发光元件包括衬底100、设置在衬底100之上的基底层101、设置在基底层101之上的层叠结构。衬底100作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅。基底层101包含c轴取向的结晶，通过溅射法形成。或者，基底层101包含c轴取向的结晶，包含10原子％以下的稀有气体原子。层叠结构至少具有1个氮化物半导体层(由氮化物半导体单晶构成的层)。
在本实施方式中，在衬底100之上依次设置有基底层101与缓冲层102的层叠结构，在层叠结构中n型氮化物半导体层103、发光层106、载流子阻挡层107和p型氮化物半导体层108依次设置在缓冲层102之上。层叠结构被蚀刻，使得n型氮化物半导体层103露出，在n型氮化物半导体层103的露出面设置有n侧电极110。此外，在p型氮化物半导体层108之上设置有p侧电极111。
<衬底>
(多晶二氧化硅或非晶二氧化硅)
衬底100作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅。因此，能够将衬底100的制造成本抑制得比单晶二氧化硅衬底的制造成本低，所以能够将衬底100的制造成本抑制得比单晶蓝宝石衬底的制造成本低。因而，在本实施方式中，与使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况相比，能够降低氮化物半导体层的生长用衬底的制造成本，能够降低氮化物半导体发光元件的制造成本。
在本说明书中，“作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底”是指衬底100包含50质量％以上的多晶二氧化硅或非晶二氧化硅。衬底100优选包含70质量％的多晶二氧化硅或非晶二氧化硅，更加优选包含90质量％的多晶二氧化硅或非晶二氧化硅。
在本说明书中，利用拉曼分光法确认衬底100的材料是否为二氧化硅。此外，通过利用FIB(Focused Ion Beam：聚焦离子束)装置将衬底100加工成薄膜而制作测定试料，观察制作出的测定试料的TEM(Transmission Electron Microscope：透射式电子显微镜)图像或STEM(Scanning Transmission Electron Microscope：扫描透射电子显微镜)图像，来确认衬底100是否包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅。在上述TEM图像或上述STEM图像中，如果电子衍射像中观察到弱的光斑，则可以说衬底100中包含多晶二氧化硅，如果在电子衍射像的背景中观察到孔环状的图案，则可以说衬底100中包含非晶二氧化硅。
此外，通常拉曼光谱反映分子结构的长距离秩序的程度。因此，单晶二氧化硅、多晶二氧化硅和非晶二氧化硅中，拉曼光谱的形状明显不同。因此，通过综合地分析拉曼光谱的形状、拉曼光谱中显现的特定的峰值的峰值强度、拉曼光谱中显现的特定峰值的半高宽和拉曼光谱中显现的特定的峰值的峰值位置(峰值波长)等，能够求出衬底100中的多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的含有量。
(第一原子)
衬底100优选还包含与硅(Si)原子和氧(O)原子不同的第一原子。这里，第一原子是通过包含于衬底100中而使衬底100的折射率大于仅由二氧化硅构成的衬底的折射率的原子。也就是说，通过在衬底100中添加第一原子，能够提高衬底100的折射率。因而，能够进一步提高从氮化物半导体发光元件取出光的光取出效率。这里，“仅由二氧化硅构成的衬底”是指由多晶二氧化硅或非晶二氧化硅构成且不包含与Si原子和O原子不同的原子的衬底。
详细而言，作为构成氮化物半导体发光元件的氮化物半导体，已知GaN、AlN或InN等。它们的折射率如下，GaN的折射率为2.54，AlN的折射率为2.2，InN的折射率为3.5。这些混晶的折射率根据混晶的组分的不同，表现出混晶中包含的氮化物半导体的折射率之间的值。因此，在任一情况下，氮化物半导体与大气之间的折射率差均为1.2(＝2.2-1)以上，因此难以提高从氮化物半导体发光元件取出光的光取出效率。
但是，二氧化硅的折射率为1.5左右。因此，如果使用衬底100作为氮化物半导体层的生长用衬底，则氮化物半导体层与衬底100的折射率差为0.7(＝2.2-1.5)以上，衬底100与大气之间的折射率差为0.5(＝1.5-1)。通过添加第一原子，衬底100的折射率变大，因此氮化物半导体层与衬底100的折射率变小。由此，在位于基底层101侧的衬底100的表面100A(以下将“位于基底层侧的衬底的表面”记为“衬底的上表面”)中，能够将在发光层106产生的光的折射率抑制得较低(斯涅尔定律)。因此，衬底100如果不仅包含Si原子和O原子还包含第一原子，则与仅由二氧化硅构成的衬底相比能够提高从氮化物半导体发光元件取出光的光取出效率。
优选第一原子是镧(La)原子和钛(Ti)原子中的至少一者，衬底100中含有1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下。例如，如果衬底100不仅包含Si原子和O原子，还包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的La原子，则该衬底100的折射率会比仅由二氧化硅构成的衬底的折射率大出约0.1～0.15左右。如果衬底100不仅包含Si原子和O原子，还包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的Ti原子，则该衬底100的折射率会比仅由二氧化硅构成的衬底的折射率大出约0.03～0.05左右。
此外，本发明的发明人确认了，如果衬底100中的第一原子的浓度为1×1012cm-3以下，则能够将发光层106中产生的光被第一原子吸收的量抑制得低。由此，能够确保来自氮化物半导体发光元件的光的取出量，因而能够将来自氮化物半导体发光元件的光的取出量维持得高。更加优选衬底100包含1×1010cm-3以上5×1011cm-3以下的第一原子。
在本说明书中，利用WD-TXRF(Wavelength-Dispersive Totalreflection X-Ray Fluorescence：波长色散全反射X射线荧光)来求出衬底100中包含的第一原子的种类和浓度。衬底100中的第一原子的位置没有特别限定。在衬底100作为主成分包含多晶二氧化硅的情况下，第一原子可以设置在相邻的单晶二氧化硅之间，也可以在衬底100中散布。在衬底100作为主成分包含非晶二氧化硅的情况下，第一原子优选在衬底100中散布。
以上，对衬底100进行了说明，衬底100作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅，因此不仅对于可见光示出高透射率，对于紫外线和深紫外线也示出高透射率。“可见光”是指波长为360nm以上830nm以下的电磁波，“紫外线”是指波长大于320nm小于360nm的电磁波，“深紫外线”是指波长200nm以上320nm以下的电磁波。因此，利用衬底100也能够提供紫外线发光元件或深紫外线发光元件。因此，作为单晶蓝宝石衬底的替代，可以使用衬底100。这种衬底100的厚度优选为200μm以上1500μm以下。
<基底层>
如上所述，基底层101通过溅射法形成。因此，即使在将衬底100作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况下，也能够使基底层101之上生长结晶品质优异的氮化物半导体层。能够得到这种效果的原因可以认为如下。
在溅射方法中，由不活波气体的离子化而产生的电子或离子以高速撞击靶，构成靶的重原子或分子被从靶撞出(溅射现象)。通过溅射现象而离子化的重原子或分子在具有大的动能的状态下到达成膜面(本实施方式中为衬底100的上表面100A)并附着于该成膜面。这样在成膜面形成膜。
这样，“溅射法”是在成膜面不发生化学反应或相变等就在该成膜面物理地形成膜的方法。因此，不存在衬底100的选择性。也就是说，能够使用在化学地形成膜(例如利用CVD(chemical vapordeposition：化学气相沉积)法等形成膜)的情况下不能使用的衬底，作为氮化物半导体层的生长用衬底。因此，即使在使用衬底100作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况下，也不会承继衬底100的结晶品质等地形成基底层101。
此外，在溅射法中，在成膜面上物理地形成膜，因此靶的材料能够在保持本来具有的性质的状态下成膜。不仅如此，作为靶的材料使用高熔点的材料的情况下，也能够在维持靶的材料的组分的状态下成膜。例如，具有离子性键的材料具有容易c轴取向这样的性质，或者具有高熔点。因此，作为用于形成基底层101的靶，如果使用由具有离子性键的材料构成的靶，则能够在维持容易c轴取向这样的性质和靶的材料的组分的状态下形成基底层101。因此，所形成的基底层101包含c轴取向且由靶的材料的组分构成的结晶。因此，能够形成结晶品质优异的基底层101。不仅如此，由具有离子性键的材料构成的靶可以低成本入手，因此能够以低成本提供基底层101。此外，在溅射法中，膜物理性地形成在成膜面，因而不需要考虑化学反应的进行而设定或变更成膜条件。基于以上原因，能够低成本且容易地形成结晶品质优异的基底层101。
进一步，在溅射法中，被离子化的重原子或分子在具有大的动能的状态下到达成膜面，因此能够以强附着力附着于成膜面。因而，能够防止形成的基底层101的至少一部分从衬底100的上表面100A剥离，因此能够不与贯通孔的(例如微管状的贯通孔)形成相伴地形成基底层101。
基于以上原因，即使在使用衬底100作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况下，如果使用由具有离子性键的材料构成的靶通过溅射法在衬底100的上表面100A上形成基底层101，则能够以低成本不伴随贯通孔的形成地在衬底100的上表面100A上形成结晶品质优异的基底层101。由此，衬底100的上表面100A被结晶品质优异的基底层101覆盖。因此，在基底层101之上能够不承继衬底100的结晶品质地形成氮化物半导体层，因此能够形成结晶品质优异的氮化物半导体层。因此，与使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况相比，能够以低成本提供元件特性维持现状或者高于现状的氮化物等离子体发光元件。
作为具有离子性键的材料，例如可以举出AlN、BN或Ga2O3等。因此，基底层101作为c轴取向的结晶优选包含c轴取向的AlN结晶、c轴取向的BN结晶和c轴取向的Ga2O3结晶中的至少一者。通过测量基底层101的X射线折射光谱，能够确认c轴取向的结晶的材料。
更优选基底层101在c轴取向的结晶之外还包括10原子％以下的氧原子。由此，能够将基底层101中包含的结晶(例如AlN结晶、BN结晶或Ga2O3结晶等)的c轴取向性维持得高。因而，能够以低成本提供与使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况相比元件特性进一步提高的氮化物半导体发光元件。进一步优选基底层101在c轴取向的结晶之外还包括3原子％以上8原子％以下的氧原子。在本说明书中，“基底层在c轴取向的结晶之外还包括10原子％以下的氧原子”是指该氧原子不构成c轴取向的结晶的结晶构造。在本说明书中，利用SIMS(Secondary Ion Mass Spectrometry：二次离子质谱法)求出基底层101的上述氧原子的浓度。
通过如上述那样使用由具有离子性键的材料构成的靶通过溅射法形成基底层101，能够形成包含c轴取向且由靶的材料的组分构成的结晶的基底层101。因此，本说明书中，“基底层包含c轴取向的结晶”是指基底层101通过溅射法使用由具有离子键的材料构成的靶形成。
此外，“c轴取向的结晶”是指该结晶以结晶的c面((001)面)与衬底100的上表面100A平行的方式沉积。如果基底层101的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽为1000秒以下，且基底层101的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽为1000秒以下，则可以说基底层101中包含的结晶为c轴取向。
进一步，如上所述，在溅射法中，在惰性气体的气氛中进行成膜处理，可以说是捕获惰性气体而成膜。因此，在本说明书中，“基底层是通过溅射法而形成的”能够换言之为“基底层包含10原子％以下的稀有气体原子”，优选换言之为“基底层包含3原子％以下8原子％以下的稀有气体原子”。在本说明书中，利用SIMS求出基底层101中的稀有气体原子的浓度。另外，一般而言，作为惰性气体，使用氩(Ar)、氪(Kr)或氙(Xe)等稀有气体。
以上对基底层101进行了说明，基底层101的厚度优选为500nm以上。由此，衬底100的上表面100A完全被基底层101覆盖，因此，能够进一步提高形成在基底层101之上的氮化物半导体层的结晶品质。更加优选基底层101的厚度为500nm以上200nm以下。
<缓冲层>
缓冲层102设置在基底层101与层叠结构之间，由此能够进一步提高层叠结构中包含的氮化物半导体层的结晶品质。由此，能够进一步提高氮化物半导体发光元件的元件特性。因此，能够以低成本提供与使用单晶蓝宝石衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底的情况相比元件特性进一步提高的氮化物半导体发光元件。
缓冲层102可以由AlGaN构成，优选由AlN构成。缓冲层102如果由AlN构成，则能够防止由基底层101的材料与层叠结构中包含的氮化物半导体层的材料之间的晶格不匹配引起的裂缝的产生。详细而言，无论构成层叠结构中包含的氮化物半导体层的氮化物半导体的组分为哪种可以想到的组分，缓冲层102都会对基底层101施加压缩应力。因此，能够防止上述裂缝的产生。
这样缓冲层102的厚度优选为2μm以上6μm以下。由此能够进一步提高层叠结构中包含的氮化物半导体层的结晶品质。尤其是，如果缓冲层102的厚度为6μm以下，则能够防止缓冲层102对氮化物半导体层的结晶品质产生不良影响。
<层叠结构>
(n型氮化物半导体层)
构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体优选为GaN、AlGaN、InGaN或InAlGaN，可以为由它们中的至少2个构成的混晶。优选根据氮化物半导体发光元件要求的发光波长来决定构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体的组分。由此，能够防止在发光层106中产生的光被n型氮化物半导体层103吸收。因此，能够确保来自氮化物半导体发光元件的光的取出量，因此能够将来自氮化物半导体发光元件的光的取出量维持得高。
例如，如果是构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体为Alx1Ga1-x1N(0.7≤x1≤1)，则能够防止在发光层106产生的光(例如深紫外线)被n型氮化物半导体层103吸收。此外，如果构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体为Alx2Ga1-x2N(0.5≤x2≤1)，则能够防止在发光层106中产生的光(例如紫外线)被n型氮化物半导体层103吸收。此外，如果构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体为Inx3Ga1-x3N(0≤x3≤0.05)，则能够防止在发光层106中产生的光(例如可见光)被n型氮化物半导体层103吸收。
n型氮化物半导体层103的n型杂质的浓度优选为1×1016cm-3以上8×1018cm-3以下，更加优选为1×1016cm-3以上1×1018cm-3以下。优选根据氮化物半导体发光元件要求的元件特性来决定n型氮化物半导体层103中的n型杂质的浓度。n型杂质可以为Si、Se和Ge中的至少一者，优选为Si。
这样的n型氮化物半导体103的厚度优选为1μm以上4μm以下。另外，n型氮化物半导体层103可以由氮化物半导体的组分、n型杂质的浓度和厚度中的至少一者彼此不同的2个以上的层层叠而构成。
(发光层)
发光层106优选通过势阱层105被障壁层104隔开而构成。优选根据氮化物半导体发光元件要求的发光波长或元件特性等，来决定构成障壁层104的氮化物半导体的组分、障壁层104的厚度、构成势阱层105的氮化物半导体的组分或势阱层105的厚度。此外，关于障壁层104的厚度和势阱层105的厚度，优选进一步考虑发光层106的量子能级的形成来决定。
例如，产生深紫外线的氮化物半导体发光元件中，势阱层105优选包含Al，更加优选包括AlslGa1-slN(0.4≤s1≤0.6)。此外，在产生紫外线的氮化物半导体发光元件中，势阱层105优选包含Al，更加优选包含Als2Ga1-s2N(0.05≤s2≤0.3)。此外，在产生可见光的氮化物半导体发光元件中，势阱层105优选包含In，更加优选包含Ins3Ga1-s3N(0.08≤s3≤0.7)。
此外，障壁层104优选具有比势阱层105大的带隙能量，优选不吸收发光层106产生的光。例如优选在产生深紫外线的氮化物半导体层发光元件中，构成障壁层104的氮化物半导体的Al成分高于构成势阱层105的氮化物半导体的Al组分。例如优选障壁层104包含Alt1Ga1-t1N(0.45≤t1≤0.65)。这样，在产生深紫外线的氮化物半导体发光元件中，构成障壁层104和势阱层105的氮化物半导体的Al组分变高，因此空穴(空穴的有效质量大)难以从p型氮化物半导体层108注入发光层106(特别是势阱层105)。因此当增大障壁层104的厚度时，空穴难以注入势阱层105。此外，当增大势阱层105的厚度时，空穴难以注入位于发光层106的厚度方向中央的势阱层105。由于以上原因，障壁层104的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。此外，势阱层105的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。
此外，在产生紫外线的氮化物半导体发光元件中，优选构成障壁层104的氮化物半导体的Al组分高于构成势阱层105的氮化物半导体的Al组分。例如障壁层104优选包含Alt2Ga1-t2N(0.08≤t2≤0.35)。在此情况下，障壁层104的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。此外，势阱层105的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。
此外，在产生可见光的氮化物半导体发光元件中，优选构成障壁层104的氮化物半导体的In组分低于构成势阱层105的氮化物半导体的In组分。例如，障壁层104优选包含Int3Ga1-t3N(0.05≤t3≤0.65)。在此情况下，障壁层104的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。此外，势阱层105的厚度优选为5nm以下，更加优选为1nm以上5nm以下。
如果能够将空穴从p型氮化物半导体层108向发光层106(特别是势阱层105)的注入效率维持得高，则发光层106的障壁层104的层数没有限定，发光层106的势阱层105的层数也没有限定。
(载流子阻挡层)
载流子阻挡层107是指具有防止注入发光层106中的电子向p型氮化物半导体层108侧溢出的功能的层。因此，构成载流子阻挡层107的氮化物半导体的Al组分优选高于构成障壁层104和势阱层105的氮化物半导体的Al组分。此外，载流子阻挡层107优选具有能够发挥上述功能的厚度的最小值以上的厚度。
另一方面，当增大氮化物半导体的Al组分高的层的厚度时，会导致氮化物半导体发光元件的串联电阻的增大，因此引起氮化物半导体发光元件的电力转换功率的降低。不仅如此，如果增大载流子阻挡层107的厚度，则空穴难以从p型氮化物半导体层108注入发光层106(特别是势阱层105)。由于以上原因，优选决定构成载流子阻挡层107的氮化物半导体的组分和载流子阻挡层107的厚度。例如，载流子阻挡层107优选包含Alu1Ga1-u1N(0.7≤u1≤0.9)，更加优选包含Alu1Ga1-u1N(0.75≤u1≤0.09)。此外，载流子阻挡层107的厚度优选为10nm以上200nm以下，更加优选为30nm以上200nm以下。
另外，载流子阻挡层107优选包含p型杂质。由此，能够将氮化物半导体发光元件的串联电阻抑制得低。作为p型杂质，能够使用Mg。
(p型氮化物半导体层)
关于构成p型氮化物半导体层108的氮化物半导体，可以说出与构成n型氮化物半导体层103的氮化物半导体同样的特性。例如，如果构成p型氮化物半导体层108的氮化物半导体是Aly1Ga1-y1N(0.7≤y1≤1)，则能够防止发光层106产生的光(例如深紫外线)被p型氮化物半导体层108吸收。此外，如果构成p型氮化物半导体层108的氮化物半导体为Aly2Ga1-y2N(0.5≤y2≤1)，则能够防止发光层106产生的光(例如紫外线)被p型氮化物半导体层108吸收。此外，如果构成p型氮化物半导体108的氮化物半导体为Iny3Ga1-y3N(0≤y3≤0.05)，则能够防止发光层106产生的光(例如可见光)被p型氮化物半导体层108吸收。
p型氮化物半导体层108的p型杂质的浓度优选为1×1018cm-3以上1×1020cm-3以下。优选根据氮化物半导体发光元件要求的元件特性来决定p型氮化物半导体层108的p型杂质的浓度。例如，如果p型氮化物半导体层108的p型杂质的浓度高，则能够将氮化物半导体发光元件的串联电阻抑制得低。
这样的p型氮化物半导体层108的厚度优选为0.05μm以上1.5μm以下，更加优选为0.5μm以上1.5μm以下。另外，p型氮化物半导体层108优选具有设置在载流子阻挡层107之上并且p型杂质的浓度比第一p型氮化物半导体层高的第二p型氮化物半导体层。由此，能够将氮化物半导体发光元件的串联电阻抑制得更低。
<n侧电极、p侧电极>
作为n侧电极110的材料，能够不特别限定地使用作为n型氮化物半导体层的接触电极的材料的一般材料，例如能够使用Ni/Au。作为p侧电极111的材料，能够不特别限定地使用作为p型氮化物半导体层的接触电极的材料的一般材料，例如能够使用pd/Au。
n侧电极110的厚度能够不特别限定地采用n型氮化物半导体层的接触电极的厚度的一般厚度，优选为1μm以上。由此，能够对n侧电极110进行引线接合。对于p侧电极111的厚度也可以说出同样的特征。
[氮化物半导体发光元件的制造]
在以下所示的氮化物半导体发光元件的制造方法中，通过将氮化物半导体发光元件形成用晶圆(以下简记为“晶圆”)分割为芯片而得到本实施方式的氮化物半导体发光元件。以下，对晶圆的构成要素标注与氮化物半导体发光元件所对应的构成要素的标记，说明氮化物半导体发光元件的制造方法。另外，晶圆的构成要素的材料和厚度等如上述“氮化物半导体发光元件的结构”中说明的那样。
<基底层的形成>
基底层101的形成工序中，在衬底100之上通过溅射法形成包含c轴取向的结晶的基底层101。
例如，首先将衬底100设置在溅射装置内的规定位置，此外，将靶设置在溅射装置内的规定位置。此时，以衬底100的上表面100A与靶相对的方式将衬底100设置在溅射装置内。
作为溅射装置内设置的衬底100，优选使用直径为2英寸(50.8mm)以上的衬底100，更优选使用直径为4英寸(101.6mm)以上的衬底100。直径为4英寸以上的衬底100与直径为2英寸以上的衬底100相比，能够将每单位面积的价格抑制得低。因此，如果使用直径为4英寸(101.6mm)以上的衬底100，则能够将氮化物半导体发光元件的制造成本抑制得进一步低。
此外，作为溅射装置内设置的衬底100，优选使用用有机溶剂洗涤后用纯水洗涤的衬底100。通过该2次洗涤，能够将有机物或微颗粒状附着物等从衬底100的表面去除。因此能够将表面没有附着有机物或微颗粒状附着物等的衬底100用作氮化物半导体层的生长用衬底。此处，作为有机溶剂，能够使用作为洗涤用溶剂一般使用的有机溶剂。
作为溅射装置内设置的靶，可以使用由单晶材料构成的靶，但优选使用由多晶材料构成的靶。由此，能够将基底层101的形成成本抑制得低，所以能够将氮化物半导体发光元件的制造成本抑制得低。
作为溅射装置，能够没有特别限定地使用为了制造氮化物半导体发光元件而一般使用的溅射装置。
接着，在将溅射装置内抽真空后，向溅射装置内导入惰性气体，向衬底100与靶之间施加高频电压。由此，在溅射装置内，发生高频放电，因此产生溅射现象。由此，基底层101通过溅射法形成在衬底100的上表面100A。
形成基底层101时，可以不对衬底100进行加热，但优选对衬底100进行加热。通过在基底层101形成时对衬底100进行加热，基底层101所含的结晶容易c轴取向，因此容易形成结晶品质优异的基底层101。为了有效地获得这种效果，优选使衬底100的加热温度为400℃以上，更优选使衬底100的加热温度为50℃以上150℃以下。如果衬底100的加热温度为400℃以下，则也能够得到在靶的材料包含氮原子的情况(例如靶由AlN构成的情况)下能够防止氮原子从靶解离的效果。
<缓冲层的形成>
在缓冲层102的形成工序中，在基底层101上通过例如MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition：金属有机气相沉积)法形成缓冲层102。由此对缓冲层102的量产有益，因此对氮化物半导体发光元件的量产有益。
例如，首先将形成有基底层101的衬底100从溅射装置中取出设置于MOCVD装置内。作为MOCVD装置，没有特别限定地能够使用为了制造氮化物半导体发光元件而一般使用的MOCVD装置。
接着，使衬底100的温度上升。此时，优选在包含氢、氨和氮中的至少一者的气氛中使衬底100的温度上升。在基底层101包含氮原子的情况(例如基底层101包含c轴取向的AlN结晶的情况)下，优选在包含氨的气氛中使衬底100的温度上升。由此，即使衬底100的温度超过400℃，也能够防止氮原子从基底层101解离。
接着，在保持衬底100的温度的状态下，开始氮化物半导体单晶的生长。在制造产生深紫外线的氮化物半导体发光元件的情况下，使包含Al的氮化物半导体单晶生长的情况多。因此，优选将衬底100的温度保持在1000℃以上的温度的状态下使氮化物半导体单晶生长。在制造产生紫外线的氮化物半导体发光元件的情况下，使包含Al的氮化物半导体单晶生长的情况多。因此，优选将衬底100的温度保持在1200℃以上的温度的状态下使氮化物半导体单晶生长。在制造产生可见光的氮化物半导体发光元件的情况下，使包含In的氮化物半导体单晶生长的情况多。因此，优选将衬底100的温度保持在700℃以上的温度的状态下使氮化物半导体单晶生长。
<层叠结构的形成>
在层叠结构的形成工序中，在缓冲层102上依次形成n型氮化物半导体层103、发光层106、载流子阻挡层107和p型氮化物半导体层108。优选通过MOCVD法形成层叠结构。此时，可以使用为了形成缓冲层102而使用的MOCVD装置来形成层叠结构，也可以使用与为了形成缓冲层102而使用的MOCVD装置不同的MOCVD装置来形成层叠结构。这样制作晶圆。
<n侧电极和p侧电极的形成>
在n侧电极110和p侧电极111的形成工序中，在n型氮化物半导体层103的露出面形成n侧电极110，在p型氮化物半导体层108的上表面形成p侧电极111。
例如，首先将晶圆从MOCVD装置取出后进行p型杂质的活性化。然后，通过光刻和RIE(Reactive Ion Etching：反应离子蚀刻)对p型氮化物半导体层108、载流子阻挡层107、发光层106和n型氮化物半导体层103进行蚀刻，形成n型氮化物半导体层103的露出面。通过例如真空蒸镀法在n型氮化物半导体层103的露出面形成n侧电极110。
此外，通过例如光刻法在p型氮化物半导体层108的上表面中的与p侧电极111的形成区域不同的区域形成掩模。然后，例如通过真空蒸镀法在p型氮化物半导体层108的上表面中的从上述掩模露出的部分形成p侧电极111。
优选在n侧电极110和p侧电极111的形成后进行热处理。由此，n侧电极110被烧结，由此，n侧电极110与n型氮化物半导体层103欧姆接触。此外，p侧电极111被烧结，由此，p侧电极111与p型氮化物半导体层108欧姆接触。
<单片化>
例如通过切割(dicing)或激光划片(laser scribe)等将晶圆分割成芯片。这样来制造氮化物半导体发光元件。优选将制造得到的氮化物半导体发光元件安装于管座，将氮化物半导体发光元件与管座电连接后，利用树脂等将氮化物半导体发光元件密封。
《第二实施方式》
图2是本发明的第二实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。本实施方式的氮化物半导体发光元件具有在上表面形成有凹凸210的衬底200来代替上述第一实施方式的衬底100。以下，主要对与上述第一实施方式不同的点进行说明。
在本实施方式中，在衬底200的上表面形成有凹凸210，因此发光层106产生的光在衬底200的上表面散射。由此，相对于凹凸210的表面以规定的入射角(0℃<入射角<90℃)入射的光(发光层106中产生的光)也被取出到氮化物半导体发光元件之外，因此能够进一步提高从氮化物半导体发光元件取出光的光取出效率。
在衬底200的上表面上化学地形成基底层101的情况下，在衬底200的上表面，由于凹凸210等，化学反应的进行或反应性气体的流动等变得不均匀。因此难以在衬底200的上表面均匀地进行成膜处理，成膜处理受到衬底200的上表面的平坦性等的影响。
但是，在本实施方式中，与上述第一实施方式相同，基底层101通过溅射法在衬底200的上表面形成，因此是在衬底200的上表面物理地形成的。因而，能够不受化学反应的进行或反应性气体的流动等的影响地形成基底层101。因此，即使在衬底200的上表面形成有凹凸210的情况下，也能够在衬底200的上表面形成结晶品质均匀的基底层101，所以能够在基底层101上形成结晶品质均匀的氮化物半导体层。因此，通过在衬底200的上表面形成凹凸210，能够实现氮化物半导体发光元件的光的取出效率的提高。由于以上原因，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，能够以低成本提供元件特性(例如光的取出效率)进一步提高的氮化物半导体发光元件。
凹凸210中，凹部或凸部的形状、凹部或凸部的大小、凹部或凸部的个数、或者凹部或凸部的间隔等没有特别限定。此外，在相邻的凹部中，即使凹部的形状或大小可以彼此相同也可以彼此不同。这对于相邻的凸部来说也同样。进一步，在衬底200的上表面，凹部的间隔可以均匀也可以彼此不同。这对于衬底200的上表面的凸部的间隔也同样。例如，优选凹部或凸部的形状为圆锥或多边棱锥，凹部的深度或凸部的高度优选为50nm以上500nm以下，相邻的凹部的间隔或相邻的凸部的间隔优选为50μm以上200μm以下。
凹凸210的形成方法没有特别限定。在对单晶蓝宝石衬底进行凹凸加工的情况下，需要对单晶蓝宝石衬底照射高输出准分子激光等。因此对单晶蓝宝石衬底进行凹凸加工存在困难。但是，在衬底200作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅，因此能够通过喷砂或使用包含氢氟酸的蚀刻剂的湿式蚀刻对衬底200进行凹凸加工。因此，与对于单晶蓝宝石衬底的凹凸加工相比，能够容易且低成本地进行对衬底200的凹凸加工。因此，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，能够进一步以低成本提供元件特性(例如光的取出效率)进一步提高的氮化物半导体发光元件。
作为喷砂的条件，能够没有特别限定地使用在衬底的表面形成凹凸时作为喷砂的条件的一般条件。如果变更喷砂中使用的研磨剂颗粒的大小或向衬底200的上表面喷射研磨剂颗粒的时间等，则可以变更凹凸210的形状或大小。
此外，作为使用包含氢氟酸的蚀刻剂的湿式蚀刻的条件，能够没有特别限定地使用在衬底的表面形成凹凸时作为湿式蚀刻的条件的一般条件。如果变更将衬底200的上表面浸渍于上述蚀刻剂的时间等，则可以变更凹凸210的形状或大小。
《第三实施方式》
图3是本发明的第三实施方式的氮化物半导体发光元件的制造工序的一个工序的截面图。图4是本实施方式的氮化物半导体发光元件的截面图。在本实施方式中，形成层叠结构后取出衬底100。因此，制造得到的氮化物半导体发光元件不具有衬底100(图4)。以下，主要对与上述第一实施方式不同的点进行说明。
[氮化物半导体发光元件的制造]
<层叠结构和p侧电极的形成>
首先，按照上述第一实施方式中记载的方法形成晶圆后，使p型杂质活性化。不对层叠结构等进行蚀刻，而按照上述第一实施方式中记载的方法在p型氮化物半导体层108的上表面形成p侧电极311。然后，在p侧电极311的上表面粘接支承基体312。这样来形成图3所示的层叠体。
支承基体312优选具有导电性。由此，能够将对氮化物半导体发光元件施加电压时产生的电阻抑制得低。
更优选支承基体312由与构成层叠结构中包含的氮化物半导体层的氮化物半导体具有相同程度的热膨胀系数的材料构成。由此，能够防止由支承基体312的材料与层叠结构中包含的氮化物半导体层的材料的热膨胀系数差引起的裂缝的产生。作为这种材料，例如可以举出钨。
用于使支承基体312粘接于p侧电极311的上表面的粘接剂优选具有导电性。由此，能够将向氮化物半导体发光元件施加电压时产生的电阻抑制得低。这种粘接剂优选为使集成电路(Integrated Circuit)粘接于安装衬底等时一般使用的粘接剂(例如具有热固化性的粘接剂)，但也可以为低熔点的粘接剂(例如焊料)。
<衬底的除去>
接着，将图3所示的层叠体浸渍于包含氢氟酸的蚀刻剂中。由此，衬底100被有选择地除去。优选根据衬底100的大小来变更将图3所示的层叠体浸渍于上述蚀刻剂的时间。
<n侧电极的形成>
接着，在通过除去衬底100而露出的基底层101的表面(也可以称为“位于与层叠结构相反一侧的基底层101的表面”。以下，记为“基底层的露出面”)101A形成n侧电极310。此时，优选将n侧电极310在基底层101的露出面101A形成为条纹状，更优选将n侧电极310在基底层101的露出面101A形成为矩阵状。这样来制造本实施方式的氮化物半导体发光元件(图4)。
[氮化物半导体发光元件的结构]
在这样制造的氮化物半导体发光元件中，如图4所示，依次设置有基底层101、缓冲层102、n型氮化物半导体层103、发光层106、载流子阻挡层107、p型氮化物半导体层108。n侧电极310在基底层101的露出面101A设置成条纹状或矩阵状，p侧电极311设置于p型氮化物半导体层108的下表面。
在本实施方式的氮化物发光元件中，n侧电极310设置于元件的上表面侧，p侧电极311设置于元件的下表面侧。由此，在本实施方式的氮化物半导体发光元件中，在n侧电极310与p侧电极311之间流动的电流与发光层106垂直地流动。也就是说，本实施方式的氮化物半导体发光元件是所谓的纵型结构的氮化物半导体发光元件。
此处，氮化物半导体发光元件存在纵型结构的氮化物半导体发光元件和横型结构的氮化物半导体发光元件。在横型结构的氮化物半导体发光元件中，在n侧电极与p侧电极之间流动的电流与发光层平行地流动(参照图1或图2)。因此，横型结构的氮化物半导体发光元件中，与纵型结构的氮化物半导体发光元件相比，发光层106的发光面积变小，因此氮化物半导体发光元件的每单位尺寸的光取出量下降。此外，电流在氮化物半导体发光元件的内部流动时产生的电阻增加。因此，在纵型结构的氮化物半导体发光元件与横型结构的氮化物半导体发光元件中，如果元件结构完全相同，则纵型结构的氮化物半导体发光元件表现出比横型结构的氮化物半导体发光元件优异的元件特性。由于以上原因，可以说与横型结构的氮化物半导体发光元件相比优选提供纵型结构的氮化物半导体发光元件。
但是，为了制造纵型结构的氮化物半导体发光元件，在该制造过程中，需要除去氮化物半导体发光元件的生长用衬底。作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况下，通过对单晶蓝宝石衬底照射高输出准分子激光来除去单晶蓝宝石衬底。因此，氮化物半导体层的生长用衬底的除去存在困难，因而难以以低成本提供纵型结构的氮化物半导体发光元件。
而在作为氮化物半导体层的生长用衬底使用衬底100的情况下，能够通过使图3所示的层叠体浸渍在上述蚀刻剂中来除去衬底100。这是因为，作为衬底100的主成分的多晶二氧化硅或非晶二氧化硅会被氢氟酸溶解。因此能够没有困难地除去衬底100，能够容易且低成本地提供纵型结构的氮化物半导体发光元件。由于以上原因，在本实施方式中，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，能够以进一步低的成本提供元件特性(例如光的取出效率)进一步提高的氮化物半导体发光元件。
不仅如此，p侧电极311如上述第一实施方式中说明的那样由金属构成，因此能够作为用于使发光层106中产生的光向n侧电极310侧反射的反射层发挥作用。由此，发光层106中产生的光的大部分被从n侧电极310侧向氮化物半导体发光元件的外侧取出。因此，n侧电极310如果在基底层101的露出面101A设置成条纹状，则在发光层106产生的光从基底层101的露出面101A中的没有设置n侧电极310的部分优先向氮化物半导体发光元件之外取出。因此，与n侧电极310设置在基底层101的整个露出面101A的情况相比，能够将光(发光层106中产生的光)被n侧电极310遮蔽的量抑制得少。因此，在本实施方式中，如果n侧电极310在基底层101的露出面101A设置成条纹状，则与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比能够以进一步低的费用提供元件特性(例如光的取出效率)进一步提高的氮化物半导体发光元件。
如果n侧电极310在基底层101的露出面101A设置成条纹状，则能够将光(发光层106中产生的光)被n侧电极310遮蔽的量抑制得进一步少。因此，在本实施方式中，如果n侧电极310在基底层101的露出面101A设置成条纹状，则与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比能够以进一步低的费用提供元件特性(例如光的取出效率)进一步提高的氮化物半导体发光元件。
n侧电极310的大小或形状、或者相邻的n侧电极310的间隔等没有特别限定。例如优选以基底层101的露出面101A的露出比例(＝基底层101的露出面101A中的没有被n侧电极310覆盖的部分的面积÷基底层101的露出面101A的面积)为5％以上20％以下的方式在基底层101的露出面101A上设置n侧电极310。
另外，除去衬底100的时刻不限定于本实施方式中所示的时刻。优选构成层叠结构的氮化物半导体层形成1层以上之后除去衬底100。
此外，在本实施方式中，作为氮化物半导体层的生长用衬底可以使用衬底200而不是衬底100。但是，衬底100的上表面比衬底200的上表面平坦。因此，作为氮化物半导体层的生长用衬底使用衬底100更能够容易地除去衬底100，此外，能够制造外观优异的氮化物半导体发光元件。进一步，能够防止氮化物半导体发光元件的制造时或使用时的基底层101的欠缺等。
[实施方式的总结]
图1或图2所示的氮化物半导体发光元件包括：作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底100、200；设置在衬底100、200上的基底层101；和设置在基底层101上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构。基底层101包含c轴取向的结晶，通过溅射法形成。由此，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，能够以低成本提供元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。
图1或图2所示的氮化物半导体发光元件包括：作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底100、200；设置在衬底100、200上的基底层101；和设置在基底层101上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构。基底层101包含c轴取向的结晶，包含10原子％以下的稀有气体原子。由此，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，也能够以低成本提供元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。
基底层101作为c轴取向的结晶，包含c轴取向的AlN结晶、c轴取向的BN结晶和c轴取向的Ga2O3结晶中的至少一者。
基底层101优选在c轴取向的结晶之外还包含10原子％以下的氧原子。由此，能够提高基底层101中包含的结晶的c轴取向性。
优选在位于基底层101侧的衬底200的表面形成有凹凸210。由此，能够提高氮化物半导体发光元件的光的取出效率。
衬底100、200优选还包含与硅原子和氧原子不同的第一原子。第一原子优选由于包含于衬底100、200中而使衬底100、200的折射率大于仅由二氧化硅构成的衬底的折射率的原子。由此，能够提高氮化物半导体发光元件的光的取出效率。第一原子优选为例如镧原子和钛原子中的至少一者。
衬底100、200优选包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的第一原子。由此也能够得到可防止发光层106产生的光被第一原子吸收的效果。
如图3所示，优选在层叠结构之上设置有p侧电极311，优选在基底层101之下设置有n侧电极310来代替衬底100、200。由此，能够提供纵型结构的氮化物半导体发光元件。
图1～图3所示的氮化物半导体发光元件的制造方法包括：在作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底100、200之上通过溅射法形成包含c轴取向的结晶的基底层101的工序；和在基底层101之上形成具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构的工序。由此，与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相比，能够以低成本制造元件特性维持现状或比现状提高的氮化物半导体发光元件。
图2所示的氮化物半导体发光元件的制造方法优选还包括在位于基底层101侧的衬底200的表面形成凹凸210的工序。由此，能够制造光的取出效率提高了的氮化物半导体发光元件。可以通过喷砂形成凹凸，也可以通过使用包含氢氟酸的蚀刻剂的湿式蚀刻来形成凹凸。
图3所示的氮化物半导体发光元件的制造方法优选还包括：在形成至少一个由氮化物半导体单晶构成的层之后去除衬底100、200的工序；在层叠结构之上形成p侧电极311的工序；和在通过除去衬底100、200而露出的基底层101的表面形成n侧电极310的工序。由此，能够制造纵型结构的氮化物半导体发光元件。
【实施例】
以下，举出实施例更详细地对本发明进行说明，但本发明不限于以下内容。
[实施例1]
在实施例1中，按照第一实施方式中记载的方法制造了氮化物半导体发光元件。首先，作为氮化物半导体层的生长用衬底，准备由多晶二氧化硅构成的衬底(直径：大约4英寸(100mm)、厚度：900μm)。将该衬底用丙酮和异丙醇(有机溶剂)洗涤后用纯水进行了洗涤。
接着，将洗涤后的衬底设置于溅射装置内的规定位置，将由多晶AlN构成的靶设置在溅射装置内的规定位置。在将溅射装置内抽真空后，将氩(惰性气体)导入溅射装置内。在使上述衬底的温度上升到100℃后，在将上述衬底的温度保持在100℃的状态下向上述衬底与靶之间施加高频电压(电压：300V、频率：13.56MHz)。这样在上述衬底的上表面形成了AlN层(基底层，厚度：500nm)。本发明的发明人确认了形成的基底层包含9原子％的氩原子。
接着，将形成有基底层的衬底从溅射装置中去除，设置于MOCVD装置内的规定位置。在向MOCVD装置供给了氨的状态下，使衬底的装置上升到1050℃。在将衬底的温度保持在1050℃的状态下，向MOCVD装置供给TMA(trimethylaluminium：三甲基铝)。由此，在基底层的上表面形成了AlN层(缓冲层，厚度：4μm)。
接着，向MOCVD装置供给TMG(trimethylgallium：三甲基镓)和SiH4。由此，在缓冲层的上表面形成了n型Al0.7Ga0.3N层(厚度：2μm左右、n型杂质的浓度：8×1018cm-3)。
接着，停止向MOCVD装置的SiH4的供给，并且对向MOCVD装置的TMG的供给量进行控制，由此形成了发光层。具体而言，在n型Al0.7Ga0.3N层之上每3层交替地形成由Al0.6Ga0.4N构成的障壁层(厚度：2nm)和由Al0.4Ga0.6N构成的势阱层(厚度：3nm)后，在位于最上层的势阱层之上形成了Al0.6Ga0.4N障壁层。
接着，使向MOCVD装置的TMG的供给量减少，此外，进一步向MOCVD装置供给CP2Mg(二茂镁)。由此，在Al0.6Ga0.4N障壁层之上形成由Al0.7Ga0.3N构成的载流子阻挡层(厚度：10nm)。
接着，在使向MOCVD装置的TMG的供给量增加而在载流子阻挡层之上形成p型AlGaN层(厚度：50nm、p型杂质的浓度：2×1018cm-3)。然后，也使向MOCVD装置的CP2Mg的供给量增加，在上述p型AlGaN层之上形成p+型AlGaN层(厚度：10nm、p型杂质的浓度：7×1018cm-3)。使得到的晶圆在包含氨的气氛中冷却到室温后，从MOCVD装置中取出。
将从MOCVD装置中取出的晶圆在氮气氛下以大约900℃进行热处理。通过光刻和RIE对晶圆进行蚀刻，使n型Al0.7Ga0.3N层的一部分露出。然后，通过真空蒸镀法在n型Al0.7Ga0.3N层的露出面形成由Ni/Au构成的n侧电极。
此外，通过光刻在p+型AlGaN层的上表面的一部分形成掩模。然后，通过真空蒸镀法在p+型AlGaN层的上表面中的从上述掩模露出的部分由Pd/Au形成p侧电极。
在n侧电极和p侧电极形成后，以900℃进行热处理。然后通过切割将晶圆分割为芯片。将这样得到的芯片安装于管座后，将芯片的n侧电极与管座的n侧电极电连接，将芯片的p侧电极与管座的p侧电极电连接。然后，使用树脂将芯片密封。这样来得到本实施例的氮化物半导体发光元件。
对得到的氮化物半导体发光元件施加电压而对其元件特性进行评价，结果是内部量子效率为40％左右，光的取出效率为10％。
此外，对从MOCVD装置中取出的晶圆的p+型AlGaN层的上表面照射X射线而求取基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽和基底层的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽，结果是基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽为100秒以下，基底层的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽为200秒以下。由该结果可知形成了具有与作为氮化物半导体层的生长用衬底使用单晶蓝宝石衬底的情况相同程度的结晶品质的基底层。
此外，通过会聚束电子衍射(CBED(Convergent Beam ElectronDiffraction))法对AlN结晶(基底层中包含的AlN结晶)的取向性进行了研究后，获知AlN结晶的c轴取向性优异。
进一步，通过会聚束电子衍射法对从MOCVD装置中取出的晶圆的基底层包含的AlN结晶的取向性和在基底层之上形成缓冲层之前的状态的基底层中包含的AlN结晶的取向性进行了研究。其结果是，获知基底层中包含的AlN结晶无论在哪种情况下c轴取向性都优异。基于该结果，明确了基底层中包含的AlN结晶是在衬底的上表面生长的时刻表现出优异的c轴取向性，而不是通过在层叠结构等形成后的热处理等而表现出优异的c轴取向性。这对于后述的实施例2～7也同样。
另外，本发明的发明人确认了即使在代替由多晶二氧化硅构成的衬底使用由非晶二氧化硅构成的衬底的情况下，也能够得到与本实施例相同的效果。
[比较例1]
除了通过MOCVD法形成基底层之外，按照实施例1中记载的方法制造本比较例的氮化物半导体发光元件。
按照实施例1中记载的方法，求取基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽和基底层的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽，结果是基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽和基底层的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽均超过了2000秒。由该结果可知，如果在由多晶二氧化硅构成的衬底的上表面利用MOCVD法形成基底层，则基底层的结晶品质降低。
[实施例2]
在实施例2中，按照第二实施方式中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。首先，在实施例1中准备的衬底的上表面(衬底的表面中的形成基底层的面)通过喷砂形成凹凸。使用台阶仪对凹部的深度(或凸部的高度)进行了测定，结果是其平均值为500nm左右。然后，按照实施例1中记载的方法制造了本实施例的氮化物半导体发光元件。
为了按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行评价而向氮化物半导体发光元件施加电压后，衬底的上表面变得白浊。由该结果可知发光层产生的光在衬底的上表面散射。实际上内部量子效率为40％左右(与实施例1相同程度)，但光的取出效率为25％(比实施例1提高)。由该结构可知，如果在衬底的上表面形成凹凸，则氮化物半导体发光元件的光的取出效率进一步提高。
此外，通过会聚束电子衍射法对AlN结晶(基底层中包含的AlN结晶)的取向性进行研究后，获知AlN结晶的c轴取向性在实施例1和本实施例中没有大的差别。由该结果可知，即使在衬底的上表面形成凹凸，如果在衬底的上表面通过溅射法形成基底层则也能够形成结晶品质优异的基底层。
[实施例3]
在实施例3中，按照第三实施方式中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。首先，按照实施例1中记载的方法在衬底的上表面依次形成基底层、缓冲层、n型Al0.7Ga0.3N层、发光层、载流子阻挡层、p型AlGaN层和p+型AlGaN层后，进行热处理。不对热处理后的层叠体进行蚀刻而是按照实施例1中记载的方法形成p侧电极。
接着，使用具有热固化性的导电性粘接剂，使由钨构成的支承基体粘接在p侧电极的上表面。然后，使得到的层叠体浸渍在包含氢氟酸的蚀刻剂中。这样来除去衬底。
接着，在通过除去衬底而露出的基底层的表面(基底层的露出面)将n侧电极形成为矩阵状。然后，按照实施例1中记载的方法得到本实施例的氮化物半导体发光元件(纵型结构的氮化物半导体发光元件)。
按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行了评价，结果是内部量子效率为40％左右(与实施例1相同程度)，光的取出效率为35％(比实施例1和实施例2提高)。由该结果可知，在纵型结构的氮化物半导体发光元件中，与横型结构的氮化物半导体发光元件相比，光的取出效率进一步提高。
[实施例4]
在实施例4中，除了使用包含5×1011cm-3的La原子的衬底之外，按照实施例1中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。
按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行了评价，结果是内部量子效率为40％左右(与实施例1相同程度)，光的取出效率为23％(比实施例1提高)。由该结构可知，如果使用包含5×1011cm-3的La原子的衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底，则氮化物半导体发光元件的光的取出效率进一步提高。
另外，本发明的发明人确认了即使在代替包含5×1011cm-3的La原子的衬底使用包含1×1011cm-3的Ti原子的衬底的情况下，也能够得到与本实施例相同的效果。
[实施例5]
在实施例5中，除了以实施例2中记载的方法在实施例4的衬底的上表面形成凹凸之外，按照实施例1中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。
对按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行了评价，结果是内部量子效率为40％左右(与实施例1相同程度)，光的取出效率为28％(比实施例4提高)。由该结构可知，如果使用包含5×1011cm-3的La原子且在上表面形成有凹凸的衬底作为氮化物半导体层的生长用衬底，则氮化物半导体发光元件的光的取出效率进一步提高。
[实施例6]
在实施例6中，除了使用由多晶BN构成的靶形成基底层之外，按照实施例1中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行了评价，结果是内部量子效率和光的取出效率都得到与实施例1相同的结果。
另外，本发明的发明人确认了即使代替由多晶BN构成的靶而使用由多晶Ga2O3构成的靶的情况下，也能够得到与本实施例相同的效果。
[实施例7]
在实施例7中，除了使用由多晶AlN构成且包含10原子％的氧原子的靶形成基底层之外，按照实施例1中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。按照实施例1中记载的方法对本实施例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行了评价，结果是内部量子效率和光的取出效率都得到与实施例1相同的结果。
此外，在形成缓冲层之前，通过SIMS对基底层的组分进行了研究，获知基底层的组分与靶的组分相同。由该结果可知，如果使用由期望的组分构成的靶，并且基底层的形成中靶的组分没有变化，则能够形成由与靶的组分相同的组分构成的缓冲层。
另外，本发明的发明人确认了，即使在代替由多晶AlN构成且包含10原子％的氧原子的靶，使用由多晶BN构成且包含10原子％的氧原子的靶或由多晶Ga2O3构成且包含10原子％的氧原子的靶的情况下，也能够得到与本实施例相同的效果。
[比较例2]
在比较例2中，除了使用由多晶AlN构成且包含15原子％的氧原子的靶而形成基底层之外，按照实施例7中记载的方法制造氮化物半导体发光元件。
按照实施例1中记载的方法对本比较例的氮化物半导体发光元件的元件特性进行评价，结果是内部量子效率为实施例7的氮化物半导体发光元件的大约一半。
按照实施例1中记载的方法求取基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽和基底层的面(1-102)的X射线摇摆曲线的半高宽，结果是基底层的面(0002)的X射线摇摆曲线的半高宽比实施例7宽1.5倍以上。由该结果可知，基底层中包含的结晶在基底层的面内具有c轴取向性的分布。也就是说，基底层中包含的结晶的c轴取向性不优异。实际上在形成p侧电极之前对p+型AlGaN层的表面进行观察后，可知在p+型AlGaN层的表面形成有多个六棱锥状的裂缝。
由于以上原因，可以说出以下内容。在本比较例中，基底层中包含的结晶的c轴取向性不优异，因此在其基底层之上形成的氮化物半导体层(例如发光层)高密度地形成贯通位错。其结果是引起非辐射复合(nradiative Recombination)，由此导致内部量子效率的大幅降低。
应该理解这里公开的实施方式和实施例在所有方面都是示例而不是限制性的。本发明的范围由技术方案示出，而不由上述的说明示出，本发明的范围包含与技术方案同等的意思和技术方案要求保护范围内的所有变更。

Claims (17)

1.一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，包括：
作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底；
设置在所述衬底之上的基底层；和
设置在所述基底层之上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构，
所述基底层包含c轴取向的结晶，通过溅射法形成。
2.一种氮化物半导体发光元件，其特征在于，包括：
作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底；
设置在所述衬底之上的基底层；和
设置在所述基底层之上，具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构，
所述基底层包含c轴取向的结晶且包含10原子％以下的稀有气体原子。
3.如权利要求1或2所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
所述基底层包含c轴取向的AlN结晶、c轴取向的BN结晶和c轴取向的Ga2O3结晶中的至少一者作为所述c轴取向的结晶。
4.如权利要求1至3中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
所述基底层在所述c轴取向的结晶之外还包含10原子％以下的氧原子。
5.如权利要求1至4中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
在位于所述基底层侧的所述衬底的表面形成有凹凸。
6.如权利要求1至5中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
所述衬底还包含与硅原子和氧原子不同的第一原子，
所述第一原子通过包含于所述衬底中而使所述衬底的折射率大于仅由二氧化硅构成的衬底的折射率。
7.如权利要求6所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
所述第一原子为镧原子和钛原子中的至少一者。
8.如权利要求6或7所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
所述衬底包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的所述第一原子。
9.如权利要求1至8中任一项所述的氮化物半导体发光元件，其特征在于：
在所述层叠结构之上设置有p侧电极，
在所述基底层之下设置有n侧电极来代替所述衬底。
10.一种氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于，包括：
在作为主成分包含多晶二氧化硅或非晶二氧化硅的衬底之上，通过溅射法形成包含c轴取向的结晶的基底层的工序；和
在所述基底层之上形成具有至少一个由氮化物半导体单晶构成的层的层叠结构的工序。
11.如权利要求10所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
还包括在位于所述基底层侧的所述衬底的表面形成凹凸的工序。
12.如权利要求11所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
通过喷砂形成所述凹凸。
13.如权利要求11所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
通过使用包含氢氟酸的蚀刻剂的湿式蚀刻来形成所述凹凸。
14.如权利要求10至13中任一项所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于，还包括：
在形成至少一个所述由氮化物半导体单晶构成的层之后去除所述衬底的工序；
在所述层叠结构之上形成p侧电极的工序；和
在通过除去所述衬底而露出的所述基底层的表面形成n侧电极的工序。
15.如权利要求10至14中任一项所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
所述衬底还包含与硅原子和氧原子不同的第一原子，
所述第一原子通过包含于所述衬底中而使所述衬底的折射率大于仅由二氧化硅构成的衬底的折射率。
16.如权利要求15所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
所述第一原子为镧原子和钛原子中的至少一者。
17.如权利要求15或16所述的氮化物半导体发光元件的制造方法，其特征在于：
所述衬底包含1×1010cm-3以上1×1012cm-3以下的所述第一原子。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428621A (zh) * 2018-03-29 2018-08-21 太原理工大学 一种在非晶态SiO2衬底上生长GaN薄膜的方法

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10340416B2 (en) * 2016-02-26 2019-07-02 Riken Crystal substrate, ultraviolet light-emitting device, and manufacturing methods therefor
DE102017106888A1 (de) 2017-03-30 2018-10-04 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung von Leuchtdiodenchips und Leuchtdiodenchip
WO2018235413A1 (ja) * 2017-06-20 2018-12-27 ソニー株式会社 面発光半導体レーザおよびその製造方法
CZ2017424A3 (cs) * 2017-07-25 2019-02-06 Tescan Brno, S.R.O. Způsob odstranění hmoty

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1685532A (zh) * 2002-10-31 2005-10-19 信越半导体株式会社 Zn系半导体发光元器件及其制造方法
CN1989079A (zh) * 2004-08-09 2007-06-27 Ppg工业俄亥俄公司 包括底涂层的涂覆基材
CN101118291A (zh) * 2006-08-04 2008-02-06 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 扩散片
US20120222732A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Stacked structure including vertically grown semiconductor, p-n junction device including the stacked structure, and method of manufacturing thereof
CN103069583A (zh) * 2010-08-26 2013-04-24 欧司朗光电半导体有限公司 半导体器件和用于制造半导体器件的方法

Family Cites Families (24)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5315128A (en) * 1993-04-30 1994-05-24 At&T Bell Laboratories Photodetector with a resonant cavity
JP3830051B2 (ja) * 1995-09-18 2006-10-04 株式会社 日立製作所 窒化物半導体基板の製造方法、窒化物半導体基板、光半導体装置の製造方法および光半導体装置
TW460599B (en) * 1998-01-14 2001-10-21 Toshiba Corp Method for forming fine wiring pattern
JP3289682B2 (ja) 1998-08-17 2002-06-10 株式会社村田製作所 半導体発光素子
JP3545962B2 (ja) 1999-03-23 2004-07-21 三菱電線工業株式会社 ＧａＮ系化合物半導体結晶の成長方法及び半導体結晶基材
EP1478032A2 (en) * 2003-05-16 2004-11-17 Kabushiki Kaisha Toyota Jidoshokki Light emitting diode method for forming the same
US7449724B2 (en) * 2003-09-12 2008-11-11 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light-emitting device
US7792489B2 (en) * 2003-12-26 2010-09-07 Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. Light emitting device, electronic appliance, and method for manufacturing light emitting device
JP4857596B2 (ja) * 2004-06-24 2012-01-18 豊田合成株式会社 発光素子の製造方法
JP2006306705A (ja) * 2005-03-29 2006-11-09 Asahi Glass Co Ltd 石英系ガラスおよびその製造方法
US20070020451A1 (en) * 2005-07-20 2007-01-25 3M Innovative Properties Company Moisture barrier coatings
TW200812113A (en) * 2006-05-23 2008-03-01 Alps Electric Co Ltd Semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same
US8021904B2 (en) * 2007-02-01 2011-09-20 Cree, Inc. Ohmic contacts to nitrogen polarity GaN
EP2137337A2 (de) * 2007-02-23 2009-12-30 Technische Universität Kaiserslautern Plasmadeponiertes elektrisch isolierendes, diffusionsdichtes und elastisches schichtsystem
KR20090083197A (ko) * 2008-01-29 2009-08-03 삼성전자주식회사 컬러필터기판의 제조 방법
JP5548878B2 (ja) * 2009-03-27 2014-07-16 独立行政法人産業技術総合研究所 多接合型光学素子
US8647904B2 (en) * 2010-03-01 2014-02-11 Sharp Kabushiki Kaisha Method for manufacturing nitride semiconductor device, nitride semiconductor light-emitting device, and light-emitting apparatus
JP2012033521A (ja) * 2010-07-28 2012-02-16 Hitachi Cable Ltd 基板、及び発光素子
JP2012230969A (ja) * 2011-04-25 2012-11-22 Sumitomo Electric Ind Ltd ＧａＮ系半導体デバイスの製造方法
US20120292648A1 (en) * 2011-05-16 2012-11-22 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride semiconductor device, nitride semiconductor wafer, and method for manufacturing nitride semiconductor layer
US20130099357A1 (en) * 2011-10-21 2013-04-25 Rytis Dargis Strain compensated reo buffer for iii-n on silicon
JPWO2013154133A1 (ja) * 2012-04-13 2015-12-17 シャープ株式会社 光散乱体、光散乱体膜、光散乱体基板、光散乱体デバイス、発光デバイス、表示装置、および照明装置
WO2014004079A1 (en) * 2012-06-29 2014-01-03 Corning Incorporated Glass-ceramic substrates for semiconductor processing
US8796121B1 (en) * 2013-11-19 2014-08-05 Translucent, Inc. Stress mitigating amorphous SiO2 interlayer

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1685532A (zh) * 2002-10-31 2005-10-19 信越半导体株式会社 Zn系半导体发光元器件及其制造方法
CN1989079A (zh) * 2004-08-09 2007-06-27 Ppg工业俄亥俄公司 包括底涂层的涂覆基材
CN101118291A (zh) * 2006-08-04 2008-02-06 鸿富锦精密工业（深圳）有限公司 扩散片
CN103069583A (zh) * 2010-08-26 2013-04-24 欧司朗光电半导体有限公司 半导体器件和用于制造半导体器件的方法
US20120222732A1 (en) * 2011-03-03 2012-09-06 Samsung Electronics Co., Ltd. Stacked structure including vertically grown semiconductor, p-n junction device including the stacked structure, and method of manufacturing thereof

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108428621A (zh) * 2018-03-29 2018-08-21 太原理工大学 一种在非晶态SiO2衬底上生长GaN薄膜的方法
CN108428621B (zh) * 2018-03-29 2020-05-05 太原理工大学 一种在非晶态SiO2 衬底上生长GaN薄膜的方法

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