DE112014001272B4 - Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung - Google Patents

Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung Download PDF

Info

Publication number
DE112014001272B4
DE112014001272B4 DE112014001272.6T DE112014001272T DE112014001272B4 DE 112014001272 B4 DE112014001272 B4 DE 112014001272B4 DE 112014001272 T DE112014001272 T DE 112014001272T DE 112014001272 B4 DE112014001272 B4 DE 112014001272B4
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
buffer layer
layer
sapphire substrate
forming
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
DE112014001272.6T
Other languages
English (en)
Other versions
DE112014001272T5 (de
Inventor
Yoshiaki Daigo
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Anelva Corp
Original Assignee
Canon Anelva Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Canon Anelva Corp filed Critical Canon Anelva Corp
Publication of DE112014001272T5 publication Critical patent/DE112014001272T5/de
Application granted granted Critical
Publication of DE112014001272B4 publication Critical patent/DE112014001272B4/de
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/44—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the coatings, e.g. passivation layer or anti-reflective coating
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
    • C23C14/0617—AIII BV compounds, where A is Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
    • C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
    • C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
    • C23C14/22—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the process of coating
    • C23C14/34—Sputtering
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B23/00—Single-crystal growth by condensing evaporated or sublimed materials
    • C30B23/02—Epitaxial-layer growth
    • C30B23/025—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C30—CRYSTAL GROWTH
    • C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
    • C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
    • C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
    • C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
    • C30B29/403—AIII-nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/0257—Doping during depositing
    • H01L21/02573—Conductivity type
    • H01L21/02581—Transition metal or rare earth elements
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2221/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof covered by H01L21/00
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L2933/00—Details relating to devices covered by the group H01L33/00 but not provided for in its subgroups
    • H01L2933/0008—Processes
    • H01L2933/0025—Processes relating to coatings
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of group III and group V of the periodic system containing nitrogen

Abstract

Schichtbildungsverfahren mit den Schritten des:Montierens eines Saphirsubstrats (112, 205, 303) auf einem Substrathalter (108) in einer Vakuumkammer;Erzeugens eines Plasmas in der Vakuumkammer durch Einführen eines Edelgases und eines Stickstoff-enthaltenden Gases in die Vakuumkammer und Zuführen einer Leistung zu einem Target, das durch homogenes Dispergieren von zumindest einer Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, mit einer Konzentration, die gleich oder kleiner als 5 Atom-% ist, in Al Metall oder eine AlGa Legierung hergestellt wird;Bildens einer Pufferschicht durch Sputtern unter Verwenden des Plasmas auf dem Saphirsubstrat, wobei die Pufferschicht eine epitaktische Schicht mit einer Wurtzitstruktur enthält, die durch Hinzufügen von zumindest einer Substanz zu AlxGa1-xN zubereitet wird, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, wobei 0≤x≤1, dadurch gekennzeichnet, dassdas Bilden der Pufferschicht so durchgeführt wird, dass die zumindest eine Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, einen Zwischengitterplatz und keinen Gitterpunkt der Wurtzitstruktur einnimmt.

Description

  • Technisches Gebiet
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Schichtbildungsverfahren, ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Halbleiterelements (oder Halbleitereinrichtung), ein lichtemittierendes Halbleiterelement (oder Halbleitereinrichtung) und eine Beleuchtungseinrichtung.
  • Stand der Technik
  • Metallorganische chemische Dampfablagerung (MOCVD) wurde im epitaktischen Wachstum von Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschichten aus dem Grund verwendet, dass das MOCVD dazu neigt, eine hohe Produktivität zu erzielen. Obwohl herkömmliche Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschichten, die durch MOCVD aufgewachsen wurden, meistens von niedriger Qualität mit einer Schraubenversetzungsdichte in einem Bereich von der Größenordnung der oberen Hälfte von 109 cm-2 bis zur Größenordnung von 1010 cm-2 sind, wurden hochqualitative Einkristallschichten davon mit den Fortschritten in technischen Entwicklungen in den letzten Jahren verfügbar. Zum Beispiel ist die Schraubenversetzungsdichte in blauen LEDs, die zurzeit auf dem Mark erhältlich sind, erfolgreich auf ungefähr 1 × 109 cm-2 in dem Fall eines Kristallwachstums einer Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht in der Dicke von ungefähr 5 bis 10 µm auf einem Saphirsubstrat mit einer flachen Oberfläche reduziert worden. Diese Schraubenversetzungsdichte ist ein signifikant größerer Wert als die von anderen Verbindungshalbleitereinrichtungen. Nichts desto trotz repräsentiert dieser Wert eine ziemlich feine Kristallinität der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht, die auf dem Saphirsubstrat mit der flachen Oberfläche gebildet wurde und für eine blaue LED verwendet wird.
  • Um weitere Verbesserungen in Einrichtungseigenschaften in der Zukunft zu betrachten, wird eine Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gewünscht, die eine Schraubenversetzungsdichte von ungefähr 5 × 108 cm-2 erreicht, und es wird noch mehr gewünscht, eine Schraubenversetzungsdichte von ungefähr 1 × 108 cm-2 zu erreichen. Jedoch ist es auf dem Saphirsubstrat mit der flachen Oberfläche schwierig, die Schraubenversetzungsdichte weiter auf ungefähr 5 × 108 cm-2 zu reduzieren, und es ist noch schwieriger, die Schraubenversetzungsdichte auf ungefähr 1 × 108 cm-2 zu reduzieren. In dieser Hinsicht wird ein Ansatz, um die Schraubenversetzungsdichte zu reduzieren, zur Zeit untersucht, bei dem z.B. irgendeines eines Saphirsubstrats, das mit Irregularitäten auf seiner Oberfläche versehen ist, und einem Siliziumkarbidsubstrat bereitgestellt wird. Jedoch ist es wahrscheinlich, dass die Verwendung der oben erwähnten Substrate ein Problem eines Anstiegs der Kosten der Substrate verursacht.
  • In der Zwischenzeit ist ein anderes Verfahren zur Zeit unter Untersuchung, das eine hochqualitative Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht durch Bilden einer Pufferschicht erhält, die aus einer AIN Schicht gemacht ist und durch Sputtern auf einem Saphirsubstrat abgelagert ist, und durch Bilden einer Gründungsschicht, die darauf aus einem Gruppe III Nitridhalbleiter durch MOCVD gebildet wird (z.B. Druckschrift JP 2011- 82 570 A ). Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbart, dass ein Sauerstoffgehalt von weniger als 1% in der Pufferschicht, die aus der AIN Schicht gemacht ist, die Gitteranpassung zwischen dem Saphirsubstrat und der Pufferschicht verbessert, die Orientierung der Pufferschicht verbessert, und folglich die Kristallinität der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnsicht, die auf der Pufferschicht gebildet ist, verbessert. Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbart auch, dass die Schichtdicke der Gründungsschicht bevorzugt in dem Bereich von 0,1 bis 8 µm, oder bevorzugt in einem Bereich von 0,1 bis 2 µm von dem Blickpunkt ihrer Produktivität eingestellt wird, um eine Gründungsschicht (die ein Gruppe III Nitridhalbleiter mit Gallium nach Druckschrift JP 2011- 82 570 A ist) mit feiner Kristallinität auf der Pufferschicht zu bilden, die die AIN Schicht ist, die weniger als 1% Sauerstoff enthält.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Technische Probleme
  • Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbart, dass die Gründungsschicht mit feiner Kristallinität durch Bilden der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, auf der Pufferschicht, die aus der AIN Schicht gemacht ist und weniger als 1% Sauerstoff erhalten werden kann, während die Schichtdicke der Gründungsschicht in dem Bereich von 0,1 bis 8 µm ist. Jedoch gibt es keine Offenbarung bzgl. einer Beziehung zwischen der Kristallinität und der Schichtdicke der Gründungsschicht, wenn die Schichtdicke der Gründungsschicht in dem Bereich von 0,1 bis 8 µm ist.
  • Gemäß einem Verifikationstest der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebenen Erfindung durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung ist die Kristallinität der Gründungssicht exzellent, wenn ihre Schichtdicke gleich oder größer als 5 µm ist. Dies ist das Ergebnis eines Phänomens, bei dem die Dichte der Schraubenversetzung die an die Oberfläche der Gründungsschicht propagiert, reduziert wird, weil eine Versetzung, die an einer Grenzfläche zwischen dem Saphir und der Pufferschicht oder zwischen der Pufferschicht und der Gründungsschicht auftritt, während des Wachstums der Gründungsschicht mit einem Anwachsen in ihrer Schichtdicke gebogen wird.
  • Unterdessen kann gemäß der Druckschrift JP 2011- 82 570 A eine hohe Produktivität durch Bilden der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht auf der Pufferschicht, die aus der AIN Schicht gemacht ist, die weniger als 1% Sauerstoff enthält, gemacht ist, und Einstellen der Schichtdicke der Gründungsschicht in dem Bereich von 0,1 bis 2 µm erreicht werden. Wie oben erwähnt hat gemäß dem Verifikationstest der Erfindung, die in Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbart ist durch die Erfinder der vorliegenden Anmeldung die Gründungsschicht mit der Schichtdicke von 2 µm eine feine Kristallinität mit ihrer Schraubenversetzungsdichte von ungefähr 1 × 109 cm-2. Jedoch ist es durch Bilden der Gründungsschicht in der Dicke von 5 µm oder mehr möglich, eine Schraubenversetzungsdichte von ungefähr 5 × 108 cm-2 oder sogar weniger zu erreichen, sodass die Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht mit sogar feinerer Kristallinität erhalten werden kann. Mit anderen Worten muss, um die Gründungsschicht mit der exzellenten Kristallinität mit der Schraubenversetzungsdichte von ungefähr 5 × 108 cm-2 oder weniger unter Verwendung der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbarten Technik zu erhalten, die Schichtdicke der Gründungsschicht gleich oder größer als 5 µm sein. Entsprechend gibt es ein Problem eines signifikanten Verlusts an Produktivität, die mit einer längeren Zeitperiode verknüpft ist, die zum Bilden der Gründungsschicht benötigt wird.
  • Zusätzlich hat die in Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebene Technik die folgende Ausgleichsbeziehung. Insbesondere wird, obwohl ein Gitterfehlanpassungsverhältnis an der AIN/Saphirgrenzfläche reduziert werden kann, ein Gitterfehlanpassungsverhältnis zwischen einer GaN Schicht (der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist) und der AIN Schicht (der Pufferschicht) auf der anderen Seite erhöht. Aus diesem Grund ist es gemäß der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebenen Technik schwierig, die durch die Gitterfehlanpassung an der GaN/AIN Grenzfläche verursachte Versetzung zu unterdrücken, obwohl die Versetzung der Gründungsschicht, die der Orientierungsunordnung der Pufferschicht zugeordnet wird, unterdrückt werden kann. Um die Versetzung durch die Gitterfehlanpassung an der GaN/AIN Grenzfläche zu lösen, muss die Schichtdicke der Gründungsschicht erhöht werden, z.B. auf 5 µm oder mehr, wie vorher beschrieben. Mit anderen Worten ist es schwierig, die Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, so dünn wie ungefähr 2 µm nur durch Verwendung der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebenen Technik zu belassen, und die vorteilhafte Schraubenversetzungsdichte der Gründungsschicht gleichzeitig beizubehalten.
  • Die vorliegende Erfindung wurde im Hinblick auf die oben erwähnten Probleme gemacht, und eine Aufgabe davon ist es, eine Schichtbildungstechnik bereitzustellen, die eine hohe Produktivität durch Realisieren einer Gründungsschicht mit einer exzellenten Kristallinität mit einer dünnen Schichtdicke von ungefähr 2 µm hat. Eine andere Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, eine Schichtbildungstechnik bereitzustellen, die in der Lage ist, eine Gründungsschicht mit einer vorteilhaften Schraubenversetzungsdichte zu bilden. Einschlägiger Stand der Technik dazu kann beispielsweise in SHINODA, H; MUTSUKURA N.: Structural properties of GaN and related alloys grown by radio-frequency magnetron sputter epitaxy. In: Thin Solid Films, Vol. 516, 2008, S. 2837 - 2842 aufgefunden werden, welche strukturelle Eigenschaften von GaN und verwandten Legierungen offenbart. Darüber hinaus offenbart die Druckschrift US 2002 / 0 110 945 A1 eine optische Halbleitereinrichtung.
  • Lösung des Problems
  • Als ein Ergebnis ernsthafter Forschung haben die Erfinder der vorliegenden Anmeldung gefunden, dass eine Kristallinität einer Gründungsschicht, die auf einer Pufferschicht zu bilden ist, die auf einem Saphirsubstrat gebildet ist und AlxGa1-xN (mit 0≤x≤1) als eine Hauptphase hat, durch Hinzufügen von C oder Ähnlichem zu der Pufferschicht verbessert werden kann, und haben damit die vorliegende Erfindung verwirklicht.
  • Ein Aspekt der vorliegenden Erfindung stellt ein Schichtbildungsverfahren gemäß den entsprechenden Patentansprüchen bereit.
  • Durch Bilden der Gründungsschicht einschließlich der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht auf der Pufferschicht, die durch das oben beschriebene Schichtbildungsverfahren gebildet wird, ist es möglich, die Gründungsschicht mit einer Kristallinität zu erhalten, die äquivalent zu der der Gründungsschicht mit der Dicke ist, die gleich oder größer als 5 µm ist und die unter Verwendung der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebenen Technik gebildet ist. Mit anderen Worten ist es möglich, die feine Kristallinität der Gründungsschicht mit der Dicke von ungefähr 2 µm beizubehalten. Dadurch ist es möglich, die hochqualitative Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht mit hoher Produktivität zu erhalten.
  • In dem oben beschriebenen Schichtbildungsverfahren ist es noch wünschenswerter, dass der Substrathalter einen Heizer enthält, der in der Lage ist, das Saphirsubstrat auf eine gewünschte Temperatur zu heizen, und das die Pufferschicht auf dem Saphirsubstrat in einem Zustand gebildet wird, in dem das Saphirsubstrat bei einem vorbestimmten Abstand von einer dem Substrat zugewandten Oberfläche des Substrathalters gehalten wird.
  • Unterdessen stellt ein anderer Aspekt der vorliegenden Erfindung ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Halbleiterelements bereit, das die Schritte enthält: Bilden einer Pufferschicht auf einem Saphirsubstrat durch Sputtern, wobei die Pufferschicht eine epitaktische Schicht mit einer Wurtzitstruktur enthält; Bilden einer Gründungsschicht auf der Pufferschicht; und Bilden einer lichtemittierenden Schicht auf der Gründungsschicht. Dabei wird die Pufferschicht durch das oben beschriebene Schichtbildungsverfahren gebildet.
  • Vorteilhafte Effekte der Erfindung
  • Gemäß der vorliegenden Erfindung kann die Gründungsschicht mit exzellenter Kristallinität mit einer Schichtdicke unterhalb von 5 µm oder z.B. ungefähr 2 µm realisiert werden. Dadurch ist es möglich, die Technik bereitzustellen, die eine hohe Produktivität durch Reduzieren einer Zeit hat, die zum Bilden der Gründungsschicht benötigt wird. Ferner ist es gemäß der vorliegenden Erfindung möglich, die Technik bereitzustellen, die in der Lage ist, die Gründungsschicht mit der vorteilhaften Schraubenversetzungsdichte zu bilden.
  • Figurenliste
    • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Sputtervorrichtung, die bei der Schichtbildung einer Pufferschicht gemäß der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
    • 2A ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Neigungsmosaikausbreitung in der Pufferschicht gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 2B ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine Verdrehungsmosaikausbreitung in der Pufferschicht gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 3A ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine +C-Polarität in der Pufferschicht gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
    • 3B ist ein konzeptionelles Diagramm, das eine -C-Polarität in der Pufferschicht gemäß der vorliegenden Erfindung erklärt.
  • Beschreibung von Ausführungsbeispielen
  • Die vorliegende Erfindung wird im Weiteren mit Bezug auf die Zeichnungen beschrieben.
  • 1 ist ein schematisches Konfigurationsdiagramm einer Sputtervorrichtung S, die bei der Schichtbildung einer Pufferschicht gemäß einem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Hier bezeichnet Bezugszeichen 101 eine Vakuumkammer, Bezugszeichen 102 bezeichnet eine Kammerabschirmung, Bezugszeichen 103 bezeichnet eine Sputterkathode, Bezugszeichen 104 bezeichnet ein Sputtertarget, Bezugszeichen 105 bezeichnet eine Targetabschirmung, Bezugszeichen 106 bezeichnet eine Magneteinheit, Bezugszeichen 107 bezeichnet eine Sputterspannungsquelle, Bezugszeichen 108 bezeichnet einen Substrathalter, Bezugzeichen 109 bezeichnet einen Heizer, Bezugszeichen 110 bezeichnet einen Reflektor, Bezugszeichen 111 bezeichnet einen Substratmontiermechanismus, Bezugszeichen 112 bezeichnet ein Saphirsubstrat, Bezugszeichen 113 bezeichnet eine Prozessgaszuführeinheit, und Bezugszeichen 114 bezeichnet eine Evakuiereinheit.
  • Die Vakuumkammer 101 ist aus einem Metallbauteil, wie z.B. einer Aluminiumverbindung und SUS gebildet. Das Innere der Vakuumkammer 101 kann bei einem hohen Vakuum durch die Evakuiereinheit 114 gehalten werden. Die Kammerabschirmung 102 ist ein Bauteil, das in der Lage ist, eine Adhäsion einer Schicht auf der Vakuumkammer 101 zu unterdrücken, und ist aus einem Metallbauteil wie z.B. SUS und einer Nickellegierung, die einer relativ hohen Temperatur widerstehen kann, gebildet. Die Sputterkathode 103 ist elektrisch von der Vakuumkammer 101 isoliert und spielt eine Rolle beim Zuführen einer elektrischen Leistung, die von der Sputterspannungsquelle 107 auf das Sputtertarget 104 gegeben wird. Das Sputtertarget 104 wird an die Sputterkathode 103 durch eine nicht illustrierte Verbindungsplatte angebracht. Das Sputtertarget 104 wird durch homogenes Dispergieren von zumindest einem Element aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr mit einer Konzentration von gleich oder weniger als 5 Atom% in entweder Al Metal oder einer AlGa Legierung zubereitet.
  • Die Targetabschirmung 105 ist aus einem Metallbauteil wie z.B. einer Al Legierung und SUS gebildet. Die Magneteinheit 106 ist in der Sputterkathode 103 gebaut und realisiert ein Magnetronsputtern durch Erzeugen eines magnetischen Felds auf einer Oberfläche des Targets 104. Die Sputterspannungsquelle 107 führt die elektrische Leistung zu der Sputterkathode 103, um ein Plasma zu erzeugen, und bringt damit ein Sputterphänomen mit sich. Hier wird bevorzugt eine 13,56 MHz Funkfrequenz (RF)-Spannungsquelle als die Sputterspannungsquelle 107 verwendet. In der Zwischenzeit kann die Spannungsquelle ein Verfahren des Überlagerns der RF-Leistung und einer Gleichspannungs-(DC)-Leistung durch Kombinieren der 13,56 MHz (RF)-Leistungszuführung und einer DC-Leistungszuführung anwenden, oder sie kann eine Leistungszuführung anwenden, die die 13,56 MHz RF-Leistung umwandeln kann, und dadurch eine elektrische Leistung in der Form von Pulsen mit einer niedrigeren Frequenz zuführt. Ferner ist es auch möglich, eine Spannungsquelle zu verwenden, die bei 60 MHz oder anderen Frequenzen arbeitet. Der Substrathalter 108 ist aus dem Heizer 109, dem Reflektor 110 und dem Substratmontiermechanismus 111 gebildet. Pyrolytisches Graphit (PG) oder PG, das mit pyrolytischem Bornitrid (PBN) beschichtet ist, das ein Substrat effizient zu einer gewünschten Temperatur erheizen kann, wird bevorzugt als den Heizer 109 verwendet.
  • Hierbei hat PG eine Funktion als eine Heizerelektrode, und der Heizer 109 spielt eine Rolle als ein Heizelement durch Zuführen eines Gleichstroms oder Wechselstroms zu der Heizerelektrode, die aus PG gebildet ist. Der Reflektor 110 ist aus Molybdän, PBN oder Ähnlichem gemacht, und wird zum effizienten Heizen des Heizers 109 verwendet. Der Substratmontiermechanismus 111 ist aus einem Isolationsbauteil wie z.B. Quarz gebildet und hält das Saphirsubstrat 112 an seinem äußeren peripheren Abschnitt. Hier hält der Substratmontiermechanismus 111 das Saphirsubstrat 112 mit einem vorbestimmten Abstand weg von einer Oberfläche P (einer dem Substrat zugewandeten Oberfläche) des Substrathalters 108 (des Heizers 109). Auf diese Weise wird eine Pufferschicht einer +C-Polarität einfacher erhalten. Das Saphirsubstrat 112 mit einer Oberfläche, die eine c-Ebene ((0001) Ebene) hat, wird bevorzugt verwendet. Alternativ kann ein geneigtes Substrat („Off-Substrat“), bei dem die c-Achse von einer senkrechten Richtung des Substrats geneigt ist, als das Saphirsubstrat 112 verwendet werden.
  • Wenn hier das Saphirsubstrat 112 ein Substrat kleinen Durchmessers ist, kann das Substrat auf einem Träger montiert werden, der aus einem isolierenden Material, wie z.B. Quarz, gemacht ist. Die Prozessgaszuführeinheit 113 enthält einen nicht illustrierten Massenflusssteuerer und eine nicht illustrierte Prozessgaszuführquelle, und führt ein Edelgas ebenso wie ein stickstoffenthaltendes Gas in die Vakuumkammer 101 jeweils mit einer vorbestimmten Flussrate ein. Hier wird Ar bevorzugt als das Edelgas verwendet und N2 wird bevorzugt als das stickstoffenthaltende Gas verwendet. Die Evakuiereinheit 114 enthält eine Hauptaussaugpumpe wie z.B. eine Turbomolekularpumpe (TMP) und eine Kryopumpe und eine Grobpumpe (eine Hilfspumpe), wie z.B. eine Trockenpumpe. Das Innere der Vakuumkammer 101 kann unter Verwendung dieser Vakuumpumpen evakuiert werden.
  • Prozeduren zum Bilden der Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel sind wie folgt. Zuerst wird das Saphirsubstrat 112 in einen nicht illustrierten Lade-Schließmechanismus eingeführt. Nachdem der Lade-Schließmechanismus evakuriert wurde, um einen Vakuumzustand zu etablieren, wird das Saphirsubstrat 112 in die in 1 gezeigte Sputtervorrichtung S durch einen nicht illustrierten Vakuumbeförderungsmechanismus befördert. Das Saphirsubstrat 112, das in die Sputtervorrichtung S befördert wurde, wird auf dem Substratmontiermechanismus 111 angebracht. Danach werden das Edelgas und das stickstoffenthaltende Gas jeweils mit der vorbestimmten Flussrate in die Vakuumkammer 101 unter Verwendung der Prozessgaszuführeinheit 113 eingeführt, und die elektrische Leistung wird dem Sputtertarget 104 zugeführt, wodurch das Plasma innerhalb der Vakuumkammer 101 erzeugt wird. Die elektrische Leistung wird von der Sputterspannungsquelle 107 dem Sputtertarget 104 durch die Sputterkathode 103 zugeführt.
  • Von den positiven Ionenkomponenten in dem erzeugten Plasma werden diejenigen, die in eine Kathodenhülle eindringen, zu dem Target 104 durch eine negative elektrische Spannung angezogen, die an die Oberfläche des Targets 104 angelegt wird, und stoßen auf das Target 104, wodurch sie das Sputterphänomen hervorbringen. Der aktivierte Stickstoff, der in der Gasphase existiert, reagiert mit den das Target ausmachenden Elementen, die von dem Target durch das oben beschriebene Sputterphänomen entladen werden, auf der Oberfläche des Targets in der Gasphase oder auf der Oberfläche des Substrats. Dadurch wird die Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel gebildet. Hier kann eine nicht illustrierte RF-Gegenelektrode innerhalb des Heizers 109 oder an einem äußeren peripheren Abschnitt des Substratsmontiermechanismus 111 angeordnet sein, und das Substrat kann einer Vorbehandlung mit dem Plasma, das durch die RF-Gegenelektrode in der Stickstoff enthaltenden Atmosphäre erzeugt wird, ausgesetzt sein, bevor die Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel gebildet wird.
  • Wenn Al als das Target verwendet wird, ist eine Gitterkonstante in der Ebene der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels in der Nähe einer Grenzfläche zwischen der Pufferschicht und dem Saphirsubstrat nicht signifikant verschieden von der einer Pufferschicht, die gemäß einer öffentlich bekannten Technik (siehe Druckschrift JP 2011- 82 570 A z.B.) gebildet wird, wobei die Pufferschicht auf dem Saphirsubstrat als eine epitaktische Schicht mit einer Wurtzitstruktur gebildet wird. Ferner gibt es auch keine signifikante Differenz im Bezug auf eine Orientierung zwischen diesen Pufferschichten. Mit anderen Worten ist die Gitterfehlanpassung der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels nicht verschieden von der der Pufferschicht der öffentlich bekannten Technik. Als ein Ergebnis wird angenommen, dass eine signifikante Differenz in der Orientierung gemäß der vorliegenden Erfindung dazwischen auch nicht auftritt. Man bemerke, dass die detaillierte Erklärung der Orientierung später beschrieben wird.
  • Auf der anderen Seite wird eine Gitterkonstante in der Ebene der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels in der Nähe ihrer Oberfläche größer als die Gitterkonstante in der Ebene der Pufferschicht in der Nähe der Grenzfläche zwischen der Pufferschicht und dem Saphirsubstrat. Ferner ist die Gitterkonstante in der Ebene der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels in der Nähe ihrer Oberfläche auch größer als eine Gitterkonstante in der Ebene der Pufferschicht der öffentlich bekannten Technik in der Nähe ihrer Oberfläche. Deswegen ist ein Verhältnis einer +C-Polarität in der Nähe der Oberfläche der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels höher als ein Verhältnis einer +C-Polarität in der Nähe der Oberfläche der Pufferschicht der öffentlich bekannten Technik.
  • Mit anderen Worten ist die Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels signifikant Gitter-entspannt von der Grenzfläche zwischen der Pufferschicht und dem Saphir hin zu ihrer Oberflächenseite, und auch das Verhältnis der +C-Polarität ist hoch. Auf der anderen Seite ist in der Pufferschicht der öffentlich bekannten Technik die oben beschriebene Gitterrelaxation klein und das Verhältnis der +C-Polarität ist auch niedrig. Ferner scheint es nur eine geringe Differenz in einer Orientierung zwischen der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels und der Pufferschicht der öffentlich bekannten Technik zugeben.
  • Wie oben beschrieben, wird angenommen, dass die große Gitterentspannung von der Grenzfläche zwischen der Pufferschicht und dem Saphir hin zu der Oberflächenseite in der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels dem folgenden Grund zuzuordnen ist. Insbesondere wird unter Verwendung der Pufferschicht der Wurtzitkristallstruktur, die aus irgendeinem von AlxGa1-xN:C, AlxGa1-xN:Si, AlxGa1-xN:Ge, AlxGa1-xN:Mg, AlxGa1-xN:Zn, AlxGa1-xN:Mn und AlxGa1-xN:Cr gebildet ist (wobei das Symbol „:“ eine Mischung der Substanzen, die auf der linken Seite beschrieben ist, und der Substanz, die auf der rechten Seite beschrieben ist, repräsentiert) (wobei 0≤x≤1, und der Prozentsatz von irgendeiner der Substanzen C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr insgesamt zu der ganzen Pufferschicht ist gleich oder weniger als 5 Atom%), irgendeine der Substanzen C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr, die oben erwähnt wurden, nicht in die Gitterpunkte des Wurtzitkristalls eintritt, die das Basismaterial ausmacht, sondern auf Zwischengitterplätzen davon geht, wodurch es relativ einfach eine Gitterrelaxation mit sich bringt. Hierbei ist es wesentlich, dass der Prozentsatz von irgendeinem von C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr zu der gesamten Pufferschicht gleich oder weniger als 5 Atom% ist. Ein Einstellen des Prozentsatzes auf mehr als 5 Atom% führt zu einer signifikanten Verschlechterung in einer Orientierung und ist deswegen nicht bevorzugt. Unterdessen neigt das Verhältnis der +C-Polarität der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels dazu, höher zu sein als das der öffentlich bekannten Technik. Dies ist ein Effekt des Weghaltens des Saphirsubstrats 112 von der dem Substrat zugewandten Oberfläche des Substrathalters 108, wie in 1 gezeigt. Es wird angenommen, dass die Verwendung der Pufferschicht mit der oben beschriebenen +C-Polarität ein weiterer Grund ist, warum die Gitterrelaxation relativ einfach hervorgebracht wird.
  • Wenn die Pufferschicht mit dem hohen Verhältnis der +C-Polarität wie in diesem Ausführungsbeispiel verwendet wird, wird die Kristalldiskontinuität in der Richtung der Ebene verglichen mit einer Pufferschicht verbessert, die sowohl eine +C-Polaritätsdomäne als auch eine -C-Polaritätsdomäne enthält. Mit anderen Worten ist es weniger wahrscheinlich, dass eine Relaxation einer Spannung, die in der ganzen Pufferschicht zu akkumulieren ist, an einer Inversionsgrenze auftritt, sodass angenommen wird, dass es dadurch wahrscheinlicher ist, dass jede der Domänen die Gitterrelaxation mit sich bringt. Auf der anderen Seite enthält die Pufferschicht, die aus der AIN Schicht gebildet ist, und mit dem niedrigeren Verhältnis der +C-Polarität bereitgestellt ist, sowohl die +C-Polaritätsdomäne als auch die -C-Polaritätsdomäne, und eine Kristalldiskontinuität in der Richtung der Ebene, die eine Inversionsgrenze ist, tritt wahrscheinlich an Grenzflächen dazwischen auf. Weil die Inversionsgrenzen mit einer hohen Dichte existieren, wird die zu an den Inversionsgrenzen der ganzen Pufferschicht zu akkumulierende Spannung relaxiert, sodass angenommen wird, dass dadurch die Gitterspannung, die in jeder der Domänen zu akkumulieren ist, relativ klein wird. Mit anderen Worten wird vorhergesehen, dass jede der Domänen weniger wahrscheinlich gitterrelaxiert ist.
  • Man bemerke, dass es nicht wesentlich ist in der vorliegenden Erfindung, die Pufferschicht mit dem hohen Verhältnis der +C-Polarität zu erhalten, weil die Gitterrelaxation wahrscheinlicher durch Verwenden der Pufferschicht mit der Wurtzitkristallstruktur, die aus irgendeinem von AlxGa1-xN:C, AlxGa1-xN:Si, AlxGa1-xN:Ge, AlxGa1-xN:Mg, AlxGa1-xN:Zn, AlxGa1-xN:Mn und AlxGa1-xN:Cr mit sich gebracht wird. Jedoch ist es bevorzugt, die Steuerung in solch einer Weise durchzuführen, dass das Verhältnis der +C-Polarität erhöht wird durch Weghalten des Saphirsubstrats 112 von der dem Substrat zugewandten Oberfläche des Substrathalters 108, weil die Gitterrelaxation einfach als eine Konsequenz erreicht werden kann.
  • Unterdessen gibt es auch ein Problem, das es schwierig ist, die Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, mit hoher Kristallqualität zu erhalten, wenn es nicht möglich ist, die Orientierung der Puffersicht zu der +C-Polarität zu steuern. Jedoch gibt es eine Möglichkeit, solch ein Problem durch signifikantes Verbessern des Schichtbildungsverfahrens und der Schichtbildungsbedingungen für die Gründungsschicht zu vermeiden, weil eine Wachstumsgeschwindigkeit der +C-Polarität in der Gründungsschicht (einer GaN Schicht) im Allgemeinen schneller als die der -C-Polarität ist, und es ist deswegen wahrscheinlich, dass die obere der Domänen der Gründungsschicht, die mit der -C-Polarität durch Vererbung der Polarität der Pufferschicht mit einer anderen Domäne der Gründungsschicht bedeckt ist, die mit der +C-Polarität orientiert ist. Aus diesem Grund wird der Effekt der vorliegenden Erfindung erreicht, wenn die Steuerung der Orientierung der Pufferschicht zu der +C-Polarität fehlschlägt. Jedoch repräsentiert die Fähigkeit des Steuerns der Orientierung der Pufferschicht zu der +C-Polarität einen bevorzugen Aspekt, weil es im Allgemeinen ziemlich schwierig ist, die Gründungsschicht in der oben beschriebenen Weise aufzuwachsen.
  • Als nächstes wird ein Modus zum Bilden der Gründungsschicht, die aus dem Gruppe III Nitridhalbleiter gemacht ist, auf der Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel beschrieben. Als erstes wird das mit der Pufferschicht durch das Sputtern gemäß dem Ausführungsbeispiel bereitgestellte Saphirsubstrat aus der Sputtervorrichtung S an die Atmosphäre herausgenommen und wird dann in einen Reaktor einer MOCVD Vorrichtung eingeführt. Das in dem Reaktor der MOCVD Vorrichtung eingeführte Saphirsubstrat wird auf eine vorbestimmte Temperatur beheizt. Danach wird ein Rohmaterialgas wie z.B. Ammoniak (NH3) und Trimethylgallium (TMG) in den Reaktor zusammen mit einem Trägergas, wie z.B. Wasserstoff (H2), zugeführt. Dadurch kann die Gründungsschicht, die aus dem Gruppe III Nitridhalbleiter gemacht ist, gebildet werden.
  • Hier hat die Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel den gleich Grad an Gitterfehlanpassung an dem Grenzflächenabschnitt zwischen der Pufferschicht und dem Saphirsubstrat wie dem der Pufferschicht, die aus der AIN Schicht gemacht ist und gemäß der öffentlich bekannten Technik gebildet ist. Aus diesem Grund hat die Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel den gleichen Grad der Orientierung wie die der Pufferschicht, die gemäß der öffentlich bekannten Technik gebildet ist. Auf der anderen Seite bringt die Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel mehr Gitterrelaxation wahrscheinlich mit sich als in dem Fall der öffentlich bekannten Pufferschicht, und als eine Konsequenz wird die Gitterfehlanpassung, die in der Pufferschicht des Ausführungsbeispiels an der Grenzfläche zwischen der Gründungschicht und der Pufferschicht auftritt, kleiner.
  • Entsprechend verursacht die Gründungsschicht, die auf der Pufferschicht durch das oben beschriebene Verfahren gebildet wird, weniger Versetzung an der Grenzfläche zwischen der Gründungsschicht und der Pufferschicht als die, die in der Gründungsschicht auftritt, die gemäß der öffentlich bekannten Technik erhalten wird. Unterdessen wird die Versetzung der Gründungsschicht dieses Ausführungsbeispiels, die der Fehlanordnung in der Orientierung der Pufferschicht zugeordnet wird, gleich groß wie die der Pufferschicht gemäß der öffentlich bekannten Technik. Aus diesem Grund wird durch Verwenden der Pufferschicht dieses Ausführungsbeispiels und Bilden der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht auf der Pufferschicht gemacht ist, die Schraubenversetzung, die in der Gründungsschicht mit ihrer Schichtdicke, die auf 2 µm reduziert ist, immer noch ungefähr gleich zu der in dem Fall des Bildens der Gründungsschicht in der Dicke von 5 µm gemäß der öffentlich bekannten Technik. Als ein Ergebnis wird die Zeit, die für die Schichtbildung benötigt wird, reduziert und der Gruppe III Nitridhalbleiter wird mit einer hohen Produktivität gebildet.
  • Hier wird als ein Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Halbleiterelements unter Verwendung dieses Ausführungsbeispiels die Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, auf der Pufferschicht gebildet, und dann werden eine Gruppe III Nitridhalbleiterschicht des N-Typs, die mit einer kleinen Menge eines Verunreinigungselements wie z.B. Si dotiert ist, lichtemittierende Schichten, die aus einer Mehrfachquantenwallstruktur unter Verwendung von InGaN und GaN gebildet sind, und eine Gruppe III Nitridhalbleiterschicht des P-Typs, die mit einer kleinen Menge eines Verunreinigungselements wie z.B. Mg dotiert ist, nacheinander in dieser Reihenfolge geschichtet. Dadurch wird ein epitaktischer Wafer, der aus einem Gruppe III Nitridhalbleiter gemacht ist, gebildet. Danach wird der epitaktische Wafer einer Lithografie und RIE unterzogen, wodurch eine durchscheinende Elektrode, eine Bindungsanschlusselektrode des P-Typs und Ähnliches, was wohl bekannt ist, auf der Gruppe III Nitridhalbleiterschicht des P-Typs gebildet, während eine wohlbekannte Elektrode des N-Typs auf der N-Typ Gruppe III Nitridhalbleiterschicht gebildet wird. Und schließlich wird eine wohlbekannte Schutzschicht gebildet.
  • Insbesondere ist es möglich, ITO (Indium-Zinn-Oxid) als die durchscheinende Elektrode zu verwenden, eine Struktur, die aus Schichten von Titan (Ti), Al und Gold (Au) gebildet ist, als die Verbindungsanschlusselektrode des P-Typs zu verwenden, eine Struktur, die aus Schichten von Nickel (Ni), Al, Ti und Au gebildet ist, als die N-Typ Elektrode zu verwenden, und SiO2 als die Schutzschicht zu verwenden. Unterdessen wird der dadurch gebildete mit der LED-Struktur bereitgestellte Wafer in 350 µm LED-Chips geritzt. Dann wird jeder LED-Chip auf einen Zuführrahmen montiert und mit dem Zuführrahmen unter Verwendung von Golddrähten verbunden. Dadurch wird ein LED-Element gebildet. Ferner kann eine Beleuchtungseinrichtung und Ähnliches unter Verwendung solcher LED-Elemente gebildet werden.
  • Als nächstes wird ein Konzept der Orientierung, die in dieser Spezifikation beschrieben wird, kurz unter Verwendung der 2A und 2B erklärt. 2A und 2B illustrieren konzeptionelle Diagramme einer Neigungsmosaikverteilung (Abweichung der kristallographischen Orientierung in der Richtung senkrecht zu dem Substrat) und Verdrehungsmosaikverteilung (Abweichung der kristallographischen Orientierung in der Ebenenrichtung) als Kennzeichen, um die Orientierung der Pufferschicht zu repräsentieren. 2A ist das Diagramm, das die Neigungsmosaikverteilung in der Pufferschicht, die auf dem Saphirsubstrat gebildet ist, erklärt. Bezugszeichen 201 bis 204 bezeichnen Domänenstrukturen in der Wurtzitkristallstruktur, die die Pufferschicht bildet, und repräsentieren einen Zustand, in dem alle diese Domänenstrukturen c-Achsen orientiert sind. Bezugszeichen 205 bezeichnet ein Saphirsubstrat. Die Orientierungen der c-Achsen der Domänen 201 und 202 sind miteinander ausgerichtet und konstituieren die kristallographische Hauptorientierung der c-Achse in der Pufferschicht. Auf der anderen Seite sind die Orientierungen der c-Achsen der Domäne 203 und der Domäne 204 leicht geneigt mit Bezug auf die Orientierungen der c-Achsen der Domänen 201 und 202.
  • Unterdessen ist 2B das Diagramm, das die Verdrehungsmosaikverteilung in der Pufferschicht, die auf dem Saphirsubstrat gebildet ist, erklärt. Bezugszeichen 206 bis 209 bezeichnen Domänenstrukturen in der Wurtzitkristallstruktur der c-Achsenorientierung, die die oben beschriebene Pufferschicht ausmachen. Die Orientierungen der a-Achsen (kristallographische Orientierungen in der Ebenenrichtung) der Domänen 206 und 207 sind miteinander ausgerichtet und stellen die kristallographische Hauptorientierung der a-Achse in der Pufferschicht dar. Auf der anderen Seite sind die Orientierungen der a-Achsen der Domäne 208 und 209 leicht in der Ebene mit Bezug auf die Orientierungen der A-Achsen der Domänen 206 und 207 gedreht.
  • Die oben beschriebene Abweichung von der dominanten kristallographischen Orientierung insgesamt wird Mosaikverteilung genannt. Insbesondere wird die Abweichung der kristallographischen Orientierung in der Richtung senkrecht zu dem Substrat als eine Neigungsmosaikverteilung bezeichnet, während die Abweichung der kristallographischen Orientierung in der Ebenenrichtung als eine Verdrehungsmosaikverteilung bezeichnet wird. Im Allgemeinen zeigt die Neigungs- oder Verdrehungsmosaikverteilung eine Unvollständigkeit der Orientierung an, und deswegen ist es bekannt, dass eine kleinere Mosaikverteilung besser ist. Hier kann die Größe der Neigungs- oder Verdrehungsmosaikverteilung durch Durchführen einer Röntgen-Rocking-Kurve (XRC) Messung auf einer spezifischen Gitterebene (einer Symmetrieebene) evaluiert werden, die parallel zu der Oberfläche des Substrats ist, oder auf einer spezifischen Gitterebene, die senkrecht zu der Oberfläche des Substrats ist, und durch Untersuchen einer Halbwertsbreite (FWHM) eines Beugungspeaks, der dadurch erhalten wird.
  • Hier beabsichtigen 2A und 2B und die obigen Beschreibungen, konzeptionell und klar die Neigungs- oder Verdrehungsmosaikverteilung zu erklären, aber beabsichtigen nicht, eine Strenge zu garantieren. Zum Beispiel kann die dominante kristallographische Orientierung des Ganzen in der Richtung senkrecht zu dem Substrat oder die dominante kristallographische Orientierung im Ganzen in der Ebenenrichtung nicht immer vollständig mit der Orientierung der C-Achse oder der A-Achse des Saphirsubstrats übereinstimmen. Unterdessen kann eine Lücke zwischen einem Kristall und einem anderen Kristall, wie in 2A und 2B illustriert, nicht immer bereitgestellt werden. Es ist wichtig, dass die Mosaikverteilung den Grad der Abweichung von der dominanten Kristallorientierung angibt.
  • Als nächstes wird ein Konzept einer Polarität in der Pufferschicht unter Verwendung der 3A und 3B beschrieben. 3A zeigt einen Aspekt, bei dem die Pufferschicht mit der +C-Polarität gebildet ist, während 3B einen Aspekt zeigt, in dem die Pufferschicht mit der -C-Polarität gebildet ist. Man beachte jedoch, dass eine Illustration von irgendeinem von C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr, das in der Pufferschicht enthalten ist, weggelassen ist. In 3A und 3B bezeichnet Bezugszeichen 301 ein Al- oder Ga-Atom, Bezugszeichen 302 bezeichnet ein N-Atom und Bezugszeichen 303 bezeichnet ein Saphirsubstrat. Wenn die Pufferschicht der +C-Polarität verglichen wird mit der Pufferschicht der -C-Polarität tauschen Gitterpositionen der Al- oder Ga-Atome Plätze mit Gitterpositionen der N-Atome. Solch eine Polarität ist auch in der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht der Wurtzitkristallstruktur vorhanden. Im Allgemeinen hat die Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht der +C-Polarität wahrscheinlicher eine höhere kristalline Qualität als die der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht der -C-Polarität. Ferner ist es wahrscheinlich, dass der Zustand der Polarität, der von der Pufferschicht besessen wird, von der Pufferschicht zu der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, vererbt wird. Deswegen ist es wünschenswert, die Pufferschicht der +C-Polarität zu erhalten. Jedoch ist es auch möglich, die Gründungsschicht durch Verbessern des Schichtbildungsverfahrens und der Schichtbildungsbedingungen für die Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht gemacht ist, wie vorher beschrieben, auf solch eine Weise wachsen zu lassen, dass sie nicht den Zustand der Orientierung der -C-Polarität erbt, der in der Pufferschicht enthalten ist. Entsprechend ist es nicht immer notwendig, die Pufferschicht mit der +C-Polarität zu bilden.
  • Wie oben beschrieben ist in diesem Ausführungsbeispiel die Pufferschicht mit zumindest einer der Wurtzitkristallstrukturen von AlxGa1-xN:C, AlxGa1-xN:Si, Alx-Ga1-xN:Ge, AlxGa1-xN:Mg, AlxGa1-xN:Zn, AlxGa1-xN:Mn und AlxGa1-xN:Cr (mit 0≤x≤1 und wobei der Prozentsatz von irgendeinem der Substanzen C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr für die ganze Pufferschicht gleich oder weniger als 5 Atom% ist) auf dem Saphirsubstrat durch Sputtern gebildet. Dadurch ist es möglich, die Pufferschicht zu erhalten, die Gitter-entspannt auf der Oberfläche der Pufferschicht ist, verglichen mit dem Puffer gemäß der öffentlich bekannten Technik. Zusätzlich ist es möglich, die Pufferschicht zu erhalten, die die Orientierung äquivalent zu der Pufferschicht gemäß der öffentlich bekannten Technik hat. Durch Bilden der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht auf der Pufferschicht gemacht ist, kann die Gründungsschicht mit der kleinen Schichtdicke von ungefähr 2 µm die Schraubenversetzungsdichte erreichen, die äquivalent zu der der Gründungsschicht ist, die die Schichtdicke von 5 µm gemäß der öffentlich bekannten Technik hat. Mit anderen Worten ist es möglich, eine feine Kristallinität der 2 µm Gründungsschicht beizubehalten. Als eine Konsequenz ist es möglich, die hochqualitative Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht mit hoher Produktivität zu erhalten, während die Zeit zum Schichtbilden reduziert wird.
  • (Beispiel 1)
  • Ein Beispiel des Bildens der Pufferschicht, die aus AIN:Si auf dem Saphirsubstrat unter Verwendung der Sputtervorrichtung S der 1 gemacht ist, und des anschließenden Bildens der Gründungsschicht, die aus der Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht durch das MOCVD gemacht ist, wird als das Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung beschrieben. Obwohl die Pufferschicht aus AIN:Si in diesem Beispiel verwendet wird, können die gleichen Effekte auch unter Verwendung einer anderen Pufferschicht (der Pufferschicht mit zumindest einer der Wurtzitkristallstrukturen von AlxGa1-xN:C, AlxGa1-xN:Si, AlxGa1-xN:Ge, AlxGa1-xN:Mg, AlxGa1-xN:Zn, AlxGa1-xN:Mn und AlxGa1-xN:Cr (wobei 0≤x≤1 und der Prozentsatz von irgendeinem der Substanzen C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr zu der ganzen Pufferschicht ist gleich oder weniger als 5 Atom%)) erhalten werden.
  • Als erstes wird die Pufferschicht, die aus AIN:Si gemacht ist, auf dem Saphirsubstrat unter den folgenden Bedingungen unter Verwendung der Sputtervorrichtung S der 1 gebildet. Man bemerke, dass die Schichtbildungsbedingungen für die Pufferschicht dieses Beispiels dieselbe sind wie die Bedingungen in Druckschrift JP 2011- 82 570 A mit Ausnahme des Targets.
    • ∗ Substrat: (0001) Saphir
    • ∗ Substratreinigung: Reinigen unter Verwendung von Flusssäure und einem organischem Lösungsmittel
    • ∗ Vorhandensein und Abwesenheit einer Plasmabehandlung: Vorhanden und Abwesend
    • ∗ Substrattemperatur während der Plasmabehandlung: 500 °C
    • ∗ Druck während der Plasmabehandlung: 1,0 Pa
    • ∗ Prozessgas, das bei der Plasmabehandlung verwendet wird: N2
    • ∗ RF-Vorspannungsleistung während der Plasmabehandlung: 50 W
    • ∗ Anzahl der Male an Dummyentladungen: 0 Mal und 16 Mal ∗ Erhaltener Druck vor der Schichtbildung: 1.0×10-5 Pa oder weniger ∗ Target, das für die Schichtbildung verwendet wird: AI:Si (Si-Konzentration: 0,5%)
    • ∗ Substrattemperatur während der Schichtbildung: 500 °C
    • ∗ Druck während der Schichtbildung: 0,5 Pa
    • ∗ Prozessgase, die bei der Schichtbildung verwendet werden: Ar+N2 (Ar: 5 sccm, N2:15 sccm)
    • ∗ RF-Leistung während der Schichtbildung: 2000 W
  • Wenn die aus AIN:Si gemachte Pufferschicht in der Dicke von 40 nm unter den oben beschriebenen Bedingungen gebildet wird, sind die FWHM durch das XRC auf der (0002) Ebene und der (10-10) Ebene des AIN:Si ungefähr 0,1° bzw. 1,4°. Ferner wird eine XRD Messung in der Ebene bei einem kleinen Einfallswinkel (Einfallswinkel: 0,1 °) durchgeführt, um einen Zwischenebenenabstand der (10-10) Ebene des AIN:Si zu schätzen. Als eine Konsequenz ergibt sich, dass die Gitterkonstante in der Ebene in der Nähe der Oberfläche 3,107 A ist. Also ist der Wert der Gitterkonstante in der Ebene an dem Oberflächenabschnitt ungefähr gleich zu dem von Bulk AIN. Ferner wird, um die Gitterkonstante n der Ebene an der Grenzfläche zwischen AIN:Si und dem Saphirsubstrat zu schätzen, die Pufferschicht in der Dicke von 10 nm unter Verwendung des oben beschriebenen Verfahrens gebildet, und die Gitterkonstante in der Ebene davon wird durch Durchführen der XRD Messung in der Ebene bei dem kleinen Einfallswinkel untersucht. Als eine Konsequenz ergibt sich, dass die Gitterkonstante in der Ebene ungefähr 3,072 A ist. Aus diesen Daten wird angenommen, dass die AIN:Si Schicht Gitterrelaxiert von der Grenzflächenseite zwischen AIN:Si und dem Saphirsubstrat hin zu der AIN:Si Oberflächenseite ist.
  • Als nächstes wird die Gründungsschicht, die aus GaN gemacht ist, in der Dicke von 2 µm durch das MOCVD auf der oben beschriebenen AIN:Si Pufferschicht in der Dicke von 40 nm gebildet. Die Schraubenversetzungsdichte der erhaltenen Gründungsschicht wird zu ungefähr 3.5×108 cm-2 durch Kathodenlumineszenz geschätzt. Ferner werden, wenn die Plasmabehandlung als die Bedingung für das Vorhandensein und Abwesenheit der Plasmabehandlung vor dem Bilden der Pufferschicht in diesem Beispiel vorhanden ist, die Pufferschichten durch Einstellen der Anzahl von Malen der Dummyentladung gemäß der öffentlich bekannten Technik auf 0 Mal und bzw. 16 Mal eingestellt. Dabei wird kein signifikanter Unterschied im Bezug auf die Schichtqualität der Pufferschichten oder der Schichtqualität der Gründungsschicht, die aus GaN gemacht ist und darauf gebildet ist, beobachtet.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Als nächstes wurde ein Verifikationstest der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbarten Erfindung als ein Vergleichsbeispiel durchgeführt. In diesem Vergleichsbeispiel wurde eine Pufferschicht aus AIN auf einem Saphirsubstrat unter Verwendung einer Sputtervorrichtung mit einer Konfiguration ähnlich zu der einer in 5 des Druckschrift JP 2011- 82 570 A beschriebenen Sputtervorrichtung gebildet. Dann wurden Gründungsschichten aus GaN in den Dicken von 2 µm und 5 µm durch das MOCVD gebildet. Hier sind die Schichtbildungsbedingungen für die Pufferschicht aus AIN ähnlich zu den Schichtbildungsbedingungen, die in Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbart sind, die dieselben wie die Schichtbildungsbedingungen für die Pufferschicht von Beispiel 1 sind. Ferner sind Schichtbildungsbedingungen für die Gründungsschichten, die aus GaN gemacht und durch MOCVD gebildet werden, ähnlich zu denen des Beispiels 1.
  • Die Pufferschicht aus AIN, die in diesem Vergleichsbeispiel gebildet wird, enthält weniger als 1% Sauerstoff. Die Orientierung bei 40 nm und die Gitterkonstante in der Ebene bei 10 nm sind ungefähr gleich zu denen in Beispiel 1. Auf der anderen Seite ist die Gitterkonstante in der Ebene bei 40 nm nicht signifikant verschieden von der Gitterkonstante in der Ebene bei 10 nm. Entsprechend gibt es sehr wenig Gitterrelaxation. Wenn die Gründungsschichten aus GaN Schichten mit den Dicken von 2 µm, 5 µm und 8 µm auf der Pufferschicht durch das MOCVD gebildet werden, sind die Schraubenversetzungsdichten davon ungefähr 1×109 cm-2, ungefähr 5×108 cm-2 bzw. ungefähr 3.5×108 cm-2. Damit wird klar gemacht, dass trotz der kleinen Schichtdicke von 2 µm die Gründungsschicht von Beispiel 1 die Schraubenversetzungsdichte äquivalent zu der der Gründungsschicht des Vergleichsbeispiels 1 mit der Schichtdicke von 8 µm hat.
  • Wie oben beschrieben kann unter Verwendung der Pufferschicht gemäß dem Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung die Gründungsschicht aus der GaN Schicht gemacht werden und die Schichtdicke von weniger als 5 µm kann immer noch die kristalline Qualität erreichen, die äquivalent zu der von GaN mit der Dicke gleich oder oberhalb von 5 µm ist, die gemäß der in Druckschrift JP 2011- 82 570 A offenbarten Technik gebildet ist. Als eine Konsequenz kann der Gruppe III Nitridhalbleiter mit einer hohen kristallinen Qualität und einer hohen Produktivität erhalten werden. Hier ist die Schraubenversetzungsdichte davon ungefähr gleich 1.5×108 cm-2, wenn die Gründungsschicht, die aus GaN gemacht ist und eine Dicke von 8 µm hat, auf der Pufferschicht gebildet wird, die durch ein Ausführungsbeispiel der vorliegenden Erfindung erhalten wird. Dadurch wird eine Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht erhalten, die sogar eine höhere kristalline Qualität hat. Jedoch ist in diesem Fall die Produktivität reduziert. Deswegen kann diese Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht möglicherweise zum Herstellen einer LED mit einer ultrahohen Spezifikation oder Ähnlichem verwendet werden, was eine besonders geringe Schraubenversetzungsdichte verlangt.

Claims (8)

  1. Schichtbildungsverfahren mit den Schritten des: Montierens eines Saphirsubstrats (112, 205, 303) auf einem Substrathalter (108) in einer Vakuumkammer; Erzeugens eines Plasmas in der Vakuumkammer durch Einführen eines Edelgases und eines Stickstoff-enthaltenden Gases in die Vakuumkammer und Zuführen einer Leistung zu einem Target, das durch homogenes Dispergieren von zumindest einer Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, mit einer Konzentration, die gleich oder kleiner als 5 Atom-% ist, in Al Metall oder eine AlGa Legierung hergestellt wird; Bildens einer Pufferschicht durch Sputtern unter Verwenden des Plasmas auf dem Saphirsubstrat, wobei die Pufferschicht eine epitaktische Schicht mit einer Wurtzitstruktur enthält, die durch Hinzufügen von zumindest einer Substanz zu AlxGa1-xN zubereitet wird, die aus der Gruppe ausgewählt wird, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, wobei 0≤x≤1, dadurch gekennzeichnet, dass das Bilden der Pufferschicht so durchgeführt wird, dass die zumindest eine Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, einen Zwischengitterplatz und keinen Gitterpunkt der Wurtzitstruktur einnimmt.
  2. Schichtbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei der Substrathalter (108) einen Heizer (109) aufweist, der in der Lage ist, das Saphirsubstrat (112, 205, 303) auf eine gewünschte Temperatur zu heizen, und die Pufferschicht auf dem Saphirsubstrat (112, 205, 303) in einem Zustand gebildet wird, bei dem das Saphirsubstrat (112, 205, 303) mit einem vorbestimmten Abstand von einer dem Substrat zugewandten Oberfläche des Substrathalters (108) gehalten wird.
  3. Schichtbildungsverfahren nach Anspruch 1, wobei ein Prozentsatz von zumindest einer Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, in der Pufferschicht gleich oder weniger als 5 Atom-% ist.
  4. Schichtbildungsverfahren nach Anspruch 1, ferner mit dem Schritt des Bildens einer Gründungsschicht, die eine Gruppe III Nitridhalbleiterdünnschicht enthält, sodass sie in Kontakt mit der Pufferschicht ist.
  5. Schichtbildungsverfahren nach Anspruch 4, wobei eine Schichtdicke der Gründungsschicht unter 5 µm ist.
  6. Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Halbleiterelements mit den Schritten: Bilden einer Pufferschicht auf einem Saphirsubstrat (112, 205, 303) durch Sputtern, wobei die Pufferschicht eine epitaktische Schicht mit einer Wurtzitstruktur enthält; Bilden einer Gründungsschicht auf der Pufferschicht; und Bilden einer lichtemittierenden Schicht auf der Gründungsschicht, wobei die Pufferschicht durch das Schichtbildungsverfahren nach Anspruch 1 gebildet wird.
  7. Lichtemittierendes Halbleiterelement mit einer Pufferschicht mit einer Wurtzitstruktur auf einem Saphirsubstrat, wobei die Pufferschicht eine epitaktische Schicht aus AlxGa1-xN mit 0≤x≤1 enthält, die zumindest eine Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, enthält, wobei die zumindest eine Substanz, die aus der Gruppe, die aus C, Si, Ge, Mg, Zn, Mn und Cr besteht, ausgewählt ist, einen Zwischengitterplatz und keinen Gitterpunkt der Wurtzitstruktur einnimmt.
  8. Beleuchtungseinrichtung, die das lichtemittierende Halbleiterelement nach Anspruch 7 aufweist.
DE112014001272.6T 2013-03-14 2014-02-26 Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung Active DE112014001272B4 (de)

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2013-052206 2013-03-14
JP2013052206 2013-03-14
PCT/JP2014/001012 WO2014141601A1 (ja) 2013-03-14 2014-02-26 成膜方法、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、照明装置

Publications (2)

Publication Number Publication Date
DE112014001272T5 DE112014001272T5 (de) 2015-12-17
DE112014001272B4 true DE112014001272B4 (de) 2023-03-30

Family

ID=51536285

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
DE112014001272.6T Active DE112014001272B4 (de) 2013-03-14 2014-02-26 Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung

Country Status (7)

Country Link
US (1) US10224463B2 (de)
JP (1) JP6063035B2 (de)
KR (1) KR101799330B1 (de)
CN (1) CN105190842B (de)
DE (1) DE112014001272B4 (de)
TW (1) TWI601309B (de)
WO (1) WO2014141601A1 (de)

Families Citing this family (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104561940A (zh) * 2014-12-24 2015-04-29 苏州矩阵光电有限公司 等离子体辅助的金属有机物化学气相沉积设备及方法
WO2017159838A1 (ja) * 2016-03-17 2017-09-21 株式会社Ｊｃｕ プラズマ生成装置
CN106684218B (zh) * 2017-03-01 2019-05-10 湘能华磊光电股份有限公司 一种提升发光效率的led外延生长方法
CN114666965A (zh) 2017-06-27 2022-06-24 佳能安内华股份有限公司 等离子体处理装置
WO2019003312A1 (ja) 2017-06-27 2019-01-03 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置
PL3648552T3 (pl) 2017-06-27 2022-06-13 Canon Anelva Corporation Urządzenie do obróbki plazmowej
JP6656479B2 (ja) * 2017-06-27 2020-03-04 キヤノンアネルバ株式会社 プラズマ処理装置および方法
SG11201912567RA (en) 2017-06-27 2020-01-30 Canon Anelva Corp Plasma processing apparatus
EP3817517A4 (de) 2018-06-26 2022-03-16 Canon Anelva Corporation Plasmabehandlungsvorrichtung, plasmabehandlungsverfahren, programm und speichermedium
CN113957516B (zh) * 2021-10-29 2024-01-30 中国电子科技集团公司第二十六研究所 一种用于水平定向结晶法生长晶体的托盘装置及使用方法
CN115881866B (zh) * 2023-03-03 2023-05-23 江西兆驰半导体有限公司 发光二极管外延片及其制备方法、led

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020110945A1 (en) 1998-05-18 2002-08-15 Fujitsu Limited Of Kawasaki, Japan Optical semiconductor device having an epitaxial layer of iii-v compound semiconductor material containing n as a group v element
JP2011082570A (ja) 2011-01-11 2011-04-21 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法

Family Cites Families (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3348656B2 (ja) * 1989-03-01 2002-11-20 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP4390090B2 (ja) * 1998-05-18 2009-12-24 シャープ株式会社 ＧａＮ系結晶膜の製造方法
JP3994623B2 (ja) * 2000-04-21 2007-10-24 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子の製造方法
JP2003101167A (ja) * 2001-09-21 2003-04-04 Canon Inc フレキシブルプリント基板
JP2003101157A (ja) * 2001-09-26 2003-04-04 Toshiba Corp 半導体装置及びその製造方法
JP2003221662A (ja) * 2002-01-31 2003-08-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd スパッタ膜の製造方法
JP4397655B2 (ja) * 2003-08-28 2010-01-13 キヤノンアネルバ株式会社 スパッタリング装置、電子部品製造装置及び電子部品製造方法
TWI264835B (en) 2005-03-04 2006-10-21 Univ Chang Gung AlGaInN nitride substrate utilizing TiN as buffer layer and manufacture method thereof
JP5188182B2 (ja) * 2005-09-27 2013-04-24 出光興産株式会社 スパッタリングターゲット、透明導電膜及びタッチパネル用透明電極
JP4908381B2 (ja) 2006-12-22 2012-04-04 昭和電工株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ
JP5049659B2 (ja) * 2007-06-11 2012-10-17 昭和電工株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ
JP2009081406A (ja) * 2007-09-27 2009-04-16 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ
JP5359698B2 (ja) * 2009-08-31 2013-12-04 豊田合成株式会社 化合物半導体の製造装置、化合物半導体の製造方法及び化合物半導体
JP5444460B2 (ja) 2010-04-30 2014-03-19 キヤノンアネルバ株式会社 エピタキシャル膜形成方法、真空処理装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、照明装置
WO2012090422A1 (ja) 2010-12-27 2012-07-05 キヤノンアネルバ株式会社 エピタキシャル膜形成方法、スパッタリング装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、および照明装置
DE112012004463T5 (de) 2011-10-28 2014-07-24 Canon Anelva Corporation Schichtbildungsverfahren, vakuumverarbeitungsvorrichtung, herstellungsverfahren eines lichtemittierenden halbleiterelements, lichtemittierendes halbleiterelement und beleuchtungseinrichtung
WO2014002465A1 (ja) 2012-06-26 2014-01-03 キヤノンアネルバ株式会社 エピタキシャル膜形成方法、スパッタリング装置、半導体発光素子の製造方法、半導体発光素子、および照明装置

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20020110945A1 (en) 1998-05-18 2002-08-15 Fujitsu Limited Of Kawasaki, Japan Optical semiconductor device having an epitaxial layer of iii-v compound semiconductor material containing n as a group v element
JP2011082570A (ja) 2011-01-11 2011-04-21 Showa Denko Kk Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法

Non-Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
SHINODA, H; MUTSUKURA N.: Structural properties of GaN and related alloys grown by radio-frequency magnetron sputter epitaxy. In: Thin Solid Films, Vol. 516, 2008, S. 2837 - 2842.

Also Published As

Publication number Publication date
US10224463B2 (en) 2019-03-05
CN105190842A (zh) 2015-12-23
TWI601309B (zh) 2017-10-01
US20150311399A1 (en) 2015-10-29
KR20150099784A (ko) 2015-09-01
KR101799330B1 (ko) 2017-11-20
CN105190842B (zh) 2017-07-28
TW201505207A (zh) 2015-02-01
JPWO2014141601A1 (ja) 2017-02-16
WO2014141601A1 (ja) 2014-09-18
DE112014001272T5 (de) 2015-12-17
JP6063035B2 (ja) 2017-01-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
DE112014001272B4 (de) Schichtbildungsverfahren, Verfahren zum Herstellen einer lichtemittierenden Halbleitereinrichtung,lichtemittierende Halbleitereinrichtung und Beleuchtungseinrichtung
DE112013003237B4 (de) Sputterverfahren zum Bilden einer epitaktischen Schicht, Sputtervorrichtung, Herstellverfahren eines lichtemittierenden Halbleiterelements, lichtemittierendes Halbleiterelement und Beleuchtungsvorrichtung
DE60121768T2 (de) Verfahren zur herstellung eines halbleiterbauelements mit nitridzusammensetzung der gruppe iii
DE112011101519B4 (de) Epitaxialfilmbildungsverfahren, epitaxialer Dünnfilm und dessen Verwendung zur Herstellung eines halbleitertechnischen Licht emittierenden Elements
DE112007002182B4 (de) Verfahren zum Herstellen einer Gruppe-III-Nitridverbindungshalbleiter-Lichtemissionsvorrichtung
DE19905516C2 (de) Lichtemittierende Diode mit dotierter Grenzflächenschicht zum Steuern von Verunreinigungen und Verfahren zum Herstellen derselben
DE102015102592A1 (de) Verfahren zum Wachsen eines Nitrid-Einkristalls und Verfahren zum Herstellen einer Nitridhalbleitervorrichtung
DE69830788T2 (de) Ruckgewinnung von siliciumcarbidsubstraten mit nutzbarer oberfläche
DE112016005022T5 (de) Epitaxialsubstrat für halbleiterelemente, halbleiterelement und produktionsverfahren für epitaxialsubstrate für halbleiterelemente
DE102010045196A1 (de) Verbindungshalbleitersubstrat
DE102018213437B4 (de) Verfahren zur Herstellung von Galliumnitridsubstrat unter Verwendung von Hydrid-Gasphasenepitaxie
WO2007025930A1 (de) Halbleitersubstrat sowie verfahren und maskenschicht zur herstellung eines freistehenden halbleitersubstrats mittels der hydrid-gasphasenepitaxie
DE112016003716T5 (de) Verfahren zur Abtrennung eines Halbleiter-Substrats von der darauf liegenden Funktionsschicht
JPWO2007119433A1 (ja) Ｉｉｉ−ｖ族窒化物層およびその製造方法
DE112019000909T5 (de) Piezoelektrischer film, verfahren zum herstellen desselben, geschichteter piezoelektrischer filmkörper und verfahren zum herstellen desselben
DE19781541B4 (de) Vorrichtung aus einem III-V-Verbindungshalbleiter und Verfahren zur Herstellung der Vorrichtung
DE10196361B4 (de) Verfahren zur Herstellung eines Gruppe-III-Nitrid-Halbleiterkristalls
DE112013002033T5 (de) Epitaxialsubstrat, Halbleitervorrichtung, und Verfahren zum Herstellen einer Halbleitervorrichtung
DE112015003542B4 (de) n-Aluminiumnitrid-Einkristallsubstrat und dessen Verwendung für vertikale Nitrid-Halbleiterbauelemente
DE112016005025T5 (de) Epitaxialsubstrat für halbleiterelemente, halbleiterelement und produktionsverfahren für epitaxialsubstrate für halbleiterelemente
BE1023890B1 (de) Verbindungshalbleitersubstrat
US20140231830A1 (en) Crystal layered structure and method for manufacturing same, and semiconductor element
EP3435407A1 (de) Verfahren zur herstellung eines gruppe-iii-nitrid-laminats
DE102013112785B3 (de) Verfahren zur Herstellung eines Verbundkörpers mit zumindest einer funktionellen Schicht oder zur weiteren Herstellung elektronischer oder opto-elektronischer Bauelemente
DE102011113775B9 (de) Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Bauelements

Legal Events

Date Code Title Description
R012 Request for examination validly filed
R016 Response to examination communication
R016 Response to examination communication
R018 Grant decision by examination section/examining division
R020 Patent grant now final