JP2001044121A - エピタキシャル層構造及びその製造方法 - Google Patents
エピタキシャル層構造及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2001044121A JP2001044121A JP2000153931A JP2000153931A JP2001044121A JP 2001044121 A JP2001044121 A JP 2001044121A JP 2000153931 A JP2000153931 A JP 2000153931A JP 2000153931 A JP2000153931 A JP 2000153931A JP 2001044121 A JP2001044121 A JP 2001044121A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- epitaxial layer
- layer
- groove
- epitaxial
- main surface
- 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.)
- Pending
Links
Classifications
-
- 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
-
- 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
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/04—Pattern deposit, e.g. by using masks
-
- 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
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
-
- 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
-
- 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
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
- H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
- H01L21/02642—Mask materials other than SiO2 or SiN
-
- 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
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
- H01L21/02647—Lateral overgrowth
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】格子定数が不一致である基板上に略クラックが
無いエピタキシャル材料が成長した層構造及びそれを実
現する比較的単純な製造方法を提供する。 【解決手段】 エピタキシャル成長層(55)中のクラック
(17)を減少させるための製造方法は、第1の材料からな
る第1のエピタキシャル層(52)を主要面(63)を有するよ
うに成長させる工程と、第1のエピタキシャル層(52)中
に、主要面(63)に略垂直な面(56a，56b）を形成する工
程と、略垂直な面(56a，56b)はマスキングされない状態
にして、第1のエピタキシャル層の主要面(63)にマスク
(54)を形成する工程と、略垂直な面(56a，56b)から、第
1の材料とは異なる材料からなる第2のエピタキシャル層
(55)を横方向に成長させる工程とを含む。
無いエピタキシャル材料が成長した層構造及びそれを実
現する比較的単純な製造方法を提供する。 【解決手段】 エピタキシャル成長層(55)中のクラック
(17)を減少させるための製造方法は、第1の材料からな
る第1のエピタキシャル層(52)を主要面(63)を有するよ
うに成長させる工程と、第1のエピタキシャル層(52)中
に、主要面(63)に略垂直な面(56a，56b）を形成する工
程と、略垂直な面(56a，56b)はマスキングされない状態
にして、第1のエピタキシャル層の主要面(63)にマスク
(54)を形成する工程と、略垂直な面(56a，56b)から、第
1の材料とは異なる材料からなる第2のエピタキシャル層
(55)を横方向に成長させる工程とを含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、一般に半導体材料
の製造に関するものであり、さらに詳細に記せば、溝の
側壁から横方向にエピタキシャル材料を成長させ、その
材料を溝から徐々に成長させて、クラックの無い領域を
含むようにする新しい製造方法に関する。
の製造に関するものであり、さらに詳細に記せば、溝の
側壁から横方向にエピタキシャル材料を成長させ、その
材料を溝から徐々に成長させて、クラックの無い領域を
含むようにする新しい製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】ダイオード、トランジスタ、レーザなど
の多くの電子機器の構成要素は、基板上に成長させるこ
とが可能な半導体材料である。この半導体材料は、基板
上に半導体材料からなるエピタキシャル層を成長させる
ことによって製造される。この基板は、エピタキシャル
層の材料とは異なる成分及び格子定数のものでもよく、
そうである場合が多い。
の多くの電子機器の構成要素は、基板上に成長させるこ
とが可能な半導体材料である。この半導体材料は、基板
上に半導体材料からなるエピタキシャル層を成長させる
ことによって製造される。この基板は、エピタキシャル
層の材料とは異なる成分及び格子定数のものでもよく、
そうである場合が多い。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このエピタキシャル層
は、単結晶基板上に成長させた単結晶薄膜であることが
望ましい。ただし、実際において、第1のエピタキシャ
ル層上に、第1のエピタキシャル層とは異なる材料から
なり、異なる格子定数を有する第2のエピタキシャル層
を成長させる必要がある場合が多い。(例えば、半導体
レーザの製造時に窒化ガリウム（GaN)の層上に窒化アル
ミニウムガリウム（AlGaN)の層を成膜する時に発生する
ように）第1のエピタキシャル材料と第2のエピタキシャ
ル材料との格子定数間に大きな不一致がある場合の、Al
GaNとGaNとの間の格子不一致によって発生する第2のエ
ピタキシャル層中のひずみに起因して、AlGaN層中に大
量のクラック（亀裂）が発生する場合がある。
は、単結晶基板上に成長させた単結晶薄膜であることが
望ましい。ただし、実際において、第1のエピタキシャ
ル層上に、第1のエピタキシャル層とは異なる材料から
なり、異なる格子定数を有する第2のエピタキシャル層
を成長させる必要がある場合が多い。(例えば、半導体
レーザの製造時に窒化ガリウム（GaN)の層上に窒化アル
ミニウムガリウム（AlGaN)の層を成膜する時に発生する
ように）第1のエピタキシャル材料と第2のエピタキシャ
ル材料との格子定数間に大きな不一致がある場合の、Al
GaNとGaNとの間の格子不一致によって発生する第2のエ
ピタキシャル層中のひずみに起因して、AlGaN層中に大
量のクラック（亀裂）が発生する場合がある。
【０００４】AlGaN層中のクラックは、典型的に、エピ
タキシャル層の主要面に垂直に延び、結果として、許容
できない程の高い光損失、低い光効率、活性層中の不均
一な量子井戸を発生させ、さらに材料の電気特性の減少
を発生させる場合がある。そのような状態になると、そ
の材料は、レーザ及びトランジスタ構造などの特定のデ
バイスを製造するために使用できなくなる。そのような
非常に重要なデバイスには、全くクラックの無い材料が
望ましい。
タキシャル層の主要面に垂直に延び、結果として、許容
できない程の高い光損失、低い光効率、活性層中の不均
一な量子井戸を発生させ、さらに材料の電気特性の減少
を発生させる場合がある。そのような状態になると、そ
の材料は、レーザ及びトランジスタ構造などの特定のデ
バイスを製造するために使用できなくなる。そのような
非常に重要なデバイスには、全くクラックの無い材料が
望ましい。
【０００５】エピタキシャル層を、そのエピタキシャル
層とは異なる格子定数を有する材料上に成長させたとき
のクラックは典型的である。例えば、GaNの格子定数
が、a=3.189，c=5.182であり、AlNの格子定数がa=3.11
1，c=4.980である場合、GaNとAlNとの間に約13.2%の格
子不一致が発生する。本説明上、AlxGa1-xNとGaNとの間
の格子不一致を、０と13.2％の間とし、ｘの値に依存す
るものとする。
層とは異なる格子定数を有する材料上に成長させたとき
のクラックは典型的である。例えば、GaNの格子定数
が、a=3.189，c=5.182であり、AlNの格子定数がa=3.11
1，c=4.980である場合、GaNとAlNとの間に約13.2%の格
子不一致が発生する。本説明上、AlxGa1-xNとGaNとの間
の格子不一致を、０と13.2％の間とし、ｘの値に依存す
るものとする。
【０００６】この格子不一致から発生するクラックのた
めに、半導体光学デバイス及び電気デバイス製造に使用
できない材料を形成してしまう場合がある。
めに、半導体光学デバイス及び電気デバイス製造に使用
できない材料を形成してしまう場合がある。
【０００７】そのため、業界では、格子定数が不一致で
ある基板上に略クラックの無い高品質のエピタキシャル
材料を成長させる単純な方法の必要性が満足されないま
ま残されている。
ある基板上に略クラックの無い高品質のエピタキシャル
材料を成長させる単純な方法の必要性が満足されないま
ま残されている。
【０００８】
【問題を解決するための手段】本発明は、エピタキシャ
ル層の主要面に垂直な方向のクラックが略無い領域を含
むエピタキシャル材料と、それを製造する方法を提供す
るものである。この材料及びそれを製造する方法は、そ
れらの特定の適用に限定されるものではないが、GaN材
料の高品質エピタキシャル層の製造に特に適する。この
GaN材料は、窒化ガリウム（GaN)，窒化インジウムガリ
ウム（InGaN)，窒化インジウム（InN)，窒化アルミニウ
ムガリウム（AlGaN)，窒化アルミニウム(AlN)，窒化ア
ルミニウムインジウムガリウム（AlInGaN)，窒化ガリウ
ムヒ素（GaAsN)，窒化インジウムガリウムヒ素 （InGa
AsN)，窒化アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAsN)，窒化
ガリウムリン（GaPN)，窒化インジウムガリウムリン（I
nGaPN)，窒化アルミニウムガリウムリン（AlGaPN)など
に限らずIII-V族の要素を含むことが可能である。
ル層の主要面に垂直な方向のクラックが略無い領域を含
むエピタキシャル材料と、それを製造する方法を提供す
るものである。この材料及びそれを製造する方法は、そ
れらの特定の適用に限定されるものではないが、GaN材
料の高品質エピタキシャル層の製造に特に適する。この
GaN材料は、窒化ガリウム（GaN)，窒化インジウムガリ
ウム（InGaN)，窒化インジウム（InN)，窒化アルミニウ
ムガリウム（AlGaN)，窒化アルミニウム(AlN)，窒化ア
ルミニウムインジウムガリウム（AlInGaN)，窒化ガリウ
ムヒ素（GaAsN)，窒化インジウムガリウムヒ素 （InGa
AsN)，窒化アルミニウムガリウムヒ素（AlGaAsN)，窒化
ガリウムリン（GaPN)，窒化インジウムガリウムリン（I
nGaPN)，窒化アルミニウムガリウムリン（AlGaPN)など
に限らずIII-V族の要素を含むことが可能である。
【０００９】本発明は、エピタキシャル成長層中でのク
ラックを減少させる方法として概念化可能であり、第１
の材料からなる第１のエピタキシャル層を主要面を有す
るように成長させる工程と、第１の材料中で、エピタキ
シャル主要面に略垂直な面を形成する工程と、第１のエ
ピタキシャル層主要面にマスクを形成し、その略垂直な
面をマスキングしないまま残す工程と、その略垂直な面
から、第１の材料とは異なる材料からなる第２のエピタ
キシャル層を横方向に成長させる工程とからなる。
ラックを減少させる方法として概念化可能であり、第１
の材料からなる第１のエピタキシャル層を主要面を有す
るように成長させる工程と、第１の材料中で、エピタキ
シャル主要面に略垂直な面を形成する工程と、第１のエ
ピタキシャル層主要面にマスクを形成し、その略垂直な
面をマスキングしないまま残す工程と、その略垂直な面
から、第１の材料とは異なる材料からなる第２のエピタ
キシャル層を横方向に成長させる工程とからなる。
【００１０】構造上、エピタキシャル層の主要面に垂直
なクラックが略存在しない領域を有するエピタキシャル
層の製造に関連して使用される場合、エピタキシャル成
長層中のクラックを減少させる上述の方法は、以下のよ
うな略クラックの無い領域を有する材料を結果的に発生
させる。
なクラックが略存在しない領域を有するエピタキシャル
層の製造に関連して使用される場合、エピタキシャル成
長層中のクラックを減少させる上述の方法は、以下のよ
うな略クラックの無い領域を有する材料を結果的に発生
させる。
【００１１】エピタキシャル材料は、第１の材料からな
る第１のエピタキシャル層で、主要面を有し、且つ主要
面に略垂直な面を含む第１のエピタキシャル層と、前記
第１のエピタキシャル層主要面を被覆するが、略垂直な
面は露出したままとするマスクと、第２の材料からなる
第２のエピタキシャル層で、第１のエピタキシャル層の
略垂直な面から延び、第１のエピタキシャル層の前記主
要面に平行に延びて略垂直面の近傍に位置するクラック
を含む第２のエピタキシャル層とを含む。
る第１のエピタキシャル層で、主要面を有し、且つ主要
面に略垂直な面を含む第１のエピタキシャル層と、前記
第１のエピタキシャル層主要面を被覆するが、略垂直な
面は露出したままとするマスクと、第２の材料からなる
第２のエピタキシャル層で、第１のエピタキシャル層の
略垂直な面から延び、第１のエピタキシャル層の前記主
要面に平行に延びて略垂直面の近傍に位置するクラック
を含む第２のエピタキシャル層とを含む。
【００１２】本発明は、数多くの利点を有し、その幾つ
かが例示目的でのみ記載される。
かが例示目的でのみ記載される。
【００１３】本発明の利点は、異なる材料からなるエピ
タキシャル層上に成長させたエピタキシャル層中で、高
品質且つ略クラックの無いエピタキシャル材料を、より
多く発生させることである。
タキシャル層上に成長させたエピタキシャル層中で、高
品質且つ略クラックの無いエピタキシャル材料を、より
多く発生させることである。
【００１４】本発明の他の利点は、半導体材料からなる
エピタキシャル層中での光損失量を減少させることであ
る。
エピタキシャル層中での光損失量を減少させることであ
る。
【００１５】本発明の他の利点は、半導体デバイスのエ
ピタキシャル層中の光効率を増加させることである。
ピタキシャル層中の光効率を増加させることである。
【００１６】本発明の他の利点は、半導体デバイスのエ
ピタキシャル層を形成する材料の光特性を改善させるこ
とである。
ピタキシャル層を形成する材料の光特性を改善させるこ
とである。
【００１７】本発明の他の利点は、設計が単純で、商業
上の大量生産に対して簡単に実行可能であることであ
る。
上の大量生産に対して簡単に実行可能であることであ
る。
【００１８】本発明の他の特徴及び利点は、添付図面及
び詳細な記述を吟味することによって、当業者に明らか
となるであろう。それらの追加の特徴及び利点は、本発
明の範囲内に含まれることが意図される。
び詳細な記述を吟味することによって、当業者に明らか
となるであろう。それらの追加の特徴及び利点は、本発
明の範囲内に含まれることが意図される。
【００１９】
【発明の実施の形態】以下に添付図面を参照して、本発
明の好適実施形態となるエピタキシャル構造及びその製
造方法について説明する。特許請求の範囲に定義するよ
うな本発明は、添付図面を参照することによってより良
く理解可能である。図面内の構成要素は、相互に関連し
てサイズ調整される必要があるものではなく、本発明の
原理を明確に図示することが重視されている。
明の好適実施形態となるエピタキシャル構造及びその製
造方法について説明する。特許請求の範囲に定義するよ
うな本発明は、添付図面を参照することによってより良
く理解可能である。図面内の構成要素は、相互に関連し
てサイズ調整される必要があるものではなく、本発明の
原理を明確に図示することが重視されている。
【００２０】本発明は、様々な基板及びエピタキシャル
成長材料を使用して実行可能である。クラックが特定の
成長方向に沿って伝播する傾向にある様々な材料に適用
可能であるが、本発明の好適実施形態は、ある窒化ガリ
ウム（GaN）材料のエピタキシャル層を、異なる格子定
数を有する別のGaN材料上に成長させるために特に有効
である。なおここではGaN材料は、窒化ガリウム（Ga
N)，窒化インジウムガリウム（InGaN)，窒化インジウム
（InN)，窒化アルミニウムガリウム（AlGaN)，窒化アル
ミニウム(AlN)，窒化アルミニウムインジウムガリウム
（AlInGaN)，窒化ガリウムヒ素（GaAsN)，窒化インジウ
ムガリウムヒ素 （InGaAsN)，窒化アルミニウムガリウ
ムヒ素（AlGaAsN)，窒化ガリウムリン（GaPN)，窒化イ
ンジウムガリウムリン（InGaPN)，窒化アルミニウムガ
リウムリン（AlGaPN)などに限らず、III−V族の要素を
含むことが可能である。
成長材料を使用して実行可能である。クラックが特定の
成長方向に沿って伝播する傾向にある様々な材料に適用
可能であるが、本発明の好適実施形態は、ある窒化ガリ
ウム（GaN）材料のエピタキシャル層を、異なる格子定
数を有する別のGaN材料上に成長させるために特に有効
である。なおここではGaN材料は、窒化ガリウム（Ga
N)，窒化インジウムガリウム（InGaN)，窒化インジウム
（InN)，窒化アルミニウムガリウム（AlGaN)，窒化アル
ミニウム(AlN)，窒化アルミニウムインジウムガリウム
（AlInGaN)，窒化ガリウムヒ素（GaAsN)，窒化インジウ
ムガリウムヒ素 （InGaAsN)，窒化アルミニウムガリウ
ムヒ素（AlGaAsN)，窒化ガリウムリン（GaPN)，窒化イ
ンジウムガリウムリン（InGaPN)，窒化アルミニウムガ
リウムリン（AlGaPN)などに限らず、III−V族の要素を
含むことが可能である。
【００２１】図１（ａ）は、エピタキシャル成長層を異
なる格子定数を有する材料上に成長させた時、別のエピ
タキシャル成長層の主要面に垂直な方向で、そのエピタ
キシャル成長層に発生する傾向にあるクラックを図示す
る概略断面図である。図において、図１（ａ）は、従来
のエピタキシャル成長技術を使用して、異なる格子定数
を有する材料上にエピタキシャルに成長させた層中で発
生する傾向にあるクラックを図示したものである。以下
の詳細な説明において、高品質窒化ガリウムからなる第
１のエピタキシャル層を、適切な基板上で成長させてい
る。この基板は、サファイアでもよいが、その他の基板
材料も本発明によって考慮される。次に、AlGaNからな
る第２の層を、GaNからなる第１のエピタキシャル層上
に成長させる。第２のエピタキシャル層の材料は、第１
のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する。好適実
施形態は、GaNからなるエピタキシャル層上に成長させ
たAlGaNからなるエピタキシャル層を説明するが、この
層は、どのようなエピタキシャル層でもよい。
なる格子定数を有する材料上に成長させた時、別のエピ
タキシャル成長層の主要面に垂直な方向で、そのエピタ
キシャル成長層に発生する傾向にあるクラックを図示す
る概略断面図である。図において、図１（ａ）は、従来
のエピタキシャル成長技術を使用して、異なる格子定数
を有する材料上にエピタキシャルに成長させた層中で発
生する傾向にあるクラックを図示したものである。以下
の詳細な説明において、高品質窒化ガリウムからなる第
１のエピタキシャル層を、適切な基板上で成長させてい
る。この基板は、サファイアでもよいが、その他の基板
材料も本発明によって考慮される。次に、AlGaNからな
る第２の層を、GaNからなる第１のエピタキシャル層上
に成長させる。第２のエピタキシャル層の材料は、第１
のエピタキシャル層と異なる格子定数を有する。好適実
施形態は、GaNからなるエピタキシャル層上に成長させ
たAlGaNからなるエピタキシャル層を説明するが、この
層は、どのようなエピタキシャル層でもよい。
【００２２】サファイア基板12上には、窒化ガリウム
（GaN)からなる第1のエピタキシャル層14を成長させ
る。このエピタキシャル層14を、当業者には既知の方法
でサファイア基板12上に成長させる。
（GaN)からなる第1のエピタキシャル層14を成長させ
る。このエピタキシャル層14を、当業者には既知の方法
でサファイア基板12上に成長させる。
【００２３】GaNからなるエピタキシャル層14上に、窒
化アルミニウムガリウム（AlGaN)からなる第2のエピタ
キシャル層16を成長させる。レーザ及びその他の電気光
学デバイスを製造する場合、クラッド層を形成するため
に、GaN層上にAlGaN層を成長させることが望ましい場合
が多い。このクラッド層は、当業者には既知であるレー
ザエッジ放射のために光閉じ込め及びキャリア閉じ込め
を供給する。このキャリア閉じ込め及び光閉じ込めは、
GaN層14がAlGaN層16よりも小さなバンドギャップを有す
るため、実現される。この光閉じ込めは、GaN層がAlGaN
層よりも小さな屈折率を有するため、実現される。しか
しながら、エピタキシャルGaN層14とエピタキシャルAlG
aN層16との間には、格子不一致が存在する。
化アルミニウムガリウム（AlGaN)からなる第2のエピタ
キシャル層16を成長させる。レーザ及びその他の電気光
学デバイスを製造する場合、クラッド層を形成するため
に、GaN層上にAlGaN層を成長させることが望ましい場合
が多い。このクラッド層は、当業者には既知であるレー
ザエッジ放射のために光閉じ込め及びキャリア閉じ込め
を供給する。このキャリア閉じ込め及び光閉じ込めは、
GaN層14がAlGaN層16よりも小さなバンドギャップを有す
るため、実現される。この光閉じ込めは、GaN層がAlGaN
層よりも小さな屈折率を有するため、実現される。しか
しながら、エピタキシャルGaN層14とエピタキシャルAlG
aN層16との間には、格子不一致が存在する。
【００２４】この上述の２つのエピタキシャル層間の格
子不一致によって、AlGaNからなるエピタキシャル層16
中に見られるクラック17が発生する。このAlGaN層16を
従来通りに成長させた場合、クラック17は、GaNからな
る第1のエピタキシャル層14から成長してくるため、AlG
aNからなる第2のエピタキシャル層16の主要面13に略垂
直な方向に伝播する。このクラック17は、AlGaN層16に
発生する張力のひずみの結果であり、そのひずみは上述
の格子不一致に起因し、ひずみがGaN層14の主要面15に
垂直な増大方向で増大したことによる。
子不一致によって、AlGaNからなるエピタキシャル層16
中に見られるクラック17が発生する。このAlGaN層16を
従来通りに成長させた場合、クラック17は、GaNからな
る第1のエピタキシャル層14から成長してくるため、AlG
aNからなる第2のエピタキシャル層16の主要面13に略垂
直な方向に伝播する。このクラック17は、AlGaN層16に
発生する張力のひずみの結果であり、そのひずみは上述
の格子不一致に起因し、ひずみがGaN層14の主要面15に
垂直な増大方向で増大したことによる。
【００２５】GaNからなるエピタキシャル層14とAlGaNか
らなるエピタキシャル層16との間の格子不一致を説明す
るために、GaNの格子定数はa=3.189，c=5.182であり、
窒化アルミニウム（AlN）の格子定数はa=3.111，c=4.98
0とする。これによって、GaNとAlNとの間の格子不一致
は約13.2%となる。AlxGa1-xNとGaNとの間の格子不一致
は、ｘに13.2%を掛けたものに略等しい。
らなるエピタキシャル層16との間の格子不一致を説明す
るために、GaNの格子定数はa=3.189，c=5.182であり、
窒化アルミニウム（AlN）の格子定数はa=3.111，c=4.98
0とする。これによって、GaNとAlNとの間の格子不一致
は約13.2%となる。AlxGa1-xNとGaNとの間の格子不一致
は、ｘに13.2%を掛けたものに略等しい。
【００２６】図１（ｂ）は、図１（ａ）のAlGaNからな
るエピタキシャル層16の平面図である。図示するよう
に、クラック17は、AlGaNからなるエピタキシャル層16
全体に形成されており、AlGaN層16の品質を低下させ、
層が、レーザ動作中に許容できない程高い散乱損失を示
すようになる。
るエピタキシャル層16の平面図である。図示するよう
に、クラック17は、AlGaNからなるエピタキシャル層16
全体に形成されており、AlGaN層16の品質を低下させ、
層が、レーザ動作中に許容できない程高い散乱損失を示
すようになる。
【００２７】図２は、本発明のエピタキシャル材料の成
長の進行を図示する概略断面図である。図２（ａ）は、
本発明の方法の第1の工程を図示するもので、本発明の
エピタキシャル材料の成長の進行を示す。GaNからなる
第1のエピタキシャル層52を、サファイア基板51上に成
長させる。GaNからなる第1のエピタキシャル層52は、サ
ファイア基板51の主要面59に垂直な成長方向で成長す
る。GaNからなる第1のエピタキシャル層52は、通常、矢
印53の方向に成長する。溝（又は複数個の溝）57は、好
ましくは反応性イオンエッチングなどの異方性エッチン
グ法によって、図示するようにGaNからなる第1のエピタ
キシャル層52中に形成される。溝57は、GaNからなる第1
のエピタキシャル層52の主要面63から略垂直に延びる側
壁56a及び56bと、基部58とを有する。本実施形態で説明
するところの側壁56a及び56bは、GaNからなる第1のエピ
タキシャル層52の主要面に垂直な側壁であるが、溝57
は、傾斜側壁を有することも可能である。側壁56a及び5
6bはGaNからなる第1のエピタキシャル層52の主要面に垂
直である。さらに、溝57の基部58は、GaNからなる第1の
エピタキシャル層52へ部分的に延びるように図示されて
いるが、応用によっては、GaNからなる第1のエピタキシ
ャル層52を介して、サファイア基板51まで完全に延びる
ことが望ましい場合もある。
長の進行を図示する概略断面図である。図２（ａ）は、
本発明の方法の第1の工程を図示するもので、本発明の
エピタキシャル材料の成長の進行を示す。GaNからなる
第1のエピタキシャル層52を、サファイア基板51上に成
長させる。GaNからなる第1のエピタキシャル層52は、サ
ファイア基板51の主要面59に垂直な成長方向で成長す
る。GaNからなる第1のエピタキシャル層52は、通常、矢
印53の方向に成長する。溝（又は複数個の溝）57は、好
ましくは反応性イオンエッチングなどの異方性エッチン
グ法によって、図示するようにGaNからなる第1のエピタ
キシャル層52中に形成される。溝57は、GaNからなる第1
のエピタキシャル層52の主要面63から略垂直に延びる側
壁56a及び56bと、基部58とを有する。本実施形態で説明
するところの側壁56a及び56bは、GaNからなる第1のエピ
タキシャル層52の主要面に垂直な側壁であるが、溝57
は、傾斜側壁を有することも可能である。側壁56a及び5
6bはGaNからなる第1のエピタキシャル層52の主要面に垂
直である。さらに、溝57の基部58は、GaNからなる第1の
エピタキシャル層52へ部分的に延びるように図示されて
いるが、応用によっては、GaNからなる第1のエピタキシ
ャル層52を介して、サファイア基板51まで完全に延びる
ことが望ましい場合もある。
【００２８】図２(b)は、本発明によるエピタキシャル
成長の途中を図示するものである。GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層52上に形成されているのは、マスク54で
ある。好適実施形態において、マスク54の材料は、誘電
体である二酸化ケイ素（SiO2)である。ただし、マスク
材料はその代わりにタングステンなどの導電材料でもよ
い。マスク54によって、エピタキシャル成長は、マスク
54によって被覆されないGaNからなる第1のエピタキシャ
ル層52の結晶面上に発生することが好ましい。マスク54
は、GaNからなる第1のエピタキシャル層52の上面と、さ
らに溝57の基部58との両方に形成される。また、マスク
54は、溝57の側壁の一方に形成されてもよい。
成長の途中を図示するものである。GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層52上に形成されているのは、マスク54で
ある。好適実施形態において、マスク54の材料は、誘電
体である二酸化ケイ素（SiO2)である。ただし、マスク
材料はその代わりにタングステンなどの導電材料でもよ
い。マスク54によって、エピタキシャル成長は、マスク
54によって被覆されないGaNからなる第1のエピタキシャ
ル層52の結晶面上に発生することが好ましい。マスク54
は、GaNからなる第1のエピタキシャル層52の上面と、さ
らに溝57の基部58との両方に形成される。また、マスク
54は、溝57の側壁の一方に形成されてもよい。
【００２９】マスク54によって、第2のエピタキシャル
層55は側壁56a及び56bから横方向に成長する。それによ
って、第2のエピタキシャル層55の成長方向は、従来の
成長方向と比較すると、９０以上又は９０近くまで回転
される。第2のエピタキシャル層55中のひずみは側壁56a
に平行であるため、クラック17は、GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層52の主要面63に略平行に伝播するように
なる。明確性のため図２(b)から省略されているが、第2
のエピタキシャル層55の成長は、図示した例中でマスク
54が側壁56bを被覆しないため、側壁56bからも始まる。
好適実施形態において、第2のエピタキシャル層55は、A
lGaNからなる。
層55は側壁56a及び56bから横方向に成長する。それによ
って、第2のエピタキシャル層55の成長方向は、従来の
成長方向と比較すると、９０以上又は９０近くまで回転
される。第2のエピタキシャル層55中のひずみは側壁56a
に平行であるため、クラック17は、GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層52の主要面63に略平行に伝播するように
なる。明確性のため図２(b)から省略されているが、第2
のエピタキシャル層55の成長は、図示した例中でマスク
54が側壁56bを被覆しないため、側壁56bからも始まる。
好適実施形態において、第2のエピタキシャル層55は、A
lGaNからなる。
【００３０】図２(c)は、図２(b)のAlGaNからなる第2の
エピタキシャル層55のさらなる成長の進行を図示するも
のである。図示するように、AlGaNからなる第2のエピタ
キシャル層55は、側壁56a及び56bからの成長を継続して
おり、徐々に共に成長して、溝57を埋め、そこからあふ
れる。上述したように、クラック17は、GaNからなる第1
のエピタキシャル層52の成長方向に垂直に伝播する。
エピタキシャル層55のさらなる成長の進行を図示するも
のである。図示するように、AlGaNからなる第2のエピタ
キシャル層55は、側壁56a及び56bからの成長を継続して
おり、徐々に共に成長して、溝57を埋め、そこからあふ
れる。上述したように、クラック17は、GaNからなる第1
のエピタキシャル層52の成長方向に垂直に伝播する。
【００３１】第2のエピタキシャル層55中のひずみは、
側壁56a及び56bに平行であるため、クラック17の形成
は、側壁56a及び56bの近傍にあるAlGaNからなる第2のエ
ピタキシャル層55の部分中の大幅なひずみ量を逃がす。
それによって、図２(d)に関連して後述するように、溝5
7から成長するAlGaNからなる第2のエピタキシャル材料5
5は、大幅に少ないひずみを有するようになり、したが
って、略クラックの無い状態となる。
側壁56a及び56bに平行であるため、クラック17の形成
は、側壁56a及び56bの近傍にあるAlGaNからなる第2のエ
ピタキシャル層55の部分中の大幅なひずみ量を逃がす。
それによって、図２(d)に関連して後述するように、溝5
7から成長するAlGaNからなる第2のエピタキシャル材料5
5は、大幅に少ないひずみを有するようになり、したが
って、略クラックの無い状態となる。
【００３２】図２(d)は、本発明によるAlGaNからなる第
2のエピタキシャル層55のさらなる成長の結果として形
成された、クラックの無い領域60を図示したものであ
る。AlGaNからなる第2のエピタキシャル層55の成長を継
続させると、この層は、クラックの無い領域60を形成す
るために、溝57から成長する。AlGaN層55中の領域60
は、クラック17が溝57内に略集まって位置するため、ク
ラックの無いとなる。本発明にしたがって、またAlGaN
からなる第2のエピタキシャル層55の最初の成長方向及
び不一致ひずみがGaNからなる第1のエピタキシャル層52
の成長に対して９０回転されたため、クラック17は、Ga
Nからなる第1のエピタキシャル層52の成長方向53に垂直
な方向で伝播する。このようにして、AlGaNからなる第2
のエピタキシャル層55中のクラックの無い領域60が形成
され、それによって、そこで追加のエピタキシャル層を
成長させるための、安定したクラックの無い面が供給さ
れる。
2のエピタキシャル層55のさらなる成長の結果として形
成された、クラックの無い領域60を図示したものであ
る。AlGaNからなる第2のエピタキシャル層55の成長を継
続させると、この層は、クラックの無い領域60を形成す
るために、溝57から成長する。AlGaN層55中の領域60
は、クラック17が溝57内に略集まって位置するため、ク
ラックの無いとなる。本発明にしたがって、またAlGaN
からなる第2のエピタキシャル層55の最初の成長方向及
び不一致ひずみがGaNからなる第1のエピタキシャル層52
の成長に対して９０回転されたため、クラック17は、Ga
Nからなる第1のエピタキシャル層52の成長方向53に垂直
な方向で伝播する。このようにして、AlGaNからなる第2
のエピタキシャル層55中のクラックの無い領域60が形成
され、それによって、そこで追加のエピタキシャル層を
成長させるための、安定したクラックの無い面が供給さ
れる。
【００３３】図２（ｅ）は、図２（ｄ）のAlGaNからな
る第2のエピタキシャル層55上に成長させたエピタキシ
ャル層を含むエッジ放射レーザ構造70を図示するもので
ある。図示したように、AlGaNからなるクラッド層61
を、略クラックの無い領域60を含むAlGaNからなる第2の
エピタキシャル層55上に直接成長させる。クラッド層61
上には、業界で既知の複数の量子井戸を含むことが可能
な活性層62を成長させる。
る第2のエピタキシャル層55上に成長させたエピタキシ
ャル層を含むエッジ放射レーザ構造70を図示するもので
ある。図示したように、AlGaNからなるクラッド層61
を、略クラックの無い領域60を含むAlGaNからなる第2の
エピタキシャル層55上に直接成長させる。クラッド層61
上には、業界で既知の複数の量子井戸を含むことが可能
な活性層62を成長させる。
【００３４】活性層62上には、さらなるクラッド層64を
成長させる。クラッド層64は、クラッド層61と構造上類
似する。クラッド層61及び64は、ともに、レーザ構造70
に対して光閉じ込め及びキャリア（電子と正孔）閉じ込
めを提供するために使用される。クラッド層64上には、
ｐ型接点材料が形成される。
成長させる。クラッド層64は、クラッド層61と構造上類
似する。クラッド層61及び64は、ともに、レーザ構造70
に対して光閉じ込め及びキャリア（電子と正孔）閉じ込
めを提供するために使用される。クラッド層64上には、
ｐ型接点材料が形成される。
【００３５】本文書では、レーザデバイス70の主要エピ
タキシャル層のみを、図示した。さらに、ｐ型又はｎ型
材料のいずれも、所望のデバイス構造に応じて同様にし
て使用可能である。レーザ構造70は、AlGaNからなる第2
のエピタキシャル層55のクラックの無い領域60上に追加
のエピタキシャル層を成長させることが可能であること
を説明するために供給された。実際において、本発明
は、あらゆる種類のエピタキシャル材料を、異なる原子
構造と、したがって異なる格子定数とを有する別の種類
のエピタキシャル材料上に成長させることに対して適用
可能である。
タキシャル層のみを、図示した。さらに、ｐ型又はｎ型
材料のいずれも、所望のデバイス構造に応じて同様にし
て使用可能である。レーザ構造70は、AlGaNからなる第2
のエピタキシャル層55のクラックの無い領域60上に追加
のエピタキシャル層を成長させることが可能であること
を説明するために供給された。実際において、本発明
は、あらゆる種類のエピタキシャル材料を、異なる原子
構造と、したがって異なる格子定数とを有する別の種類
のエピタキシャル材料上に成長させることに対して適用
可能である。
【００３６】図３は、図２（ａ）に示す溝57に関する他
の実施形態を図示する概略断面図である。溝81は、上述
のように好ましくはエッチングによって、GaNからなる
第1のエピタキシャル層88中に形成され、側壁82a及び82
bが溝81の基部83に対して鋭角を形成するようにする。
図２（ｂ）に関連して説明したものと同様に、本実施形
態においてSiO2であるマスク84は、GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層88と溝81の基部83との上に形成される。
その後、AlGaNからなる第2のエピタキシャル層85を、図
３に示すように側壁82a及び82bから横方向に成長させ、
クラック86が溝81の基部83に向かって伝播するようにす
る。このようにして、AlGaNからなる第2のエピタキシャ
ル層85が、溝81から出てきて、マスク84上に成長する
と、図２（ｄ）に関連して説明したような略クラックの
無い材料が形成される。
の実施形態を図示する概略断面図である。溝81は、上述
のように好ましくはエッチングによって、GaNからなる
第1のエピタキシャル層88中に形成され、側壁82a及び82
bが溝81の基部83に対して鋭角を形成するようにする。
図２（ｂ）に関連して説明したものと同様に、本実施形
態においてSiO2であるマスク84は、GaNからなる第1のエ
ピタキシャル層88と溝81の基部83との上に形成される。
その後、AlGaNからなる第2のエピタキシャル層85を、図
３に示すように側壁82a及び82bから横方向に成長させ、
クラック86が溝81の基部83に向かって伝播するようにす
る。このようにして、AlGaNからなる第2のエピタキシャ
ル層85が、溝81から出てきて、マスク84上に成長する
と、図２（ｄ）に関連して説明したような略クラックの
無い材料が形成される。
【００３７】図４（ａ）及び（ｂ）は、図２（ａ）乃至
（ｄ）のエピタキシャル成長材料に形成され得る他の溝
構造を図示する概略断面図である。図４（ａ）におい
て、溝57は、溝間の領域65と大体において同じ幅であ
る。図４（ｂ）においては、溝57は、溝間の領域65より
も実質的に広い。溝57の幅と領域65の幅との比率は、本
発明において特に重要ではなく、図４（ａ）及び（ｂ）
に図示する幅の比率は、単なる例示に過ぎない。
（ｄ）のエピタキシャル成長材料に形成され得る他の溝
構造を図示する概略断面図である。図４（ａ）におい
て、溝57は、溝間の領域65と大体において同じ幅であ
る。図４（ｂ）においては、溝57は、溝間の領域65より
も実質的に広い。溝57の幅と領域65の幅との比率は、本
発明において特に重要ではなく、図４（ａ）及び（ｂ）
に図示する幅の比率は、単なる例示に過ぎない。
【００３８】本発明を上述の実施形態に即して説明する
と、本発明は、エピタキシャル成長層(55)中のクラック
(17)を減少させる製造方法であって、第1の材料からな
る第1のエピタキシャル層(52)を主要面(63)を有するよ
うに成長させる工程と、前記第1のエピタキシャル層(5
2)中に、前記主要面(63)に略垂直な面(56a，56b）を形
成する工程と、前記略垂直な面(56a，56b)はマスキング
されない状態にして、前記第1のエピタキシャル層の前
記主要面(63)にマスク(54)を形成する工程と、前記略垂
直な面(56a，56b)から、前記第1の材料とは異なる材料
からなる第2のエピタキシャル層(55)を横方向に成長さ
せる工程とを有することを特徴とするエピタキシャル層
構造の製造方法を提供する。
と、本発明は、エピタキシャル成長層(55)中のクラック
(17)を減少させる製造方法であって、第1の材料からな
る第1のエピタキシャル層(52)を主要面(63)を有するよ
うに成長させる工程と、前記第1のエピタキシャル層(5
2)中に、前記主要面(63)に略垂直な面(56a，56b）を形
成する工程と、前記略垂直な面(56a，56b)はマスキング
されない状態にして、前記第1のエピタキシャル層の前
記主要面(63)にマスク(54)を形成する工程と、前記略垂
直な面(56a，56b)から、前記第1の材料とは異なる材料
からなる第2のエピタキシャル層(55)を横方向に成長さ
せる工程とを有することを特徴とするエピタキシャル層
構造の製造方法を提供する。
【００３９】好ましくは、前記略垂直な面(56a，56b)
は、前記第1のエピタキシャル層(52)中にエッチングに
よって溝(57)を形成する。
は、前記第1のエピタキシャル層(52)中にエッチングに
よって溝(57)を形成する。
【００４０】好ましくは、前記第２のエピタキシャル層
(55)は、クラック(17)を有し、該クラック(17)は、前記
第1のエピタキシャル層(52)の前記主要面(63)に平行に
延びる。
(55)は、クラック(17)を有し、該クラック(17)は、前記
第1のエピタキシャル層(52)の前記主要面(63)に平行に
延びる。
【００４１】好ましくは、第2のエピタキシャル層(55)
は、前記溝(57)を埋め、更に該溝(57)からあふれるよう
構成される。
は、前記溝(57)を埋め、更に該溝(57)からあふれるよう
構成される。
【００４２】好ましくは、前記溝(57)からあふれる前記
第2のエピタキシャル層(55)の部分（60)の有するクラッ
ク(17)は、前記溝(57)を埋める部分より大幅に少なくな
るよう構成される。
第2のエピタキシャル層(55)の部分（60)の有するクラッ
ク(17)は、前記溝(57)を埋める部分より大幅に少なくな
るよう構成される。
【００４３】更に本発明は、第１の材料からなり、主要
面(63)を構成し、更に該主要面(63)に略垂直な面(56a，
56b)を含む第１のエピタキシャル層(52)と、前記第１の
エピタキシャル層(52)の前記主要面(63)を被覆するが、
略垂直な面（56a，56b)は露出した状態とするマスク(5
4)と、第２の材料からなり、前記第１のエピタキシャル
層(52)の前記の略垂直な面（56a，56b)から延び、更に
前記第１のエピタキシャル層(52)の前記主要面(63)に平
行に延び前記略垂直な面（56a，56b)の近傍に位置する
クラック(17)を含む第２のエピタキシャル層(55)とを含
むことを特徴とするエピタキシャル層構造(50)を提供す
る。
面(63)を構成し、更に該主要面(63)に略垂直な面(56a，
56b)を含む第１のエピタキシャル層(52)と、前記第１の
エピタキシャル層(52)の前記主要面(63)を被覆するが、
略垂直な面（56a，56b)は露出した状態とするマスク(5
4)と、第２の材料からなり、前記第１のエピタキシャル
層(52)の前記の略垂直な面（56a，56b)から延び、更に
前記第１のエピタキシャル層(52)の前記主要面(63)に平
行に延び前記略垂直な面（56a，56b)の近傍に位置する
クラック(17)を含む第２のエピタキシャル層(55)とを含
むことを特徴とするエピタキシャル層構造(50)を提供す
る。
【００４４】好ましくは、第1のエピタキシャル層(52)
の前記の略垂直な面（56a，56b)は、前記第1のエピタキ
シャル層(52)内の溝(57)の側壁（56a，56b)とされる。
の前記の略垂直な面（56a，56b)は、前記第1のエピタキ
シャル層(52)内の溝(57)の側壁（56a，56b)とされる。
【００４５】好ましくは、前記第2のエピタキシャル層
(55)は、前記溝(57)を完全に埋め、そこからあふれるよ
う構成される。
(55)は、前記溝(57)を完全に埋め、そこからあふれるよ
う構成される。
【００４６】好ましくは、前記溝(57)からあふれる前記
第2のエピタキシャル層(55)の部分(60)は、クラックが
無い部分である。
第2のエピタキシャル層(55)の部分(60)は、クラックが
無い部分である。
【００４７】更に本発明は、第１の材料からなり、主要
面(63)を有し、該主要面(63)に略垂直な面(56a，56b)を
含む第１のエピタキシャル層(52)と、第２の材料からな
り、前記第1のエピタキシャル層(52)の前記略垂直な面
（56a，56b)から横方向に延び、前記第1のエピタキシャ
ル層(52)の前記主要面(63)に平行に延び前記略垂直な面
（56a，56b）の近傍に位置するクラック(17)を含む第1
の部分と、前記第2のエピタキシャル層(55)の前記第1の
部分上に形成されるクラックの無い第2の部分(60)とを
含む第2のエピタキシャル層(55)とを有することを特徴
とするエピタキシャル層構造(50)を提供する。
面(63)を有し、該主要面(63)に略垂直な面(56a，56b)を
含む第１のエピタキシャル層(52)と、第２の材料からな
り、前記第1のエピタキシャル層(52)の前記略垂直な面
（56a，56b)から横方向に延び、前記第1のエピタキシャ
ル層(52)の前記主要面(63)に平行に延び前記略垂直な面
（56a，56b）の近傍に位置するクラック(17)を含む第1
の部分と、前記第2のエピタキシャル層(55)の前記第1の
部分上に形成されるクラックの無い第2の部分(60)とを
含む第2のエピタキシャル層(55)とを有することを特徴
とするエピタキシャル層構造(50)を提供する。
【００４８】上述のように、本発明の原理から実質的に
逸脱することなく、本発明の好適実施形態に対して、数
多くの修正及び変形を行なうことが可能であることは、
当業者にとって明らかであろう。例えば、溝内に横方向
に含まれたクラックを有するエピタキシャル材料を成長
させる方法及びその結果として発生する材料は、発光ダ
イオード及びその他のデバイスを製造するために使用可
能である。そのような変形、変更の全ては、添付の特許
請求の範囲に定義されるような本発明の範囲内に含まれ
ることが意図される。
逸脱することなく、本発明の好適実施形態に対して、数
多くの修正及び変形を行なうことが可能であることは、
当業者にとって明らかであろう。例えば、溝内に横方向
に含まれたクラックを有するエピタキシャル材料を成長
させる方法及びその結果として発生する材料は、発光ダ
イオード及びその他のデバイスを製造するために使用可
能である。そのような変形、変更の全ては、添付の特許
請求の範囲に定義されるような本発明の範囲内に含まれ
ることが意図される。
【図１】エピタキシャル成長層を異なる格子定数を有す
る材料上に成長させた時の状態を示す図であり、（ａ）
は他のエピタキシャル成長層の主要面に垂直な方向で、
そのエピタキシャル成長層に発生する傾向にあるクラッ
クを図示する概略断面図、及び（ｂ）は（ａ）に示され
るAlGaNからなるエピタキシャル層の平面図である。
る材料上に成長させた時の状態を示す図であり、（ａ）
は他のエピタキシャル成長層の主要面に垂直な方向で、
そのエピタキシャル成長層に発生する傾向にあるクラッ
クを図示する概略断面図、及び（ｂ）は（ａ）に示され
るAlGaNからなるエピタキシャル層の平面図である。
【図２】本発明のエピタキシャル材料の成長の進行を図
示する概略断面図であり、（ａ）は初期状態を示す図、
（ｂ）はエピタキシャル成長の途中を示す図、（ｃ）は
（ｂ）のAlGaNからなる第２のエピタキシャル層のさら
なる成長の進行を示す図、（ｄ）はAlGaNからなる第２
のエピタキシャル層中のクラックの無い領域を完成させ
て示す図、及び（ｅ）は（ｄ）のAlGaNからなる第２の
エピタキシャル層上に成長させたエピタキシャル層を含
む単純化レーザ構造を示す図である。
示する概略断面図であり、（ａ）は初期状態を示す図、
（ｂ）はエピタキシャル成長の途中を示す図、（ｃ）は
（ｂ）のAlGaNからなる第２のエピタキシャル層のさら
なる成長の進行を示す図、（ｄ）はAlGaNからなる第２
のエピタキシャル層中のクラックの無い領域を完成させ
て示す図、及び（ｅ）は（ｄ）のAlGaNからなる第２の
エピタキシャル層上に成長させたエピタキシャル層を含
む単純化レーザ構造を示す図である。
【図３】図２（ａ）の溝に関する他の実施形態を図示す
る概略断面図である。
る概略断面図である。
【図４】複数個の溝の構成に関する変更例となる他の実
施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は図２（ａ）乃
至（ｅ）に示す構造に類似する構成を示す図、及び
（ｂ）は溝に関する（ａ）とは相違する他の実施形態を
示す図である。
施形態を示す概略断面図であり、（ａ）は図２（ａ）乃
至（ｅ）に示す構造に類似する構成を示す図、及び
（ｂ）は溝に関する（ａ）とは相違する他の実施形態を
示す図である。
１２ サファイア基板 １３ AlGaN層の主要面 １４ エピタキシャルGaN層 １５ GaN層の主要面 １６ 第2のエピタキシャル層 １７ クラック ５０ エピタキシャル材料 ５１ サファイア基板 ５２ GaNエピタキシャル層 ５３ 矢印 ５４ マスク ５５ 第2のエピタキシャル層 ５６ａ，５６ｂ 側壁 ５７ 溝 ５８ 基部 ５９ サファイア基板の主要面 ６０ クラックの無い領域 ６１，６４ クラッド層 ６２ 活性層 ６３ 第1のエピタキシャル層の主要面 ６５ 溝間の領域 ７０ レーザ構造 ８１ 溝 ８２ａ，８２b 側壁 ８３ 溝８１の基部 ８４ マスク ８５ 第2のエピタキシャル層 ８６ クラック ８８ 第1のエピタキシャル層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (71)出願人 399117121 395 Ｐａｇｅ Ｍｉｌｌ Ｒｏａｄ Ｐ ａｌｏ Ａｌｔｏ，Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ Ｕ．Ｓ．Ａ. (72)発明者 シー−ユアン・ワング アメリカ合衆国カリフォルニア州パロアル ト エンシナ・グランデ766
Claims (10)
- 【請求項１】エピタキシャル成長層中のクラックを減少
させる製造方法であって、 第1の材料からなる第1のエピタキシャル層を主要面を有
するように成長させる工程と、 前記第1のエピタキシャル層中に、前記主要面に略垂直
な面を形成する工程と、 前記略垂直な面はマスキングされない状態にして、前記
第1のエピタキシャル層の前記主要面にマスクを形成す
る工程と、 前記略垂直な面から、前記第1の材料とは異なる材料か
らなる第2のエピタキシャル層を横方向に成長させる工
程とを有することを特徴とするエピタキシャル層構造の
製造方法。 - 【請求項２】前記略垂直な面は、前記第1のエピタキシ
ャル層中にエッチングによって溝を形成することを特徴
とする請求項１記載のエピタキシャル層構造の製造方
法。 - 【請求項３】前記第２のエピタキシャル層は、クラック
を有し、該クラックは、前記第1のエピタキシャル層の
前記主要面に平行に延びることを特徴とする請求項１記
載のエピタキシャル層構造の製造方法。 - 【請求項４】前記第2のエピタキシャル層は、前記溝を
埋め、更に該溝からあふれるよう構成されることを特徴
とする請求項２記載のエピタキシャル層構造の製造方
法。 - 【請求項５】前記溝からあふれる前記第2のエピタキシ
ャル層の部分の有するクラックは、前記溝を埋める部分
より大幅に少なくなるよう構成されることを特徴とする
請求項４記載のエピタキシャル層構造の製造方法。 - 【請求項６】第１の材料からなり、主要面を構成し、更
に該主要面に略垂直な面を含む第１のエピタキシャル層
と、 前記第１のエピタキシャル層の前記主要面を被覆する
が、略垂直な面は露出した状態とするマスクと、 第２の材料からなり、前記第１のエピタキシャル層の前
記の略垂直な面から延び、更に前記第１のエピタキシャ
ル層の前記主要面に平行に延び前記略垂直な面の近傍に
位置するクラックを含む第２のエピタキシャル層とを含
むことを特徴とするエピタキシャル層構造。 - 【請求項７】前記第1のエピタキシャル層の前記の略垂
直な面は、前記第1のエピタキシャル層内の溝の側壁で
あることを特徴とする請求項６記載のエピタキシャル層
構造。 - 【請求項８】前記第2のエピタキシャル層は、前記溝を
完全に埋め、そこからあふれるよう構成されることを特
徴とする請求項７記載のエピタキシャル層構造 。 - 【請求項９】前記溝からあふれる前記第2のエピタキシ
ャル層の部分は、クラックが無い部分であること特徴と
する請求項８記載のエピタキシャル層構造。 - 【請求項１０】第１の材料からなり、主要面を有し、該
主要面に略垂直な面を含む第１のエピタキシャル層と、 第２の材料からなり、前記第1のエピタキシャル層の前
記略垂直な面から横方向に延び、前記第1のエピタキシ
ャル層の前記主要面に平行に延び前記略垂直な面の近傍
に位置するクラックを含む第1の部分と、前記第2のエピ
タキシャル層の前記第1の部分上に形成されるクラック
の無い第2の部分とを含む第2のエピタキシャル層とを有
することを特徴とするエピタキシャル層構造。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US32712999A | 1999-06-07 | 1999-06-07 | |
| US327129 | 1999-06-07 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001044121A true JP2001044121A (ja) | 2001-02-16 |
Family
ID=23275276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000153931A Pending JP2001044121A (ja) | 1999-06-07 | 2000-05-25 | エピタキシャル層構造及びその製造方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP1059661A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001044121A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053056A (ja) * | 1999-06-07 | 2001-02-23 | Agilent Technol Inc | エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法 |
| KR101731344B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2017-04-28 | 엘지전자 주식회사 | 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Families Citing this family (13)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3555500B2 (ja) | 1999-05-21 | 2004-08-18 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物半導体及びその製造方法 |
| US6580098B1 (en) | 1999-07-27 | 2003-06-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| JP4432180B2 (ja) | 1999-12-24 | 2010-03-17 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法、ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体 |
| JP2001185493A (ja) | 1999-12-24 | 2001-07-06 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| WO2001069663A1 (fr) | 2000-03-14 | 2001-09-20 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Procede de production de semiconducteur a base de compose de nitrure iii et element en semiconducteur a base de compose de nitrure iii |
| JP2001267242A (ja) | 2000-03-14 | 2001-09-28 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法 |
| TW518767B (en) | 2000-03-31 | 2003-01-21 | Toyoda Gosei Kk | Production method of III nitride compound semiconductor and III nitride compound semiconductor element |
| JP2001313259A (ja) | 2000-04-28 | 2001-11-09 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子 |
| US7619261B2 (en) | 2000-08-07 | 2009-11-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| KR20030074824A (ko) | 2001-02-14 | 2003-09-19 | 도요다 고세이 가부시키가이샤 | 반도체 결정의 제조 방법 및 반도체 발광 소자 |
| JP2002280314A (ja) * | 2001-03-22 | 2002-09-27 | Toyoda Gosei Co Ltd | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法、及びそれに基づくｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 |
| JP3690326B2 (ja) | 2001-10-12 | 2005-08-31 | 豊田合成株式会社 | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法 |
| KR100956499B1 (ko) * | 2008-08-01 | 2010-05-07 | 주식회사 실트론 | 금속층을 가지는 화합물 반도체 기판, 그 제조 방법 및이를 이용한 화합물 반도체 소자 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0195513A (ja) * | 1987-10-08 | 1989-04-13 | Nissan Motor Co Ltd | 半導体結晶膜の製造方法 |
| US5494837A (en) * | 1994-09-27 | 1996-02-27 | Purdue Research Foundation | Method of forming semiconductor-on-insulator electronic devices by growing monocrystalline semiconducting regions from trench sidewalls |
| CA2258080C (en) * | 1997-04-11 | 2007-06-05 | Nichia Chemical Industries, Ltd. | Nitride semiconductor growth method, nitride semiconductor substrate, and nitride semiconductor device |
| US6500257B1 (en) * | 1998-04-17 | 2002-12-31 | Agilent Technologies, Inc. | Epitaxial material grown laterally within a trench and method for producing same |
-
2000
- 2000-05-25 JP JP2000153931A patent/JP2001044121A/ja active Pending
- 2000-05-26 EP EP00111392A patent/EP1059661A3/en not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001053056A (ja) * | 1999-06-07 | 2001-02-23 | Agilent Technol Inc | エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法 |
| KR101731344B1 (ko) * | 2010-09-17 | 2017-04-28 | 엘지전자 주식회사 | 질화물계 반도체 소자 및 그 제조 방법 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1059661A2 (en) | 2000-12-13 |
| EP1059661A3 (en) | 2003-10-01 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100580307B1 (ko) | 반도체 레이저 및 반도체 장치 | |
| US6498048B2 (en) | Method of manufacturing crystal of iii-v compounds of the nitride system, crystal substrate of iii-v compounds of the nitride system, crystal film of iii-v compounds of the nitride system, and method of manufacturing device | |
| KR101011945B1 (ko) | 질화물 반도체 및 반도체 소자의 제조 방법 | |
| US7943494B2 (en) | Method for blocking dislocation propagation of semiconductor | |
| KR100527075B1 (ko) | Ⅲ족 질화물계 화합물 반도체의 제조방법 및 ⅲ족 질화물계화합물 반도체 소자 | |
| KR100499658B1 (ko) | Ｉｉｉ족 질화물계 화합물 반도체의 제조 방법 및ｉｉｉ족 질화물계 화합물 반도체 소자 | |
| JP3571641B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JP2002289539A (ja) | 窒化物半導体素子及びその作製方法 | |
| JP2001053056A (ja) | エピタキシャル層を１つの基板から分離して他の基板に移し替えるための方法 | |
| JP2001044121A (ja) | エピタキシャル層構造及びその製造方法 | |
| JP2830814B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法、及び半導体レーザの製造方法 | |
| JP2002344089A (ja) | 窒化物系半導体発光素子およびその製造方法 | |
| US7109530B2 (en) | Nitride-based semiconductor element | |
| DE60020184T2 (de) | Eingebetteter Heterostruktur für Laser und lichtemittierenden Dioden | |
| EP0982819B1 (en) | Epitaxial facet formation for laser diodes based on III-V material systems | |
| KR100639747B1 (ko) | 반도체 레이저, 반도체 장치 및 이들의 제조 방법 | |
| JPH11274563A (ja) | 半導体装置および半導体発光素子 | |
| US20050116243A1 (en) | Semiconductor laser device and its manufacturing method | |
| JP2003300800A (ja) | Ｉｉｉ族元素窒化物半導体ウェーハの製造方法 | |
| JP3455500B2 (ja) | 半導体レーザ及び半導体レーザの製造方法 | |
| JP2004007009A (ja) | 窒化物半導体素子の製造方法 | |
| WO2022145453A1 (ja) | 半導体基板、半導体基板の製造方法、半導体基板の製造装置、電子部品および電子機器 | |
| JP2001257432A (ja) | 半導体基板の作製方法および半導体基板および半導体発光素子 | |
| JP4179317B2 (ja) | 窒化物半導体の製造方法および半導体素子の製造方法 | |
| KR100293476B1 (ko) | 질화갈륨 반도체 레이저의 제조방법 |