JP2001181096A5

JP2001181096A5 - 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

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Publication number: JP2001181096A5
Application number: JP1999367614A
Authority: JP
Filing date: 1999-12-24
Publication date: 2006-11-02
Anticipated expiration: 2019-12-24

Description

【特許請求の範囲】
【請求項１】 III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長により得るIII族窒化物系化合物半導体の製造方法において、
少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、最上層を第１のIII族窒化物系化合物半導体とする基底層をエッチングにより、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう段差を設ける工程と、
前記エッチングにより形成された点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の前記段差の上段の上面及び側面を核として、第２のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有し、
前記縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により前記段差が空洞を残して塞がれることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項２】前記段差の深さと幅との関係は、底部からの縦方向成長により段差が埋められるよりも、側面からの横方向成長により段差が塞がれる方が早いよう形成されることを特徴とする請求項１に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項３】前記段差の側面は、略全部が｛１１−２０｝面であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項４】前記第１のIII族窒化物系化合物半導体と前記第２のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項５】 III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長により得るIII族窒化物系化合物半導体の製造方法において、
少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、最上層を第１のIII族窒化物系化合物半導体とする基底層をエッチングにより、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう第１の段差を設ける工程と、
前記第１の段差の上段の上面及び側面を核として、第２のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程と、
前記第１の段差の上段の上面及び側面を核として形成された第２のIII族窒化物系化合物半導体の、前記第１の段差の上段の上方領域の少なくとも一領域をエッチングして第２の段差を設ける工程と、
前記第２の段差の上段の上面及び側面を核として、第３のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有し、
前記第２のIII族窒化物系化合物半導体の縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により前記第１の段差が空洞を残して塞がれ、
前記第３のIII族窒化物系化合物半導体の縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により前記第２の段差が空洞を残して塞がれることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項６】前記第１及び第２の段差の深さと幅との関係は、底部からの縦方向成長によりそれら段差が埋められるよりも、側面からの横方向成長によりそれら段差が塞がれる方が早いよう形成されることを特徴とする請求項５に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項７】前記第１及び第２の段差の側面は、略全部が｛１１−２０｝面であることを特徴とする請求項５又は請求項６に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項８】前記第１のIII族窒化物系化合物半導体と前記第２のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項５乃至請求項７に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項９】前記第２のIII族窒化物系化合物半導体と前記第３のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項５乃至請求項８に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項１０】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法により製造した前記III族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層に形成されたことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
【請求項１１】請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法により製造した前記第２又は第３のIII族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層に形成されたことを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体素子。
【請求項１２】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法により製造した前記III族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層に、異なるIII族窒化物系化合物半導体層を積層することにより得られることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項１３】請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法により製造した前記第２又は第３のIII族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層に、異なるIII族窒化物系化合物半導体層を積層することにより得られることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体発光素子。
【請求項１４】請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法に加えて、横方向エピタキシャル成長した部分の上層以外を略全部除去することにより、III族窒化物系化合物半導体基板を得ることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項１５】請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法に加えて、前記第２又は第３のIII族窒化物系化合物半導体層の横方向エピタキシャル成長した部分の上層以外を略全部除去することにより、III族窒化物系化合物半導体基板を得ることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法。
【請求項１６】 III族窒化物系化合物半導体において、
少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう段差を有し、最上層が第１のIII族窒化物系化合物半導体である基底層と、
前記点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の前記段差の上段の上面及び側面を核として、縦及び横方向エピタキシャル成長し、側面からの横方向成長により前記段差を空洞を残して塞いだ第２のIII族窒化物系化合物半導体と有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項１７】前記段差の深さと幅との関係は、底部からの縦方向成長により段差が埋められるよりも、側面からの横方向成長により段差が塞がれる方が早いよう形成されたことを特徴とする請求項１６に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項１８】前記段差の側面は、略全部が｛１１−２０｝面であることを特徴とする請求項１６又は請求項１７に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項１９】前記第１のIII族窒化物系化合物半導体と前記第２のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項１６乃至請求項１８のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項２０】 III族窒化物系化合物半導体において、
少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう第１の段差を有し、最上層が第１のIII族窒化物系化合物半導体である基底層と、
前記第１の段差の上段の上面及び側面を核として、縦及び横方向エピタキシャル成長し、側面からの横方向成長により前記第１の段差を空洞を残して塞ぎ、前記第１の段差の上段の上方領域の少なくとも一領域に第２の段差を有する第２のIII族窒化物系化合物半導体と、
前記第２の段差の上段の上面及び側面を核として、縦及び横方向エピタキシャル成長し、側面からの横方向成長により前記第２の段差を空洞を残して塞いだ第３のIII族窒化物系化合物半導体とを有することを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項２１】前記第１及び第２の段差の深さと幅との関係は、底部からの縦方向成長によりそれら段差が埋められるよりも、側面からの横方向成長によりそれら段差が塞がれる方が早いよう形成されたことを特徴とする請求項２０に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項２２】前記第１及び第２の段差の側面は、略全部が｛１１−２０｝面であることを特徴とする請求項２０又は請求項２１に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項２３】前記第１のIII族窒化物系化合物半導体と前記第２のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項２０乃至請求項２２に記載のIII族窒化物系化合物半導体。
【請求項２４】前記第２のIII族窒化物系化合物半導体と前記第３のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成であることを特徴とする請求項２０乃至請求項２３に記載のIII族窒化物系化合物半導体。

【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記の課題を解決するため、請求項１に記載の発明は、III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長により得るIII族窒化物系化合物半導体の製造方法において、少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、最上層を第１のIII族窒化物系化合物半導体とする基底層をエッチングにより、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう段差を設ける工程と、エッチングにより形成された点状、ストライプ状又は格子状等の島状態の段差の上段の上面及び側面を核として、第２のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有し、縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により段差が空洞を残して塞がれることを特徴とする。尚、本明細書で基底層とは、単層のIII族窒化物系化合物半導体層の場合と、III族窒化物系化合物半導体層を少なくとも１層含む多重層を一括して表現するために用いる。また、ここで島状態とは、エッチングにより形成された段差の上段の様子を概念的に言うものであって、必ずしも各々が分離した領域を言うものでなく、ウエハ上全体をストライプ状又は格子状に形成するなどのように極めて広い範囲において段差の上段が連続していても良いものとする。また、段差の側面とは必ずしも基板面及びIII族窒化物系化合物半導体表面に対して垂直となるものを言うものでなく、斜めの面でも良い。この際、段差の底部に底面の無い、断面がＶ字状のものでも良い。これらは特に言及されない限り以下の請求項でも同様とする。

請求項５乃至請求項９に記載の発明は、いわば請求項１乃至請求項４に記載の発明に示した工程を２段階行うことを特徴とする。請求項５に記載の発明は、請求項１に記載の発明に対応する。即ち、III族窒化物系化合物半導体をエピタキシャル成長により得るIII族窒化物系化合物半導体の製造方法において、少なくとも１層のIII族窒化物系化合物半導体から成り、最上層を第１のIII族窒化物系化合物半導体とする基底層をエッチングにより、点状、ストライプ状又は格子状等の島状態になるよう第１の段差を設ける工程と、第１の段差の上段の上面及び側面を核として、第２のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程と、第１の段差の上段の上面及び側面を核として形成された第２のIII族窒化物系化合物半導体の、第１の段差の上段の上方領域の少なくとも一領域をエッチングして第２の段差を設ける工程と、第２の段差の上段の上面及び側面を核として、第３のIII族窒化物系化合物半導体を縦及び横方向エピタキシャル成長させる工程とを有し、第２のIII族窒化物系化合物半導体の縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により第１の段差が空洞を残して塞がれ、第３のIII族窒化物系化合物半導体の縦及び横方向エピタキシャル成長の際に、側面からの横方向成長により第２の段差が空洞を残して塞がれることを特徴とする。尚、請求項１乃至請求項４に記載の発明に示した工程を２段階行うとは、略同一の工程に限定されない。第１段階の工程と第２段階の工程での段差の形状、側面及び底面が略同一であるものに限られない。これらは以下の請求項の説明についても同様である。

また、請求項１４及び請求項１５に記載の発明は、各々請求項１乃至請求項４のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法、及び請求項５乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法に加えて、横方向エピタキシャル成長した部分の上層以外を略全部除去することにより、III族窒化物系化合物半導体層を得ることを特徴とするIII族窒化物系化合物半導体の製造方法である。請求項１６乃至請求項２４は、各々請求項１乃至請求項９のいずれか１項に記載のIII族窒化物系化合物半導体の製造方法に対応するIII族窒化物系化合物半導体である。

上記の工程で得られたIII族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層に発光素子を形成することで、素子寿命、或いはＬＤの閾値の改善された発光素子とすることができる（請求項１２及び請求項１３）。

また、上記の工程で得られたIII族窒化物系化合物半導体層の、横方向エピタキシャル成長した部分の上層のみをその他の層から分離することで、転位等結晶欠陥の著しく抑制された結晶性の良いIII族窒化物系化合物半導体を得ることができる（請求項１４及び請求項１５）。尚「略全部除去」とは、製造上の簡便さから、一部貫通転位の残った部分を含んでいたとしても本発明に包含されることを示すものである。尚、基底層を残してIII族窒化物系化合物半導体層を得ても良い（請求項１６乃至請求項２４）。