JP2001284266A - Method of manufacturing group iii nitride compound semiconductor and group iii nitride compound semiconductor element - Google Patents

Method of manufacturing group iii nitride compound semiconductor and group iii nitride compound semiconductor element

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JP2001284266A JP2000099949A JP2000099949A JP2001284266A JP 2001284266 A JP2001284266 A JP 2001284266A JP 2000099949 A JP2000099949 A JP 2000099949A JP 2000099949 A JP2000099949 A JP 2000099949A JP 2001284266 A JP2001284266 A JP 2001284266A
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a group III nitride compound semiconductor which suppresses through-transition. SOLUTION: A GaN layer 31 is etched into an island shape of dot, stripe, lattice or the like to provide step differences, and a mask 4 is formed on the bottoms of the step differences to have such a thickness that the upper surface of the step differences are lower than the upper surface of the GaN layer 31. The GaN layer 32 is laterally epitaxially grown with upper and side surfaces 31a and 31b of upper parts of the step differences as nuclei to bury the step differences, and thereafter it can also be grown upwards. At this time, the upper part of the mask 4 where the GaN layer 32 is laterally epitaxilally grown can be used as a region where propagation of through-transition of the GaN layer 31 is suppressed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、III族窒化物系化
合物半導体の製造方法に関する。特に、横方向エピタキ
シャル成長(ELO)成長を用いる、III族窒化物系化
合物半導体の製造方法に関する。尚、III族窒化物系化
合物半導体とは、例えばAlN、GaN、InNのような2元
系、AlxGa1-xN、AlxIn1-xN、GaxIn1-xN(いずれも0<x
<1)のような3元系、AlxGayIn1-x-yN(0<x<1, 0<y
<1, 0<x+y<1)の4元系を包括した一般式AlxGayIn
1-x-yN(0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1)で表されるも
のがある。なお、本明細書においては、特に断らない限
り、単にIII族窒化物系化合物半導体と言う場合は、伝
導型をp型あるいはn型にするための不純物がドープさ
れたIII族窒化物系化合物半導体をも含んだ表現とす
る。
[0001] The present invention relates to a method for producing a group III nitride compound semiconductor. In particular, the present invention relates to a method for manufacturing a group III nitride compound semiconductor using lateral epitaxial growth (ELO) growth. The group III nitride-based compound semiconductor is, for example, a binary system such as AlN, GaN, and InN, Al x Ga 1-x N, Al x In 1-x N, and Ga x In 1-x N Also 0 <x
A ternary system such as <1), Al x Ga y In 1-xy N (0 <x <1, 0 <y
General formula Al x Ga y In including the quaternary system of <1, 0 <x + y <1)
1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1). In the present specification, unless otherwise specified, a group III nitride-based compound semiconductor simply referred to as a group III nitride-based compound semiconductor is a group III nitride-based compound semiconductor doped with an impurity for changing the conductivity type to p-type or n-type. Is also included.

【従来の技術】[Prior art]

【0002】III族窒化物系化合物半導体は、例えば発
光素子とした場合、発光スペクトルが紫外から赤色の広
範囲に渡る直接遷移型の半導体であり、発光ダイオード
(LED)やレーザダイオード(LD)等の発光素子に応用され
ている。また、そのバンドギャップが広いため、他の半
導体を用いた素子よりも高温において安定した動作を期
待できることから、FET等トランジスタへの応用も盛
んに開発されている。また、ヒ素(As)を主成分としてい
ないことで、環境面からも様々な半導体素子一般への開
発が期待されている。このIII族窒化物系化合物半導体
では、通常、サファイアを基板として用い、その上に形
成している。
[0002] In the case of a light emitting device, for example, a group III nitride-based compound semiconductor is a direct transition type semiconductor having an emission spectrum ranging from ultraviolet to red over a wide range.
(LED) and laser diodes (LD). In addition, since its band gap is wide, stable operation can be expected at a higher temperature than elements using other semiconductors. Therefore, application to transistors such as FETs has been actively developed. In addition, because arsenic (As) is not the main component, development of various semiconductor devices in general is expected from an environmental point of view. In this group III nitride compound semiconductor, sapphire is usually used as a substrate and is formed thereon.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、サファ
イア基板上にIII族窒化物系化合物半導体を形成する
と、サファイアとIII族窒化物系化合物半導体との格子
定数のミスフィットにより転位が発生し、このため素子
特性が良くないという問題がある。このミスフィットに
よる転位は半導体層を縦方向(基板面に垂直方向)に貫
通する貫通転位であり、III族窒化物系化合物半導体中
に109cm-2程度の転位が伝搬してしまうという問題があ
る。これは組成の異なるIII族窒化物系化合物半導体各
層を最上層まで伝搬する。これにより例えば発光素子の
場合、LDの閾値電流、LD及びLEDの素子寿命など
の素子特性が良くならないという問題があった。また、
他の半導体素子としても、欠陥により電子が散乱するこ
とから、移動度(モビリティ)の低い半導体素子となる
にとどまっていた。これらは、他の基板を用いる場合も
同様であった。
However, when a group III nitride compound semiconductor is formed on a sapphire substrate, dislocation occurs due to a misfit in the lattice constant between sapphire and the group III nitride compound semiconductor. There is a problem that the element characteristics are not good. The dislocation due to the misfit is a threading dislocation penetrating the semiconductor layer in the vertical direction (perpendicular to the substrate surface), and a problem that a dislocation of about 10 9 cm −2 propagates in the group III nitride compound semiconductor. There is. This propagates each group III nitride compound semiconductor layer having a different composition to the uppermost layer. As a result, for example, in the case of a light emitting element, there is a problem that the element characteristics such as the threshold current of the LD and the element life of the LD and the LED are not improved. Also,
Other semiconductor devices have only been low in mobility (mobility) because electrons are scattered by defects. These were the same when other substrates were used.

【0004】これについて、図12の模式図で説明す
る。図12は、基板91と、その上に形成されたバッフ
ァ層92と、更にその上に形成されたIII族窒化物系化
合物半導体層93を示したものである。基板91として
はサファイアなど、バッファ層92としては窒化アルミ
ニウム(AlN)などが従来用いられている。窒化アルミニ
ウム(AlN)のバッファ層92は、サファイア基板91とI
II族窒化物系化合物半導体層93とのミスフィットを緩
和させる目的で設けられているものであるが、それでも
転位の発生を0とすることはできない。この転位発生点
900から、縦方向(基板面に垂直方向)に貫通転位9
01が伝播し、それはバッファ層92、III族窒化物系
化合物半導体層93をも貫いていく。こうして、III族
窒化物系化合物半導体層93の上層に、所望の様々なII
I族窒化物系化合物半導体を積層して半導体素子を形成
しようとすると、III族窒化物系化合物半導体層93の
表面に達した転位902から、半導体素子を貫通転位が
更に縦方向に伝搬していくこととなる。このように、従
来の技術では、III族窒化物系化合物半導体層を形成す
る際、転位の伝搬を阻止できないという問題があった。
[0004] This will be described with reference to the schematic diagram of FIG. FIG. 12 shows a substrate 91, a buffer layer 92 formed thereon, and a group III nitride compound semiconductor layer 93 further formed thereon. Conventionally, sapphire or the like is used for the substrate 91, and aluminum nitride (AlN) or the like is used for the buffer layer 92. A buffer layer 92 of aluminum nitride (AlN) is
Although it is provided for the purpose of alleviating a misfit with the group II nitride-based compound semiconductor layer 93, the occurrence of dislocations cannot be reduced to zero. From this dislocation generation point 900, threading dislocations 9 in the vertical direction (perpendicular to the substrate surface)
01 propagates through the buffer layer 92 and the group III nitride compound semiconductor layer 93. Thus, various desired IIs are formed on the group III nitride-based compound semiconductor layer 93.
When an attempt is made to form a semiconductor device by laminating a group I nitride-based compound semiconductor, threading dislocations further propagate through the semiconductor device from the dislocation 902 reaching the surface of the group III nitride-based compound semiconductor layer 93 in the vertical direction. It will go. As described above, according to the conventional technique, there is a problem that propagation of dislocations cannot be prevented when forming a group III nitride compound semiconductor layer.

【0005】又、近年、貫通転位を防止するために、横
方向成長を用いる技術が開発されている。これは、サフ
ァイア基板、又は、III族窒化物系化合物半導体層上に
一部ストライプ状の窓の形成された酸化シリコン、タン
グステン等からなるマスクを形成して、窓部の半導体を
核として、マスク上に横方向成長させるものである。さ
らに、ペンディオELOと呼ばれるように、横方向成長
部分が基板に対して浮いて形成される成長方法も開発さ
れている。ところが、マスクを用いるELO成長の場合
には、マスクが結晶成長の核となる窓の部分よりも高い
ために、結晶成長は窓部の半導体を核として縦方向に一
旦成長した後、マスクを回り込むようにマスク上で横方
向成長するものである。このため、マスクの角部での転
位、歪みの発生が多く、この部分で発生した貫通転位が
貫通転位の減少を抑制しているという問題がある。又、
ペンディオELOにおいても、結晶成長の核となる層の
上面には、マスクが形成されているので、このマスクの
上に回り込み成長する時に、角部で同様に貫通転位が発
生するという問題がある。
In recent years, a technique using lateral growth has been developed to prevent threading dislocations. This is achieved by forming a mask made of silicon oxide, tungsten, or the like having a partially striped window on a sapphire substrate or a group III nitride compound semiconductor layer, and using the semiconductor in the window as a nucleus to form a mask. It grows laterally on top. Further, a growth method in which a lateral growth portion is formed to be floating with respect to a substrate, such as a so-called pendio ELO, has been developed. However, in the case of ELO growth using a mask, since the mask is higher than the portion of the window serving as a nucleus for crystal growth, the crystal grows once in the vertical direction using the semiconductor in the window portion as a nucleus and then goes around the mask. As shown in FIG. For this reason, there is a problem that dislocations and distortions are often generated at the corners of the mask, and threading dislocations generated at these portions suppress a decrease in threading dislocations. or,
Also in the Pendio ELO, since a mask is formed on the upper surface of a layer serving as a nucleus for crystal growth, there is a problem that a threading dislocation is similarly generated at a corner when the semiconductor is grown on the mask.

【0006】本発明は上記の課題を解決するためになさ
れたものであり、その目的は、貫通転位の発生を抑制し
たIII族窒化物系化合物半導体を製造することである。
特に、マスクを用いたELO成長の欠点を改良すること
である。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to produce a group III nitride compound semiconductor in which the generation of threading dislocations is suppressed.
In particular, it is to improve the drawbacks of ELO growth using a mask.

【0007】[0007]

【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、基板上に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
とし、基底層の中間部の面又は基板の面を底部に露出さ
せるよう段差を設ける工程と、段差の底部に、上面が最
上層の上面よりも低い位置となる厚さでマスクを形成す
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第1のIII族窒化物系化合
物半導体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す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。
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a group III nitride-based compound semiconductor by epitaxially growing a group III nitride-based compound semiconductor on a substrate. At least one
The base layer, which is made of a group III nitride-based compound semiconductor, and whose uppermost layer is the first group III nitride-based compound semiconductor, is made into an island state such as a dot-like, stripe-like, or lattice-like structure by etching. A step of providing a step to expose the surface of the intermediate portion or the surface of the substrate to the bottom, a step of forming a mask on the bottom of the step with a thickness such that the upper surface is lower than the upper surface of the uppermost layer, and forming by etching. The upper surface and the side surface of the upper step of the first group III nitride-based compound semiconductor in an island state such as a spot, stripe, or lattice are formed as a second core.
Growing the group III nitride-based compound semiconductor vertically and horizontally.
In this specification, the base layer is used to collectively represent a single layer of a group III nitride-based compound semiconductor layer and a multilayer including at least one group III nitride-based compound semiconductor layer. . In addition, the island state here is a concept that conceptually refers to a state of an upper step formed by etching.
The upper portions of the steps may be continuous over an extremely wide range, such as forming the entire surface of the wafer in a stripe shape or a lattice shape. Further, the side surface of the step does not necessarily mean that the side surface is perpendicular to the substrate surface and the surface of the group III nitride compound semiconductor, but may be an oblique surface. On this occasion,
The cross section may have a V-shape without a bottom surface at the bottom of the step. The same applies to the following claims unless otherwise specified.

【0008】また、請求項2に記載の発明は、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におい
て、前記マスクは、その上にIII族窒化物系化合物半導
体のエピタキシャル成長が阻害される物質から成ること
を特徴とする。
[0008] The invention described in claim 2 is the first invention.
In the method of manufacturing a group III nitride compound semiconductor described in the above, the mask is made of a substance on which epitaxial growth of the group III nitride compound semiconductor is inhibited.

【0009】また、請求項3に記載の発明は、段差の側
面は、略全部が{11−20}面であることを特徴とす
る。
The invention according to claim 3 is characterized in that substantially all of the side surfaces of the step are {11-20} surfaces.

【0010】また、請求項4に記載の発明は、第1のII
I族窒化物系化合物半導体と第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。尚、ここで
同組成とは、ドープ程度の差(モル比1パーセント未満
の差)は無視するものとする。
[0010] The invention according to claim 4 is the first II.
It is characterized in that the group I nitride compound semiconductor and the second group III nitride compound semiconductor have the same composition. Here, the same composition means that a difference in the degree of doping (a difference of less than 1% in molar ratio) is neglected.

【0011】また、請求項5に記載の発明は、前記マス
クは、シリコン酸化膜、シリコン窒化膜、或いは、タン
グステン、窒化チタン膜その他の導電性のマスクである
ことを特徴とする。
The invention according to claim 5 is characterized in that the mask is a silicon oxide film, a silicon nitride film, a tungsten, a titanium nitride film or another conductive mask.

【0012】また、請求項6に記載の発明は、請求項1
乃至請求項5のいずれか1項に記載の製造方法により製
造した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である。
The invention according to claim 6 is the first invention.
A group III nitride compound semiconductor formed on a portion of a group III nitride compound semiconductor layer produced by the method according to any one of claims 5 to 5 which has been epitaxially grown laterally. Element.

【0013】また、請求項7に記載の発明は、請求項1
乃至請求項5のいずれか1項に記載の製造方法により製
造した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、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である。
The invention according to claim 7 is the first invention.
A group III nitride-based compound semiconductor layer manufactured by the method according to any one of claims 5 to 5, wherein a different group III nitride-based compound semiconductor layer is stacked on a layer formed on a laterally epitaxially grown portion. A group III nitride compound semiconductor light-emitting device characterized by being obtained.

【0014】また、請求項8に記載の発明は、請求項1
乃至請求項5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I
II族窒化物系化合物半導体の製造方法である。
The invention described in claim 8 is the first invention.
In addition to the method of manufacturing a group III nitride compound semiconductor according to any one of claims 5 to 5, by removing substantially all but the upper layer of the portion epitaxially grown laterally,
I characterized by obtaining a group III nitride compound semiconductor layer
This is a method for producing a group II nitride compound semiconductor.

【0015】また、請求項9に記載の発明は、請求項8
の方法により得られたIII族窒化物系化合物半導体基板
である。
[0015] The invention according to claim 9 provides the invention according to claim 8.
It is a group III nitride compound semiconductor substrate obtained by the method of (1).

【0016】[0016]

【作用及び発明の効果】本発明のIII族窒化物系化合物
半導体の製造方法の概略を図1を参照しながら説明す
る。尚、図1では、従属請求項の説明及び理解を助ける
ため基板1及びバッファ層2を有する図を示している
が、本発明は、縦方向に貫通転位を有するIII族窒化物
系化合物半導体から、縦方向の貫通転位の軽減された領
域を有するIII族窒化物系化合物半導体層を得るもので
あり、バッファ層2は本発明に必須の要素ではない。以
下、基板1面上に、バッファ層2を介して形成された、
縦方向(基板面に垂直方向)に貫通転位を有する第1の
III族窒化物系化合物半導体層31を用いて本発明を適
用する例で、本発明の作用効果の要部を説明する。
Functions and effects of the present invention The outline of the method for producing a group III nitride compound semiconductor of the present invention will be described with reference to FIG. Although FIG. 1 shows a diagram having a substrate 1 and a buffer layer 2 to assist the explanation and understanding of the dependent claims, the present invention relates to a group III nitride compound semiconductor having threading dislocations in the vertical direction. The purpose of the present invention is to obtain a group III nitride compound semiconductor layer having a region in which threading dislocations in the vertical direction are reduced, and the buffer layer 2 is not an essential element of the present invention. Hereinafter, on the surface of the substrate 1 formed via the buffer layer 2,
First having a threading dislocation in the vertical direction (perpendicular to the substrate surface)
An example in which the present invention is applied using the group III nitride-based compound semiconductor layer 31 will be used to explain the main effects of the present invention.

【0017】図1の(a)のように、第1のIII族窒化
物系化合物半導体層31を点状、ストライプ状又は格子
状等の島状態にエッチングし、段差を設けて底部に基板
1の面が露出するよう形成する。次に、この基板1の露
出面にマスク4を形成する。このマスク4の上面4aを
第1のIII族窒化物系化合物半導体層31の上面31a
よりも低くする。こうして、段差の上段の上面31a及
び側面31bを核として、第2のIII族窒化物系化合物
半導体32を縦及び横方向エピタキシャル成長させるこ
とで段差部分を埋めつつ、又は、マスク4の上面4aと
の間に隙間を形成しつつ、上方にも成長させることがで
きる。このとき第2のIII族窒化物系化合物半導体32
が横方向エピタキシャル成長した部分の上部は、III族
窒化物系化合物半導体層31が有する貫通転位の伝搬が
抑制され、埋められ又は橋かけられた段差部分に貫通転
位の軽減された領域を作ることができる(請求項1)。
これにより、段差の側面を核として、直ちに、横方向成
長が実現されることになる。即ち、従来のマスクを用い
たELOでは、マスクの方が結晶成長の核となる部分よ
りもマスクの厚さの分だけ厚い。その結果、結晶成長
は、先ず、このマスクの厚さを補うだけ縦方向に成長し
て、その後に、マスクの上面に回り込み、横方向に成長
することになる。この結果、マスクの角部での回り込み
により結晶に歪みがかかり、転位発生の原因となってい
る。本発明では、まず、このようなマスク上の回り込み
成長ではなく、マスク上には直ちに横方向に第2のIII
族窒化物系化合物半導体32が成長するので、歪みが結
晶にかからないため、転位の発生がない。マスク4上に
は回り込みによる成長ではないために、マスク4と第2
のIII族窒化物系化合物半導体32との結合はないか、
弱いと考えられ、マスク4からの歪みを受けることがな
い。さらに、マスクと第2のIII族窒化物系化合物半導
体32との間には隙間を形成して成長させることも可能
である。隙間を形成して成長させた場合には、さらに、
マスクからの歪みを完全に遮断することが可能となり、
より、高品質な結晶を得ることが可能となる。又、マス
ク上に回り込み成長させる従来のELO成長は、両側の
核から成長してきた層が中央部で合体するが、この時、
両側の結晶軸が微妙にチルトしていることが知られてい
る。このチルトの発生は、マスク4と第2のIII族窒化
物系化合物半導体32との間に隙間を形成することで、
防止することが可能となる。これにより、従来よりも、
より高品質な横方向成長層を得ることができる。
As shown in FIG. 1A, the first group III nitride-based compound semiconductor layer 31 is etched into an island state such as a dot, stripe or lattice, and a step is formed to provide a substrate 1 at the bottom. Is formed so as to expose the surface. Next, a mask 4 is formed on the exposed surface of the substrate 1. The upper surface 4a of the mask 4 is formed on the upper surface 31a of the first group III nitride compound semiconductor layer 31.
Lower than In this manner, the second group III nitride-based compound semiconductor 32 is epitaxially grown in the vertical and horizontal directions with the upper surface 31a and the side surface 31b of the upper portion of the step as nuclei, thereby filling the step portion, or forming a contact with the upper surface 4a of the mask 4. It can be grown upward while forming a gap between them. At this time, the second group III nitride compound semiconductor 32
In the upper part of the laterally epitaxially grown portion, the propagation of threading dislocations of the group III nitride-based compound semiconductor layer 31 is suppressed, and a region in which threading dislocations are reduced is formed in a buried or bridged step portion. (Claim 1).
Thereby, the lateral growth is immediately realized with the side surface of the step as a nucleus. That is, in the ELO using the conventional mask, the mask is thicker by the thickness of the mask than the portion serving as a nucleus for crystal growth. As a result, the crystal growth first grows in the vertical direction only to compensate for the thickness of the mask, and then goes around the upper surface of the mask and grows in the horizontal direction. As a result, the crystal is distorted due to the wraparound at the corner of the mask, which causes dislocation. In the present invention, first, instead of such wraparound growth on the mask, the second III
Since the group III nitride compound semiconductor 32 grows, no strain is applied to the crystal, and thus no dislocation occurs. Since the growth on the mask 4 is not caused by wraparound, the mask 4 and the second
Is not bonded to the group III nitride-based compound semiconductor 32?
It is considered to be weak and does not suffer from distortion from the mask 4. Furthermore, it is also possible to form a gap between the mask and the second group III nitride-based compound semiconductor 32 for growth. When growing with a gap,
It is possible to completely block the distortion from the mask,
This makes it possible to obtain high-quality crystals. Also, in the conventional ELO growth in which the wraparound growth is performed on the mask, the layers grown from the nuclei on both sides are united at the central portion.
It is known that the crystal axes on both sides are slightly tilted. This tilt is generated by forming a gap between the mask 4 and the second group III nitride compound semiconductor 32,
This can be prevented. As a result,
A higher quality lateral growth layer can be obtained.

【0018】横方向成長する部分は、貫通転位が縦方向
に伝搬しない。III族窒化物系化合物半導体層31及び
バッファ層2と第2のIII族窒化物系化合物半導体32
とはエピタキシャル成長により不連続面がほとんど無い
ならば、タングステン等導電体をマスクにする場合に
は、絶縁体等によるマスクを有するものと比較して、縦
方向(基板1面の法線方向)へ電流を流す際、不連続部
分により抵抗が生じることが無い。また、構造的にも安
定したものとすることができる。
In the portion growing in the horizontal direction, threading dislocations do not propagate in the vertical direction. III-nitride compound semiconductor layer 31 and buffer layer 2 and second III-nitride compound semiconductor 32
When there is almost no discontinuous surface due to epitaxial growth, when a conductor such as tungsten is used as a mask, it is longer in the vertical direction (normal direction to one surface of the substrate) than when a conductor is used as a mask. When current flows, no resistance is caused by discontinuous portions. Moreover, it can be made structurally stable.

【0019】このとき、段差部分を埋めるか、段差を架
橋する第2のIII族窒化物系化合物半導体32が、段差
の下段の底部である基板1から縦方向にエピタキシャル
成長しないか、又は極めて遅いならば、段差の側面から
横方向にエピタキシャル成長して向かい合う段差の側面
からの横方向エピタキシャル成長面と合体する方が圧倒
的に早い。この時、段差を埋めか又は架橋する部分のII
I族窒化物系化合物半導体32上部には、下層からの貫
通転位が全く伝搬しない。又、段差の側面は、必ずしも
垂直であることは必要ではないが、垂直とした場合に
は、この側面の貫通転位密度は極めて低い。従って、こ
の貫通転位密度の極めて低い側面から横方向成長させる
のであるから、横方向成長領域の貫通転位密度は著しく
減少する。この結果、極めて良質な結晶領域とすること
ができる。横方向成長した部分は図1(c)に示すよう
に、両側からのエピタキシャル成長が合体することにな
り、さらに成長を続けると、基板面一様に厚く成長した
第2のIII族窒化物系化合物半導体32が得られる。
尚、段差の底部の面は基板である必要はない。バッファ
層2の上面で露出させても、第1のIII族窒化物系化合
物半導体31のある深さでエッチングを停止させて、こ
の半導体層31の中間面を露出させても良い。さらに、
少なくとも第1のIII族窒化物系化合物半導体31を有
する基底層を構成している複数の層の任意層の中間面を
底部として露出させても良い。
At this time, if the second group III nitride-based compound semiconductor 32 that fills the step portion or bridges the step does not epitaxially grow in the vertical direction from the substrate 1 which is the bottom of the lower step, or if it is extremely slow, For example, it is much quicker to epitaxially grow laterally from the side surface of the step and to combine with the lateral epitaxial growth surface from the side surface of the opposing step. At this time, the part II that fills or bridges the step
Threading dislocations from the lower layer do not propagate at all above the group I nitride compound semiconductor 32. The side surface of the step is not necessarily required to be vertical, but when it is vertical, the threading dislocation density on this side surface is extremely low. Therefore, since the lateral growth is performed from the side surface where the threading dislocation density is extremely low, the threading dislocation density in the lateral growth region is significantly reduced. As a result, a very high quality crystal region can be obtained. As shown in FIG. 1 (c), the laterally grown portion combines the epitaxial growth from both sides, and when the growth is further continued, the second group III nitride compound grown uniformly thick on the substrate surface is obtained. A semiconductor 32 is obtained.
The bottom surface of the step does not need to be a substrate. The etching may be stopped at a certain depth of the first group III nitride compound semiconductor 31 or the intermediate surface of the semiconductor layer 31 may be exposed. further,
The intermediate surface of any of a plurality of layers constituting the base layer having at least the first group III nitride compound semiconductor 31 may be exposed as a bottom.

【0020】マスクには、多結晶シリコン、多結晶窒化
物半導体等の多結晶半導体、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素
(SiNx)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコニウム(ZrOX)等
の酸化物、窒化物、チタン(Ti)、タングステン(W)のよ
うな高融点金属、これらの多層膜をもちいることができ
る。マスク上に第2のIII族窒化物系化合物半導体32
が縦成長し難い物質を用いれば良い(請求項2、5)。
The mask is made of a polycrystalline semiconductor such as polycrystalline silicon or polycrystalline nitride semiconductor, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride, or the like.
(SiN x ), oxides such as titanium oxide (TiO x ) and zirconium oxide (ZrO x ), nitrides, refractory metals such as titanium (Ti) and tungsten (W), and multilayer films of these Can be. A second group III nitride compound semiconductor 32 on the mask;
It is only necessary to use a substance that does not easily grow vertically (claims 2 and 5).

【0021】上記の様な速い横方向エピタキシャル成長
は、III族窒化物系化合物半導体層31の段差の側面が
{11−20}面であるとき容易に実現可能である(請
求項3)。このとき例えば横方向エピタキシャル成長中
の成長面の少なくとも上部を{11−20}面のまま保
つことができる。また、第1のIII族窒化物系化合物半
導体と第2のIII族窒化物系化合物半導体とが同組成で
あるならば、速い横方向エピタキシャル成長は容易に実
現可能である(請求項4)。
The above-described rapid lateral epitaxial growth can be easily realized when the side surface of the step of the group III nitride compound semiconductor layer 31 is a {11-20} plane (claim 3). At this time, for example, at least the upper part of the growth surface during the lateral epitaxial growth can be kept as the {11-20} plane. If the first group III nitride compound semiconductor and the second group III nitride compound semiconductor have the same composition, rapid lateral epitaxial growth can be easily realized (claim 4).

【0022】以上のような方法により、第1のIII族窒
化物系化合物半導体層31から伝搬する貫通転位を抑制
し構造的に安定な第2のIII族窒化物系化合物半導体3
2を形成することができる。尚、図1では基板面に垂直
な側面を持つ段差を形成するものを示したが、本発明は
これに限られず、段差の側面は斜めの面でも良い。この
際、段差の底部に底面の無い、断面がV字状のもので、
この上にマスクが形成されていても良い。これらは以下
の説明でも同様である。
According to the above method, threading dislocations propagating from the first group III nitride-based compound semiconductor layer 31 are suppressed, and the second group III nitride-based compound semiconductor 3 is structurally stable.
2 can be formed. Although FIG. 1 shows an example in which a step having a side surface perpendicular to the substrate surface is formed, the present invention is not limited to this, and the side surface of the step may be an oblique surface. At this time, there is no bottom at the bottom of the step, the cross section is V-shaped,
A mask may be formed thereon. These are the same in the following description.

【0023】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
層に素子を形成することで、欠陥の少ない、移動度の大
きい層を有する半導体素子とすることができる(請求項
6)。
By forming an element above the portion of the group III nitride-based compound semiconductor layer obtained in the above step which has been laterally epitaxially grown, a semiconductor element having a layer with few defects and high mobility is obtained. (Claim 6).

【0024】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7)。
By forming a light-emitting device on a portion of the group III nitride-based compound semiconductor layer obtained in the above step which is laterally epitaxially grown, the life of the device or the LD is improved.
(Embodiment 7).

【0025】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8、9)。
又、結晶性の良いIII族窒化物系化合物半導体基板を得
ることができる。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、上記
のように形成された第2のIII族窒化物系化合物半導体
層のうち横方向成長した領域のみを残して、結晶成長の
核となっていた領域をエッチングして、基板を露出させ
たり、上述したように基底層の中間面を露出させて、上
記の横方向成長を繰り返して実行しても良い。即ち、そ
の露出面にマスクが結晶成長の核となる層よりも低くし
た状態で、このマスクの上に第2の横方向成長をさせて
も良い。この場合には、第2の横方向成長において結晶
成長の核となる結晶が横方向成長で形成されたものであ
るので、極めて貫通転位密度が低いので、この結晶を核
として横方向成長する層もさらに貫通転位密度が低いも
のとなる。このようにして、基板面上一様に横方向成長
したIII族窒化物系化合物半導体を得ることが可能とな
る。これらの横方向成長の繰り返し回数は任意である。
Further, by separating only the upper layer of the portion of the group III nitride-based compound semiconductor layer obtained in the above step which has been laterally epitaxially grown from other layers, the crystal in which crystal defects such as dislocations are significantly suppressed can be obtained. A group III nitride-based compound semiconductor having good properties can be obtained (claims 8 and 9).
In addition, a group III nitride compound semiconductor substrate having good crystallinity can be obtained. In addition, "substantially all removal" indicates that the present invention is included in the present invention even if it includes a part in which threading dislocation remains partly from the viewpoint of simplicity in production. In addition, by leaving only the laterally grown region of the second group III nitride compound semiconductor layer formed as described above, the region serving as the nucleus for crystal growth is etched to expose the substrate. Alternatively, the lateral growth may be repeatedly performed by exposing the intermediate surface of the base layer as described above. That is, the second lateral growth may be performed on the exposed surface of the mask with the mask being lower than the layer serving as a nucleus for crystal growth. In this case, since a crystal serving as a nucleus for crystal growth in the second lateral growth is formed by the lateral growth, the threading dislocation density is extremely low. Also has a lower threading dislocation density. In this way, it becomes possible to obtain a group III nitride compound semiconductor that has grown uniformly in the lateral direction on the substrate surface. The number of repetitions of these lateral growths is arbitrary.

【0026】[0026]

【発明の実施の形態】図1に本発明のIII族窒化物系化
合物半導体の製造方法の実施の形態の一例の概略を示
す。図1では、基板1を露出させる例を示している。基
板1上にバッファ層2と、第1のIII族窒化物系化合物
半導体層31とを形成し、トレンチ状にエッチングをす
る(図1の(a))。この際、エッチングにより段差が
生じ、エッチングされなかった面を上段として、側面及
び段差の底部(下段面)が形成される。側面は例えば
{11−20}面である。次に、この段差の低部にの
み、マスク4を段差の上段31aから高くならない厚さ
に形成する。この形成は、一様にマスクをスパッタリン
グ等で形成した後、フォトリフグラフィにより他の部分
を除去する形成方法がある。又、段差の上段31aにレ
ジストを塗布して、一様にマスクを形成して、このレジ
ストを剥離させるというリフトオフ法も使用できる。
FIG. 1 shows an outline of an embodiment of a method for producing a group III nitride compound semiconductor according to the present invention. FIG. 1 shows an example in which the substrate 1 is exposed. A buffer layer 2 and a first group III nitride compound semiconductor layer 31 are formed on a substrate 1 and etched in a trench shape (FIG. 1A). At this time, a step occurs due to the etching, and the side surface and the bottom (lower step surface) of the step are formed with the surface that has not been etched as the upper step. The side surface is, for example, a {11-20} surface. Next, the mask 4 is formed only at the lower part of the step so as not to be higher than the upper part 31a of the step. For this formation, there is a formation method in which after a mask is uniformly formed by sputtering or the like, other portions are removed by photorefrography. Alternatively, a lift-off method may be used in which a resist is applied to the upper step 31a of the step, a mask is uniformly formed, and the resist is peeled off.

【0027】次に横方向エピタキシャル成長する条件
で、段差の側面及び上面を核として第2のIII族窒化物
系化合物半導体32のエピタキシャル成長を行う。有機
金属成長法を用いれば、成長面を{11−20}面に保
ったまま横方向エピタキシャル成長が容易に可能であ
る。こうして、段差の側面の横方向成長が生じるなら
ば、第2のIII族窒化物系化合物半導体32のその部分
については、マスク4からの貫通転位が伝搬しない(図
1の(b))。こうして、段差の両側面の横方向成長が
エッチングされた部分の上方で合体するよう、エッチン
グ形状と横方向エピタキシャル成長条件とを設定するこ
とで、エッチングされた上部の第2のIII族窒化物系化
合物半導体32には貫通転位が抑制された領域を形成す
ることができる(図1の(c))。図1(b)の横方向
成長工程において、成長温度と圧力及び供給する原料の
III/V比を最適化することで、横方向成長を縦方向成長
よりも極めて速くすることが可能である。
Next, under the condition of lateral epitaxial growth, the second group III nitride-based compound semiconductor 32 is epitaxially grown using the side and upper surfaces of the step as nuclei. If the organic metal growth method is used, lateral epitaxial growth can be easily performed while maintaining the growth surface at the {11-20} plane. Thus, if lateral growth of the side surface of the step occurs, the threading dislocation from the mask 4 does not propagate to that part of the second group III nitride compound semiconductor 32 (FIG. 1B). Thus, by setting the etching shape and the lateral epitaxial growth conditions so that the lateral growth on both side surfaces of the step unite above the etched portion, the etched second group III nitride-based compound is formed. A region in which threading dislocations are suppressed can be formed in the semiconductor 32 (FIG. 1C). In the lateral growth step of FIG. 1B, the growth temperature and pressure and the supply
By optimizing the III / V ratio, lateral growth can be much faster than vertical growth.

【0028】また、図2のように、基底層として基板上
に形成されたバッファ層、及びこのバッファ層上にエピ
タキシャル成長したIII族窒化物系化合物半導体層を1
周期として、複数周期形成された層を横方向成長の結晶
の核として使用するものでも良い。図2では、バッファ
層21、III族窒化物系化合物半導体層22、バッファ
層23、III族窒化物系化合物半導体層31をこの順に
形成し、III族窒化物系化合物半導体層31をエッチン
グして段差の底部にバッファ層23が露出する例を示し
ている。この例では、このバッファ層23の上に、マス
ク4が残された第1のIII族窒化物系化合物半導体層3
1の上面31aよりも出ない厚さに形成される。更に
は、図2の(a)のような工程の段階で、III族窒化物
系化合物半導体層31の厚さより深いエッチングをして
段差の底部がバッファ層21とし、このバッファ層21
の上にIII族窒化物系化合物半導体層31の上面から出
ない厚さでマスク4を形成する製造方法(図3)でも良
い。いずれも段差の下段上方に形成されるIII族窒化物
系化合物半導体層32は、主に段差の上段の最上層のII
I族窒化物系化合物半導体層31を核とした横方向エピ
タキシャル成長により形成され、縦方向に伝搬する貫通
転位の抑制された領域とすることができる。その他、効
果はすでに述べた図1の場合と同様である。
As shown in FIG. 2, a buffer layer formed on a substrate as a base layer, and a group III nitride-based compound semiconductor layer epitaxially grown on the buffer layer are separated by one.
As the period, a layer formed in a plurality of periods may be used as a nucleus of a crystal grown in the lateral direction. In FIG. 2, a buffer layer 21, a group III nitride compound semiconductor layer 22, a buffer layer 23, and a group III nitride compound semiconductor layer 31 are formed in this order, and the group III nitride compound semiconductor layer 31 is etched. An example is shown in which the buffer layer 23 is exposed at the bottom of the step. In this example, the first group III nitride-based compound semiconductor layer 3 with the mask 4 left on the buffer layer 23
1 is formed so as not to protrude from the upper surface 31a. Further, at the stage of the process as shown in FIG. 2A, etching is performed deeper than the thickness of the group III nitride compound semiconductor layer 31 so that the bottom of the step becomes the buffer layer 21.
(FIG. 3) in which the mask 4 is formed with a thickness that does not protrude from the upper surface of the group III nitride compound semiconductor layer 31. In any case, the group III nitride compound semiconductor layer 32 formed above the lower part of the step is mainly composed of the uppermost layer II of the upper part of the step.
A region formed by lateral epitaxial growth with the group I nitride-based compound semiconductor layer 31 as a nucleus and in which threading dislocations propagating in the vertical direction can be suppressed. Other effects are the same as those in the case of FIG.

【0029】上記の発明の実施の形態としては、次の中
からそれぞれ選択することができる。
The embodiment of the invention described above can be selected from each of the following.

【0030】基板上にIII族窒化物系化合物半導体を順
次積層を形成する場合は、基板としてはサファイア、シ
リコン(Si)、炭化ケイ素(SiC)、スピネル(MgAl2O4)、Zn
O、MgOその他の無機結晶基板、リン化ガリウム又は砒化
ガリウムのようなIII-V族化合物半導体あるいは窒化ガ
リウム(GaN)その他のIII族窒化物系化合物半導体等を用
いることができる。
When a group III nitride compound semiconductor is sequentially formed on a substrate, sapphire, silicon (Si), silicon carbide (SiC), spinel (MgAl 2 O 4 ), Zn
O, MgO or other inorganic crystal substrates, III-V group compound semiconductors such as gallium phosphide or gallium arsenide, or group III nitride compound semiconductors such as gallium nitride (GaN) can be used.

【0031】III族窒化物系化合物半導体層を形成する
方法としては有機金属気相成長法(MOCVD又はMOVPE)が
好ましいが、分子線気相成長法(MBE)、ハライド気相
成長法(Halide VPE)、液相成長法(LPE)等を用いて
も良く、各層を各々異なる成長方法で形成しても良い。
As a method for forming the group III nitride-based compound semiconductor layer, metal organic chemical vapor deposition (MOCVD or MOVPE) is preferable, but molecular beam vapor deposition (MBE), halide vapor deposition (Halide VPE). ), Liquid phase epitaxy (LPE) or the like may be used, and each layer may be formed by a different growth method.

【0032】例えばサファイア基板上にIII族窒化物系
化合物半導体積層する際、結晶性良く形成させるため、
サファイア基板との格子不整合を是正すべくバッファ層
を形成することが好ましい。他の基板を使用する場合も
バッファ層を設けることが望ましい。バッファ層として
は、低温で形成させたIII族窒化物系化合物半導体AlxGa
yIn1-x-yN(0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1)、より好ま
しくはAlxGa1-xN(0≦x≦1)が用いられる。このバッフ
ァ層は単層でも良く、組成等の異なる多重層としても良
い。バッファ層の形成方法は、380〜420℃の低温で形成
するものでも良く、逆に1000〜1180℃の範囲で、MOC
VD法で形成しても良い。また、DCマグネトロンスパ
ッタ装置を用いて、高純度金属アルミニウムと窒素ガス
を原材料として、リアクティブスパッタ法によりAlNか
ら成るバッファ層を形成することもできる。同様に一般
式AlxGayIn1-x-yN(0≦x≦1, 0≦y≦1, 0≦x+y≦1、組
成比は任意)のバッファ層を形成することができる。更
には蒸着法、イオンプレーティング法、レーザアブレー
ション法、ECR法を用いることができる。物理蒸着法
によるバッファ層は、200〜600℃で行うのが望ましい。
さらに望ましくは300〜500℃であり、さらに望ましくは
350〜450℃である。これらのスパッタリング法等の物理
蒸着法を用いた場合には、バッファ層の厚さは、100〜3
000Åが望ましい。さらに望ましくは、100〜400Åが望
ましく、最も望ましくは、100〜300Åである。多重層と
しては、例えばAlxGa1-xN(0≦x≦1)から成る層とGaN
層とを交互に形成する、組成の同じ層を形成温度を例え
ば600℃以下と1000℃以上として交互に形成するなどの
方法がある。勿論、これらを組み合わせても良く、多重
層は3種以上のIII族窒化物系化合物半導体AlxGayIn
1-x-yN(0≦x≦1, 0≦y≦1,0≦x+y≦1)を積層しても良
い。一般的には緩衝層は非晶質であり、中間層は単結晶
である。緩衝層と中間層を1周期として複数周期形成し
ても良く、繰り返しは任意周期で良い。繰り返しは多い
ほど結晶性が良くなる。
For example, when laminating a group III nitride compound semiconductor on a sapphire substrate, in order to form it with good crystallinity,
It is preferable to form a buffer layer to correct lattice mismatch with the sapphire substrate. When using another substrate, it is desirable to provide a buffer layer. As the buffer layer, a group III nitride compound semiconductor Al x Ga formed at a low temperature is used.
y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1), more preferably Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1). This buffer layer may be a single layer or a multilayer having different compositions and the like. The buffer layer may be formed at a low temperature of 380 to 420 ° C.
It may be formed by a VD method. Alternatively, a buffer layer made of AlN can be formed by a reactive sputtering method using a high-purity metal aluminum and a nitrogen gas as raw materials using a DC magnetron sputtering apparatus. Similarly general formula Al x Ga y In 1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1, the composition ratio is optional) can form a buffer layer. Further, a vapor deposition method, an ion plating method, a laser ablation method, and an ECR method can be used. The buffer layer formed by physical vapor deposition is desirably formed at 200 to 600 ° C.
More preferably, the temperature is 300 to 500 ° C, and more preferably,
350-450 ° C. When a physical vapor deposition method such as these sputtering methods is used, the thickness of the buffer layer is 100 to 3
000Å is desirable. More preferably, it is 100 to 400 °, most preferably 100 to 300 °. As the multilayer, for example, a layer composed of Al x Ga 1-x N (0 ≦ x ≦ 1) and GaN
There is a method in which layers are alternately formed, and layers having the same composition are alternately formed at a formation temperature of, for example, 600 ° C. or lower and 1000 ° C. or higher. Of course, these may be combined, and the multilayer is composed of three or more group III nitride-based compound semiconductors Al x Ga y In
1-xy N (0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x + y ≦ 1) may be stacked. Generally, the buffer layer is amorphous and the intermediate layer is single crystal. A plurality of cycles may be formed with the buffer layer and the intermediate layer as one cycle, and the repetition may be an arbitrary cycle. The more repetitions, the better the crystallinity.

【0033】バッファ層及び上層のIII族窒化物系化合
物半導体は、III族元素の組成の一部は、ボロン(B)、タ
リウム(Tl)で置き換えても、また、窒素(N)の組成一部
をリン(P)、ヒ素(As)、アンチモン(Sb)、ビスマス(Bi)
で置き換えても本発明を実質的に適用できる。また、こ
れら元素を組成に表示できない程度のドープをしたもの
でも良い。例えば組成にインジウム(In)、ヒ素(As)を有
しないIII族窒化物系化合物半導体であるAlxGa1-xN(0
≦x≦1)に、アルミニウム(Al)、ガリウム(Ga)よりも原
子半径の大きなインジウム(In)、又は窒素(N)よりも原
子半径の大きなヒ素(As)をドープすることで、窒素原子
の抜けによる結晶の拡張歪みを圧縮歪みで補償し結晶性
を良くしても良い。この場合はアクセプタ不純物がIII
族原子の位置に容易に入るため、p型結晶をアズグロー
ンで得ることもできる。このようにして結晶性を良くす
ることで本願発明と合わせて更に貫通転位を100乃至
1000分の1程度にまで下げることもできる。バッフ
ァ層とIII族窒化物系化合物半導体層とが2周期以上で
形成されている基底層の場合、各III族窒化物系化合物
半導体層に主たる構成元素よりも原子半径の大きな元素
をドープすると更に良い。なお、発光素子として構成す
る場合は、本来III族窒化物系化合物半導体の2元系、
若しくは3元系を用いることが望ましい。
In the group III nitride compound semiconductor of the buffer layer and the upper layer, part of the group III element composition may be replaced with boron (B) or thallium (Tl), or the composition of nitrogen (N) may be reduced. Parts are phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), bismuth (Bi)
The present invention can be substantially applied even if it is replaced by. Further, these elements may be doped to such an extent that they cannot be displayed in composition. For example, a group III nitride-based compound semiconductor having no indium (In) or arsenic (As) in the composition of Al x Ga 1-x N (0
≦ x ≦ 1), by doping aluminum (Al), indium (In) having a larger atomic radius than gallium (Ga), or arsenic (As) having a larger atomic radius than nitrogen (N), a nitrogen atom The crystal distortion may be improved by compensating for the expansion strain of the crystal due to the loss of the crystal with the compression strain. In this case, the acceptor impurity is III
A p-type crystal can also be obtained by as-grown since it easily enters the position of the group atom. By improving the crystallinity in this way, threading dislocations can be further reduced to about 100 to 1000 times in accordance with the present invention. In the case of a base layer in which the buffer layer and the group III nitride compound semiconductor layer are formed in two or more periods, when each group III nitride compound semiconductor layer is doped with an element having a larger atomic radius than the main constituent element, good. In the case where the light emitting device is configured as a light emitting device, a binary system of a group III nitride-based compound semiconductor,
Alternatively, it is desirable to use a ternary system.

【0034】n型のIII族窒化物系化合物半導体層を形
成する場合には、n型不純物として、Si、Ge、Se、Te、
C等IV族元素又はVI族元素を添加することができる。ま
た、p型不純物としては、Zn、Mg、Be、Ca、Sr、Ba等II
族元素又はIV族元素を添加することができる。これらを
複数或いはn型不純物とp型不純物を同一層にドープし
ても良い。
When an n-type group III nitride compound semiconductor layer is formed, Si, Ge, Se, Te,
A group IV element or a group VI element such as C can be added. Examples of p-type impurities include Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba.
A Group IV element or a Group IV element can be added. These may be doped with plural or n-type impurities and p-type impurities in the same layer.

【0035】横方向エピタキシャル成長としては成長面
が基板に垂直となるものが望ましいが、基板に対して斜
めのファセット面のまま成長するものでも良い。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。垂直面であれば、貫通転位密度が極めて小さいの
で、横方向成長領域の結晶性が向上する。又、傾斜した
ファセット面であれば、貫通転位が曲げられて、横方向
成長領域にも貫通転位が形成されるが、その上に厚く形
成すると縦方向には伸びないため、この横方向領域に厚
く形成された層は貫通転位密度が低い。
As the lateral epitaxial growth, it is preferable that the growth surface is perpendicular to the substrate, but it is also possible to grow the crystal while keeping the facet surface oblique to the substrate. At this time, the cross section may have a V-shaped section without a bottom surface at the bottom of the step. In the case of a vertical plane, the threading dislocation density is extremely low, so that the crystallinity of the lateral growth region is improved. If the facet is inclined, threading dislocations are bent and threading dislocations are also formed in the lateral growth region. A thicker layer has a lower threading dislocation density.

【0036】横方向エピタキシャル成長としては、横方
向エピタキシャル成長面の少なくとも上部と基板面とは
垂直であることがより望ましく、更にはいずれもIII族
窒化物系化合物半導体の{11−20}面であることが
より望ましい。
As for the lateral epitaxial growth, it is more preferable that at least the upper part of the lateral epitaxial growth surface and the substrate surface are perpendicular to each other, and it is more preferable that all of them are {11-20} planes of a group III nitride compound semiconductor. Is more desirable.

【0037】エッチングする際は、深さと幅の関係か
ら、横方向エピタキシャル成長により塞がれるか、又
は、架橋されるように段差を設ける。
At the time of etching, due to the relationship between depth and width, steps are provided so as to be closed or cross-linked by lateral epitaxial growth.

【0038】基底層を複層として、例えば、AlN、AlxGa
1-xN又はAlxGayIn1-x-yN(x≠0)からなる層とし、第1
のIII族窒化物系化合物半導体をGaNとするならば、Al
N、AlxGa1-xN又はAlxGayIn1-x-yN(x≠0)からなる層
は、Cl2、BCl3などの塩素を含むプラズマエッチングの
際ストッパ層として働くので、段差の深さを調整するの
に好都合である。バッファ層とIII族窒化物系化合物半
導体層を任意周期繰り返した基底層の最も上のバッファ
層として、この層を露出させるようにエッチングさせる
時も同様である。これにより、マスクからの縦方向成長
を抑えて第1のIII族窒化物系化合物半導体層側面から
の横方向成長を促進させる条件を容易に設定することが
できる。これは、段差の設計をも容易とし、段差の深さ
を浅いものとすることも可能である。浅い場合には、第
1のIII族窒化物系化合物半導体層の上面から成長して
横方向に成長する成長過程が支配的になると考えられ
る。いずれにしても、マスク上では横方向成長が可能で
ある。
The base layer is composed of multiple layers, for example, AlN, Al x Ga
1-x N or the Al x Ga y In 1-xy N (x ≠ 0) consists of a layer, the first
If GaN is used as the Group III nitride compound semiconductor of
The layer made of N, Al x Ga 1-x N or Al x Ga y In 1-xy N (x ≠ 0) acts as a stopper layer during plasma etching containing chlorine such as Cl 2 or BCl 3 , so that a step is formed. It is convenient to adjust the depth of the light. The same applies to the case where the buffer layer and the group III nitride compound semiconductor layer are repeated at an arbitrary period as the uppermost buffer layer of the base layer and the layer is etched so as to expose this layer. This makes it possible to easily set conditions for suppressing the vertical growth from the mask and promoting the lateral growth from the side surface of the first group III nitride compound semiconductor layer. This facilitates the design of the step and makes it possible to reduce the depth of the step. When the depth is shallow, it is considered that the growth process of growing from the upper surface of the first group III nitride-based compound semiconductor layer and growing laterally becomes dominant. In any case, lateral growth is possible on the mask.

【0039】基板上に積層するIII族窒化物系化合物半
導体層の結晶軸方向が予想できる場合は、III族窒化物
系化合物半導体層のa面({11−20}面)又はm面
({1−100}面)に垂直となるようストライプ状に
マスク或いはエッチングを施すことが有用である。な
お、島状、格子状等に、上記ストライプ及びマスクを任
意に設計して良い。横方向エピタキシャル成長面は、基
板面に垂直なものの他、基板面に対し斜めの角度の成長
面でも良い。III族窒化物系化合物半導体層のa面とし
て(11−20)面を横方向エピタキシャル成長面とす
るには例えばストライプの長手方向はIII族窒化物系化
合物半導体層のm面である(1−100)面に垂直とす
る。例えば基板をサファイアのa面又はc面とする場合
は、どちらもサファイアのm面がその上に形成されるII
I族窒化物系化合物半導体層のa面と通常一致するの
で、これに合わせてエッチングを施す。点状、格子状そ
の他の島状とする場合も、輪郭(側壁)を形成する各面
が{11−20}面とすることが望ましい。
When the crystal axis direction of the group III nitride-based compound semiconductor layer laminated on the substrate can be predicted, the a-plane ({11-20} plane) or m-plane ({ It is useful to perform masking or etching in a stripe shape so as to be perpendicular to the (1-100 ° plane). The stripes and the mask may be arbitrarily designed in an island shape, a lattice shape, or the like. The lateral epitaxial growth surface may be a growth surface that is perpendicular to the substrate surface or a growth surface that is oblique to the substrate surface. To make the (11-20) plane the lateral epitaxial growth plane as the a-plane of the group III nitride compound semiconductor layer, for example, the longitudinal direction of the stripe is the m plane of the group III nitride compound semiconductor layer (1-100). ) Perpendicular to the plane. For example, when the substrate is the a-plane or the c-plane of sapphire, in both cases, the m-plane of sapphire is formed thereon.
Since it usually coincides with the a-plane of the group I nitride-based compound semiconductor layer, etching is performed accordingly. Also in the case of a point-like, lattice-like, or other island-like shape, it is preferable that each surface forming the contour (side wall) is a {11-20} plane.

【0040】マスクは、多結晶シリコン、多結晶窒化物
半導体等の多結晶半導体、酸化珪素(SiOx)、窒化珪素(S
iNx)、酸化チタン(TiOX)、酸化ジルコニウム(ZrOX)等の
酸化物、窒化物、チタン(Ti)、タングステン(W)のよう
な高融点金属、これらの多層膜をもちいることができ
る。これらの成膜方法は蒸着、スパッタ、CVD等の気
相成長法の他、任意である。この材料は、第1のIII族
窒化物系化合物半導体層を残すために使用するマスクに
も使用することができる。尚、エッチンクに使用するマ
スクは横方向成長時には、除去して、第1のIII族窒化
物系化合物半導体層の上面を露出させる。
The mask is made of a polycrystalline semiconductor such as polycrystalline silicon or a polycrystalline nitride semiconductor, silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (S
iN x ), oxides such as titanium oxide (TiO x ) and zirconium oxide (ZrO x ), nitrides, refractory metals such as titanium (Ti) and tungsten (W), and multilayer films of these it can. These film forming methods are optional in addition to vapor deposition methods such as vapor deposition, sputtering, and CVD. This material can also be used for a mask used to leave the first group III nitride compound semiconductor layer. Note that the mask used for etching is removed during the lateral growth to expose the upper surface of the first group III nitride-based compound semiconductor layer.

【0041】エッチングをする場合は反応性イオンエッ
チング(RIE)が望ましいが、任意のエッチング方法
を用いることができる。基板面に垂直な側面を有する段
差を形成するのでないものとして、異方性エッチングに
より例えば段差の底部に底面の無い、断面がV字状のも
のを形成しても良い。
When etching is performed, reactive ion etching (RIE) is desirable, but any etching method can be used. Instead of forming a step having a side surface perpendicular to the substrate surface, an anisotropic etching may be used to form, for example, a V-shaped section having no bottom surface at the bottom of the step.

【0042】上記の貫通転位の抑制された領域を有する
III族窒化物系化合物半導体の、全体或いは貫通転位の
抑制された領域を中心としてその上部にFET、発光素
子等の半導体素子を形成することができる。発光素子の
場合は、発光層は多重量子井戸構造(MQW)、単一量
子井戸構造(SQW)の他、ホモ構造、ヘテロ構造、ダ
ブルヘテロ構造のものが考えられるが、pin接合或い
はpn接合等により形成しても良い。
Having a region in which the threading dislocation is suppressed.
Semiconductor elements such as FETs and light-emitting elements can be formed over the entire group III nitride-based compound semiconductor or over a region where threading dislocations are suppressed. In the case of a light-emitting element, the light-emitting layer may have a homo-structure, a hetero-structure, or a double-hetero structure in addition to a multiple quantum well structure (MQW) and a single quantum well structure (SQW). May be formed.

【0043】上述の、貫通転位の抑制された領域を有す
るIII族窒化物系化合物半導体を、例えば基板1、バッ
ファ層2及びエッチングにより段差を設けた貫通転位の
抑制されていない部分を除去して、III族窒化物系化合
物半導体基板とすることができる。この上にIII族窒化
物系化合物半導体素子を形成することが可能であり、或
いはより大きなIII族窒化物系化合物半導体結晶を形成
するための基板として用いることができる。除去方法と
しては、メカノケミカルポリッシングの他、任意であ
る。
The above-described group III nitride compound semiconductor having a region in which threading dislocation is suppressed is removed by removing, for example, the substrate 1, the buffer layer 2, and a portion where a step is formed by etching to prevent threading dislocation. And a group III nitride-based compound semiconductor substrate. A group III nitride compound semiconductor element can be formed thereon, or can be used as a substrate for forming a larger group III nitride compound semiconductor crystal. The removal method is optional in addition to the mechanochemical polishing.

【0044】以下、発明の具体的な実施例に基づいて説
明する。実施例として発光素子をあげるが、本発明は下
記実施例に限定されるものではなく、任意の素子に適用
できるIII族窒化物系化合物半導体の製造方法を開示し
ている。
Hereinafter, description will be made based on specific embodiments of the present invention. Although a light-emitting device will be described as an example, the present invention is not limited to the following example, and discloses a method of manufacturing a group III nitride compound semiconductor applicable to any device.

【0045】本発明のIII族窒化物系化合物半導体は、
有機金属化合物気相成長法(以下「MOVPE」と示す)に
よる気相成長により製造された。用いられたガスは、ア
ンモニア(NH3)とキャリアガス(H2又はN2)とトリメチル
ガリウム(Ga(CH3)3,以下「TMG」と記す)とトリメチ
ルアルミニウム(Al(CH3)3,以下「TMA」と記す)、ト
リメチルインジウム(In(CH3)3,以下「TMI」と記
す)、シクロペンタジエニルマグネシウム(Mg(C
5H5)2、以下「Cp2Mg」と記す)である。
The group III nitride compound semiconductor of the present invention is:
It was manufactured by vapor phase growth by metal organic compound vapor phase epitaxy (hereinafter referred to as “MOVPE”). The gases used were ammonia (NH 3 ), carrier gas (H 2 or N 2 ), trimethylgallium (Ga (CH 3 ) 3 , hereinafter referred to as “TMG”) and trimethylaluminum (Al (CH 3 ) 3 , Hereinafter, referred to as “TMA”, trimethylindium (In (CH 3 ) 3 , hereinafter referred to as “TMI”), cyclopentadienyl magnesium (Mg (C
5 H 5) 2, which is hereinafter referred to as "Cp 2 Mg").

【0046】〔第1実施例〕本実施例の工程を図1に示
す。有機洗浄及び熱処理により洗浄したa面を主面と
し、単結晶のサファイア基板1上に、温度を400℃まで
低下させて、H2を10L/min、NH3を5L/min、TMAを20μmol
/minで約3分間供給してAlNのバッファ層2を約40nmの厚
さに形成した。次に、サファイア基板1の温度を1000℃
に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol
/minで導入し、膜厚約0.5μmのGaN層31を形成した。
[First Embodiment] FIG. 1 shows the steps of this embodiment. The temperature was lowered to 400 ° C., H 2 was 10 L / min, NH 3 was 5 L / min, and TMA was 20 μmol on the single crystal sapphire substrate 1 with the a-plane cleaned by organic cleaning and heat treatment as the main surface.
The buffer layer 2 of AlN was formed at a thickness of about 40 nm by supplying at about / min for about 3 minutes. Next, the temperature of the sapphire substrate 1 is set to 1000 ° C.
Held in, 300 [mu] mol of H 2 20L / min, the NH 3 10L / min, and TMG
/ min to form a GaN layer 31 having a thickness of about 0.5 μm.

【0047】ハードベークレジストマスクを使用して、
反応性イオンエッチング(RIE)を用いた選択ドライ
エッチングにより、幅10μm、間隔10μm、深さ0.5μmの
ストライプ状にエッチングした。これにより、GaN層3
1の幅10μm、段差0.5μmの上段と、幅10μmの露出した
基板1とが交互に形成された(図1の(a))。この
時、深さ0.5μmの段差を形成する側面は、GaN層31の
{11−20}面とした。
Using a hard bake resist mask,
By selective dry etching using reactive ion etching (RIE), etching was performed in a stripe shape having a width of 10 μm, an interval of 10 μm, and a depth of 0.5 μm. Thereby, the GaN layer 3
The upper part of the substrate 1 having a width of 10 μm and a step of 0.5 μm and the exposed substrate 1 having a width of 10 μm were alternately formed (FIG. 1A). At this time, the side surface on which a step having a depth of 0.5 μm was formed was the {11-20} surface of the GaN layer 31.

【0048】次に、一様に二酸化シリコン膜(SiO2)をス
パッタで形成した。その後、レジストを塗布してフォト
リフグラフ工程を経て、その二酸化シリコン膜を残す部
分にレジストを残し、レジストで覆われていない部分を
ウエットエッチングした。これにより、図1(a)に示
す構造のウエハが得られた。
Next, a silicon dioxide film (SiO 2 ) was uniformly formed by sputtering. After that, a resist was applied, and a photorefgraph process was performed. The resist was left in a portion where the silicon dioxide film was left, and a portion not covered with the resist was wet-etched. As a result, a wafer having the structure shown in FIG. 1A was obtained.

【0049】次に、サファイア基板1の温度を1150℃に
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを2μmol/min
で導入し、GaN層31の深さ0.5μmの段差を形成する側
面である{11−20}面を核としてGaN層32を横方
向エピタキシャル成長により形成した。この時、段差の
上面の縦成長はほとんどなく、底部であるマスク4から
の縦成長は全くなかった(図1の(b))。こうして主
に{11−20}面を成長面とする横方向エピタキシャ
ル成長により段差が埋められるか、マスク4との間に微
小間隙を有した架橋構造が得られ、表面が平坦となった
(図1の(c))。こののち、H2を20L/min、NH3を10L/
min、TMGを300μmol/minで導入し、GaN層32を成長さ
せ、GaN層31とGaN層32とを合計3μmの厚さとした。
GaN層32の、GaN層31の深さ0.5μmの段差の底部上方
に形成された部分は、段差の上面上方に形成された部分
に比して貫通転位が著しく抑えられた。
Next, the temperature of the sapphire substrate 1 was maintained at 1150 ° C., H 2 was 20 L / min, NH 3 was 10 L / min, and TMG was 2 μmol / min.
And a GaN layer 32 was formed by lateral epitaxial growth with the {11-20} plane, which is the side surface on which a step having a depth of 0.5 μm is formed, of the GaN layer 31 as a nucleus. At this time, there was almost no vertical growth on the upper surface of the step, and no vertical growth from the mask 4 at the bottom (FIG. 1B). In this manner, steps are filled by lateral epitaxial growth mainly with the {11-20} plane as the growth plane, or a crosslinked structure having a small gap between the mask 4 and the mask 4 is obtained, and the surface becomes flat (FIG. 1). (C)). Thereafter, the H 2 20L / min, the NH 3 10L /
The GaN layer 32 was grown by introducing min and TMG at 300 μmol / min, and the GaN layer 31 and the GaN layer 32 were made to have a total thickness of 3 μm.
In the portion of the GaN layer 32 formed above the bottom of the step having a depth of 0.5 μm of the GaN layer 31, threading dislocation was significantly suppressed as compared with the portion formed above the top of the step.

【0050】〔第2実施例〕本実施例では、図2のよう
な多重層から成る基底層を用いた。有機洗浄及び熱処理
により洗浄したa面を主面とし、単結晶のサファイア基
板1上に、温度を400℃まで低下させて、H2を10L/min、
NH3を5L/min、TMAを20μmol/minで約3分間供給して第1
のAlN層(第1の緩衝層)21を約40nmの厚さに形成し
た。次に、サファイア基板1の温度を1000℃に保持し、
H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol/minで導入
し、膜厚約0.3μmのGaN層(中間層)22を形成した。
次に温度を400℃まで低下させて、H2を10L/min、NH3を5
L/min、TMAを20μmol/minで約3分間供給して第2のAlN
層(第2の緩衝層)23を約40nmの厚さに形成した。次
に、サファイア基板1の温度を1000℃に保持し、H2を20
L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol/minで導入し、膜
厚約0.5μmのGaN層31を形成した。こうして、膜厚約4
0nmの第1のAlN層(第1の緩衝層)21、膜厚約0.3μm
のGaN層(中間層)22、膜厚約40nmの第2のAlN層(第
2の緩衝層)23、膜厚約0.5μmのGaN層31から成る
基底層20を形成した。一般的には緩衝層は非晶質であ
り、中間層は単結晶である。緩衝層と中間層を1周期と
して複数周期形成しても良く、繰り返しは任意周期で良
い。繰り返しは多いほど結晶性が良くなる。
[Second Embodiment] In this embodiment, a base layer composed of multiple layers as shown in FIG. 2 is used. With the a-plane cleaned by organic cleaning and heat treatment as the main surface, the temperature was lowered to 400 ° C. on the single-crystal sapphire substrate 1 to reduce H 2 to 10 L / min.
Supply NH 3 at 5 L / min and TMA at 20 μmol / min for about 3 minutes to
AlN layer (first buffer layer) 21 was formed to a thickness of about 40 nm. Next, the temperature of the sapphire substrate 1 is maintained at 1000 ° C.
Of H 2 was introduced 20L / min, the NH 3 10L / min, and TMG at 300 [mu] mol / min, to form the GaN layer having a thickness of about 0.3μm (intermediate layer) 22.
Next, the temperature was lowered to 400 ° C., H 2 was 10 L / min, NH 3 was 5
L / min and TMA at 20 μmol / min for about 3 minutes to feed the second AlN
The layer (second buffer layer) 23 was formed to a thickness of about 40 nm. Then, maintaining the temperature of the sapphire substrate 1 to 1000 ° C., the H 2 20
L / min, NH 3 were introduced at 10 L / min, and TMG was introduced at 300 μmol / min to form a GaN layer 31 having a thickness of about 0.5 μm. Thus, a film thickness of about 4
0 nm first AlN layer (first buffer layer) 21, thickness about 0.3 μm
A GaN layer (intermediate layer) 22, a second AlN layer (second buffer layer) 23 having a thickness of about 40 nm, and a GaN layer 31 having a thickness of about 0.5 μm. Generally, the buffer layer is amorphous and the intermediate layer is single crystal. A plurality of cycles may be formed with the buffer layer and the intermediate layer as one cycle, and the repetition may be an arbitrary cycle. The more repetitions, the better the crystallinity.

【0051】次にハードベークレジストマスクを使用し
て、反応性イオンエッチング(RIE)を用いた選択ド
ライエッチングにより、幅10μm、間隔10μm、深さ0.5
μmのストライプ状にエッチングした。これにより、GaN
層31の幅10μm、段差0.5μmの上段と、幅10μmの露出
した第2のAlN層23(下段の底部)とが交互に形成さ
れた(図2)。この時、深さ0.5μmの段差を形成する側
面は、GaN層31の{11−20}面とした。
Next, using a hard bake resist mask, selective dry etching using reactive ion etching (RIE) was performed to obtain a width of 10 μm, an interval of 10 μm, and a depth of 0.5 μm.
Etching was performed in a stripe shape of μm. With this, GaN
The upper part of the layer 31 having a width of 10 μm and the step difference of 0.5 μm and the exposed second AlN layer 23 having a width of 10 μm (bottom part of the lower part) were formed alternately (FIG. 2). At this time, the side surface on which a step having a depth of 0.5 μm was formed was the {11-20} surface of the GaN layer 31.

【0052】次に、上記した第1実施例と同様な方法に
より、第2のAlN層23の上にマスク4を形成した。マ
スク4の厚さは、マスクがGaN層31の上に出ることの
ない厚さである。
Next, a mask 4 was formed on the second AlN layer 23 in the same manner as in the first embodiment. The thickness of the mask 4 is a thickness at which the mask does not come out on the GaN layer 31.

【0053】次に、サファイア基板1の温度を1150℃に
保持し、H2を20L/min、NH3を10L/min、TMGを2μmol/min
で導入し、GaN層31の深さ0.5μmの段差を形成する側
面である{11−20}面を核としてGaN層32を横方
向エピタキシャル成長により形成した。この時、段差の
上面からの縦方向成長はほとんどなかった。又、底部の
マスク4の上には縦方向の成長はなかった。こうして主
に{11−20}面を成長面とする横方向エピタキシャ
ル成長により段差が埋められるか、架橋構造の横方向成
長領域が得られ、表面が平坦となった。こののち、H2
20L/min、NH3を10L/min、TMGを300μmol/minで導入し、
GaN層32を成長させ、GaN層31とGaN層32とを合計3
μmの厚さとした。GaN層32の、GaN層31の深さ0.5μ
mの段差の底部上方に形成された部分は、段差の上面上
方に形成された部分に比して貫通転位が著しく抑えられ
た。
Next, the temperature of the sapphire substrate 1 was maintained at 1150 ° C., H 2 was 20 L / min, NH 3 was 10 L / min, and TMG was 2 μmol / min.
And a GaN layer 32 was formed by lateral epitaxial growth with the {11-20} plane, which is the side surface on which a step having a depth of 0.5 μm is formed, of the GaN layer 31 as a nucleus. At this time, there was almost no vertical growth from the upper surface of the step. Also, there was no vertical growth on the bottom mask 4. In this way, the steps were filled by the lateral epitaxial growth mainly with the {11-20} plane as the growth plane, or a lateral growth region of a crosslinked structure was obtained, and the surface became flat. After this, H 2
20 L / min, NH 3 was introduced at 10 L / min, TMG was introduced at 300 μmol / min,
The GaN layer 32 is grown, and the GaN layer 31 and the GaN layer 32 are
The thickness was set to μm. 0.5 μm in depth of the GaN layer 31 of the GaN layer 32
In the portion formed above the bottom of the step m, threading dislocations were significantly suppressed as compared with the portion formed above the top of the step.

【0054】〔第3実施例〕本実施例では、第2実施例
と同様にサファイア基板1上に膜厚約40nmの第1のAlN
層(第1の緩衝層)21、膜厚約0.3μmのGaN層(中間
層)22、膜厚約40nmの第2のAlN層(第2の緩衝層)
23、膜厚約0.5μmのGaN層31から成る基底層20を
形成したのち、約0.8μmのエッチングをして、GaN層3
1を最上層とするの幅10μm、段差0.8μmの上段と、幅1
0μmの露出した第1のAlN層21(下段の底部)とを交
互に形成した(図3)。この時、深さ0.8μmの段差を形
成する側面は、GaN層31、第2のAlN層(第2の緩衝
層)23、GaN層(中間層)22の{11−20}面と
した。マスク4は第1のAlN層21の上にGaN層31の上
に出ることがない厚さに形成されている。こうして主に
{11−20}面を成長面とする横方向エピタキシャル
成長を第2実施例と同様に行い、表面が平坦となったの
ち、GaN層32を成長させ、GaN層31とGaN層32とを
合計3μmの厚さとした。GaN層32の、GaN層31、第2
のAlN層(第2の緩衝層)23及びGaN層(中間層)22
の深さ約0.8μmの段差の底部にあるマスク4の上方に形
成された部分は、段差の上面上方に形成された部分に比
して貫通転位が著しく抑えられた。
[Third Embodiment] In this embodiment, as in the second embodiment, a first AlN film having a thickness of about 40 nm is formed on a sapphire substrate 1.
Layer (first buffer layer) 21, GaN layer (intermediate layer) 22 with a thickness of about 0.3 μm, second AlN layer (second buffer layer) with a thickness of about 40 nm
23, after forming the base layer 20 composed of the GaN layer 31 having a thickness of about 0.5 μm, etching about 0.8 μm to form the GaN layer 3
1 is the uppermost layer, width 10μm, upper step 0.8μm, width 1
The exposed first AlN layers 21 (lower bottom portion) of 0 μm were alternately formed (FIG. 3). At this time, the side surface on which the step having a depth of 0.8 μm was formed was the {11-20} plane of the GaN layer 31, the second AlN layer (second buffer layer) 23, and the GaN layer (intermediate layer) 22. The mask 4 is formed on the first AlN layer 21 so as not to protrude above the GaN layer 31. In this manner, lateral epitaxial growth mainly with the {11-20} plane as the growth surface is performed in the same manner as in the second embodiment, and after the surface is flattened, the GaN layer 32 is grown. To a total thickness of 3 μm. GaN layer 32, GaN layer 31, second
AlN layer (second buffer layer) 23 and GaN layer (intermediate layer) 22
In the portion formed above the mask 4 at the bottom of the step having a depth of about 0.8 μm, threading dislocations were significantly suppressed as compared with the portion formed above the upper surface of the step.

【0055】〔第4実施例〕本実施例では、第1実施例
において、GaN層31を形成する際、TMIをドープしてGa
N:In層31とした。インジウム(In)のドープ量は約1×1
016/cm3とした。こののち、第1実施例とほぼ同様にエ
ッチング及びGaNの横方向エピタキシャル成長を行った
(図4)。GaN:In層31を核として横方向成長したGaN
層32は第1実施例のそれよりも貫通転位がやや小さく
なった。また、GaN:In層31上部に縦方向成長したGaN
層32は、第1実施例のそれよりも貫通転位が約1/1
00に低減された。
[Fourth Embodiment] In the present embodiment, in forming the GaN layer 31 in the first embodiment, Ga is doped by TMI.
N: In layer 31 The doping amount of indium (In) is about 1 × 1
It was set to 0 16 / cm 3 . Thereafter, etching and lateral epitaxial growth of GaN were performed in substantially the same manner as in the first embodiment (FIG. 4). GaN: GaN grown laterally with In layer 31 as the core
In the layer 32, threading dislocations were slightly smaller than those of the first embodiment. Also, GaN grown vertically on the GaN: In layer 31
The layer 32 has a threading dislocation of about 1/1 compared to that of the first embodiment.
Reduced to 00.

【0056】〔第5実施例〕第1実施例と同様に形成し
たウエハ上で横方向成長領域の上部に、次のようにして
図5に示すレーザダイオード(LD)100を形成し
た。但し、GaN層32の形成の際、シラン(SiH4)を導
入して、GaN層32をシリコン(Si)ドープのn型GaNから
成る層とした。尚、図を簡略とするため、GaN層31とG
aN層32を合わせて単にGaN層103と記載する。
Fifth Embodiment A laser diode (LD) 100 shown in FIG. 5 was formed on a wafer formed in the same manner as in the first embodiment above the lateral growth region as follows. However, when forming the GaN layer 32, silane (SiH 4 ) was introduced to make the GaN layer 32 a layer made of silicon (Si) doped n-type GaN. It should be noted that the GaN layer 31 and the G
The aN layer 32 is simply referred to as the GaN layer 103.

【0057】サファイア基板101、AlNから成るバッ
ファ層102、GaN層とn型GaN層の2段のGaN層103
から成るウエハ上に、シリコン(Si)ドープのAl0.08Ga
0.92Nから成るnクラッド層104、シリコン(Si)ドー
プのGaNから成るnガイド層105、MQW構造の発光
層106、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成るpガ
イド層107、マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga0.92
Nから成るpクラッド層108、マグネシウム(Mg)ドー
プのGaNから成るpコンタクト層109を形成した。次
にpコンタクト層109上に金(Au)から成る電極110
Aを、GaN層とn型GaN層の2段のGaN層103が露出す
るまで一部エッチングしてアルミニウム(Al)から成る電
極110Bを形成した。レーザダイオード(LD)10
0の素子部の要部は、GaN層103の横方向エピタキシ
ャル成長領域の上部である、貫通転位の抑制された領域
に形成した。このようにして形成したレーザダイオード
(LD)100は素子寿命及び発光効率が著しく向上し
た。
A sapphire substrate 101, a buffer layer 102 made of AlN, and a two-stage GaN layer 103 consisting of a GaN layer and an n-type GaN layer
Silicon (Si) doped Al 0.08 Ga
0.92 N clad layer 104, silicon (Si) doped GaN n guide layer 105, MQW structure light emitting layer 106, magnesium (Mg) doped GaN p guide layer 107, magnesium (Mg) doped Al 0.08 Ga 0.92
A p-cladding layer 108 made of N and a p-contact layer 109 made of GaN doped with magnesium (Mg) were formed. Next, an electrode 110 made of gold (Au) is formed on the p-contact layer 109.
A was partially etched until the two-stage GaN layer 103 of the GaN layer and the n-type GaN layer was exposed, thereby forming an electrode 110B made of aluminum (Al). Laser diode (LD) 10
The essential part of the element portion of No. 0 was formed in the region where the threading dislocation was suppressed, which was above the lateral epitaxial growth region of the GaN layer 103. The laser diode (LD) 100 thus formed has remarkably improved device life and luminous efficiency.

【0058】〔第6実施例〕第1実施例と同様に形成し
たウエハ上の横方向成長領域の上部に、次のようにして
図6に示す発光ダイオード(LED)200を形成し
た。但し、GaN層32の形成の際、シラン(SiH4)を導
入して、GaN層32をシリコン(Si)ドープのn型GaNから
成る層とした。尚、図を簡略とするため、GaN層31とG
aN層32を合わせて単にGaN層203と記載する。
Sixth Embodiment A light emitting diode (LED) 200 shown in FIG. 6 was formed on the wafer in the same manner as the first embodiment above the lateral growth region on the wafer as follows. However, when forming the GaN layer 32, silane (SiH 4 ) was introduced to make the GaN layer 32 a layer made of silicon (Si) doped n-type GaN. It should be noted that the GaN layer 31 and the G
The aN layer 32 is simply referred to as the GaN layer 203.

【0059】サファイア基板201、AlNから成るバッ
ファ層202、GaN層とn型GaN層の2段のGaN層203
から成るウエハ上に、シリコン(Si)ドープのAl0.08Ga
0.92Nから成るnクラッド層204、発光層205、マ
グネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga 0.92Nから成るpクラ
ッド層206、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成る
pコンタクト層207を形成した。次にpコンタクト層
207上に金(Au)から成る電極208Aを、GaN層とn
型GaN層の2段のGaN層203が露出するまで一部エッチ
ングしてアルミニウム(Al)から成る電極208Bを形成
した。このようにして形成した発光ダイオード(LE
D)200は素子寿命及び発光効率が著しく向上した。
A sapphire substrate 201, a buffer made of AlN
A GaN layer 203 including a GaN layer and an n-type GaN layer.
Silicon (Si) -doped Al0.08Ga
0.92N cladding layer 204, light emitting layer 205,
Gnesium (Mg) doped Al0.08Ga 0.92P class consisting of N
Pad layer 206, made of magnesium (Mg) doped GaN
A p-contact layer 207 was formed. Next, p contact layer
An electrode 208A made of gold (Au) is formed on the GaN layer
Etching until the two-stage GaN layer 203 of the p-type GaN layer is exposed
To form an electrode 208B made of aluminum (Al)
did. The light emitting diode (LE) formed in this manner
D) 200 markedly improved device life and luminous efficiency.

【0060】〔第7実施例〕本実施例では基板としてn
型シリコン(Si)基板を用いた。n型シリコン(Si)基板3
01上に温度1150℃で、H2を10L/min、NH3を10L/min、T
MGを100μmol/min、TMAを10μmol/min、H2ガスにより0.
86ppmに希釈されたシラン(SiH4)を0.2μmol/minで供給
し、膜厚0.5μmのシリコン(Si)ドープのAl0.15Ga0.85N
から成る層3021を形成した。次に、ハードベークレ
ジストマスクを使用して、反応性イオンエッチング(R
IE)を用いた選択ドライエッチングにより、幅10μ
m、間隔10μm、深さ0.5μmのストライプ状にエッチング
した。これにより、n-Al0.15Ga0.8 5N層3021の幅10
μm、段差0.5μmの上段と、n型シリコン基板301の
露出した幅10μmの下段(底部)とが交互に形成された
(図7の(a))。この時、深さ0.5μmの段差を形成す
る側面は、n-Al0.15Ga0.85N層3021の{11−2
0}面とした。
[Seventh Embodiment] In this embodiment, n is used as the substrate.
A mold silicon (Si) substrate was used. n-type silicon (Si) substrate 3
01 at a temperature 1150 ° C. on the H 2 10L / min, the NH 3 10L / min, T
MG to 100 [mu] mol / min, TMA and 10 .mu.mol / min, the H 2 gas 0.
Silane (SiH 4 ) diluted to 86 ppm was supplied at 0.2 μmol / min, and silicon (Si) -doped Al 0.15 Ga 0.85 N having a thickness of 0.5 μm was supplied.
Was formed. Next, using a hard bake resist mask, reactive ion etching (R
10 μm width by selective dry etching using IE)
m, an interval of 10 μm, and a depth of 0.5 μm. Thus, the width 10 of n-Al 0.15 Ga 0.8 5 N layer 3021
The upper stage of 0.5 μm and the step difference of 0.5 μm and the lower stage (bottom) of the exposed n-type silicon substrate 301 having a width of 10 μm were alternately formed (FIG. 7A). At this time, the side surface on which the step having a depth of 0.5 μm is formed is the {11-2} of the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 3021.
0 ° plane.

【0061】次に、タングステンから成るマスク5を段
差の底部に、Al0.15Ga0.85Nから成る層3021の上面
に出ることがない厚さに形成した。n型シリコン基板3
01の温度を1150℃に保持し、H2を20L/min、NH3を10L/
min、TMGを2μmol/min、TMAを0.2μmol/min、H2ガスに
より希釈されたシラン(SiH4)を4nmol/minで供給し、n-A
l0.15Ga0.85N層3021の深さ0.5μmの段差を形成する
側面である{11−20}面を核としてn-Al0.15Ga0.85
N層3022を横方向エピタキシャル成長により形成し
た。この時、段差の上面と底部のマスク5からの縦方向
エピタキシャル成長はほとんど生じなかった(図7の
(b))。こうして主に{11−20}面を成長面とす
る横方向エピタキシャル成長により段差が埋められる
か、架橋構造となり、表面が平坦となった。こののち、
H2を10L/min、NH3を10L/min、TMGを100μmol/min、TMA
を10μmol/min、H2ガスにより希釈されたシラン(SiH4)
を0.2μmol/minで供給し、n-Al0.15Ga0.85N層3022
を成長させ、n-Al0.15Ga0.85N層3021とn-Al0.15Ga
0.85N層3022を合計2μmの厚さとした(図7の
(c))。以下、2μmの厚さの、n-Al0.15Ga0.85N層3
021とn-Al0.15Ga0.85N層3022とを合わせてn-Al
0.15Ga0.85N層302と記載する。
Next, a mask 5 made of tungsten was formed on the bottom of the step so as not to be exposed on the upper surface of the layer 3021 made of Al 0.15 Ga 0.85 N. n-type silicon substrate 3
01 at 1150 ° C., H 2 at 20 L / min, NH 3 at 10 L / min.
min, TMG and 2 [mu] mol / min, TMA and 0.2 .mu.mol / min, silane diluted with H 2 gas (SiH 4) was supplied with 4 nmol / min, nA
l 0.15 Ga 0.85 n-Al 0.15 Ga 0.85 with the {11-20} plane serving as a nucleus as a side surface forming a step having a depth of 0.5 μm of the N layer 3021
The N layer 3022 was formed by lateral epitaxial growth. At this time, vertical epitaxial growth from the mask 5 on the top and bottom of the step hardly occurred (FIG. 7B). Thus, the step was filled or the structure became a crosslinked structure by the lateral epitaxial growth mainly with the {11-20} plane as the growth plane, and the surface became flat. After this,
The H 2 10L / min, the NH 3 10L / min, a TMG 100μmol / min, TMA
10 μmol / min, silane (SiH 4 ) diluted with H 2 gas
Is supplied at 0.2 μmol / min, and the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 3022 is supplied.
Is grown, and the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 3021 and the n-Al 0.15 Ga
The total thickness of the 0.85 N layer 3022 was 2 μm (FIG. 7C). Hereinafter, an n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 3 having a thickness of 2 μm
021 and the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 3022 together with the n-Al
Described as 0.15 Ga 0.85 N layer 302.

【0062】上記のようにn型シリコン基板301に形
成されたn-Al0.15Ga0.85N層302上にシリコン(Si)ド
ープのGaNから成るnガイド層303、MQW構造の発
光層304、マグネシウム(Mg)ドープのGaNから成るp
ガイド層305、マグネシウム(Mg)ドープのAl0.08Ga
0.92Nから成るpクラッド層306、マグネシウム(Mg)
ドープのGaNから成るpコンタクト層307を形成し
た。次にpコンタクト層307上に金(Au)から成る電極
308Aを、シリコン基板301裏面にアルミニウム(A
l)から成る電極308Bを形成した(図8)。レーザダ
イオード(LD)300の素子部の要部は、n-Al0.15Ga
0.85N層302の横方向エピタキシャル成長領域の上部
である、貫通転位の抑制された領域に形成した。このよ
うにして形成したレーザダイオード(LD)300は素
子寿命及び発光効率が著しく向上した。
As described above, on the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 302 formed on the n-type silicon substrate 301, an n guide layer 303 made of GaN doped with silicon (Si), a light emitting layer 304 having an MQW structure, Mg) doped GaN p
Guide layer 305, magnesium (Mg) doped Al 0.08 Ga
0.92 N p cladding layer 306, magnesium (Mg)
A p-contact layer 307 made of doped GaN was formed. Next, an electrode 308A made of gold (Au) is formed on the p-contact layer 307, and aluminum (Au) is formed on the back surface of the silicon substrate 301.
An electrode 308B comprising l) was formed (FIG. 8). The main part of the element part of the laser diode (LD) 300 is n-Al 0.15 Ga
It was formed in a region where threading dislocations were suppressed, which was above the lateral epitaxial growth region of the 0.85 N layer 302. The laser diode (LD) 300 formed in this way has significantly improved element life and luminous efficiency.

【0063】〔第8実施例〕本実施例でも基板としてn
型シリコン(Si)基板を用いた。第7実施例のn型シリコ
ン基板301に形成されたn-Al0.15Ga0.85N層302と
同様に、n型シリコン基板401に形成されたn-Al0.15
Ga0.85N層402のウエハを用意し、発光層403、マ
グネシウム(Mg)ドープのAl0.15Ga0.85Nから成るpクラ
ッド層404を形成した。次にpクラッド層404上に
金(Au)から成る電極405Aを、シリコン基板401裏
面にアルミニウム(Al)から成る電極405Bを形成した
(図9)。このようにして形成した発光ダイオード(L
ED)400は素子寿命及び発光効率が著しく向上し
た。
[Eighth Embodiment] In this embodiment, n is used as the substrate.
A mold silicon (Si) substrate was used. Similar to the n-Al 0.15 Ga 0.85 N layer 302 formed on the n-type silicon substrate 301 of the seventh embodiment, the n-Al 0.15
A wafer having a Ga 0.85 N layer 402 was prepared, and a light-emitting layer 403 and a p-cladding layer 404 made of magnesium (Mg) -doped Al 0.15 Ga 0.85 N were formed. Next, an electrode 405A made of gold (Au) was formed on the p-cladding layer 404, and an electrode 405B made of aluminum (Al) was formed on the back surface of the silicon substrate 401 (FIG. 9). The light emitting diode (L
ED) 400 has significantly improved device life and luminous efficiency.

【0064】〔応用〕本発明の応用例として、第2のGa
N層32の貫通転位の低減されていない領域をさらにエ
ッチングし、更にGaN層を横方向エピタキシャル成長さ
せることも有用である。図10は、第1のGaN層31、
第2のGaN層32のエッチングをする位置の模式図であ
る。図10の(a)のように、ストライプ状にエッチン
グをして、段差の上段のGaN層31(図で斜線)の部分
と、Bで示した段差の底部とを形成する。マスク4の形
成は、第1実施例と同一である。図10の(b)のよう
に、図10の(a)でBで示したマスク上の段差を埋め
たGaN層32を残し、ストライプ状にエッチングをし
て、Aで示した段差の底部とを形成する。この低部の
み、また、マスクを形成する。このマスクも基板に形成
されている層の最上面から出ることがない厚さである。
こうしてGaN層33を段差の上段となった第2のGaN層3
2を核として横方向エピタキシャル成長すると、図10
の(c)のように、GaN層31から貫通転位を伝搬して
いる部分である31と示した領域、横方向エピタキシャ
ル成長したGaN層32の上部で貫通転位が抑制された3
2と示した領域、横方向エピタキシャル成長したGaN層
33の上部で貫通転位が抑制された33と示した領域と
が形成される。これにより、ウエハのほぼ全面にわたっ
て、貫通転位の低減された領域を形成することが可能で
ある。尚、GaN層32のエッチング深さは任意として良
い。これにより全面にわたって貫通転位の抑制されたII
I族窒化物系化合物半導体基板を得ることもできる。
[Application] As an application example of the present invention, the second Ga
It is also useful to further etch the region of the N layer 32 where threading dislocations are not reduced, and to further laterally epitaxially grow the GaN layer. FIG. 10 shows the first GaN layer 31,
FIG. 4 is a schematic view of a position where a second GaN layer 32 is etched. As shown in FIG. 10A, etching is performed in a stripe shape to form a portion of the GaN layer 31 (hatched in the figure) above the step and the bottom of the step indicated by B. The formation of the mask 4 is the same as in the first embodiment. As shown in FIG. 10B, the GaN layer 32 filling the step on the mask indicated by B in FIG. To form A mask is formed only in this lower part. This mask also has a thickness that does not protrude from the uppermost surface of the layer formed on the substrate.
Thus, the second GaN layer 3 in which the GaN layer 33 is located above the step
FIG. 10 shows that lateral epitaxial growth with
As shown in (c), the region indicated by 31 which is a portion where threading dislocations are propagated from the GaN layer 31, the threading dislocations are suppressed in the upper part of the GaN layer 32 grown laterally epitaxially 3
A region indicated by 2 and a region indicated by 33 in which threading dislocations are suppressed are formed above the GaN layer 33 grown laterally epitaxially. As a result, it is possible to form a region in which threading dislocations are reduced over almost the entire surface of the wafer. The etching depth of the GaN layer 32 may be arbitrary. As a result, threading dislocations are suppressed over the entire surface II
A group I nitride compound semiconductor substrate can also be obtained.

【0065】〔エッチングの変形〕また、図11は、3
組の{11−20}面により、島状に段差の上段を形成
する例である。図11の(a)は、3組の{11−2
0}面で形成される外周をも示しているが、これは理解
のため簡略化した模式図であり、実際には島状の段差の
上段はウエハ当たり数千万個形成して良い。図11の
(a)では、島状の段差の上段に対し、段差の底部Bは
3倍の面積を有する。図11の(b)では、島状の段差
の上段に対し、段差の底部Bは8倍の面積を有する。
[Modification of Etching] FIG.
This is an example in which the upper step of the step is formed in an island shape by the {11-20} planes of the set. FIG. 11A shows three sets of $ 11-2.
Although the outer periphery formed by the 0 ° plane is also shown, this is a simplified schematic diagram for the sake of understanding, and in practice, tens of millions of island-shaped upper steps may be formed per wafer. In FIG. 11A, the bottom B of the step has three times the area of the top of the island-shaped step. In FIG. 11B, the bottom B of the step has an area eight times that of the top of the island-shaped step.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
FIG. 1 is a sectional view showing a manufacturing process of a group III nitride compound semiconductor according to a first embodiment of the present invention.

【図2】本発明の第2の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a manufacturing process of a group III nitride compound semiconductor according to a second embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第3の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
FIG. 3 is a sectional view showing a manufacturing process of a group III nitride compound semiconductor according to a third embodiment of the present invention.

【図4】本発明の第4の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体の製造工程を示す断面図。
FIG. 4 is a sectional view showing a manufacturing process of a group III nitride compound semiconductor according to a fourth embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第5の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
FIG. 5 is a sectional view showing a structure of a group III nitride compound semiconductor light emitting device according to a fifth embodiment of the present invention.

【図6】本発明の第6の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
FIG. 6 is a sectional view showing the structure of a group III nitride compound semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.

【図7】本発明の第7の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体発光素子の製造工程の一部を示す断面図。
FIG. 7 is a sectional view showing a part of a manufacturing process of a group III nitride compound semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図8】本発明の第7の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
FIG. 8 is a sectional view showing a structure of a group III nitride compound semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.

【図9】本発明の第8の実施例に係るIII族窒化物系化
合物半導体発光素子の構造を示す断面図。
FIG. 9 is a sectional view showing a structure of a group III nitride compound semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.

【図10】第1のIII族窒化物系化合物半導体のエッチ
ングの他の例を示す模式図。
FIG. 10 is a schematic view showing another example of etching of the first group III nitride compound semiconductor.

【図11】第1のIII族窒化物系化合物半導体のエッチ
ングの更に別の例を示す模式図。
FIG. 11 is a schematic view showing still another example of etching the first group III nitride compound semiconductor.

【図12】III族窒化物系化合物半導体を伝搬する貫通
転位を示す断面図。
FIG. 12 is a cross-sectional view showing threading dislocations propagating in a group III nitride compound semiconductor.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1、101、201、301、401 基板 2、102、202 バッファ層 20 基底層 21 基底層を形成する第1緩衝層 22 基底層を形成する中間層 23 基底層を形成する第2緩衝層 31 第1のIII族窒化物系化合物半導体(層) 32 第2のIII族窒化物系化合物半導体(層) 103、203 n-GaN層 104、204、302、402 n-AlGaNクラッド層 105、303 n-GaNガイド層 106、205、304、403 発光層 107、305 p-GaNガイド層 108、206、306、404 p-AlGaNクラッド層 109、207、307 p-GaN層 110A、208A、308A、405A p電極 110B、208B、308B、405B n電極 1, 101, 201, 301, 401 Substrate 2, 102, 202 Buffer layer 20 Base layer 21 First buffer layer forming base layer 22 Intermediate layer forming base layer 23 Second buffer layer forming base layer 31 1 group III nitride compound semiconductor (layer) 32 second group III nitride compound semiconductor (layer) 103, 203 n-GaN layer 104, 204, 302, 402 n-AlGaN cladding layer 105, 303 n- GaN guide layers 106, 205, 304, 403 Emitting layers 107, 305 p-GaN guide layers 108, 206, 306, 404 p-AlGaN cladding layers 109, 207, 307 p-GaN layers 110A, 208A, 308A, 405A p-electrodes 110B, 208B, 308B, 405B n-electrode

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 平松 敏夫 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 (72)発明者 永井 誠二 愛知県西春日井郡春日町大字落合字長畑1 番地 豊田合成株式会社内 Fターム(参考) 4G077 AA03 AB02 BE11 BE15 DA05 DB08 EF03 EH03 HA06 5F041 AA40 CA04 CA05 CA23 CA34 CA40 CA46 CA77 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AC01 AC08 AC12 AD08 AD14 AD15 AF03 AF04 AF09 AF20 BB12 BB16 CA09 CA10 DB02 5F073 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA06 DA07 DA25 DA35 EA29  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Toshio Hiramatsu 1 Ochiai Nagahata, Kasuga-cho, Nishi-Kasugai-gun, Aichi Prefecture Inside Toyoda Gosei Co., Ltd. 4G077 AA03 AB02 BE11 BE15 DA05 DB08 EF03 EH03 HA06 5F041 AA40 CA04 CA05 CA23 CA34 CA40 CA46 CA77 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AC01 AC08 AC12 AD08 AD14 AD15 AF03 AF04 AF09 AF20 BB12 BB3 AA45 AA74 CA07 CB05 CB07 DA05 DA06 DA07 DA25 DA35 EA29

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 基板上に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
子状等の島状態とし、前記基底層の中間部の面又は基板
の面を底部に露出させるよう段差を設ける工程と、 前記段差の前記底部に、上面が前記最上層の上面よりも
低い位置となる厚さでマスクを形成する工程と、 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第1のIII族窒化物系化合物
半導体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す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。
1. A method for producing a group III nitride compound semiconductor by epitaxially growing a group III nitride compound semiconductor on a substrate, comprising: at least one layer of a group III nitride compound semiconductor; The base layer to be a group III nitride-based compound semiconductor is formed into an island state such as a dot, a stripe, or a lattice by etching, and a step is formed so as to expose the surface of the intermediate portion of the base layer or the surface of the substrate to the bottom. Providing, a step of forming a mask on the bottom of the step with a thickness such that an upper surface is at a position lower than the upper surface of the uppermost layer, and a dot, stripe, grid, or the like formed by the etching. The upper surface and the side surface of the upper step of the first group III nitride compound semiconductor in an island state are used as nuclei, and the second
Growing the group III nitride-based compound semiconductor vertically and horizontally.
【請求項2】 前記マスクは、その上にIII族窒化物系
化合物半導体のエピタキシャル成長が阻害される物質か
ら成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。
2. The method according to claim 1, wherein the mask is made of a material on which the epitaxial growth of the group III nitride compound semiconductor is inhibited.
【請求項3】 前記段差の側面は、略全部が{11−2
0}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。
3. The side surface of the step is substantially entirely # 11-2.
The method for producing a group III nitride-based compound semiconductor according to claim 1, wherein the plane is a 0 ° plane.
【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に記載のII
I族窒化物系化合物半導体の製造方法。
4. The semiconductor device according to claim 1, wherein the first group III nitride compound semiconductor and the second group III nitride compound semiconductor have the same composition.
A method for producing a group I nitride compound semiconductor.
【請求項5】 前記マスクは、シリコン酸化膜、シリコ
ン窒化膜、或いは、タングステン、窒化チタン膜その他
の導電性のマスクであることを特徴とする請求項1乃至
請求項4の何れか1項に記載のIII族窒化物系化合物半
導体の製造方法。
5. The semiconductor device according to claim 1, wherein the mask is a silicon oxide film, a silicon nitride film, a tungsten, a titanium nitride film, or another conductive mask. The method for producing a group III nitride compound semiconductor according to the above.
【請求項6】 請求項1乃至請求項5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。
6. An upper layer of a part of the group III nitride-based compound semiconductor layer produced by the method for producing a group III nitride-based compound semiconductor according to claim 1, which is laterally epitaxially grown. A group III nitride-based compound semiconductor device, characterized in that the device is formed as follows.
【請求項7】 請求項1乃至請求項5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。
7. A portion of the III-nitride compound semiconductor layer produced by the method for producing a III-nitride compound semiconductor according to claim 1, wherein the portion of the III-nitride compound semiconductor layer is laterally epitaxially grown. A group III nitride compound semiconductor light-emitting device obtained by laminating different group III nitride compound semiconductor layers on an upper layer.
【請求項8】 請求項1乃至請求項5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、前記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
半導体基板の製造方法。
8. In addition to the method of manufacturing a group III nitride-based compound semiconductor according to any one of claims 1 to 5, by removing substantially all but the upper layer of the laterally epitaxially grown portion. A method for producing a group III nitride compound semiconductor substrate, comprising obtaining the group III nitride compound semiconductor substrate.
【請求項9】 請求項8の方法により得られたIII族窒
化物系化合物半導体基板。
9. A group III nitride compound semiconductor substrate obtained by the method of claim 8.
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