JP2002008985A - Method of manufacturing nitride semiconductor, and nitride semiconductor substrate - Google Patents
Method of manufacturing nitride semiconductor, and nitride semiconductor substrateInfo
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Abstract
Description
【０００１】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、窒化物半導体（Ｉ
ｎxＡｌyＧａ1-x-yＮ、0≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦１）の
製造方法及び窒化物半導体基板に関する。The present invention relates to a nitride semiconductor (I).
n x Al y Ga 1-xy N, 0 ≦ x, 0 ≦ y, a manufacturing method and a nitride semiconductor substrate of x + y ≦ 1).
【０００２】[0002]
【従来の技術】近年、転位密度の低い窒化物半導体基板
を製造するために、サファイア、スピネル、炭化ケイ素
のような窒化物半導体と異なる異種基板の上に、窒化物
半導体を基板に対して横方向に成長させる方法が種々検
討されている。窒化物半導体が横方向に成長する領域に
おいて、窒化物半導体の成長起点において発生した転位
は、窒化物半導体の成長と共に横方向にのみ進行するた
め、低転位密度の窒化物半導体を成長させることができ
る。2. Description of the Related Art In recent years, in order to manufacture a nitride semiconductor substrate having a low dislocation density, a nitride semiconductor is placed on a substrate different from a nitride semiconductor such as sapphire, spinel, or silicon carbide. Various methods for growing in the direction have been studied. In the region where the nitride semiconductor grows in the lateral direction, the dislocation generated at the growth start point of the nitride semiconductor proceeds only in the lateral direction together with the growth of the nitride semiconductor, so that it is possible to grow the nitride semiconductor with a low dislocation density. it can.
【０００３】例えば、Ｊｐｎ．Ｊ．Ａｐｐｌ．Ｐｈｙ
ｓ．Ｖｏｌ．３７（１９８８）ｐｐ．Ｌ３０９−Ｌ３１
２には、サファイア基板上に成長させた窒化物ガリウム
上にＳｉＯ2等のマスクを部分的に形成し、この上に窒
化ガリウムを成長させることが開示されている。ＳｉＯ
2上には窒化ガリウムが直接成長しないため、マスクさ
れていない領域を成長起点として、窒化ガリウムが横方
向に成長する。したがって、ＳｉＯ2上に低転位密度の
窒化ガリウムを成長させることができる。[0003] For example, Jpn. J. Appl. Phys
s. Vol. 37 (1988) pp. L309-L31
No. 2 discloses that a mask such as SiO 2 is partially formed on gallium nitride grown on a sapphire substrate, and gallium nitride is grown thereon. SiO
Since gallium nitride does not grow directly on 2 , gallium nitride grows laterally starting from the unmasked region as a growth starting point. Therefore, gallium nitride having a low dislocation density can be grown on SiO 2 .
【０００４】また、特開平１１-１４５５１６号公報に
は、ＳｉＯ2マスクを形成する代りに、シリコン基板上
に成長したＡｌＧａＮ層をストライプ状にエッチングし
てシリコン基板を部分的に露出させ、この上に窒化ガリ
ウムを成長させる方法が開示されている。窒化ガリウム
はシリコン基板上にはエピタキシャル成長しないため、
ＡｌＧａＮ層を成長起点として、窒化ガリウムが横方向
に成長する。したがって、シリコン基板の露出部分の上
に低転位密度の窒化ガリウムを成長させることができ
る。In Japanese Patent Application Laid-Open No. 11-145516, instead of forming an SiO 2 mask, an AlGaN layer grown on a silicon substrate is etched in a stripe shape to partially expose the silicon substrate. Discloses a method for growing gallium nitride. Since gallium nitride does not grow epitaxially on a silicon substrate,
Gallium nitride grows laterally with the AlGaN layer as a growth starting point. Therefore, gallium nitride having a low dislocation density can be grown on the exposed portion of the silicon substrate.
【０００５】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記従来の方法は、い
ずれも、窒化物半導体と異種材料とを同時に露出させ、
両者へのエピタキシャル成長性の相違を利用して窒化物
半導体の横方向成長を起こすものであった。したがっ
て、窒化物半導体を横方向成長させるためには、サファ
イア等の基板上に窒化物半導体層を一旦形成した後に、
マスク形成やエッチング等の処理を行い、再度、窒化物
半導体を成長させる必要があり、サファイア基板上から
直接窒化物半導体を横方向成長させることができなかっ
た。In each of the above conventional methods, the nitride semiconductor and the dissimilar material are simultaneously exposed,
The lateral growth of the nitride semiconductor is caused by utilizing the difference in the epitaxial growth properties between the two. Therefore, in order to grow a nitride semiconductor laterally, after a nitride semiconductor layer is once formed on a substrate such as sapphire,
It is necessary to grow the nitride semiconductor again by performing processing such as mask formation and etching, and the nitride semiconductor cannot be grown laterally directly on the sapphire substrate.
【０００６】そこで、本発明は、従来と異なる原理に基
づいてサファイア等の異種基板上から、直接、窒化物半
導体層を横方向に成長させることができ、より簡易な構
成によって低転位密度の窒化物半導体層を形成すること
ができる窒化物半導体の製造方法を提供することを目的
とする。Accordingly, the present invention provides a method of growing a nitride semiconductor layer in a lateral direction directly on a heterogeneous substrate such as sapphire based on a principle different from that of the prior art. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor capable of forming a semiconductor layer.
【０００７】[0007]
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明に係る第１の窒化物半導体の製造方法は、窒
化物半導体と異なる材料よりなる異種基板の表面に、点
状、ストライプ状又は格子状の凹部を形成する工程と、
前記異種基板上に窒化物半導体層を気相成長させて、前
記異種基板の最上面又は前記凹部の側面から成長した窒
化物半導体層を、前記凹部底面の上方において互いに接
合させる工程とを備えたことを特徴とする。In order to achieve the above object, a first method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention is directed to a method for manufacturing a nitride semiconductor, comprising: Forming concave or lattice-shaped recesses,
Vapor-phase growing a nitride semiconductor layer on the heterogeneous substrate, and joining the nitride semiconductor layers grown from the uppermost surface of the heterogeneous substrate or the side surfaces of the concave portion to each other above the bottom surface of the concave portion. It is characterized by the following.
【０００８】異種基板の表面に周期的に凹部を形成して
おき、その上に窒化物半導体層を気相成長することによ
り、異種基板の最上面又は凹部側面から凹部の内側に向
かって窒化物半導体を横方向に成長させ、凹部底面の上
方において互いに接合させることができる。したがっ
て、異種基板との界面において発生した転位は、凹部内
側の領域においては窒化物半導体の成長方向に沿って横
方向にのみ進行する。一方、凹部底面からも基板上方に
向かって窒化物半導体層の成長が可能であり、凹部底面
において発生した転位は基板の上方に向かって進行す
る。しかし、この凹部底面において発生した転位は、基
板最上面又は凹部側面から成長した窒化物半導体の接合
部で止まり、それよりも上方には進行しない。したがっ
て、凹部の上方に低転位密度の窒化物半導体層を形成す
ることができる。A concave portion is periodically formed on the surface of the heterogeneous substrate, and a nitride semiconductor layer is vapor-phase grown thereon, so that the nitride is formed from the uppermost surface of the heterogeneous substrate or the side surface of the concave portion toward the inside of the concave portion. Semiconductors can be grown laterally and bonded together above the bottom of the recess. Therefore, the dislocation generated at the interface with the heterogeneous substrate proceeds only in the lateral direction along the growth direction of the nitride semiconductor in the region inside the concave portion. On the other hand, the nitride semiconductor layer can be grown from the bottom of the recess toward the upper side of the substrate, and the dislocation generated at the bottom of the recess proceeds upward of the substrate. However, the dislocation generated at the bottom of the concave portion stops at the junction of the nitride semiconductor grown from the uppermost surface of the substrate or the side surface of the concave portion, and does not proceed upward. Therefore, a nitride semiconductor layer having a low dislocation density can be formed above the concave portion.
【０００９】また、さらに低転位密度の窒化物半導体層
を形成するために、凹部底面からの窒化物半導体層の成
長を他の領域よりも抑制することが好ましく、そのため
に、異種基板の凹部底面における窒化物半導体の成長速
度が異種基板の表面における成長速度よりも低くなるよ
うに、前記凹部を形成することが望ましい。Further, in order to form a nitride semiconductor layer having a lower dislocation density, it is preferable to suppress the growth of the nitride semiconductor layer from the bottom surface of the concave portion more than in other regions. It is desirable to form the recesses such that the growth rate of the nitride semiconductor in the above is lower than the growth rate on the surface of the heterogeneous substrate.
【００１０】例えば、凹部底面の表面あらさを、異種基
板の最上面の表面あらさよりも大きくすることにより、
凹部底面からの窒化物半導体層の成長を抑制することが
できる。ここで「表面あらさ」とは、段差計等によって測
定されるような固体表面の凹凸の大きさをいい、一般に
Ｒａ値で表される。表面あらさＲａが大きい程、エピタ
キシャル成長が起こりにくくなり、成長速度が低下す
る。For example, by making the surface roughness of the bottom surface of the concave portion larger than the surface roughness of the uppermost surface of the heterogeneous substrate,
The growth of the nitride semiconductor layer from the bottom of the concave portion can be suppressed. Here, the “surface roughness” refers to the size of irregularities on the solid surface as measured by a step gauge or the like, and is generally represented by an Ra value. As the surface roughness Ra increases, epitaxial growth becomes less likely to occur and the growth rate decreases.
【００１１】凹部底面の表面あらさを大きくするには、
異種基板の表面に凹部を形成する際に、表面が粗面化さ
れるような加工方法を採用すれば良い。例えば、ブラス
ト加工法、ドライエッチング、又はウエットエッチング
等を用いることができる。また、ダイサーカット、エキ
シマレーザの照射等の方法を用いても良い。中でも、ブ
ラスト加工法は、加工速度が速く、また、表面あらさの
大きな面を形成し易い点で好ましい。電子デバイスの製
造に用いる一般的な基板の表面あらさの大きさ（＝Ｒａ
値）は数Åであるが、ブラスト加工を行うことによりＲ
ａ値を数１０００Åにすることができる。尚、凹部形成
と同時に凹部内面の粗面化を行う代りに、凹部形成後に
適当なマスクを用いて凹部底面のみを露出させ、粗面化
を行っても良い。In order to increase the surface roughness of the bottom of the recess,
When forming the concave portion on the surface of the heterogeneous substrate, a processing method that roughens the surface may be adopted. For example, blast processing, dry etching, wet etching, or the like can be used. Further, a method such as dicer cutting or irradiation with excimer laser may be used. Among them, the blasting method is preferable because the processing speed is high and a surface with a large surface roughness is easily formed. The size of the surface roughness of a general substrate used for manufacturing an electronic device (= Ra
Value) is several Å, but R
The value a can be set to several thousand degrees. Instead of roughening the inner surface of the recess at the same time as the formation of the recess, the bottom surface of the recess may be exposed by using an appropriate mask after the formation of the recess to roughen the surface.
【００１２】また、凹部内外で表面あらさを異ならせる
構成に代えて、窒化物半導体層の気相成長時における凹
部底面の原料ガスの濃度が他の領域に比べて小さくなる
ように凹部を形成することにより、凹部底面からの窒化
物半導体層の成長を抑制しても良い。凹部を深く形成す
ることにより、窒化物半導体層の気相成長時における凹
部底面への原料ガスの拡散を遅らせ、凹部底面における
窒化ガリウム層の成長速度を低下させることができる。
好ましくは、凹部の深さを、その幅の２倍以上とする。In addition, instead of the structure in which the surface roughness differs inside and outside the concave portion, the concave portion is formed so that the concentration of the source gas on the bottom surface of the concave portion during the vapor phase growth of the nitride semiconductor layer is smaller than in other regions. This may suppress the growth of the nitride semiconductor layer from the bottom of the concave portion. By forming the recess deep, the diffusion of the source gas to the bottom of the recess during the vapor phase growth of the nitride semiconductor layer can be delayed, and the growth rate of the gallium nitride layer at the bottom of the recess can be reduced.
Preferably, the depth of the recess is at least twice the width thereof.
【００１３】また、本発明に係る第２の窒化物半導体層
の製造方法は、窒化物半導体と異なる材料よりなる異種
基板の表面に、窒化物半導体がエピタキシャル成長しな
い表面あらさを持つ粗面化領域を、点状、ストライプ状
又は格子状に形成する工程と、前記異種基板上に窒化物
半導体層を気相成長させて、前記粗面化領域以外からエ
ピタキシャル成長した窒化物半導体層を、前記粗面化領
域の上方において互いに接合させる工程とを備えたこと
を特徴とする。Further, the second method for manufacturing a nitride semiconductor layer according to the present invention is characterized in that a roughened region having a surface roughness on which a nitride semiconductor does not epitaxially grow is formed on a surface of a heterogeneous substrate made of a material different from the nitride semiconductor. Forming a nitride semiconductor layer on the dissimilar substrate by vapor phase growth, forming a nitride semiconductor layer epitaxially from a region other than the roughened region, And joining them to each other above the region.
【００１４】粗面化領域とは、表面あらさが大きく、窒
化物半導体層がエピテキシャル成長しない領域であり、
粗面化領域への窒化物半導体層の成長速度は、粗面化を
しない領域に比較して低い。したがって、異種基板の表
面に周期的に粗面化領域を形成し、その上に窒化物半導
体を気相成長することにより、窒化物半導体層を、粗面
化領域以外の領域を成長起点として粗面化領域の上方に
横方向に成長させ、粗面化領域の上方において互いに接
合させることができる。したがって、粗面化領域の上方
に低転位密度の窒化物半導体層を形成することができ
る。The roughened region is a region having a large surface roughness and in which the nitride semiconductor layer does not grow epitaxially.
The growth rate of the nitride semiconductor layer in the roughened region is lower than that in the non-roughened region. Therefore, a roughened region is periodically formed on the surface of the heterogeneous substrate, and a nitride semiconductor is vapor-phase grown thereon, so that the nitride semiconductor layer can be roughened using a region other than the roughened region as a growth starting point. It can be grown laterally above the roughened area and joined together above the roughened area. Therefore, a nitride semiconductor layer having a low dislocation density can be formed above the roughened region.
【００１５】粗面化には、ブラスト加工法、ドライエッ
チング、ウエットエッチング、又はエキシマレーザの照
射等を用いることができる。中でも、ブラスト加工法
は、表面あらさの大きな面を形成し易い点で好ましい。
尚、ブラスト加工、ドライエッチング及びウエットエッ
チングを行う場合は、充分な厚さのマスクを形成するこ
とにより粗面化領域以外の領域にダメージを与えないよ
うにすることができる。For the surface roughening, blasting, dry etching, wet etching, irradiation of excimer laser, or the like can be used. Above all, the blasting method is preferable in that a surface having a large surface roughness is easily formed.
When blasting, dry etching, and wet etching are performed, formation of a mask having a sufficient thickness can prevent damage to regions other than the roughened region.
【００１６】[0016]
【発明の実施の形態】以下、本発明について図面を参照
しながら説明する。 実施の形態１．本実施の形態においては、窒化物半導体
が異種基板の全面からほぼ均等な速度で成長する場合に
ついて説明する。図１は、本発明の実施の形態１に係る
窒化物半導体基板を模式的に示す断面図である。サファ
イア基板等の窒化物半導体と異なる異種基板１０の表面
にストライプ状に凹部１２が形成され、異種基板１０の
上に、窒化物半導体層１６が形成されている。窒化物半
導体層１６は、単一組成の層であっても、組成の異なる
窒化物半導体層を積層したものであっても良い。例え
ば、図１に示すように、異種基板１０と窒化物半導体層
１５の間に、格子不整合を緩和するためのバッファ層１
４を有していても良い。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below with reference to the drawings. Embodiment 1 FIG. In this embodiment, a case where a nitride semiconductor grows at a substantially uniform rate from the entire surface of a heterogeneous substrate will be described. FIG. 1 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention. Concave portions 12 are formed in stripes on the surface of a heterogeneous substrate 10 different from a nitride semiconductor such as a sapphire substrate, and a nitride semiconductor layer 16 is formed on the heterogeneous substrate 10. The nitride semiconductor layer 16 may be a layer having a single composition or a layer in which nitride semiconductor layers having different compositions are stacked. For example, as shown in FIG. 1, a buffer layer 1 for reducing lattice mismatch between a heterogeneous substrate 10 and a nitride semiconductor layer 15 is formed.
4 may be provided.
【００１７】図２に模式的に示すように、異種基板の最
上面（＝凸部の上面）１３及び凹部の側面１２ｂから成
長した窒化物半導体層１６は、凹部１２の内側において
横方向に成長するため、凹部の底面１２ａの上方で互い
に接合する。異種基板の最上面１３及び凹部側面１２ｂ
において異種基板１０と窒化物半導体層１６の間に発生
した転位は、凹部１２の内側の領域においては窒化物半
導体１６の成長方向に沿って横方向にのみ進行する。一
方、凹部底面１２ａにおいて発生した転位は基板１０の
上方に向かって進行するが、この転位は凹部側面１２ｂ
から成長した窒化物半導体層１６の接合部で止まり、そ
れよりも上方には進行しない。したがって、凹部１２の
上方に低転位密度の領域が形成される。As schematically shown in FIG. 2, the nitride semiconductor layer 16 grown from the uppermost surface (= upper surface of the convex portion) 13 of the heterogeneous substrate and the side surface 12b of the concave portion grows laterally inside the concave portion 12. Therefore, they are joined to each other above the bottom surface 12a of the concave portion. Top surface 13 and recess side surface 12b of a heterogeneous substrate
The dislocation generated between the heterogeneous substrate 10 and the nitride semiconductor layer 16 proceeds only in the lateral direction along the growth direction of the nitride semiconductor 16 in the region inside the recess 12. On the other hand, the dislocation generated at the concave bottom surface 12a proceeds toward the upper side of the substrate 10, but this dislocation is generated at the concave side surface 12b.
And stops at the junction of the nitride semiconductor layer 16 grown from above, and does not proceed upward. Therefore, a region having a low dislocation density is formed above the concave portion 12.
【００１８】この窒化物半導体基板は、周期的に形成さ
れた異種基板の凹部上方が低転位密度となるため、この
窒化物半導体基板を用いて低転位密度の領域に位置する
ように素子形成を行うことにより、信頼性の高い窒化物
半導体素子を製造することができる。例えば、窒化物半
導体レーザを製造する場合、レーザの活性層（リッジ型
レーザの場合にはリッジ部）が凹部の上方に位置するよ
うに素子形成を行うことにより、長寿命かつ高信頼性の
窒化物半導体レーザを得ることができる。Since the nitride semiconductor substrate has a low dislocation density above the concave portion of the periodically formed heterogeneous substrate, an element is formed using the nitride semiconductor substrate so as to be located in a low dislocation density region. By doing so, a highly reliable nitride semiconductor device can be manufactured. For example, in the case of manufacturing a nitride semiconductor laser, by forming an element such that an active layer of the laser (a ridge portion in the case of a ridge type laser) is located above a concave portion, a nitride semiconductor having a long life and high reliability can be obtained. Object semiconductor laser can be obtained.
【００１９】次に、本実施の形態に係る窒化物半導体の
製造方法について説明する。ここでは、サファイア基板
上にＧａＮ層を形成する場合を例に説明する。まず、図
３（ａ）及び（ｂ）に示すように、異種基板であるサフ
ァイア基板１０の表面に周期的にストライプ状の凹部１
２を、井戸型断面を持つ溝として形成する。異種基板に
は、サファイア基板の他に、ＳｉＣ基板、スピネル（＝
ＭｇＡｌ2Ｏ4）基板、シリコン基板等を用いることがで
きる。中でも、窒化物半導体層の結晶性の観点から、サ
ファイア基板又はＳｉＣ基板を用いることが好ましい。Next, a method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present embodiment will be described. Here, a case where a GaN layer is formed on a sapphire substrate will be described as an example. First, as shown in FIGS. 3A and 3B, a stripe-shaped concave portion 1 is periodically formed on the surface of a sapphire substrate 10 which is a heterogeneous substrate.
2 is formed as a groove having a well-shaped cross section. Different types of substrates include sapphire substrates, SiC substrates, spinels (=
MgAl 2 O 4 ) substrate, silicon substrate and the like can be used. Especially, it is preferable to use a sapphire substrate or a SiC substrate from the viewpoint of the crystallinity of the nitride semiconductor layer.
【００２０】凹部１２は、例えば、凹部以外の領域にマ
スクを形成した後にブラスト加工、ドライエッチング又
はウエットエッチングを行うことによって形成すること
ができる。中でも、加工速度の観点からはブラスト加工
が好ましい。マスクには、金属層、ＳｉＯ2、レジスト
樹脂等を用いることができる。中でも、柔らかく、チッ
ピングを生じる恐れのないレジスト樹脂を用いることが
好ましい。また、凹部１２を、エキシマーレーザの照射
又はダイサーカットによって形成しても良い。The recess 12 can be formed, for example, by forming a mask in a region other than the recess and then performing blasting, dry etching or wet etching. Above all, blasting is preferable from the viewpoint of processing speed. A metal layer, SiO 2 , a resist resin, or the like can be used for the mask. Among them, it is preferable to use a resist resin which is soft and does not cause chipping. Further, the concave portion 12 may be formed by excimer laser irradiation or dicer cutting.
【００２１】凹部１２のピッチＰ、幅Ｗ、深さＤは、凹
部底面から成長した窒化物半導体層が凹部を埋める前
に、凹部側面から成長した窒化物半導体層が凹部内にお
いて互いに接合することができるように選択することが
好ましい。このために、凹部１２の深さＤを幅Ｗに対し
て、好ましくは同等以上、より好ましくは１．５倍以
上、さらに好ましくは２倍以上とする。また、本発明に
おいて、凹部の深さＤは、少なくとも１μｍ以上、好ま
しくは５μｍ以上、さらに好ましくは２０μｍ以上とす
ることが望ましい。例えば、凹部のピッチＰを２０μ
ｍ、幅Ｗを１０μｍ、深さＤを１０μｍに設定する。ま
た、凹部１２の平面形状は、図３に示すストライプ形状
の他に、図４（ａ）に示すような格子状、又は図４
（ｂ）に示すような点状に形成しても良い。また、図３
（ｂ）において、凹部１２は井戸型断面を持つ溝状に形
成している。これにより、基板最上面又は凹部側面から
μｍオーダの膜厚で成長してきた窒化物半導体層が凹部
底面上方で互いに接合することができる。尚、基板最上
面又は凹部側面から成長した窒化物半導体層が凹部底面
上方で互いに接合することができる形状であれば、図３
（ｂ）に示す形状には限られず、他の断面形状を持つ溝
状に形成しても良い。The pitch P, width W, and depth D of the concave portion 12 are such that the nitride semiconductor layers grown from the side surface of the concave portion are bonded to each other in the concave portion before the nitride semiconductor layer grown from the bottom surface of the concave portion fills the concave portion. It is preferable to select so that For this purpose, the depth D of the concave portion 12 is preferably equal to or more than the width W, more preferably 1.5 times or more, and further preferably 2 times or more. In the present invention, it is desirable that the depth D of the concave portion is at least 1 μm or more, preferably 5 μm or more, and more preferably 20 μm or more. For example, the pitch P of the concave portions is 20 μm.
m, the width W is set to 10 μm, and the depth D is set to 10 μm. In addition to the stripe shape shown in FIG. 3, the planar shape of the recess 12 is a lattice shape as shown in FIG.
It may be formed in a dot shape as shown in FIG. FIG.
In (b), the recess 12 is formed in a groove shape having a well-shaped cross section. Thereby, the nitride semiconductor layers grown to a thickness of the order of μm from the uppermost surface of the substrate or the side surfaces of the concave portion can be bonded to each other above the bottom surface of the concave portion. Note that if the nitride semiconductor layers grown from the top surface of the substrate or the side surfaces of the concave portion can be joined to each other above the bottom surface of the concave portion, as shown in FIG.
The shape is not limited to the shape shown in (b), but may be a groove having another cross-sectional shape.
【００２２】次に、凹部１２を形成したサファイア基板
１０の上に、バッファ層１４及びアンドープ又はｎ型Ｇ
ａＮ層１５を成長させる。バッファ層１４には、例え
ば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ等を用いることができ
る。バッファ層１４及びＧａＮ層１５の成長には、成長
条件の制御が容易である有機金属化学気相成長法（ＭＯ
ＣＶＤ）を用いることが好ましい。例えば、トリメチル
ガリウム（＝ＴＭＧ）、トリメチルアルミニウム（＝Ｔ
ＭＡ）、アンモニア等を原料ガスとして用い、バッファ
層１４は、９００℃以上３００℃以下の温度で膜厚０．
５μｍ〜１０Åに成長させ、ＧａＮ層１５は、９００℃
〜１１００℃の高温で５μｍ以上の厚膜に成長させる。
また、ＭＯＣＶＤ法に代えて、有機金属気相成長法（＝
ＭＯＶＰＥ）、ハライド気相成長法（＝ＨＶＰＥ）、分
子線エピタキシー法（＝ＭＢＥ）等を用いても良い。Next, a buffer layer 14 and undoped or n-type G
The aN layer 15 is grown. For the buffer layer 14, for example, AlN, GaN, AlGaN, or the like can be used. The growth of the buffer layer 14 and the GaN layer 15 is performed by metal organic chemical vapor deposition (MO), in which the growth conditions are easily controlled.
It is preferable to use CVD). For example, trimethylgallium (= TMG), trimethylaluminum (= T
MA), ammonia or the like as a source gas, and the buffer layer 14 has a thickness of 0.
The GaN layer 15 is grown at a temperature of 900 ° C.
At a high temperature of １1100 ° C., a thick film of 5 μm or more is grown.
Also, instead of MOCVD, metal organic chemical vapor deposition (=
MOVPE), halide vapor phase epitaxy (= HVPE), molecular beam epitaxy (= MBE), or the like may be used.
【００２３】実施の形態２．本実施の形態においては、
異種基板の凹部内面の表面あらさを大きくすることによ
り、異種基板の最上面と凹部底面の間に窒化物半導体層
の成長速度差をつけた場合について説明する。Embodiment 2 FIG. In the present embodiment,
A case where the difference in growth rate of the nitride semiconductor layer between the top surface of the heterogeneous substrate and the bottom surface of the concave portion is provided by increasing the surface roughness of the inner surface of the concave portion of the different type substrate will be described.
【００２４】図５は、本実施の形態に係る窒化物半導体
基板を模式的に示す断面図である。サファイア基板等の
窒化物半導体と異なる異種基板１０の表面にストライプ
状に凹部１２が形成され、異種基板１０の上に、窒化物
半導体層１６が形成されている。異種基板１０におい
て、凹部の底面１２ａ及び側面１２ｂは、そこから窒化
物半導体層１６がエピタキシャル成長しないように、異
種基板の最上面（＝凸部の上面）１３よりも表面あらさ
が大きく形成されている。このため、窒化物半導体層１
６は、異種基板の凸部上面１３のみを成長起点としてエ
ピタキシャル成長し、凹部１２の内側において横方向に
成長して凹部底面１２ａの上方で互いに接合する。した
がって、凹部１２の上方の領域に低転位密度の窒化物半
導体層を形成することができる。FIG. 5 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to the present embodiment. Concave portions 12 are formed in stripes on the surface of a heterogeneous substrate 10 different from a nitride semiconductor such as a sapphire substrate, and a nitride semiconductor layer 16 is formed on the heterogeneous substrate 10. In the heterogeneous substrate 10, the bottom surface 12 a and the side surface 12 b of the concave portion are formed so as to have a larger surface roughness than the uppermost surface (= upper surface of the convex portion) 13 of the heterogeneous substrate so that the nitride semiconductor layer 16 does not grow epitaxially therefrom. . Therefore, the nitride semiconductor layer 1
Numeral 6 is epitaxially grown only on the projection upper surface 13 of the heterogeneous substrate, and grows laterally inside the depression 12 and is joined to each other above the depression bottom surface 12a. Therefore, a nitride semiconductor layer having a low dislocation density can be formed in a region above the concave portion 12.
【００２５】尚、凹部の底面１２ａ及び側面１２ｂから
アモルファス状の窒化物半導体層が成長する場合もある
が、凸部上面１３からエピタキシャル成長する窒化物半
導体層に比べて成長速度が遅い。したがって、凹部の底
面１２ａ及び側面１２ｂから成長したアモルファス状の
窒化物半導体層が凹部１２の上面に到達する前にエピタ
キシャル成長した窒化物半導体層１６を互いに接合させ
ることができる。エピタキシャル成長した窒化物半導体
層１６が互いに接合した後は凹部内への原料ガスの供給
が絶たれるため、それ以上アモルファス状の窒化物半導
体層が成長することはない。Although the amorphous nitride semiconductor layer may grow from the bottom surface 12a and the side surface 12b of the concave portion, the growth rate is slower than that of the nitride semiconductor layer epitaxially grown from the convex upper surface 13. Therefore, the nitride semiconductor layer 16 epitaxially grown before the amorphous nitride semiconductor layer grown from the bottom surface 12a and the side surface 12b of the recess reaches the upper surface of the recess 12 can be bonded to each other. After the epitaxially grown nitride semiconductor layers 16 are joined to each other, the supply of the source gas into the recess is cut off, so that the amorphous nitride semiconductor layer does not grow any more.
【００２６】次に、本実施の形態に係る窒化物半導体の
製造方法について説明する。実施の形態１と同様に、サ
ファイア基板上にＧａＮ層を成長させる場合について説
明する。尚、以下に述べる点を除いては、実施の形態１
と同様の材料及び方法を用いることができる。Next, a method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present embodiment will be described. A case where a GaN layer is grown on a sapphire substrate will be described as in the first embodiment. Note that, except for the points described below, the first embodiment
Materials and methods similar to those described above can be used.
【００２７】まず、サファイア基板１０の表面に周期的
にストライプ状の凹部１２を形成する。凹部１２は、凹
部内面の表面あらさが、窒化物半導体のエピタキシャル
成長が困難となる程度に大きくなるように形成する。凹
部１２の形成には、ブラスト加工法を用いることが好ま
しい。ブラスト加工時の研磨粒子の粒径や流速を制御す
ることによって、凹部内面の表面あらさを調節すること
ができる。一般的なサファイア基板の表面あらさの大き
さは数Åであるが、適当な条件でブラスト加工を行うこ
とにより凹部内面の表面あらさを数１０００オングスト
ロームにすることができる。また、必要な表面あらさを
得ることができれば、ドライエッチング、ウエットエッ
チング、エキシマーレーザの照射又はダイサーカット等
の方法を用いても良い。First, stripe-shaped concave portions 12 are periodically formed on the surface of the sapphire substrate 10. The concave portion 12 is formed such that the surface roughness of the inner surface of the concave portion is large enough to make epitaxial growth of the nitride semiconductor difficult. It is preferable to use a blasting method for forming the recess 12. The surface roughness of the inner surface of the concave portion can be adjusted by controlling the particle size and flow rate of the abrasive particles during blasting. The surface roughness of a general sapphire substrate is several Å, but the surface roughness of the inner surface of the recess can be reduced to several thousand angstroms by performing blasting under appropriate conditions. Further, as long as required surface roughness can be obtained, a method such as dry etching, wet etching, excimer laser irradiation, or dicer cutting may be used.
【００２８】凹部１２のピッチ、幅、深さは、凹部内面
からアモルファス状の窒化物半導体が成長した場合であ
っても、アモルファス状の窒化物半導体層が凹部上面に
到達する前に、異種基板の凸部上面１３からエピタキシ
ャル成長した窒化物半導体層が凹部上方において互いに
接合することができるように設定することが好ましい。
このために、凹部１２の深さＤを幅Ｗに対して、好まし
くは０．５倍以上、より好ましくは同等以上、さらに好
ましくは１．５倍以上とする。例えば、凹部のピッチを
２０μｍ、幅を１０μｍ、深さを５μｍに設定する。ま
た、凹部１２の平面形状は、格子状又は点状であっても
良い。The pitch, width, and depth of the concave portion 12 are different from each other even if the amorphous nitride semiconductor grows from the inner surface of the concave portion before the amorphous nitride semiconductor layer reaches the upper surface of the concave portion. It is preferable to set the nitride semiconductor layers epitaxially grown from the upper surface 13 of the convex portion so that they can be joined to each other above the concave portion.
For this purpose, the depth D of the recess 12 is preferably at least 0.5 times, more preferably at least equal to, and more preferably at least 1.5 times the width W. For example, the pitch of the concave portions is set to 20 μm, the width is set to 10 μm, and the depth is set to 5 μm. Further, the planar shape of the concave portion 12 may be a lattice shape or a dot shape.
【００２９】次に、凹部１２を形成したサファイア基板
１０の上に、バッファ層１４及びＧａＮ層１５をＭＯＣ
ＶＤ法等によって成長させる。例えば、バッファ層１４
は、９００℃以上３００℃以下の温度で膜厚０．５μｍ
〜１０Åに成長させ、ＧａＮ層１５は、９００℃〜１１
００℃の高温で５μｍ以上の厚膜に成長させる。Next, a buffer layer 14 and a GaN layer 15 are formed on the sapphire substrate 10 having the recess 12 formed thereon by MOC.
It is grown by a VD method or the like. For example, the buffer layer 14
Has a thickness of 0.5 μm at a temperature of 900 ° C. or more and 300 ° C. or less.
GaN layer 15 is grown at 900 ° C. to 11 ° C.
At a high temperature of 00 ° C., a film having a thickness of 5 μm or more is grown.
【００３０】尚、本実施の形態においては、凹部の内面
全体について粗面化を行う構成について説明したが、凹
部形成後に適当なマスクを用いて凹部底面のみを露出さ
せ、凹部底面のみについて粗面化を行っても良い。この
場合には、凸部上面１３及び凹部側面１２ｂから窒化物
半導体層をエピタキシャル成長させて、凹部底面１２ａ
の上方で互いに接合させることができる。In this embodiment, the structure in which the entire inner surface of the concave portion is roughened has been described. However, after forming the concave portion, only the bottom surface of the concave portion is exposed by using an appropriate mask, and only the rough bottom surface is exposed. May be performed. In this case, a nitride semiconductor layer is epitaxially grown from the upper surface 13 of the convex portion and the side surface 12b of the concave portion, thereby forming the lower surface 12a of the concave portion.
Above each other.
【００３１】実施の形態３．本実施の形態においては、
異種基板の凹部を深く形成することにより、異種基板の
最上面と凹部底面の間に気相成長時の原料ガス濃度差を
つけ、これにより窒化物半導体層の成長速度差をつけ
る。Embodiment 3 In the present embodiment,
By forming the concave portion of the heterogeneous substrate deeply, a difference in source gas concentration during vapor phase growth is provided between the uppermost surface of the heterogeneous substrate and the bottom surface of the concave portion, thereby providing a difference in growth rate of the nitride semiconductor layer.
【００３２】図６は、本実施の形態に係る窒化物半導体
基板を模式的に示す断面図である。サファイア基板等の
異種基板１０の表面にストライプ状に凹部１２が形成さ
れ、異種基板１０の上に、窒化物半導体層１６が形成さ
れている。本実施の形態においては凹部１２が深く形成
されているため、窒化物半導体層１６を気相成長させる
場合に原料ガスが凹部１２の底部に充分供給されない。
このため、凹部底面１２ａからの窒化物半導体層１６の
成長速度は他の領域に比べて遅くなり、凹部底面１２ａ
から窒化物半導体層１６が上方に成長するよりも早く、
異種基板１０の最上面１３及び凹部側面１２ｂから横方
向に成長した窒化物半導体層１６が凹部内において互い
に接合させることができる。窒化物半導体層１６が互い
に接合した後には、凹部底面１２ａへの原料ガス供給が
絶たれるため、それ以上凹部底面１２ａから窒化物半導
体層１６が成長しない。FIG. 6 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to the present embodiment. A concave portion 12 is formed in a stripe shape on the surface of a heterogeneous substrate 10 such as a sapphire substrate, and a nitride semiconductor layer 16 is formed on the heterogeneous substrate 10. In the present embodiment, since the concave portion 12 is formed deep, the source gas is not sufficiently supplied to the bottom of the concave portion 12 when the nitride semiconductor layer 16 is grown by vapor phase.
For this reason, the growth rate of the nitride semiconductor layer 16 from the concave bottom surface 12a is lower than in other regions, and the concave bottom surface 12a
Faster than the nitride semiconductor layer 16 grows upward,
The nitride semiconductor layer 16 grown laterally from the uppermost surface 13 of the heterogeneous substrate 10 and the concave side surface 12b can be bonded to each other in the concave portion. After the nitride semiconductor layers 16 are bonded to each other, the supply of the source gas to the concave bottom surface 12a is cut off, so that the nitride semiconductor layer 16 does not further grow from the concave bottom surface 12a.
【００３３】こうして形成された窒化物半導体層１６
は、実施の形態１と同様に凹部１２の上方が低転位密度
となる。また、本実施の形態においては、図６に示すよ
うに、窒化物半導体層１６は凹部底面１２ａの近傍に空
洞１８を有するため、凹部底面１２ａにおいて発生した
転位は空洞１８によって遮断される。したがって、実施
の形態１よりも低転位密度の窒化物半導体層１６を形成
することができる。Nitride semiconductor layer 16 thus formed
As in the first embodiment, the dislocation density is low above the recess 12. In the present embodiment, as shown in FIG. 6, since nitride semiconductor layer 16 has cavity 18 near concave bottom surface 12a, dislocation generated on concave bottom surface 12a is blocked by cavity 18. Therefore, nitride semiconductor layer 16 having a lower dislocation density than in the first embodiment can be formed.
【００３４】本実施の形態の窒化物半導体は、凹部１２
の深さを除けば、実施の形態１と同様の方法によって製
造することができる。凹部１２は、窒化物半導体層の気
相成長において、凹部底面１２ａ近傍の原料ガス濃度が
基板最上面１３に比べて小さくなるように、好ましくは
濃度がほぼ０となるように設定する。このため、凹部１
２は、その深さと幅の間のアスペクト比ができるだけ大
きくなるように形成することが好ましい。凹部１２の深
さＤを幅Ｗに対して、好ましくは２倍以上、より好まし
くは２．５倍以上、さらに好ましくは３倍以上とする。
例えば、凹部１２のピッチを２０μｍ、幅を１０μｍ、
深さを２０μｍとする。The nitride semiconductor according to the present embodiment
Can be manufactured by the same method as in the first embodiment except for the depth of. The recess 12 is set so that the concentration of the source gas near the bottom 12 a of the recess is lower than that of the uppermost surface 13 of the substrate in the vapor phase growth of the nitride semiconductor layer. Therefore, the recess 1
2 is preferably formed such that the aspect ratio between its depth and width is as large as possible. The depth D of the concave portion 12 is preferably at least twice, more preferably at least 2.5 times, even more preferably at least 3 times the width W.
For example, the pitch of the concave portions 12 is 20 μm, the width is 10 μm,
The depth is set to 20 μm.
【００３５】実施の形態４．本実施の形態においては、
異種基板表面に凹部を形成する代りに、異種基板の表面
を点状、ストライプ状又は格子状に粗面化することによ
り、窒化物半導体層を横方向に成長させる製造方法につ
いて説明する。Embodiment 4 FIG. In the present embodiment,
A method for growing a nitride semiconductor layer in the lateral direction by roughening the surface of a heterogeneous substrate into a dot, stripe, or lattice instead of forming a concave portion on the surface of a heterogeneous substrate will be described.
【００３６】図７は、本実施の形態に係る窒化物半導体
基板を模式的に示す断面図である。サファイア基板等の
異種基板１０の表面にストライプ状に粗面化領域２０が
形成され、異種基板１０の上に窒化物半導体層１６が形
成されている。粗面化領域２０は、そこから窒化物半導
体層１６がエピタキシャル成長しない程度の大きな表面
あらさを有する。このため、窒化物半導体層１６は、粗
面化領域２０以外の領域（以下、エピタキシャル成長領
域とする）２２のみを成長起点としてエピタキシャル成
長し、粗面化領域２０の上方において横方向に成長して
互いに接合する。したがって、粗面化領域２０の上方に
低転位密度の窒化物半導体層を形成することができる。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to the present embodiment. A roughened region 20 is formed in a stripe shape on the surface of a heterogeneous substrate 10 such as a sapphire substrate, and a nitride semiconductor layer 16 is formed on the heterogeneous substrate 10. Roughened region 20 has such a large surface roughness that nitride semiconductor layer 16 does not epitaxially grow therefrom. For this reason, the nitride semiconductor layer 16 grows epitaxially only from the region 22 (hereinafter referred to as an epitaxial growth region) other than the roughened region 20, grows laterally above the roughened region 20, and Join. Therefore, a nitride semiconductor layer having a low dislocation density can be formed above the roughened region 20.
【００３７】次に、本実施の形態に係る窒化物半導体の
製造方法について説明する。実施の形態１と同様に、サ
ファイア基板上にＧａＮ層を成長させる場合について説
明する。尚、凹部の形成を粗面化領域の形成に代える点
を除いては、実施の形態１と同様の材料及び方法を用い
ることができる。Next, a method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present embodiment will be described. A case where a GaN layer is grown on a sapphire substrate will be described as in the first embodiment. Note that the same material and method as in Embodiment 1 can be used except that the formation of the concave portion is replaced with the formation of the roughened region.
【００３８】まず、サファイア基板１０の表面に周期的
なストライプ状に粗面化領域２０を形成する。粗面化領
域２０は、実施の形態２と同様にブラスト加工法、ドラ
イエッチング、ウエットエッチング又はエキシマーレー
ザの照射等の方法を用い、基板の表面のみが加工される
ように加工時間を短くすることによって形成することが
できる。First, the roughened region 20 is formed on the surface of the sapphire substrate 10 in the form of a periodic stripe. The roughening region 20 is formed by using a method such as blasting, dry etching, wet etching, or excimer laser irradiation as in Embodiment 2, and shortening the processing time so that only the surface of the substrate is processed. Can be formed by
【００３９】粗面化領域２０のピッチ及び幅は、エピタ
キシャル成長領域２２から成長した窒化物半導体層１６
が粗面化領域２０の上方において互いに接合することが
できるように選択する。例えば、粗面化領域のピッチを
２０μｍ、幅を１０μｍとする。また、粗面化領域２０
の平面形状は、格子状又は点状であっても良い。The pitch and width of the roughened region 20 are determined by the nitride semiconductor layer 16 grown from the epitaxial growth region 22.
Are selected so that they can be joined to each other above the roughened region 20. For example, the pitch of the roughened region is 20 μm, and the width is 10 μm. Also, the roughened region 20
May have a lattice shape or a point shape.
【００４０】次に、粗面化領域２０を形成したサファイ
ア基板１０の上に、バッファ層１４及びＧａＮ層１５を
ＭＯＣＶＤ法等によって成長させる。例えば、バッファ
層１４は、９００℃以上３００℃以下の温度で膜厚０．
５μｍ〜１０Åに成長させ、ＧａＮ層１５は、９００℃
〜１１００℃の高温で５μｍ以上の厚膜に成長させる。Next, the buffer layer 14 and the GaN layer 15 are grown on the sapphire substrate 10 on which the roughened region 20 is formed by MOCVD or the like. For example, the buffer layer 14 has a thickness of 0.
The GaN layer 15 is grown at a temperature of 900 ° C.
At a high temperature of １1100 ° C., a thick film of 5 μm or more is grown.
【００４１】尚、上記実施の形態１から４においては、
サファイア基板上にＧａＮ層を成長させる場合を例に説
明したが、ＳｉＣ基板やシリコン基板等他の異種基板の
上に、他の窒化物半導体層を形成する場合にも同様の原
理に基づいて窒化物半導体層を横方向成長させることが
可能である。また、上記実施の形態においては、いずれ
もＧａＮ層とサファイア基板の間にバッファ層を形成す
る構成について説明したが、低転位密度となる領域にお
いて充分な転位密度を得ることができれば、バッファ層
はなくても構わない。In the first to fourth embodiments,
The case where a GaN layer is grown on a sapphire substrate has been described as an example. However, when another nitride semiconductor layer is formed on another heterogeneous substrate such as a SiC substrate or a silicon substrate, the same principle is applied. The semiconductor layer can be grown laterally. Further, in each of the above embodiments, the configuration in which the buffer layer is formed between the GaN layer and the sapphire substrate has been described. However, if a sufficient dislocation density can be obtained in a region having a low dislocation density, the buffer layer becomes You don't have to.
【００４２】[0042]
【発明の効果】本発明は、以上説明したように構成され
ているため、下記の効果を奏する。本発明の窒化物半導
体の製造方法によれば、従来のように組成の異なる２種
類の面を露出することによって横方向成長させるのでは
なく、物理的な凹凸のみによって、又は表面あらさや原
料ガス濃度の相違による成長速度差を利用して横方向成
長を行うため、異種基板の上から直接窒化物半導体層を
横方向に成長させることができる。したがって、従来よ
りも簡易な構成により、低転位密度の窒化物半導体を製
造することができる。The present invention has the following effects because it is configured as described above. According to the method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention, the lateral growth is not performed by exposing two types of surfaces having different compositions as in the related art, but only by physical unevenness, or by surface roughness or raw material gas. Since the lateral growth is performed by utilizing the growth rate difference due to the difference in concentration, the nitride semiconductor layer can be grown in the lateral direction directly on the heterogeneous substrate. Therefore, a nitride semiconductor having a low dislocation density can be manufactured with a simpler configuration than in the past.
【図１】 図１は、本発明の実施の形態１に係る窒化物
半導体基板を模式的に示す断面図である。FIG. 1 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to a first embodiment of the present invention.
【図２】 図２は、本発明の実施の形態１に係る窒化物
半導体基板における窒化物半導体層の成長の様子を模式
的に示す断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view schematically showing a state of growth of a nitride semiconductor layer on the nitride semiconductor substrate according to the first embodiment of the present invention.
【図３】 図３（ａ）及び（ｂ）は、表面に凹部を形成
した異種基板を示す平面図及び断面図である。FIGS. 3A and 3B are a plan view and a cross-sectional view showing a heterogeneous substrate having a concave portion formed on the surface.
【図４】 図４（ａ）及び（ｂ）は、表面に凹部を形成
した異種基板の別の例を示す平面図である。FIGS. 4A and 4B are plan views showing another example of a heterogeneous substrate having a concave portion formed on the surface.
【図５】 図５は、本発明の実施の形態２に係る窒化物
半導体基板を模式的に示す断面図である。FIG. 5 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to a second embodiment of the present invention.
【図６】 図６は、本発明の実施の形態３に係る窒化物
半導体基板を模式的に示す断面図である。FIG. 6 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to a third embodiment of the present invention.
【図７】 図７は、本発明の実施の形態４に係る窒化物
半導体基板を模式的に示す断面図である。FIG. 7 is a sectional view schematically showing a nitride semiconductor substrate according to a fourth embodiment of the present invention.
１０ 異種基板、 １２ 凹部、 １２ａ 凹部底面 １２ｂ 凹部側面 １６ 窒化物半導体層、 １８ 空洞 ２０ 粗面化領域 ２２ エピタキシャル成長領域 REFERENCE SIGNS LIST 10 heterogeneous substrate, 12 concave portion, 12 a concave bottom surface 12 b concave side surface 16 nitride semiconductor layer, 18 cavity 20 roughened region 22 epitaxial growth region
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE11 DA05 DB08 ED06 EE03 EE10 EF03 5F041 AA40 CA40 CA46 CA65 CA75 CA77 5F045 AA03 AA04 AA05 AB14 AB18 AC07 AC08 AC12 AF02 AF09 AF12 BB12 CA12 DA52 DB02 HA02 5F073 CA17 CB05 DA05 EA29 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F-term (reference) 4G077 AA03 BE11 DA05 DB08 ED06 EE03 EE10 EF03 5F041 AA40 CA40 CA46 CA65 CA75 CA77 5F045 AA03 AA04 AA05 AB14 AB18 AC07 AC08 AC12 AF02 AF09 AF12 BB12 CA12 DA52 DB02 HA025
Claims (14)
基板の表面に、点状、ストライプ状又は格子状の凹部を
形成する工程と、 前記異種基板上に窒化物半導体層を気相成長させて、前
記異種基板の最上面又は凹部側面から成長した窒化物半
導体層を、凹部底面の上方において互いに接合させる工
程とを備えた窒化物半導体の製造方法。A step of forming a point-like, stripe-like or lattice-like concave portion on a surface of a heterogeneous substrate made of a material different from a nitride semiconductor, and vapor-phase growing a nitride semiconductor layer on the heterogeneous substrate. Joining the nitride semiconductor layers grown from the uppermost surface of the heterogeneous substrate or the side surfaces of the concave portion to each other above the bottom surface of the concave portion.
前記異種基板の凹部底面における成長速度が異種基板の
最上面における成長速度よりも低くなるように、前記凹
部を形成することを特徴とする請求項１記載の窒化物半
導体の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the concave portion is formed such that a growth rate at the bottom surface of the concave portion of the heterogeneous substrate is lower than a growth rate at a top surface of the heterogeneous substrate in the vapor phase growth of the nitride semiconductor layer. A method for manufacturing a nitride semiconductor according to claim 1.
前記異種基板の最上面の表面あらさよりも大きくなるよ
うに、前記凹部を形成することを特徴とする請求項１記
載の窒化物半導体の製造方法。3. The method of manufacturing a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the recess is formed such that at least the surface roughness of the bottom surface of the recess is larger than the surface roughness of the uppermost surface of the heterogeneous substrate. .
することを特徴とする請求項３記載の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein the recess is formed by a blasting method.
る原料ガスの濃度が、前記異種基板の凹部底面において
異種基板の最上面よりも小さくなるように、前記凹部を
形成することを特徴とする請求項１記載の窒化物半導体
の製造方法。5. The method according to claim 1, wherein the concave portion is formed such that the concentration of the source gas during the vapor phase growth of the nitride semiconductor layer is lower at the bottom surface of the concave portion of the heterogeneous substrate than at the uppermost surface of the heterogeneous substrate. The method for producing a nitride semiconductor according to claim 1.
あることを特徴とする請求項５記載の製造方法。6. The method according to claim 5, wherein the depth of the recess is at least twice the width thereof.
基板の表面に、窒化物半導体がエピタキシャル成長しな
い表面あらさを持つ粗面化領域を、点状、ストライプ状
又は格子状に形成する工程と、 前記異種基板上に窒化物半導体層を気相成長させて、前
記粗面化領域以外からエピタキシャル成長した窒化物半
導体層を、前記粗面化領域の上方において互いに接合さ
せる工程とを備えた窒化物半導体の製造方法。7. A step of forming, in the form of a point, a stripe, or a lattice, a roughened region having a surface roughness on which a nitride semiconductor does not epitaxially grow, on a surface of a heterogeneous substrate made of a material different from a nitride semiconductor; Vapor-phase growing a nitride semiconductor layer on a heterogeneous substrate, and joining the nitride semiconductor layers epitaxially grown from regions other than the roughened region to each other above the roughened region. Production method.
ドライエッチング法によって形成することを特徴とする
請求項６記載の製造方法。8. The method according to claim 6, wherein the roughened region is formed by a blasting method or a dry etching method.
であることを特徴とする請求項１乃至８のいずれか１項
に記載の製造方法。9. The method according to claim 1, wherein the substrate is sapphire or silicon carbide.
の凹部を形成した、窒化物半導体と異なる異種基板と、 前記異種基板の上に形成された窒化物半導体層であっ
て、前記異種基板の最上面又は前記凹部の側面から成長
して、前記凹部の上方において互いに接合した窒化物半
導体層とを備えた窒化物半導体基板。10. A heterogeneous substrate different from a nitride semiconductor having a point-like, stripe-like or lattice-like concave portion formed on a surface thereof, and a nitride semiconductor layer formed on the heterogeneous substrate, wherein the heterogeneous substrate is A nitride semiconductor substrate comprising: a nitride semiconductor layer grown from the uppermost surface or a side surface of the concave portion and joined to each other above the concave portion.
表面あらさが前記異種基板の最上面の表面あらさよりも
大きなことを特徴とする請求項１０記載の窒化物半導体
基板。11. The nitride semiconductor substrate according to claim 10, wherein at least the surface roughness of the bottom surface of the concave portion of the heterogeneous substrate is larger than the surface roughness of the uppermost surface of the heterogeneous substrate.
であることを特徴とする請求項１１記載の窒化物半導体
基板。12. The nitride semiconductor substrate according to claim 11, wherein the depth of said concave portion is at least twice the width thereof.
種基板であって、窒化物半導体がエピタキシャル成長し
ない表面あらさを持つ粗面化領域を、点状、ストライプ
状又は格子状に表面に形成した異種基板と、 前記異種基板の上に形成され、前記粗面化領域以外から
エピタキシャル成長して、前記粗面化領域の上方におい
て互いに接合した窒化物半導体層とを備えた窒化物半導
体基板。13. A heterogeneous substrate made of a material different from a nitride semiconductor, wherein a roughened region having a surface roughness where the nitride semiconductor is not epitaxially grown is formed on the surface in a point-like, stripe-like or lattice-like manner. And a nitride semiconductor layer formed on the heterogeneous substrate, epitaxially grown from a region other than the roughened region, and joined to each other above the roughened region.
ケイ素であることを特徴とする請求項１０乃至１３のい
ずれか１項に記載の窒化物半導体基板。14. The nitride semiconductor substrate according to claim 10, wherein the heterogeneous substrate is sapphire or silicon carbide.
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