JP2002033288A - 結晶成長方法 - Google Patents

結晶成長方法

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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 窒化ガリウム系化合物半導体などの窒化物半
導体の気相成長技術において、低転位密度の高品質結晶
を得ることのできる結晶成長方法を提供する。 【解決手段】 基板１０上に結晶成長を阻害するマスク
層１３を、その一部を開口した窓領域内で第１窒化物半
導体層１１が表面に凹凸部を有して臨むように形成し、
その凹凸部からの結晶成長によって前記マスク層１３上
を含む領域に第２窒化物半導体層１７を成長させる。横
方向に成長の速い貫通転位１２は、結晶のない空隙部１
８で終端され、上部への伝播をより確実に防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は半導体発光素子等を
形成する場合に用いられる結晶成長方法に関し、特に窒
化物半導体を選択的に結晶成長させる結晶成長方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】窒化ガリウム系化合物半導体の気相成長
技術においては格子整合する基板や低転位密度の基板が
存在しないために、サファイアなどの基板上に900℃以
下の低温でAlNもしくはAlxGa1-xN (0=<x<1) 緩衝層を堆
積した後に、窒化ガリウム系化合物半導体を成長し格子
不整合に起因する転位を低減する技術があり、たとえ
ば、そのような技術は特開昭63-188938号や特公平8-821
7号に記載されるものがあり、このような転位を低減す
る技術を用いることで、窒化ガリウム系化合物半導体層
の結晶性およびモフォロジーを改善できる特徴がある。
【０００３】さらに低転位密度の高品質結晶を得る技術
としては、一旦基板上に第１の（即ち第１層目の）窒化
ガリウム系化合物半導体を堆積した後に酸化珪素や窒化
珪素などからなる窒化ガリウム系化合物半導体の成長を
阻害する材料で保護膜を形成し、その保護膜で覆われて
いない領域から第２の（即ち第２層目の）窒化ガリウム
系化合物半導体を面内方向（横方向）に成長すること
で、基板界面から垂直に伸びる貫通転位の伝播を妨げる
技術があり、このような技術は例えば特開平10-312971
号公報に開示されている。また、同様な技術としては、
例えば、MRS Internet J.Nitride Semicond. Res.4
S1, G3．38 (1999)に記載されるように、一旦第１の
窒化ガリウム系化合物半導体層を成長した後に、リアク
ティブイオンエッチング（以下、RIE）装置などを用い
て、その膜を選択的に除去し、その後成長装置内で残さ
れた結晶から第２の窒化ガリウム系化合物半導体層を選
択的に成長することで貫通転位密度を低減する技術があ
る。これらの技術を使用することで106cm-2程度までの
転位密度を有する結晶膜が得られ、半導体レーザの高寿
命化などが実現されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上記低温緩衝層を使用
する技術のみでは貫通転位を109cm-2程度までしか低減
することができず、高品質な窒化ガリウム系化合物半導
体を得るには限界があり、このような転位が半導体素子
の性能や寿命を悪化させている。
【０００５】また、上記第１の窒化ガリウム系化合物半
導体層上に保護膜材料を形成もしくは第１の窒化ガリウ
ム系化合物半導体層をリアクティブイオンエッチングな
どにより選択的に除去した後に再成長する技術において
は、それぞれ保護膜を形成していない領域や除去後残さ
れた結晶に残存する貫通転位は第２の窒化ガリウム系化
合物半導体層の結晶に伝播し、低転位密度化には限界が
ある。
【０００６】このような事情に鑑み、本発明は、窒化ガ
リウム系化合物半導体の気相成長技術において、低転位
密度の高品質結晶を得ることのできる結晶成長方法を提
供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の結晶成長方法
は、基板上に結晶成長を阻害するマスク層を、該マスク
層の一部を開口した窓領域内で第１窒化物半導体層が該
第１窒化物半導体層の表面に凹凸部を有して臨むように
形成し、前記凹凸部からの結晶成長によって前記マスク
層上を含む領域に第２窒化物半導体層を成長させること
を特徴とする。
【０００８】また、本発明の他の結晶成長方法は、基板
上に結晶成長を阻害するマスク層を該マスク層の一部を
開口した窓領域内で第１窒化物半導体層が該第１窒化物
半導体層の表面に微小孔を有する成長阻害面を有して臨
むように形成し、前記微小孔からの結晶成長によって前
記マスク層上を含む領域に第２窒化物半導体層を成長さ
せることを特徴とする。
【０００９】本発明のさらに他の結晶成長方法は、基板
上に結晶成長を阻害するマスク層を該マスク層の一部を
開口した窓領域内で第１窒化物半導体層が該第１窒化物
半導体層の表面に結晶成長の核となる結晶核領域を有し
て臨むように形成し、前記結晶核領域に形成された結晶
核からの結晶成長によって前記マスク層上を含む領域に
第２窒化物半導体層を成長させることを特徴とする。
【００１０】本発明の結晶成長方法では、マスク層の一
部を開口した窓領域内で窒化物半導体が臨むようにマス
ク層が形成され、前記窓領域内で臨む前記窒化物半導体
の表面に凹凸部が形成される。この凹凸部はその凹部に
よる空隙部での結晶不連続性から、基板側からの貫通転
位の伝播を妨げることができる。第２窒化物半導体層は
凹凸部からの結晶成長によって形成され、マスク層上を
含む領域に延在される。マスク層上を含む領域に成長さ
せることで、横方向への結晶成長となり、貫通転位の伝
播をより確実に防止することができる。
【００１１】微小孔を有する成長阻害面を形成する場合
や、結晶成長の核となる結晶核領域を形成する場合に
は、成長阻害面部分の結晶が不連続なものとなり、ある
いは結晶核周囲への横方向成長による下地との不連続性
によって、基板側からの貫通転位の伝播を妨げることが
できる。また、マスク層上を含む領域に成長させること
で、横方向への結晶成長となり、貫通転位の伝播をより
確実に防止することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の結晶成長方法は、基板上
に結晶成長を阻害するマスク層を、該マスク層の一部を
開口した窓領域内で第１窒化物半導体層が該第１窒化物
半導体層の表面に凹凸部を有して臨むように形成し、前
記凹凸部からの結晶成長によって前記マスク層上を含む
領域に第２窒化物半導体層を成長させることを特徴とす
る。
【００１３】本発明に用いられる基板は、一例としてサ
ファイア基板が使用されるが、窒化物半導体の結晶成長
で一般的に使用されるサファイア基板に限定されるもの
ではなく、他の異種基板もしくは他の窒化物半導体基板
でも良い。
【００１４】第１窒化物半導体層は、基板上に直接また
はバッファ層を介して形成される第１層目の窒化物半導
体層であり、このような窒化物半導体層としては、例え
ば窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミ
ニウム（ＡｌＮ）系化合物半導体、窒化インジウム（Ｉ
ｎＮ）系化合物半導体、窒化インジウムガリウム（Ｉｎ
ＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミニウムガリウム
（ＡｌＧａＮ）系化合物半導体を形成することができ、
特に窒化ガリウム系化合物半導体などの窒化物半導体が
好ましい。その中でもは第１窒化物半導体層はウルツ鉱
型の結晶構造を有することが好ましい。なお、本発明に
おいて、ＩｎＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＧａＮなどは必ずし
も、３元混晶のみ、２元混晶のみの窒化物半導体を指す
のではなく、例えばＩｎＧａＮでは、ＩｎＧａＮの作用
を変化させない範囲での微量のＡｌ、その他の不純物を
含んでいても本発明の範囲であることはいうまでもな
い。また、第１層目とは次に形成する窒化物半導体層よ
りも先に形成されることを相対的に示すものであり、第
１層目の窒化物半導体層よりも前にさらに他の窒化物半
導体層などが形成されていても良い。
【００１５】この第１窒化物半導体層の成長方法として
は、種々の気相成長法を挙げることができ、例えば有機
金属化合物気相成長法（ＭＯＶＰＥ法）や分子線エピタ
キシー法（ＭＢＥ法）などの気相成長法や、ハイドライ
ド気相成長法（ＨＶＰＥ法）などを用いることができ
る。その中でもＭＯＶＰＥ法によると、迅速に結晶性の
良いものが得られる。ＭＯＶＰＥ法では、Ｇａソースと
してＴＭＧ（トリメチルガリウム）、ＴＥＧ（トリエチ
ルガリウム）、ＡｌソースとしてはＴＭＡ（トリメチル
アルミニウム）、ＴＥＡ（トリエチルアルミニウム）、
Ｉｎソースとしては、ＴＭＩ（トリメチルインジウ
ム）、ＴＥＩ（トリエチルインジウム）などのトリアル
キル金属化合物が多く使用され、窒素源としてはアンモ
ニア、ヒドラジンなどのガスが使用される。また、不純
物ソースとしてはＳｉであればシランガス、Ｇｅであれ
ばゲルマンガス、ＭｇであればＣｐ２Ｍｇ（シクロペン
タジエニルマグネシウム）、ＺｎであればＤＥＺ（ジエ
チルジンク）などのガスが使用される。ＭＯＶＰＥ法で
は、これらのガスを例えば６００°Ｃ以上に加熱された
基板の表面に供給して、ガスを分解することにより、Ｉ
ｎＡｌＧａＮ系化合物半導体をエピタキシャル成長させ
ることができる。
【００１６】本発明で用いられるマスク層は結晶成長を
阻害する層であり、例えば酸化珪素や窒化珪素などの材
料によって形成される。形成する窓領域のサイズや窒化
物半導体層の材料などに応じて、膜厚を選ぶことがで
き、好ましくは約５ｎｍから約５０ｎｍ程度より好まし
くは約１０ｎｍから約３０ｎｍ程度の厚みで形成され
る。このマスク層には所要のサイズ、形状の窓領域が形
成される。窓領域の数は単数、複数を問わず、異なるサ
イズ、形状の窓領域が混在するようなものであっても良
い。窓領域としては、帯状、格子状、円形状、楕円形、
正方形状、六角形状、三角形状、矩形状、菱形状、その
他の多角形およびこれらの変形形状などの形状にするこ
とができ、窓領域の開口部はテーパーなどの傾斜面を有
していても良い。
【００１７】このマスク層に形成される窓領域には第１
窒化物半導体層が臨み、その窓領域の範囲の第１窒化物
半導体層の表面に凹凸部が形成される。凹凸部は高低３
０ｎｍ以上、望ましくは高低１００ｎｍ以上の複数の谷
部と山部が形成されたものとされ、一般的に基板主面に
対して傾いた斜面を伴った形状を呈する。凹凸部の高低
差が３０ｎｍ未満では、エピタキシャル成長時に凹凸が
埋まってしまうことなりかねない。凹凸部の高低差が１
００ｎｍ以上の場合には、製品の歩留まりを高く維持で
きる。この凹凸部の形状の配列は規則的であっても、ラ
ンダムなものでも構わない。凹凸部は必ずしも第１窒化
物半導体層の層内だけで形成されるものに限らず、凹凸
部の谷の部分で基板の一部が臨んでいても良い。凹凸部
の斜面は欠陥やダメージの少ない基板もしくは第１の窒
化ガリウム系化合物半導体の結晶面であることが望まし
い。
【００１８】凹凸部の形成方法としては、いくつかの方
法が挙げられ、それらを例示すると、ドライエッチング
もしくはウエットエッチングで第１窒化物半導体層の表
面を削除する方法や、第１窒化物半導体層を形成した後
やその次の第２窒化物半導体層の形成前に、低温成長の
窒化物半導体層を形成する方法でも良い。凹凸部の形成
とマスク層の形成の順序は入れ替えることができ、凹凸
部を形成してからマスク層を形成することもでき、マス
ク層を形成してから凹凸部を形成しても良い。凹凸部形
成のためのエッチングは、第１窒化物半導体層或いは第
２窒化物半導体層の形成のための成長装置内で行うよう
にすることもでき、その場合において工程が連続するも
のとすることができる。また、これらの凹凸部の形成方
法を幾つか組み合わせて凹凸部を形成しても良い。
【００１９】第２窒化物半導体層はその凹凸部からの結
晶成長によって成長される層であり、マスク層上を含む
領域に成長する。窓領域においては、凹凸部の斜面部か
ら結晶成長をはじめるので、凹凸部で形成される空隙部
での結晶不連続性から、基板側からの貫通転位の伝播を
妨ぐように凹凸部が機能する。この第２窒化物半導体層
は保護膜であるマスク層上にも結晶成長することで、横
方向への成長が実現され、その横方向への成長がなされ
た部分においては第２窒化物半導体層へ貫通転位の伝播
を妨げることができ、第２窒化物半導体層中の転位密度
を低減できる。つまり、マスク層の形成されていない開
口部上共にマスク層上も劇的に低転位密度の窒化物半導
体結晶を成長できる。
【００２０】第１窒化物半導体層の貫通転位が存在して
いるところは、凹凸部を例えばエッチングで形成した際
に、大きく削れるようにすることで空隙を形成すること
ができる。貫通転位上に空隙を形成するには、貫通転位
部を選択的に腐食するような気相中や液相中でのエッチ
ングを用いれば良い。そして、第２窒化物半導体層を結
晶成長した場合には、貫通転位上の凹部が空隙として残
ることがあり、容易に貫通転位部が空隙で終端する構造
にすることができる。
【００２１】第２窒化物半導体層は、第１窒化物半導体
層と同様に、例えば窒化ガリウム（ＧａＮ）系化合物半
導体、窒化アルミニウム（ＡｌＮ）系化合物半導体、窒
化インジウム（ＩｎＮ）系化合物半導体、窒化インジウ
ムガリウム（ＩｎＧａＮ）系化合物半導体、窒化アルミ
ニウムガリウム（ＡｌＧａＮ）系化合物半導体から形成
することができ、特に窒化ガリウム系化合物半導体など
の窒化物半導体が好ましい。その中でもは第２窒化物半
導体層は、第１窒化物半導体層と同様に、ウルツ鉱型の
結晶構造を有することが好ましい。第２窒化物半導体層
は凹凸部の斜面または凸部から横方向成長できる材料で
あれば良く、そのような横方向成長が実現される成長の
一例としては有機金属気相成長方法が挙げられるがこれ
に限定されるものではない。
【００２２】本発明の結晶成長方法の他の一例において
は、第１窒化物半導体層の表面には微小孔を有する成長
阻害面が形成され、微小孔からの結晶成長によってマス
ク層上を含む領域に第２窒化物半導体層が成長される。
この成長阻害面は、酸化珪素や窒化珪素の薄膜からなる
構造とすることができ、わずかなピンホールの如き微小
孔からの結晶成長は島状に開始される。続けて、結晶成
長を行う場合には、成長阻害面の部分が貫通転位を止め
るように機能し、第２窒化物半導体層は低転位密度を有
する結晶性の優れた半導体結晶層になる。
【００２３】また、本発明の結晶成長方法のさらに他の
一例においては、窓領域内で第１窒化物半導体層の表面
に結晶成長の核となる結晶核領域が形成され、結晶核領
域に形成された結晶核からの結晶成長によってマスク層
上を含む領域に第２窒化物半導体層が成長される。
【００２４】本発明のように、その保護膜の形成されて
いない領域に凹凸部等を形成してから窒化物半導体層を
成長させることで、従来に比べて低転位密度の窒化物半
導体の結晶成長が可能となる。したがって、本発明の結
晶成長方法を用いて、窒化ガリウム系化合物半導体等の
積層構造を用いた半導体発光素子などの半導体デバイス
の高性能化を容易に実現できる。
【００２５】第１の実施形態 図１および図２を参照しながら本発明の第１の実施形態
について説明する。まず、図１の(a)に示すように、基
板主面をC+面とするC面サファイア基板１０上に有機金
属気相成長法により厚さ約2μmのエピタキシャルGaN層
１１を第１窒化物半導体層として成長する。このGaN層
１１中には、サファイア基板１０との格子不整合や熱膨
張係数差などに起因して約3×109cm-2の密度で貫通転位
１２が存在する。
【００２６】次に、図１の（ｂ）に示すように、このGa
N層１１上にSiO2からなるマスク層１３を形成する。SiO
2からなるマスク層１３の厚さは約20nmである。このマ
スク層１３には、フォトリソグラフィー技術によって開
口されて窓領域１４が形成される。このマスク層１３の
一部が開口された窓領域１４内では該マスク層１３の下
部のGaN層１１の表面１５が臨む。
【００２７】このように窓領域１４を形成したところ
で、ウエハ状のサファイヤ基板１０を有機金属気相成長
装置の中に導入し、窒素原料であるアンモニアとキャリ
アガスとして水素と窒素を流しながら1020℃で3分加熱
する。すると保護膜の形成されていない窓領域１４では
主に熱と水素によるエッチングにより、約100nm程度の
深さのピットもしくは谷部を生じて図１の（ｃ）に示す
ように凹凸部１６が形成される。特に元のGaN層１１の
貫通転位１２の部分がエッチングに弱いために、このよ
うなピットもしくは谷部は貫通転位１２上に位置してい
る。このピットは6つのS面((1、 -1、 0、 1)面)からな
る倒立六角錘型となっている。
【００２８】そのままの温度でGa原料であるトリメチル
ガリウムの供給をはじめたところで、図２の（ｄ）に示
すように、窓領域１４内の凹凸部１６のピット斜面から
のGaN層１７の横方向成長が生じ、第２窒化物半導体層
であるGaN層１７の結晶が成長し始める。ピットの底部
にある貫通転位１２は斜面からの横方向成長により遮断
され、上部へは伝播しない。特に横方向に成長速度の速
い1000℃以上の成長温度では貫通転位１２は結晶のない
空隙部１８で終端され、それ以降すなわち空隙部１８よ
りも上の部分では貫通転位１２が伝播しなくなる。
【００２９】さらに成長を続けると、図２の(e)に示す
ように、各斜面から成長したGaN層１７の結晶同士が会
合する。この時点ではGaN層１７は保護膜の形成されて
いないマスク層１３の窓領域上に成長しているにも拘ら
ず、貫通転位密度の低い結晶とすることができる。
【００３０】さらに成長を続けると今度はGaN層１７は
斜面１９が広がってマスク層１３上に横方向成長する。
これらの領域ではマスク層１３により基板から垂直に伸
びる貫通転位１２は遮断されており、基本的にほどんど
転位を生じない(図２の(f))。その結果、マスク層１３
上もマスク層１３の形成されていない窓領域１４上も非
常に転位密度の低いGaN層１７が形成される。
【００３１】本実施形態においては、有機金属気相成長
装置の装置内部において、窓領域１４で主に熱と水素に
よるエッチングにより、約100nm程度の深さのピット等
による凹凸部１６が形成される。この凹凸部１６の谷部
分は特に貫通転位１２の位置に対応しており、続いてGa
N層１７を形成した場合には空隙部１８が貫通転位１２
の伝播を妨げるように機能する。したがって、横方向成
長による貫通転位１２の低減の効果と相俟って極めて良
好な結晶を得ることができる。
【００３２】第２の実施形態 本発明の結晶成長方法の第２の実施形態を図３及び図４
に示す。第１の実施形態と同様に、図３の(a)に示すよ
うに、基板主面をC+面とするC面サファイア基板２０上
に有機金属気相成長法により厚さ約2μmのエピタキシャ
ルGaN層２１を第１窒化物半導体層として成長する。こ
のGaN層２１中には、サファイア基板２０との格子不整
合や熱膨張係数差などに起因して約3×109cm-2の密度で
貫通転位２２が存在する。
【００３３】次に、図３の（ｂ）に示すように、このGa
N層２１上にSiO2からなるマスク層２３を形成する。SiO
2からなるマスク層２３の厚さは約20nmである。このマ
スク層２３には、フォトリソグラフィー技術によって開
口されて窓領域２４が形成される。このマスク層２３の
一部が開口された窓領域２４内では該マスク層２３の下
部のGaN層２１の表面２５が臨む。
【００３４】このように窓領域２４を形成したところ
で、ウエハ状のサファイヤ基板２０を有機金属気相成長
装置の中に導入し、窒素原料であるアンモニアとキャリ
アガスとして水素と窒素を流しながら850℃まで昇温
し、Ga原料であるトリメチルガリウムの供給をはじめた
ところで、図３の（ｃ）のような低温成長GaN層２６が
凹凸状に成長して凹凸部が形成される。一般に有機金属
気相成長法における1000℃以下の低温成長では貫通転位
２２を成長ピットとした凹凸が比較的容易に形成され
る。
【００３５】同じ成長装置内でトリメチルガリウムの供
給を継続しながら更に温度を1020℃まで昇温したとこ
ろ、図４の（ｄ）に示すように、凹凸部を有する低温成
長GaN層２６の斜面からの速い横方向成長が開始され
る。この横方向成長では第２窒化物半導体層としてのGa
N層２７が形成され、貫通転位２２の上端部に対応する
形で一部には空隙部２８も形成されることがある。横方
向に成長することと、貫通転位２２は空隙部２８の存在
するピット底部にあることでこの1020℃で成長したGaN
層２７へは下地のGaN層２１からの貫通転位２２は伝播
しない。
【００３６】このような成長を続けることで、図４の
（e）のようにマスク層２３上まで延在されるようにGaN
層２７の斜面２９部分が広がり、マスク層２３の形成さ
れていない窓領域２４から成長したにも拘らず、貫通転
位密度の低い結晶とすることができる。さらに成長を続
けると今度はマスク層２３上で十分に横方向成長するた
め、これらの領域ではマスク層２３により基板２０側か
ら垂直に伸びる貫通転位２２は遮断されており、基本的
にほどんど転位を生じない(図４の(f))。
【００３７】以上のような低温成長GaN層２６からの結
晶成長によってもマスク層２３上もマスク層２３の形成
されていない窓領域２４上も両方とも非常に転位密度の
低いGaN層２７を形成することができる。
【００３８】本実施形態においては、有機金属気相成長
装置において、当初低温成長GaN層２６を形成し、同じ
装置で同じガスを使用し、且つ昇温させながら継続的な
操作によって、第２窒化物半導体層であるGaN層２７を
形成できる。低温成長GaN層２６は凹凸部を構成し、こ
の凹凸部のピット部分は特に貫通転位２２の位置に対応
しており、続いてGaN層２７を形成した場合には空隙部
２８が貫通転位２２の伝播を妨げるように機能する。し
たがって、横方向成長による貫通転位２２の低減の効果
と相俟って極めて良好な結晶を得ることができる。
【００３９】第３の実施形態 本発明の結晶成長方法の第３の実施形態を図５及び図６
に示す。本実施形態の結晶成長方法は第２の実施形態の
結晶成長方法の変形例であり、あらかじめ第１窒化物半
導体層のGaN層をサファイア基板上に成長する際に低温
成長層を最後に導入して表面を凹凸にしてからマスク層
を形成する例である。
【００４０】第１または第２の実施形態と同様に、図５
の(a)に示すように、基板主面をC+面とするC面サファイ
ア基板３０上に有機金属気相成長法により厚さ約2μmの
エピタキシャルGaN層３１を第１窒化物半導体層として
成長する。このGaN層３１中には、サファイア基板３０
との格子不整合や熱膨張係数差などに起因して約3×109
cm-2の密度で貫通転位３２が存在する。
【００４１】続いて、マスク層を形成する前に、低温成
長により表面に凹凸を有する低温成長GaN層３３を形成
する。この低温成長GaN層３３の形成方法は、第２の実
施形態と同様に、ウエハごと有機金属気相成長装置の中
に導入し、窒素原料であるアンモニアとキャリアガスと
して水素と窒素を流しながら850℃まで昇温してGa原料
であるトリメチルガリウムを供給することで、低温成長
GaN層３３がGaN層３１上の全面に凹凸を有して形成され
る。一般に有機金属気相成長法における1000℃以下の低
温成長では貫通転位３２を成長ピットとした凹凸が比較
的容易に形成される。これらエピタキシャルGaN層３１
と低温成長GaN層３３の形成は、たとえば同じ有機金属
気相成長装置を使用して形成することもでき、同じ原料
ガスを用いながら、温度を下げることで比較的容易に形
成できる。
【００４２】次に、図５の（ｂ）に示すように、これら
GaN層３１及び低温成長GaN層３３上にSiO2からなるマス
ク層３４を形成する。SiO2からなるマスク層３４の厚さ
は約20nmである。このマスク層３４には、フォトリソグ
ラフィー技術によって開口されて窓領域３５が形成され
る。このマスク層３４の一部が開口された窓領域３５内
では該マスク層３４の下部のGaN層２１の表面と共に既
に凹凸が形成された 低温成長GaN層３３が臨む。
【００４３】窓領域３５を形成した後、成長装置内でト
リメチルガリウムを供給しながら温度を1020℃まで昇温
し、図６の（ｃ）に示すように、凹凸部を有する低温成
長GaN層３３の斜面からの速い横方向成長が開始され
る。この横方向成長では第２窒化物半導体層としてのGa
N層３６が形成され、貫通転位３２の上端部に対応する
形で一部には空隙部３８も形成されることがある。横方
向に成長し且つ貫通転位３２は空隙部３８の底部に存在
することで、この1020℃で成長したGaN層３６へは下地
のGaN層３１からの貫通転位３２は伝播しない。
【００４４】このような成長を続けることで、図６の
（ｄ）のようにマスク層３４上まで延在されるようにGa
N層３６の斜面３７部分が広がり、マスク層３４の形成
されていない窓領域３５から成長したにも拘らず、貫通
転位密度の低い結晶とすることができる。さらに成長を
続けると今度はマスク層３４上で十分に横方向成長する
ため、これらの領域ではマスク層３４によりサファイヤ
基板３０側から垂直に伸びる貫通転位３２は確実に遮断
されており、基本的にほどんど転位を生じない(図６の
(ｅ))。
【００４５】以上のようなマスク層３４の形成前に形成
された低温成長GaN層２６からの結晶成長によってもマ
スク層３４上もマスク層３４が開口された窓領域３５上
も両方とも非常に転位密度の低いGaN層３６を形成する
ことができる。
【００４６】本実施形態においては、第１窒化物半導体
層となるGaN層３１をサファイア基板３０上に成長する
際に低温成長層である低温成長GaN層３３を形成して表
面を凹凸にしてからマスク層３４を形成する。低温成長
GaN層３３は凹凸部を構成し、この凹凸部のピット部分
は特に貫通転位３２の位置に対応しており、続いて第２
窒化物半導体層となるGaN層３６を形成した場合には空
隙部３８が貫通転位３２の伝播を妨げるように機能す
る。したがって、横方向成長による貫通転位３２の低減
の効果と相俟って極めて良好な結晶を得ることができ
る。
【００４７】第４の実施形態 本発明の結晶成長方法の第４の実施形態を図７及び図８
に示す。本実施形態はマスク層を開口した窓領域に結晶
成長を阻害する成長阻害面を形成し、その成長阻害面の
微小孔からの結晶成長によって、凹凸部分を形成する結
晶成長方法である。
【００４８】先ず、図７の（ａ）に示すように、基板主
面をC+面とするC面サファイア基板４０上に有機金属気
相成長法により厚さ約2μmのエピタキシャルGaN層４１
を第１窒化物半導体層として成長する。このGaN層４１
中には、サファイア基板４０との格子不整合や熱膨張係
数差などに起因して約3×109cm-2の密度で貫通転位４２
が存在する。
【００４９】次に、図７の（ｂ）に示すように、このGa
N層４１上にSiO2からなるマスク層４３を形成する。SiO
2からなるマスク層４３の厚さは約20nmである。このマ
スク層４３には、フォトリソグラフィー技術によって開
口されて窓領域４４が形成される。このマスク層４３の
一部が開口された窓領域４４内では該マスク層４３の下
部のGaN層４１の表面４５が臨む。
【００５０】このような窓領域４４をマスク層４３に形
成したところで、ウェハを有機金属気相成長装置の中に
導入し、窒素原料であるアンモニアとキャリアガスとし
て水素と窒素を流しながら昇温し、シリコン原料である
シランガスをいったん供給してから5分後に1020℃でGa
原料であるトリメチルガリウムの供給を開始する。一般
にシリコンは窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長に
おいて成長を阻害するアンチサーファクタントとして知
られており、シランガスを供給した後にはマスク層４３
を開口した窓領域４４内のGaN層４１表面はSiNxのよう
な化合物で終端されて、図７の（ｃ）に示すように、Ga
N層４１表面は窒化珪素を主たる材料とする成長阻害面
４６に覆われる。この成長阻害面４６上にはGaNはほと
んど成長しないが、成長阻害面４６のごく一部には微小
孔（ピンホール）が形成されている。
【００５１】次に、GaNを成長した場合には、成長阻害
面４６の微小孔が存在する部分から島状に成長が始ま
り、図８の(d)に示すような凹凸をもったGaN層４７が形
成され、さらに成長が進んで、図８の(e)ようにマスク
層４３上まで延在されるようにGaN層４７の斜面４８部
分が広がり、マスク層４３の形成されていない窓領域４
４から成長したにも拘らず、貫通転位密度の低い結晶と
することができる。さらに成長を続けると今度はマスク
層４３上で十分に横方向成長するため、これらの領域で
はマスク層４３によりサファイヤ基板４０側から垂直に
伸びる貫通転位４２は確実に遮断されており、基本的に
ほどんど転位を生じない(図８の(ｆ))。
【００５２】以上の工程によって、本実施形態の結晶成
長方法においては、マスク層４３上もマスク層４３の形
成されていない窓領域４４上も非常に転位密度の低いGa
N層４７を形成できる。なお、本実施形態の結晶成長方
法においては、成長を阻害する原料を供給することで表
面を凹凸化したが、表面の凹凸化を実現できれば逆に成
長を促進する核となるような原料を供給して凹凸化する
ことも可能である。また、本実施形態において、微小孔
を有する成長阻害面４６の成長はマスク層４３を開口す
る窓領域４４の形成後であるが、このような微小孔を有
する成長阻害面４６をマスク層４３の形成前に形成する
ことも可能である。
【００５３】第５の実施形態 本発明の結晶成長方法の第５の実施形態を図９及び図１
０に示す。本実施形態はマスク層を開口した窓領域に反
応性イオンエッチングで凹凸部を形成し、その凹凸部か
らの結晶成長によってGaN層を形成する結晶成長方法で
ある。
【００５４】先ず、図９の（ａ）に示すように、基板主
面をC+面とするC面サファイア基板５０上に有機金属気
相成長法により厚さ約2μmのエピタキシャルGaN層５１
を第１窒化物半導体層として成長する。このGaN層５１
中には、サファイア基板５０との格子不整合や熱膨張係
数差などに起因して約3×109cm-2の密度で貫通転位５２
が存在する。
【００５５】次に、図９の（ｂ）に示すように、このGa
N層５１上にSiO2からなるマスク層５３を形成する。SiO
2からなるマスク層５３の厚さは約20nmである。このマ
スク層５３には、フォトリソグラフィー技術によって開
口されて窓領域５４が形成される。このマスク層５３の
一部が開口された窓領域５４内では該マスク層５３の下
部のGaN層５１の表面５５が臨む。
【００５６】このマスク層５３の形成されていない窓領
域５４内を反応性イオンエッチングによりGaN層５１の
表面５５が図９の（ｃ）に示すような凹凸形状となるよ
うに加工する。凹凸形状は谷部５６から、略垂直に伸び
た突条部５７が残るような形状とされるが、これに限定
されるものではない。一例として、凹部の深さは30nm以
上、望ましくは100nm以上である。本実施形態において
も、SiO2保護膜であるマスク層５３の形成と反応性イオ
ンエッチングによるGaN層５１の加工の順番は逆であっ
ても良い。
【００５７】このように作製した図９の（ｃ）のウェハ
を有機金属気相成長装置の中に導入し、窒素原料である
アンモニアとキャリアガスとして水素と窒素を流しなが
ら昇温し、1020℃でGa原料であるトリメチルガリウムを
供給する。しばらく成長すると突条部５７からの横方向
成長が生じ、図１０の（ｄ）に示すように突条部５７の
上端側を覆うように結晶成長が開始されてGaN層５８が
形成される。このような突条部５７の上端側での結晶成
長によって谷部５６の部分はそのまま空隙部分になり、
この空隙部分は貫通転位５２を遮断するように機能す
る。
【００５８】さらに成長を続けると、図１０の（e）に
示すように各突条部５７におけるGaN層５８同士が結合
するように横方向成長が会合する。そして、さらに成長
を続けると今度は、図１０の（ｆ）に示すように、マス
ク層５３上にもGaN層５８が横方向成長し、これらの領
域では保護膜により基板から垂直に伸びる基本的にほど
んど転位を生じない。
【００５９】本実施形態においては、窓領域５４の形成
後の反応性イオンエッチングにより、約100nm程度の谷
部５６と突条部５７による凹凸部が形成される。この凹
凸部の谷部分は結晶成長後も空隙部分として残り、その
空隙部分が貫通転位５２の伝播を妨げるように機能す
る。したがって、横方向成長による貫通転位５２の低減
の効果と相俟って極めて良好な結晶を得ることができ
る。
【００６０】
【発明の効果】本発明の結晶成長方法によれば、凹凸部
などの部分の結晶不連続性から、基板側からの貫通転位
の伝播を妨げることができ、第２窒化物半導体層は凹凸
部からの結晶成長によってマスク層上を含む領域に延在
され、横方向への結晶成長となることから貫通転位の伝
播をより確実に防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】図１は本発明の結晶成長方法の第１の実施形態
の工程断面図であり、図１において（ａ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｂ）は窓領域の形成工程を示す
断面図、（ｃ）は凹凸部の形成工程を示す断面図であ
る。
【図２】図２は本発明の結晶成長方法の第１の実施形態
の工程断面図であり、図２において（ｄ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｅ）はGaN層の横方向への成長
工程を示す断面図、（ｆ）はGaN層の更なる成長工程を
示す断面図である。
【図３】図３は本発明の結晶成長方法の第２の実施形態
の工程断面図であり、図３において（ａ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｂ）は窓領域の形成工程を示す
断面図、（ｃ）は低温成長GaN層の形成工程を示す断面
図である。
【図４】図４は本発明の結晶成長方法の第２の実施形態
の工程断面図であり、図４において（ｄ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｅ）はGaN層の横方向への成長
工程を示す断面図、（ｆ）はGaN層の更なる成長工程を
示す断面図である。
【図５】図５は本発明の結晶成長方法の第３の実施形態
の工程断面図であり、図５において（ａ）は低温成長Ga
N層の形成工程を示す断面図、（ｂ）は窓領域の形成工
程を示す断面図である。
【図６】図６は本発明の結晶成長方法の第３の実施形態
の工程断面図であり、図６において（ｃ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｄ）はGaN層の横方向への成長
工程を示す断面図、（ｅ）はGaN層の更なる成長工程を
示す断面図である。
【図７】図７は本発明の結晶成長方法の第４の実施形態
の工程断面図であり、図７において（ａ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｂ）は窓領域の形成工程を示す
断面図、（ｃ）は成長阻害面の形成工程を示す断面図で
ある。
【図８】図８は本発明の結晶成長方法の第４の実施形態
の工程断面図であり、図８において（ｄ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｅ）はGaN層の横方向への成長
工程を示す断面図、（ｆ）はGaN層の更なる成長工程を
示す断面図である。
【図９】図９は本発明の結晶成長方法の第５の実施形態
の工程断面図であり、図９において（ａ）はGaN層の形
成工程を示す断面図、（ｂ）は窓領域の形成工程を示す
断面図、（ｃ）はGaN層のエッチング工程を示す断面図
である。
【図１０】図１０は本発明の結晶成長方法の第５の実施
形態の工程断面図であり、図１０において（ｄ）はGaN
層の形成工程を示す断面図、（ｅ）はGaN層の横方向へ
の成長工程を示す断面図、（ｆ）はGaN層の更なる成長
工程を示す断面図である。
【符号の説明】
１０、２０、３０、４０、５０ サファイヤ基板 １１、２１、３１、４１、５１ GaN層 １２、２２、３２、４２、５２ 貫通転位 １３、２３、３４、４３、５３ マスク層 １４、２４、３５、４４、５４ 窓領域 １６ 凹凸部 １７、２７、３６、４７、５８ GaN層 ２６、３３ 低温成長GaN層 １８、２８、３８ 空隙部 ４６ 成長阻害面
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土居 正人 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 (72)発明者 大畑 豊治 東京都品川区北品川６丁目７番35号 ソニ ー株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB08 EE07 EF01 5F041 AA40 CA40 CA46 CA65 CA74 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB32 AB33 AC08 AC09 AC12 AD10 AD11 AD12 AD13 AD14 AF09 AF13 AF20 BB12 CA09 DA53 DB02 HA02

Claims (12)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 基板上に結晶成長を阻害するマスク層
    を、該マスク層の一部を開口した窓領域内で第１窒化物
    半導体層が該第１窒化物半導体層の表面に凹凸部を有し
    て臨むように形成し、 前記凹凸部からの結晶成長によって前記マスク層上を含
    む領域に第２窒化物半導体層を成長させることを特徴と
    する結晶成長方法。
  2. 【請求項２】 前記凹凸部は高低差が少なくとも３０ｎ
    ｍ以上とされることを特徴とする請求項１記載の結晶成
    長方法。
  3. 【請求項３】 前記凹凸部はエッチングにより形成され
    ることを特徴とする請求項１記載の結晶成長方法。
  4. 【請求項４】 前記エッチングは温度８００℃以上で行
    われることを特徴とする請求項３記載の結晶成長方法。
  5. 【請求項５】 前記凹凸部は反応性イオンエッチングに
    より形成されることを特徴とする請求項１記載の結晶成
    長方法。
  6. 【請求項６】 前記凹凸部の形成により前記第１窒化物
    半導体層に形成される貫通転位は空隙によって終端する
    ことを特徴とする請求項１記載の結晶成長方法。
  7. 【請求項７】 前記凹凸部は窒化物半導体の結晶成長に
    より形成されることを特徴とする請求項１記載の結晶成
    長方法。
  8. 【請求項８】 前記凹凸部を形成する窒化物半導体の結
    晶成長は１０００℃以下の低温成長によることを特徴と
    する請求項７記載の結晶成長方法。
  9. 【請求項９】 前記凹凸部を形成する窒化物半導体の結
    晶成長は前記マスク層の形成前に行われることを特徴と
    する請求項７記載の結晶成長方法。
  10. 【請求項１０】 前記凹凸部を形成する窒化物半導体の
    結晶成長は前記マスク層の形成後に行われることを特徴
    とする請求項７記載の結晶成長方法。
  11. 【請求項１１】 基板上に結晶成長を阻害するマスク層
    を該マスク層の一部を開口した窓領域内で第１窒化物半
    導体層が該第１窒化物半導体層の表面に微小孔を有する
    成長阻害面を有して臨むように形成し、 前記微小孔からの結晶成長によって前記マスク層上を含
    む領域に第２窒化物半導体層を成長させることを特徴と
    する結晶成長方法。
  12. 【請求項１２】 基板上に結晶成長を阻害するマスク層
    を該マスク層の一部を開口した窓領域内で第１窒化物半
    導体層が該第１窒化物半導体層の表面に結晶成長の核と
    なる結晶核領域を有して臨むように形成し、 前記結晶核領域に形成された結晶核からの結晶成長によ
    って前記マスク層上を含む領域に第２窒化物半導体層を
    成長させることを特徴とする結晶成長方法。
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Cited By (17)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005197292A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP2005532692A (ja) * 2002-07-11 2005-10-27 ユニバーシティ・カレッジ・コークーナショナル・ユニバーシティ・オブ・アイルランド，コーク 半導体材料における欠陥の減少
JP2006135311A (ja) * 2004-10-08 2006-05-25 Mitsubishi Cable Ind Ltd 窒化物半導体を用いた発光ダイオード
JP2009298628A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 窒化ホウ素の単結晶薄膜構造およびその製造方法
JP4461227B1 (ja) * 2009-03-31 2010-05-12 株式会社 東北テクノアーチ 半導体基板の製造方法
JP2010538491A (ja) * 2007-09-06 2010-12-09 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 半導体発光素子及びその製造方法
KR20110086157A (ko) * 2008-11-14 2011-07-27 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 반도체 물질들을 포함하는 구조체들의 품질을 개선하는 방법들
KR101280958B1 (ko) 2010-09-28 2013-07-02 내셔날 충싱 유니버시티 반도체 소자 제조 방법
US8598019B2 (en) 2008-11-14 2013-12-03 Soitec Methods for improving the quality of structures comprising semiconductor materials
KR20140077477A (ko) * 2012-12-14 2014-06-24 서울바이오시스 주식회사 기판 분리를 위한 공동을 갖는 에피 웨이퍼 및 그것을 제조하는 방법
KR101417051B1 (ko) 2008-01-16 2014-07-08 엘지이노텍 주식회사 발광다이오드 및 그 제조방법
JP2015074591A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法
WO2015194244A1 (ja) * 2014-06-20 2015-12-23 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法
JP2016074585A (ja) * 2012-12-14 2016-05-12 ソウル バイオシス カンパニー リミテッドＳｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 基板分離成長のための空洞を有するエピタキシャル層ウエハ及びそれを用いて製造された半導体素子
JP2016518712A (ja) * 2013-04-10 2016-06-23 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ オプトエレクトロニクス半導体チップ及びその製造方法
KR20210131219A (ko) * 2020-04-23 2021-11-02 삼성전자주식회사 표시 장치
US11947249B2 (en) 2020-09-23 2024-04-02 Seiko Epson Corporation Light emitting apparatus, method for manufacturing light emitting apparatus, and projector

Families Citing this family (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002099859A1 (fr) * 2001-06-04 2002-12-12 Toyoda Gosei Co., Ltd. Procede de production d'un semiconducteur au nitrure iii
US20040157358A1 (en) * 2001-08-01 2004-08-12 Kazumasa Hiramatsu Group III nitride semiconductor film and its production method
JP3912117B2 (ja) * 2002-01-17 2007-05-09 ソニー株式会社 結晶成長方法、半導体発光素子及びその製造方法
US8809867B2 (en) * 2002-04-15 2014-08-19 The Regents Of The University Of California Dislocation reduction in non-polar III-nitride thin films
US7208393B2 (en) * 2002-04-15 2007-04-24 The Regents Of The University Of California Growth of planar reduced dislocation density m-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy
AU2003230876A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-03 The Regents Of The University Of California Dislocation reduction in non-polar gallium nitride thin films
US7399684B2 (en) * 2002-07-11 2008-07-15 University College Cork - National University Of Ireland, Cork Defect reduction in semiconductor materials
JP4486506B2 (ja) * 2002-12-16 2010-06-23 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア ハイドライド気相成長方法による転位密度の低い無極性窒化ガリウムの成長
US7427555B2 (en) * 2002-12-16 2008-09-23 The Regents Of The University Of California Growth of planar, non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy
US7186302B2 (en) * 2002-12-16 2007-03-06 The Regents Of The University Of California Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition
US7504274B2 (en) 2004-05-10 2009-03-17 The Regents Of The University Of California Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition
US7956360B2 (en) * 2004-06-03 2011-06-07 The Regents Of The University Of California Growth of planar reduced dislocation density M-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy
FI20045482A0 (fi) * 2004-12-14 2004-12-14 Optogan Oy Matalamman dislokaatiotiheyden omaava puolijohdesubstraatti, ja menetelmä sen valmistamiseksi
TW200703463A (en) * 2005-05-31 2007-01-16 Univ California Defect reduction of non-polar and semi-polar III-nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO)
JP4554469B2 (ja) * 2005-08-18 2010-09-29 日本碍子株式会社 Ｉｉｉ族窒化物結晶の形成方法、積層体、およびエピタキシャル基板
TWI408264B (zh) * 2005-12-15 2013-09-11 Saint Gobain Cristaux & Detecteurs 低差排密度氮化鎵（ＧａＮ）之生長方法
GB2436398B (en) * 2006-03-23 2011-08-24 Univ Bath Growth method using nanostructure compliant layers and HVPE for producing high quality compound semiconductor materials
US7560364B2 (en) * 2006-05-05 2009-07-14 Applied Materials, Inc. Dislocation-specific lateral epitaxial overgrowth to reduce dislocation density of nitride films
US8193020B2 (en) * 2006-11-15 2012-06-05 The Regents Of The University Of California Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face GaN, InN, and AlN and their alloys by metal organic chemical vapor deposition
JP2010509177A (ja) * 2006-11-15 2010-03-25 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア 有機金属化学気相成長法による、高品質のＮ面ＧａＮ、ＩｎＮおよびＡｌＮならびにそれらの合金のヘテロエピタキシャル成長の方法
WO2008073414A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-19 The Regents Of The University Of California Crystal growth of m-plane and semipolar planes of(ai, in, ga, b)n on various substrates
GB0701069D0 (en) * 2007-01-19 2007-02-28 Univ Bath Nanostructure template and production of semiconductors using the template
US7732306B2 (en) * 2007-07-26 2010-06-08 S.O.I.Tec Silicon On Insulator Technologies Methods for producing improved epitaxial materials
KR101374090B1 (ko) * 2007-07-26 2014-03-17 아리조나 보드 오브 리젠츠 퍼 앤 온 비하프 오브 아리조나 스테이트 유니버시티 에피택시 방법들과 그 방법들에 의하여 성장된 템플릿들
US8652947B2 (en) * 2007-09-26 2014-02-18 Wang Nang Wang Non-polar III-V nitride semiconductor and growth method
TWI384548B (zh) * 2008-11-10 2013-02-01 Univ Nat Central 氮化物結晶膜的製造方法、氮化物薄膜以及基板結構
US8178427B2 (en) * 2009-03-31 2012-05-15 Commissariat A. L'energie Atomique Epitaxial methods for reducing surface dislocation density in semiconductor materials
FR2969815B1 (fr) * 2010-12-27 2013-11-22 Soitec Silicon On Insulator Tech Procédé de fabrication d'un dispositif semi-conducteur
CN203787451U (zh) * 2012-08-28 2014-08-20 璨圆光电股份有限公司 一种化合物半导体元件
US20140158976A1 (en) * 2012-12-06 2014-06-12 Sansaptak DASGUPTA Iii-n semiconductor-on-silicon structures and techniques
US9574135B2 (en) * 2013-08-22 2017-02-21 Nanoco Technologies Ltd. Gas phase enhancement of emission color quality in solid state LEDs
DE102014116999A1 (de) * 2014-11-20 2016-05-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zur Herstellung eines optoelektronischen Halbleiterchips und optoelektronischer Halbleiterchip
CN106129202B (zh) * 2015-10-04 2018-06-12 美科米尚技术有限公司 发光二极管与其制作方法

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11261169A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Sony Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法および半導体装置
JP2000106455A (ja) * 1998-07-31 2000-04-11 Sharp Corp 窒化物半導体構造とその製法および発光素子
JP2000164929A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Sony Corp 半導体薄膜と半導体素子と半導体装置とこれらの製造方法
JP2000357843A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体の成長方法

Family Cites Families (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0766366A (ja) 1993-08-26 1995-03-10 Hitachi Ltd 半導体積層構造体およびそれを用いた半導体装置
JPH11130597A (ja) 1997-10-24 1999-05-18 Mitsubishi Cable Ind Ltd 転位線の伝搬方向の制御方法およびその用途
US6015979A (en) * 1997-08-29 2000-01-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same
JP4783483B2 (ja) 1997-11-07 2011-09-28 フィリップス ルミレッズ ライティング カンパニー リミテッド ライアビリティ カンパニー 半導体基板および半導体基板の形成方法
JP3876518B2 (ja) 1998-03-05 2007-01-31 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体基板の製造方法および窒化物半導体基板
JP3592553B2 (ja) * 1998-10-15 2004-11-24 株式会社東芝 窒化ガリウム系半導体装置
US6447604B1 (en) * 2000-03-13 2002-09-10 Advanced Technology Materials, Inc. Method for achieving improved epitaxy quality (surface texture and defect density) on free-standing (aluminum, indium, gallium) nitride ((al,in,ga)n) substrates for opto-electronic and electronic devices

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH11261169A (ja) * 1998-03-12 1999-09-24 Sony Corp 窒化物系ｉｉｉ−ｖ族化合物半導体の成長方法および半導体装置
JP2000106455A (ja) * 1998-07-31 2000-04-11 Sharp Corp 窒化物半導体構造とその製法および発光素子
JP2000164929A (ja) * 1998-11-26 2000-06-16 Sony Corp 半導体薄膜と半導体素子と半導体装置とこれらの製造方法
JP2000357843A (ja) * 1999-06-15 2000-12-26 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体の成長方法

Cited By (25)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005532692A (ja) * 2002-07-11 2005-10-27 ユニバーシティ・カレッジ・コークーナショナル・ユニバーシティ・オブ・アイルランド，コーク 半導体材料における欠陥の減少
JP2005197292A (ja) * 2003-12-26 2005-07-21 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子及びその製造方法
JP4553583B2 (ja) * 2003-12-26 2010-09-29 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体発光素子
JP2006135311A (ja) * 2004-10-08 2006-05-25 Mitsubishi Cable Ind Ltd 窒化物半導体を用いた発光ダイオード
US8299493B2 (en) 2007-09-06 2012-10-30 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor light emitting device and method of fabricating the same
JP2010538491A (ja) * 2007-09-06 2010-12-09 エルジー イノテック カンパニー リミテッド 半導体発光素子及びその製造方法
KR101417051B1 (ko) 2008-01-16 2014-07-08 엘지이노텍 주식회사 발광다이오드 및 그 제조방법
JP2009298628A (ja) * 2008-06-11 2009-12-24 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 窒化ホウ素の単結晶薄膜構造およびその製造方法
KR101629733B1 (ko) 2008-11-14 2016-06-21 소이텍 반도체 물질들을 포함하는 구조체들의 품질을 개선하는 방법들
JP2012508686A (ja) * 2008-11-14 2012-04-12 ソイテック 半導体材料を含む構造の品質を改善する方法
KR20110086157A (ko) * 2008-11-14 2011-07-27 에스.오.아이. 테크 실리콘 온 인슐레이터 테크놀로지스 반도체 물질들을 포함하는 구조체들의 품질을 개선하는 방법들
US8598019B2 (en) 2008-11-14 2013-12-03 Soitec Methods for improving the quality of structures comprising semiconductor materials
JP4461227B1 (ja) * 2009-03-31 2010-05-12 株式会社 東北テクノアーチ 半導体基板の製造方法
JP2010239048A (ja) * 2009-03-31 2010-10-21 Tohoku Techno Arch Co Ltd 半導体基板の製造方法
KR101280958B1 (ko) 2010-09-28 2013-07-02 내셔날 충싱 유니버시티 반도체 소자 제조 방법
JP2016074585A (ja) * 2012-12-14 2016-05-12 ソウル バイオシス カンパニー リミテッドＳｅｏｕｌ Ｖｉｏｓｙｓ Ｃｏ．，Ｌｔｄ． 基板分離成長のための空洞を有するエピタキシャル層ウエハ及びそれを用いて製造された半導体素子
KR20140077477A (ko) * 2012-12-14 2014-06-24 서울바이오시스 주식회사 기판 분리를 위한 공동을 갖는 에피 웨이퍼 및 그것을 제조하는 방법
JP2016518712A (ja) * 2013-04-10 2016-06-23 オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ オプトエレクトロニクス半導体チップ及びその製造方法
US10475951B2 (en) 2013-04-10 2019-11-12 Osram Opto Semiconductors Gmbh Optoelectronic semiconductor chip and method for the production thereof
JP2015074591A (ja) * 2013-10-10 2015-04-20 古河機械金属株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法
WO2015194244A1 (ja) * 2014-06-20 2015-12-23 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法
JPWO2015194244A1 (ja) * 2014-06-20 2017-04-20 ソニー株式会社 発光素子及びその製造方法
KR20210131219A (ko) * 2020-04-23 2021-11-02 삼성전자주식회사 표시 장치
KR102491857B1 (ko) 2020-04-23 2023-01-27 삼성전자주식회사 표시 장치
US11947249B2 (en) 2020-09-23 2024-04-02 Seiko Epson Corporation Light emitting apparatus, method for manufacturing light emitting apparatus, and projector

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US20020043208A1 (en) 2002-04-18

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