JP2002100579A - 窒化物半導体基板及びその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体基板及びその製造方法Info
- Publication number
- JP2002100579A JP2002100579A JP2001071933A JP2001071933A JP2002100579A JP 2002100579 A JP2002100579 A JP 2002100579A JP 2001071933 A JP2001071933 A JP 2001071933A JP 2001071933 A JP2001071933 A JP 2001071933A JP 2002100579 A JP2002100579 A JP 2002100579A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride semiconductor
- substrate
- growth
- semiconductor layer
- growing
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 結晶性に優れたＥＬＯＧ成長基板を提供する
こと。 【解決手段】 周期的なストライプ状、島状又は格子状
に形成された成長核から成長して、成長核同士の略中央
において互いに接合して基板全面を覆った窒化物半導体
層を有するＥＬＯＧ成長基板において、波長３６５ｎｍ
におけるカソードルミネセンス観察において、成長核同
士の間に観察される強発光領域であって、成長核の両端
近傍から斜め上方に進行する境界線と窒化物半導体層の
底面とによって囲まれた強発光領域を、基板表面に露出
させる。露出は、（ａ）基板表面の研磨やエッチング、
（ｂ）横成長時の成長条件を２段階に変化させる、
（ｃ）横成長工程の途中において成長核の上方に保護膜
を形成する等の方法により行うことができる。
こと。 【解決手段】 周期的なストライプ状、島状又は格子状
に形成された成長核から成長して、成長核同士の略中央
において互いに接合して基板全面を覆った窒化物半導体
層を有するＥＬＯＧ成長基板において、波長３６５ｎｍ
におけるカソードルミネセンス観察において、成長核同
士の間に観察される強発光領域であって、成長核の両端
近傍から斜め上方に進行する境界線と窒化物半導体層の
底面とによって囲まれた強発光領域を、基板表面に露出
させる。露出は、（ａ）基板表面の研磨やエッチング、
（ｂ）横成長時の成長条件を２段階に変化させる、
（ｃ）横成長工程の途中において成長核の上方に保護膜
を形成する等の方法により行うことができる。
Description
【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）を表面に有する窒化物半導体基板に関する。
ｎｘＡｌｙＧａ１−ｘ−ｙＮ、0≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦
１）を表面に有する窒化物半導体基板に関する。
【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（以下、
ＥＬＯＧ成長法（EpitaxiallyLateral OverGrowh）と呼
ぶ）が種々検討されている。異種基板の上に、窒化物半
導体の成長核となる部分を離散的に形成すると、その上
に成長する窒化物半導体層は、成長核同士の間の領域に
おいて横方向に成長することになる。この窒化物半導体
層が横方向に成長する領域において、転位は窒化物半導
体の成長と共に横方向にのみ進行して縦方向に貫通しな
いため、低転位密度の窒化物半導体を成長させることが
できる。
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（以下、
ＥＬＯＧ成長法（EpitaxiallyLateral OverGrowh）と呼
ぶ）が種々検討されている。異種基板の上に、窒化物半
導体の成長核となる部分を離散的に形成すると、その上
に成長する窒化物半導体層は、成長核同士の間の領域に
おいて横方向に成長することになる。この窒化物半導体
層が横方向に成長する領域において、転位は窒化物半導
体の成長と共に横方向にのみ進行して縦方向に貫通しな
いため、低転位密度の窒化物半導体を成長させることが
できる。
【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等の保護膜を部分的に形成して、この上に
新たな窒化ガリウムを成長させることが開示されてい
る。ＳｉＯ２上には窒化ガリウムが直接成長しないた
め、保護膜の窓部に露出した窒化ガリウムが成長核とな
り、保護膜の上の領域において窒化ガリウムが横方向に
成長する。したがって、ＳｉＯ２保護膜上に低転位密度
の窒化ガリウムを成長させることができる。
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等の保護膜を部分的に形成して、この上に
新たな窒化ガリウムを成長させることが開示されてい
る。ＳｉＯ２上には窒化ガリウムが直接成長しないた
め、保護膜の窓部に露出した窒化ガリウムが成長核とな
り、保護膜の上の領域において窒化ガリウムが横方向に
成長する。したがって、ＳｉＯ２保護膜上に低転位密度
の窒化ガリウムを成長させることができる。
【０００４】また、特開平１１-１４５５１６号公報に
は、ＳｉＯ２保護膜を形成する代りに、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、
ストライプ状のＡｌＧａＮ層を成長核として、窒化ガリ
ウムが横方向にエピタキシャル成長する。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。
は、ＳｉＯ２保護膜を形成する代りに、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、
ストライプ状のＡｌＧａＮ層を成長核として、窒化ガリ
ウムが横方向にエピタキシャル成長する。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。
【０００５】これらのＥＬＯＧ成長法によれば、従来の
バッファ層を用いて成長させた窒化物半導体層に比べ
て、結晶欠陥密度を２桁以上減少させることができる。
したがって、これらのＥＬＯＧ成長法によって製造され
た窒化物半導体基板に、ＬＥＤ素子、ＬＤ素子、受光素
子などの種々の窒化物半導体素子を形成することによ
り、窒化物半導体素子の寿命特性を飛躍的に向上させる
ことができる。例えば、ＥＬＯＧ成長させた窒化ガリウ
ム基板を用いて製造された窒化ガリウム系化合物半導体
レーザは、１万時間以上の連続発振を達成することがで
きる。
バッファ層を用いて成長させた窒化物半導体層に比べ
て、結晶欠陥密度を２桁以上減少させることができる。
したがって、これらのＥＬＯＧ成長法によって製造され
た窒化物半導体基板に、ＬＥＤ素子、ＬＤ素子、受光素
子などの種々の窒化物半導体素子を形成することによ
り、窒化物半導体素子の寿命特性を飛躍的に向上させる
ことができる。例えば、ＥＬＯＧ成長させた窒化ガリウ
ム基板を用いて製造された窒化ガリウム系化合物半導体
レーザは、１万時間以上の連続発振を達成することがで
きる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、窒化物
半導体素子、特に青色を発光可能な窒化ガリウム系化合
物半導体レーザには、さらなる出力特性・寿命特性の向
上が期待されている。
半導体素子、特に青色を発光可能な窒化ガリウム系化合
物半導体レーザには、さらなる出力特性・寿命特性の向
上が期待されている。
【０００７】そこで、本発明は、上記従来のＥＬＯＧ成
長により製造された窒化物半導体基板よりも、さらに優
れた発光素子を形成することのできる窒化物半導体基板
を提供することを目的とする。
長により製造された窒化物半導体基板よりも、さらに優
れた発光素子を形成することのできる窒化物半導体基板
を提供することを目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本件発明者等は、従来の
ＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体基板の「基板内部」に、
結晶性が極めて良好な領域が存在することを発見し、本
件発明を完成するに至った。まず、この結晶性が極めて
良好な領域の存在について説明する。
ＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体基板の「基板内部」に、
結晶性が極めて良好な領域が存在することを発見し、本
件発明を完成するに至った。まず、この結晶性が極めて
良好な領域の存在について説明する。
【０００９】図５は、エッチングを用いたパターニング
によってＥＬＯＧ成長させたＧａＮ基板の断面を示す模
式図である。サファイア基板１０の上に成長させたＧａ
Ｎ層をストライプ状にエッチングしてサファイア基板１
０を部分的に露出させ（＝基板露出部１３）、残ったス
トライプ状の凸部分（＝シード部１２）を成長核とし
て、ＧａＮ層１４を成長させている。ＧａＮ層１４は、
シード部１２の上面及び側面から成長を開始し、シード
部１２の上方においては縦方向に成長する一方、基板露
出部１３においては横方向に成長する。
によってＥＬＯＧ成長させたＧａＮ基板の断面を示す模
式図である。サファイア基板１０の上に成長させたＧａ
Ｎ層をストライプ状にエッチングしてサファイア基板１
０を部分的に露出させ（＝基板露出部１３）、残ったス
トライプ状の凸部分（＝シード部１２）を成長核とし
て、ＧａＮ層１４を成長させている。ＧａＮ層１４は、
シード部１２の上面及び側面から成長を開始し、シード
部１２の上方においては縦方向に成長する一方、基板露
出部１３においては横方向に成長する。
【００１０】このため、ＧａＮ層１４のうち、基板露出
部１３の上方の領域（図中１４ａ及び１４ｂの領域、以
下「ウィング領域」と称する）は、シード部１２の上方の
領域（図中１４ｃの領域、以下「アッパシード領域」と称
する）に比べて貫通転位の密度が低くなる。そこで従来
は、基板露出部１３の上方にあるウィング領域の上に素
子形成等を行っていた。
部１３の上方の領域（図中１４ａ及び１４ｂの領域、以
下「ウィング領域」と称する）は、シード部１２の上方の
領域（図中１４ｃの領域、以下「アッパシード領域」と称
する）に比べて貫通転位の密度が低くなる。そこで従来
は、基板露出部１３の上方にあるウィング領域の上に素
子形成等を行っていた。
【００１１】しかし、本件発明者等は、このＧａＮ層１
４のウィング領域の断面構造を詳細に検討した結果、ウ
ィング領域の内部に極めて結晶性の良好な領域が存在す
ることを見い出した。結晶性の良好な領域は、ある明確
な境界線を境にウィング領域の下部に存在しており、そ
の境界線１６は、図５中に実線で示したようにシード部
１２の上面の両端近傍からシード部１２の外側に向かっ
て斜め上方に進行し、基板露出部１３の略中央部で隣接
するシード部１２から進行してきた境界線１６とつなが
っている。その結果、境界線１６の下部に略三角形状若
しくはドーム状の領域が形成されている。
４のウィング領域の断面構造を詳細に検討した結果、ウ
ィング領域の内部に極めて結晶性の良好な領域が存在す
ることを見い出した。結晶性の良好な領域は、ある明確
な境界線を境にウィング領域の下部に存在しており、そ
の境界線１６は、図５中に実線で示したようにシード部
１２の上面の両端近傍からシード部１２の外側に向かっ
て斜め上方に進行し、基板露出部１３の略中央部で隣接
するシード部１２から進行してきた境界線１６とつなが
っている。その結果、境界線１６の下部に略三角形状若
しくはドーム状の領域が形成されている。
【００１２】図６（ａ）は、この窒化物半導体基板を観
察波長３６５ｎｍにおいてカソードルミネッセンス観察
（以下、ＣＬ観察と呼ぶ）した時の観察像を示す写真で
ある。尚、参考のため、同一位置のＳＥＭ写真を図６
（ｂ）に示す。このＣＬ観察像は、オックスフォード社
製の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて、
観察波長３６５ｎｍの条件下において観察されたもので
ある。図６に示すように、通常のＳＥＭ観察では境界線
１６を存在は確認することができないが、ＣＬ観察像に
よれば、ウィング領域内のＧａＮ層の発光強度が境界線
１６よりも下側で顕著に大きくなっているのがわかる。
本明細書において、ＧａＮ層１４のウィング領域のう
ち、境界線１６とＧａＮ層１４の底面とによって囲まれ
た強発光領域１４ａを「スーパウィング領域」と呼び、境
界線１６よりも上側の領域１４ｂを「アッパウィング領
域」と呼ぶこととする。
察波長３６５ｎｍにおいてカソードルミネッセンス観察
（以下、ＣＬ観察と呼ぶ）した時の観察像を示す写真で
ある。尚、参考のため、同一位置のＳＥＭ写真を図６
（ｂ）に示す。このＣＬ観察像は、オックスフォード社
製の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて、
観察波長３６５ｎｍの条件下において観察されたもので
ある。図６に示すように、通常のＳＥＭ観察では境界線
１６を存在は確認することができないが、ＣＬ観察像に
よれば、ウィング領域内のＧａＮ層の発光強度が境界線
１６よりも下側で顕著に大きくなっているのがわかる。
本明細書において、ＧａＮ層１４のウィング領域のう
ち、境界線１６とＧａＮ層１４の底面とによって囲まれ
た強発光領域１４ａを「スーパウィング領域」と呼び、境
界線１６よりも上側の領域１４ｂを「アッパウィング領
域」と呼ぶこととする。
【００１３】図５に示した窒化物半導体基板についての
カソードルミネッセンススペクトルを図７に示す。図７
において、３０ａはスーパウィング領域１４ａ、３０ｂ
はアッパウィング領域１４ｂ、３０ｃはアッパシード領
域１４ｃにおけるスペクトルを示す。図７に示すよう
に、従来から素子形成に用いられてきたアッパウィング
領域の発光スペクトル３０ｂは、アッパシード領域のス
ペクトル３０ｃに比べて約２倍近い大きな発光強度を示
している。しかしながら、スーパウィング領域のスペク
トル３０ａは、それよりも遥かに高く、アッパシード領
域のスペクトル３０ｃに対して２０倍を越える発光強度
を示している。
カソードルミネッセンススペクトルを図７に示す。図７
において、３０ａはスーパウィング領域１４ａ、３０ｂ
はアッパウィング領域１４ｂ、３０ｃはアッパシード領
域１４ｃにおけるスペクトルを示す。図７に示すよう
に、従来から素子形成に用いられてきたアッパウィング
領域の発光スペクトル３０ｂは、アッパシード領域のス
ペクトル３０ｃに比べて約２倍近い大きな発光強度を示
している。しかしながら、スーパウィング領域のスペク
トル３０ａは、それよりも遥かに高く、アッパシード領
域のスペクトル３０ｃに対して２０倍を越える発光強度
を示している。
【００１４】また、図５に示したようなエッチングを用
いてＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体基板だけでなく、
保護膜の形成によってＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体
基板についても、以下に説明するように、全く同様の現
象が観察された。
いてＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体基板だけでなく、
保護膜の形成によってＥＬＯＧ成長させた窒化物半導体
基板についても、以下に説明するように、全く同様の現
象が観察された。
【００１５】図８は、保護膜の形成によってＥＬＯＧ成
長させたＧａＮ基板の断面を示す模式図である。図８に
示すように、サファイア基板２０に成長させたＧａＮ層
２１の上に周期的なストライプ状の窓部を持つＳｉＯ２
保護膜２２を形成し、その上にＧａＮ層２４を成長させ
ている。この場合、保護膜２２の窓部から露出したＧａ
Ｎ層２１が成長核となり、保護膜２２の上部においてＧ
ａＮ層２４が横方向に成長する。即ち、保護膜２２の窓
部上方がアッパシード領域となり、保護膜２２の上方が
ウィング領域となる。ウィング領域のＧａＮ層２４は、
さらに境界線２６を境にスーパウィング領域２４ａとア
ッパウィング領域２４ｂに分かれている。図８に示すよ
うに、境界線２６は、成長核となっているＧａＮ２１露
出部分の上面両端近傍から外側に向かって斜め上方に進
行し、保護膜２２の略中央部で隣接する成長核から進行
してきた境界線２６とつながっている。図９（ａ）は、
この窒化物半導体基板を観察波長３６５ｎｍにおいてＣ
Ｌ観察した時の観察像を示す写真であり、図９（ｂ）
は、同一位置のＳＥＭ写真である。図９に示すように、
通常のＳＥＭ観察では境界線２６を存在は確認すること
ができないが、ＣＬ観察像によれば、ウィング領域内の
ＧａＮ層２４の発光強度が境界線２６よりも下側で顕著
に大きくなっているのがわかる。
長させたＧａＮ基板の断面を示す模式図である。図８に
示すように、サファイア基板２０に成長させたＧａＮ層
２１の上に周期的なストライプ状の窓部を持つＳｉＯ２
保護膜２２を形成し、その上にＧａＮ層２４を成長させ
ている。この場合、保護膜２２の窓部から露出したＧａ
Ｎ層２１が成長核となり、保護膜２２の上部においてＧ
ａＮ層２４が横方向に成長する。即ち、保護膜２２の窓
部上方がアッパシード領域となり、保護膜２２の上方が
ウィング領域となる。ウィング領域のＧａＮ層２４は、
さらに境界線２６を境にスーパウィング領域２４ａとア
ッパウィング領域２４ｂに分かれている。図８に示すよ
うに、境界線２６は、成長核となっているＧａＮ２１露
出部分の上面両端近傍から外側に向かって斜め上方に進
行し、保護膜２２の略中央部で隣接する成長核から進行
してきた境界線２６とつながっている。図９（ａ）は、
この窒化物半導体基板を観察波長３６５ｎｍにおいてＣ
Ｌ観察した時の観察像を示す写真であり、図９（ｂ）
は、同一位置のＳＥＭ写真である。図９に示すように、
通常のＳＥＭ観察では境界線２６を存在は確認すること
ができないが、ＣＬ観察像によれば、ウィング領域内の
ＧａＮ層２４の発光強度が境界線２６よりも下側で顕著
に大きくなっているのがわかる。
【００１６】本件発明はこうした新たな知見に基づいて
成されたものであり、本件発明に係る窒化物半導体基板
は、周期的なストライプ状、島状又は格子状に形成され
た成長核から成長して、前記成長核同士の略中央におい
て互いに接合して基板全面を覆った窒化物半導体層を有
する窒化物半導体基板であって、波長３６５ｎｍにおけ
るカソードルミネセンス観察において、前記成長核同士
の間に位置する強発光領域であって、前記成長核の両端
近傍から斜め上方に進行する境界線と前記窒化物半導体
層の底面とによって囲まれた強発光領域が、基板表面に
露出していることを特徴とする。即ち、本件発明は、Ｅ
ＬＯＧ成長基板の内部に存在するスーパウィング領域を
基板表面に露出させることにより、極めて優れた発光素
子を形成可能な窒化物半導体基板を提供するものであ
る。
成されたものであり、本件発明に係る窒化物半導体基板
は、周期的なストライプ状、島状又は格子状に形成され
た成長核から成長して、前記成長核同士の略中央におい
て互いに接合して基板全面を覆った窒化物半導体層を有
する窒化物半導体基板であって、波長３６５ｎｍにおけ
るカソードルミネセンス観察において、前記成長核同士
の間に位置する強発光領域であって、前記成長核の両端
近傍から斜め上方に進行する境界線と前記窒化物半導体
層の底面とによって囲まれた強発光領域が、基板表面に
露出していることを特徴とする。即ち、本件発明は、Ｅ
ＬＯＧ成長基板の内部に存在するスーパウィング領域を
基板表面に露出させることにより、極めて優れた発光素
子を形成可能な窒化物半導体基板を提供するものであ
る。
【００１７】ここで、成長核は、周期的なストライプ
状、島状又は格子状に形成された窒化物半導体から成る
凸パターンであっても良いし、周期的なストライプ状、
島状又は格子状の保護膜の窓部から露出した窒化物半導
体層であっても良い。
状、島状又は格子状に形成された窒化物半導体から成る
凸パターンであっても良いし、周期的なストライプ状、
島状又は格子状の保護膜の窓部から露出した窒化物半導
体層であっても良い。
【００１８】尚、スーパウィング領域に素子形成を行う
ためには、エピタキシャル成長が可能となるような平滑
な面として露出させる必要がある。したがって、従来の
ＥＬＯＧ成長法を用いて、横方向成長する窒化物半導体
層の成長を単純に途中で停止させただけでは、スーパウ
ィング領域をうまく露出させることはできない。従来の
ＥＬＯＧ成長法においては、強発光領域の境界線同士が
合わさってスーパウィング領域が閉じるまで成長を続け
なければ、ウィング領域にＶ字型の溝が残ってその後の
エピタキシャル成長を行うことができないからである。
そこで、スーパウィング領域を基板表面に露出させるに
は、例えば、以下に説明するような方法を用いることが
できる。
ためには、エピタキシャル成長が可能となるような平滑
な面として露出させる必要がある。したがって、従来の
ＥＬＯＧ成長法を用いて、横方向成長する窒化物半導体
層の成長を単純に途中で停止させただけでは、スーパウ
ィング領域をうまく露出させることはできない。従来の
ＥＬＯＧ成長法においては、強発光領域の境界線同士が
合わさってスーパウィング領域が閉じるまで成長を続け
なければ、ウィング領域にＶ字型の溝が残ってその後の
エピタキシャル成長を行うことができないからである。
そこで、スーパウィング領域を基板表面に露出させるに
は、例えば、以下に説明するような方法を用いることが
できる。
【００１９】スーパウィング領域を基板表面に露出させ
る第１の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を成
長させる工程と、（ｃ）波長３６５ｎｍにおけるカソー
ドルミネッセンス観察において前記成長核間に観察され
る略三角形の強発光領域が少なくとも基板表面に露出す
るまで、基板表面を研磨又はエッチングする工程とを備
えたことを特徴とする。この方法によれば、一般的なＥ
ＬＯＧ成長法によって、スーパウィング領域が閉じるま
で成長を続け、ウィング領域のＶ字型の溝が完全に埋ま
った後に、研磨又はエッチングによって窒化物半導体層
の表層を除去することにより、スーパウィング領域を露
出させることができる。
る第１の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を成
長させる工程と、（ｃ）波長３６５ｎｍにおけるカソー
ドルミネッセンス観察において前記成長核間に観察され
る略三角形の強発光領域が少なくとも基板表面に露出す
るまで、基板表面を研磨又はエッチングする工程とを備
えたことを特徴とする。この方法によれば、一般的なＥ
ＬＯＧ成長法によって、スーパウィング領域が閉じるま
で成長を続け、ウィング領域のＶ字型の溝が完全に埋ま
った後に、研磨又はエッチングによって窒化物半導体層
の表層を除去することにより、スーパウィング領域を露
出させることができる。
【００２０】また、スーパウィング領域を基板表面に露
出させる第２の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異
種基板の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的
なストライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、
（ｂ）前記成長核から、前記成長核同士の略中央部にお
いて互いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導
体層を成長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の
製造方法であって、前記成長工程の前半において、前記
窒化物半導体層を基板面に対して縦方向に優先的に成長
させ、前記成長工程の後半において、前記窒化物半導体
層を基板面に対して横方向に優先的に成長させることを
特徴とする。
出させる第２の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異
種基板の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的
なストライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、
（ｂ）前記成長核から、前記成長核同士の略中央部にお
いて互いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導
体層を成長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の
製造方法であって、前記成長工程の前半において、前記
窒化物半導体層を基板面に対して縦方向に優先的に成長
させ、前記成長工程の後半において、前記窒化物半導体
層を基板面に対して横方向に優先的に成長させることを
特徴とする。
【００２１】まず、窒化物半導体層の成長前半におい
て、窒化物半導体層が基板面に対して縦方向に優先的に
成長する結果、成長核の上面からの高欠陥領域の横方向
への広がりを抑えることができる。即ち、スーパウィン
グ領域の境界線は、成長核の上面両端近傍から、成長核
の内側に向かって上方に進行することとなり、スーパウ
ィング領域は上側の境界が開かれた状態となる。しかし
一方、縦方向への進行が優先的に進行しているために、
窒化物半導体層の成長を長時間続けても、窒化物半導体
層の接合部に現れるＶ字型の溝が埋まらない。そこで、
窒化物半導体層の成長後半においては、窒化物半導体層
の接合部に現れていたＶ字型の溝を埋めて基板表面を平
坦にすることができるように、基板面に対して横方向へ
の成長が促進される条件で成長を行う。この方法によれ
ば、スーパウィング領域を閉じることなく、接合部のＶ
字溝を埋めることができるため、スーパウィング領域を
エピタキシャル成長可能な平滑面として露出させること
ができる。
て、窒化物半導体層が基板面に対して縦方向に優先的に
成長する結果、成長核の上面からの高欠陥領域の横方向
への広がりを抑えることができる。即ち、スーパウィン
グ領域の境界線は、成長核の上面両端近傍から、成長核
の内側に向かって上方に進行することとなり、スーパウ
ィング領域は上側の境界が開かれた状態となる。しかし
一方、縦方向への進行が優先的に進行しているために、
窒化物半導体層の成長を長時間続けても、窒化物半導体
層の接合部に現れるＶ字型の溝が埋まらない。そこで、
窒化物半導体層の成長後半においては、窒化物半導体層
の接合部に現れていたＶ字型の溝を埋めて基板表面を平
坦にすることができるように、基板面に対して横方向へ
の成長が促進される条件で成長を行う。この方法によれ
ば、スーパウィング領域を閉じることなく、接合部のＶ
字溝を埋めることができるため、スーパウィング領域を
エピタキシャル成長可能な平滑面として露出させること
ができる。
【００２２】窒化物半導体層の成長が基板面に対して縦
方向と横方向のいずれに優先的に起こるかを制御するに
は、例えば、III−Ｖ族窒化物半導体層の成長を化学的
気相成長法で行い、Ｖ族源ガスのIII族源ガスに対する
供給モル比（Ｖ／III比）を調節すれば良い。同じ成長
温度であればＶ／III比が高い程、また同じＶ／III比で
あれば成長温度が低い程、縦方向への成長が促進され
る。例えば、窒化物半導体層の成長工程前半において、
Ｖ/III比を１０００よりも大きく、より好ましくは２０
００以上に設定し、成長工程の後半において、Ｖ/III比
を１０００よりも小さく設定することにより、スーパウ
ィング領域を平滑面として基板表面に露出させることが
できる。
方向と横方向のいずれに優先的に起こるかを制御するに
は、例えば、III−Ｖ族窒化物半導体層の成長を化学的
気相成長法で行い、Ｖ族源ガスのIII族源ガスに対する
供給モル比（Ｖ／III比）を調節すれば良い。同じ成長
温度であればＶ／III比が高い程、また同じＶ／III比で
あれば成長温度が低い程、縦方向への成長が促進され
る。例えば、窒化物半導体層の成長工程前半において、
Ｖ/III比を１０００よりも大きく、より好ましくは２０
００以上に設定し、成長工程の後半において、Ｖ/III比
を１０００よりも小さく設定することにより、スーパウ
ィング領域を平滑面として基板表面に露出させることが
できる。
【００２３】スーパウィング領域を基板表面に露出させ
る第３の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を成
長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法
であって、前記成長工程において、前記窒化物半導体層
を所定厚の途中まで成長させた後に、前記成長核の上方
に保護膜を形成し、さらに前記窒化物半導体層を所定厚
まで成長させることを特徴とする。この方法によれば、
窒化物半導体層の成長途中においてスーパウィング領域
の境界線の進行を保護膜によって遮断することができる
ため、スーパウィング領域を基板表面まで連続して存在
させて、基板表面に露出させることができる。
る第３の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を成
長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法
であって、前記成長工程において、前記窒化物半導体層
を所定厚の途中まで成長させた後に、前記成長核の上方
に保護膜を形成し、さらに前記窒化物半導体層を所定厚
まで成長させることを特徴とする。この方法によれば、
窒化物半導体層の成長途中においてスーパウィング領域
の境界線の進行を保護膜によって遮断することができる
ため、スーパウィング領域を基板表面まで連続して存在
させて、基板表面に露出させることができる。
【００２４】スーパウィング領域を基板表面に露出させ
る第４の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように窒化物半導体層を成長
させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法で
あって、前記成長工程が、III族原料とＶ族原料を気体
状態で供給する化学気相成長法によって行われ、前記成
長工程中に、（ｉ）前記Ｖ族原料のIII族原料に対する
供給モル比であるＶ/III比を１０００よりも小さくして
窒化物半導体層を成長させるステップと、（ｉｉ）前記
窒化物半導体層の上面を異方性エッチングにより除去す
るステップと、（ｉｉｉ）前記Ｖ/III比を１０００より
も大きくして窒化物半導体層を成長させるステップとを
備えたことを特徴とする。
る第４の方法は、（ａ）窒化物半導体と異なる異種基板
の上に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なスト
ライプ状、島状又は格子状に形成する工程と、（ｂ）前
記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互い
に接合して基板全面を覆うように窒化物半導体層を成長
させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法で
あって、前記成長工程が、III族原料とＶ族原料を気体
状態で供給する化学気相成長法によって行われ、前記成
長工程中に、（ｉ）前記Ｖ族原料のIII族原料に対する
供給モル比であるＶ/III比を１０００よりも小さくして
窒化物半導体層を成長させるステップと、（ｉｉ）前記
窒化物半導体層の上面を異方性エッチングにより除去す
るステップと、（ｉｉｉ）前記Ｖ/III比を１０００より
も大きくして窒化物半導体層を成長させるステップとを
備えたことを特徴とする。
【００２５】即ち、第４の方法は、第２の方法の前半と
後半のステップを逆にして、それらステップの間に異方
性エッチングを行うものである。まず、窒化物半導体層
を基板面に対して横方向に優先的に成長させ、スーパウ
ィング領域の境界線を、成長核上面の両端近傍から、成
長核の外側に向かって進行させる（ステップ（ｉ））。
ステップ（ｉ）は、隣接する成長核から成長した窒化物
半導体層同士が接続する前に停止することが好ましい。
ステップ（ｉ）が終了した状態で、成長核から傘状に成
長した窒化物半導体層の両肩部にスーパウィング領域が
露出している。しかし、窒化物半導体層の両肩部に露出
したスーパウィング領域の上面は下方に向けて傾斜して
いるため、続けて窒化物半導体層の成長を行うとアッパ
ウィング領域がスーパウィング領域に覆い被さって成長
してしまう。そこで、次に、窒化物半導体層の上面を異
方性エッチングによって垂直方向にエッチングして、ス
ーパウィング領域の平坦な面を露出させる（ステップ
（ｉｉ））。そして、窒化物半導体層を基板面に対して
縦方向に優先的に成長させ、スーパウィング領域の境界
を略垂直に又は前記成長核の内側に向かって上方に進行
させる（ステップ（ｉｉｉ））。このステップ（ｉｉ
ｉ）の成長により、隣接する成長核から成長した窒化物
半導体層を互いに接続し、スーパウィング領域が露出し
た平坦な窒化物半導体基板を得ることができる。
後半のステップを逆にして、それらステップの間に異方
性エッチングを行うものである。まず、窒化物半導体層
を基板面に対して横方向に優先的に成長させ、スーパウ
ィング領域の境界線を、成長核上面の両端近傍から、成
長核の外側に向かって進行させる（ステップ（ｉ））。
ステップ（ｉ）は、隣接する成長核から成長した窒化物
半導体層同士が接続する前に停止することが好ましい。
ステップ（ｉ）が終了した状態で、成長核から傘状に成
長した窒化物半導体層の両肩部にスーパウィング領域が
露出している。しかし、窒化物半導体層の両肩部に露出
したスーパウィング領域の上面は下方に向けて傾斜して
いるため、続けて窒化物半導体層の成長を行うとアッパ
ウィング領域がスーパウィング領域に覆い被さって成長
してしまう。そこで、次に、窒化物半導体層の上面を異
方性エッチングによって垂直方向にエッチングして、ス
ーパウィング領域の平坦な面を露出させる（ステップ
（ｉｉ））。そして、窒化物半導体層を基板面に対して
縦方向に優先的に成長させ、スーパウィング領域の境界
を略垂直に又は前記成長核の内側に向かって上方に進行
させる（ステップ（ｉｉｉ））。このステップ（ｉｉ
ｉ）の成長により、隣接する成長核から成長した窒化物
半導体層を互いに接続し、スーパウィング領域が露出し
た平坦な窒化物半導体基板を得ることができる。
【００２６】尚、これら第１から第４の方法に従って、
スーパウィング領域が露出するように窒化物半導体基板
を形成した後、又はその形成途中の適当な段階において
異種基板を除去して、窒化物半導体のみから成る窒化物
半導体基板としても良い。
スーパウィング領域が露出するように窒化物半導体基板
を形成した後、又はその形成途中の適当な段階において
異種基板を除去して、窒化物半導体のみから成る窒化物
半導体基板としても良い。
【００２７】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施形態について説明する。尚、各図において、図
５又は図８と同一の符号を付した部分は、同一又は対応
する部分を表す。 実施の形態１ 本実施の形態においては、エッチングを用いたパターニ
ングによってＥＬＯＧ成長をさせて窒化物半導体層を形
成した後に、窒化物半導体層の表層を除去することによ
って、スーパウィング領域を露出させる。
明の実施形態について説明する。尚、各図において、図
５又は図８と同一の符号を付した部分は、同一又は対応
する部分を表す。 実施の形態１ 本実施の形態においては、エッチングを用いたパターニ
ングによってＥＬＯＧ成長をさせて窒化物半導体層を形
成した後に、窒化物半導体層の表層を除去することによ
って、スーパウィング領域を露出させる。
【００２８】図１（ａ）は、本実施の形態に係る窒化物
半導体基板を示す模式的断面図である。図１（ａ）に示
す窒化物半導体基板は、サファイア等の異種基板１０の
上に、バッファ層（図示せず）を介して形成され、スト
ライプ形状にエッチングされた窒化物半導体１２と、そ
の上にＥＬＯＧ成長された窒化物半導体層１４とを有し
ている。窒化物半導体層１４の表層は、波長３６５ｎｍ
におけるカソードルミネセンスで観察される強発光領域
であるスーパウィング領域１４ａが少なくとも基板表面
に露出するまで研磨又はエッチング等によって除去され
ている。窒化物半導体１２、及び窒化物半導体層１４
は、いずれも一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１− ｘ−ｙＮ（0
≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦１）によって表される組成を有
する。但し、これらは互いに異なる組成であっても良
い。
半導体基板を示す模式的断面図である。図１（ａ）に示
す窒化物半導体基板は、サファイア等の異種基板１０の
上に、バッファ層（図示せず）を介して形成され、スト
ライプ形状にエッチングされた窒化物半導体１２と、そ
の上にＥＬＯＧ成長された窒化物半導体層１４とを有し
ている。窒化物半導体層１４の表層は、波長３６５ｎｍ
におけるカソードルミネセンスで観察される強発光領域
であるスーパウィング領域１４ａが少なくとも基板表面
に露出するまで研磨又はエッチング等によって除去され
ている。窒化物半導体１２、及び窒化物半導体層１４
は、いずれも一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ１− ｘ−ｙＮ（0
≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦１）によって表される組成を有
する。但し、これらは互いに異なる組成であっても良
い。
【００２９】窒化物半導体層１４を除去する深さは、特
に限定されるものではないが、ストライプ状の窒化物半
導体１２が除去されない範囲でできるだけ深くすること
が好ましい。一般的なＥＬＯＧ成長を行った場合にスー
パウィング領域１４ａは略三角形状となるため、除去深
さが深くなる程スーパウィング領域１４ａの露出面積が
大きくなる。しかし、ＥＬＯＧ成長の成長核となってい
る窒化物半導体１２の側方には横方向に進行する転位１
８が存在しているため、除去深さが窒化物半導体１２を
削る深さにまで及ぶとスーパウィング領域１４ａの結晶
性が低下する恐れがある。こうして基板表面に露出され
たスーパウィング領域１４ａは、図１（ａ）に示すよう
に略台形形状となる。
に限定されるものではないが、ストライプ状の窒化物半
導体１２が除去されない範囲でできるだけ深くすること
が好ましい。一般的なＥＬＯＧ成長を行った場合にスー
パウィング領域１４ａは略三角形状となるため、除去深
さが深くなる程スーパウィング領域１４ａの露出面積が
大きくなる。しかし、ＥＬＯＧ成長の成長核となってい
る窒化物半導体１２の側方には横方向に進行する転位１
８が存在しているため、除去深さが窒化物半導体１２を
削る深さにまで及ぶとスーパウィング領域１４ａの結晶
性が低下する恐れがある。こうして基板表面に露出され
たスーパウィング領域１４ａは、図１（ａ）に示すよう
に略台形形状となる。
【００３０】以下、本実施の形態に係る窒化物半導体基
板の製造方法及び好適な材料について説明する。まず、
窒化物半導体と異なる異種基板１０を準備する。異種基
板１０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、その上に成長する窒化物半導
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。尚、これらの基板材料の主
面をオフアングルさせた基板、より好ましくはステップ
状にオフアングルさせた基板を用いると結晶欠陥をより
少なくすることができる。
板の製造方法及び好適な材料について説明する。まず、
窒化物半導体と異なる異種基板１０を準備する。異種基
板１０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、その上に成長する窒化物半導
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。尚、これらの基板材料の主
面をオフアングルさせた基板、より好ましくはステップ
状にオフアングルさせた基板を用いると結晶欠陥をより
少なくすることができる。
【００３１】次に、バッファ層（図示せず）を介して窒
化物半導体１４を成長させる。バッファ層には、例え
ば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で膜厚数十Å〜数百Åに成長させて形成
する。尚、窒化物半導体の成長方法、基板の種類によっ
てはバッファ層を省略することもできる。窒化物半導体
１２は、例えば、アンドープＧａＮ、Ｓｉ等をドープし
たｎ型ＧａＮを、９００〜１１００℃、好ましくは１０
５０℃で成長させる。窒化物半導体１２の膜厚は、少な
くとも５００Å以上、好ましくは５μｍ以上、より好ま
しくは１０μｍ以上とする。
化物半導体１４を成長させる。バッファ層には、例え
ば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で膜厚数十Å〜数百Åに成長させて形成
する。尚、窒化物半導体の成長方法、基板の種類によっ
てはバッファ層を省略することもできる。窒化物半導体
１２は、例えば、アンドープＧａＮ、Ｓｉ等をドープし
たｎ型ＧａＮを、９００〜１１００℃、好ましくは１０
５０℃で成長させる。窒化物半導体１２の膜厚は、少な
くとも５００Å以上、好ましくは５μｍ以上、より好ま
しくは１０μｍ以上とする。
【００３２】次に、成長させた窒化物半導体１２を、周
期的なストライプ形状にエッチングして異種基板１０を
露出させる。尚、エッチング形状は、周期的な島状又は
格子状であっても良い。エッチングは、異種基板１２の
一部を取り除く深さまで行うことが好ましい。異種基板
１０を削る深さは、例えば、５００〜３０００Å、好ま
しくは１０００〜２０００Åとする。異種基板１０の一
部を削る深さまでエッチングをしておくことにより、窒
化物半導体１２の側面から成長する窒化物半導体層１４
が異種基板１０に干渉を受けることを防止して、窒化物
半導体層１４の結晶性をより良好にすることができる。
また、エッチングをする場合、エッチング面が図１
（ａ）に示すように異種基板に対して端面がほぼ垂直に
なる形状だけでなく、順メサ形状や逆メサ形状、或いは
階段状であっても良い。
期的なストライプ形状にエッチングして異種基板１０を
露出させる。尚、エッチング形状は、周期的な島状又は
格子状であっても良い。エッチングは、異種基板１２の
一部を取り除く深さまで行うことが好ましい。異種基板
１０を削る深さは、例えば、５００〜３０００Å、好ま
しくは１０００〜２０００Åとする。異種基板１０の一
部を削る深さまでエッチングをしておくことにより、窒
化物半導体１２の側面から成長する窒化物半導体層１４
が異種基板１０に干渉を受けることを防止して、窒化物
半導体層１４の結晶性をより良好にすることができる。
また、エッチングをする場合、エッチング面が図１
（ａ）に示すように異種基板に対して端面がほぼ垂直に
なる形状だけでなく、順メサ形状や逆メサ形状、或いは
階段状であっても良い。
【００３３】次に、ストライプ状にエッチングされた窒
化物半導体１２を覆って、基板全面に、窒化物半導体層
１４を成長させる。窒化物半導体層１４には、窒化物半
導体１２と同様の材料を用いることができる。窒化物半
導体層１４の成長には、化学的気相成長法（以下、ＣＶ
Ｄ法）を用いることが好ましく、その場合には、成長温
度を８００〜１１００℃の間で行い、成長圧力を常圧以
上とすることが好ましい。例えば、常圧（＝ほぼ１気
圧）〜２．５気圧、より好ましくは常圧〜１．５気圧で
行う。このような圧力条件で行うと、窒化物半導体層１
４の表面の面状態を良好にできる点で好ましい。
化物半導体１２を覆って、基板全面に、窒化物半導体層
１４を成長させる。窒化物半導体層１４には、窒化物半
導体１２と同様の材料を用いることができる。窒化物半
導体層１４の成長には、化学的気相成長法（以下、ＣＶ
Ｄ法）を用いることが好ましく、その場合には、成長温
度を８００〜１１００℃の間で行い、成長圧力を常圧以
上とすることが好ましい。例えば、常圧（＝ほぼ１気
圧）〜２．５気圧、より好ましくは常圧〜１．５気圧で
行う。このような圧力条件で行うと、窒化物半導体層１
４の表面の面状態を良好にできる点で好ましい。
【００３４】また、窒化物半導体層１４の成長は、横方
向に成長した窒化物半導体層１４同士が互いに接合し
て、接合部にできるＶ字型の溝が完全に埋まるまで行う
ことが好ましい。このために、窒化物半導体層１４を成
長させる際に、不純物（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ
ｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＭｇ等）をドープして成長
させる、又は窒化物半導体の原料となるIII族とＶ族の
成分の供給モル比を、Ｖ／III比が１０００よりも小さ
くなるように調整することが好ましい。これにより、横
方向の成長を縦方向の成長に比べて促進させて、接合部
にできるＶ字型の溝を良好に埋めることができる。尚、
このような条件で窒化物半導体層１４を成長させると、
スーパウィング領域１４ａの境界１６は、窒化物半導体
１２の上面から窒化物半導体１２の外側に向かって進行
し、スーパウィング領域１４ａや略三角形状となる。ま
た、この時点において、スーパウィング領域１４ａは、
基板内部に完全に埋没している。
向に成長した窒化物半導体層１４同士が互いに接合し
て、接合部にできるＶ字型の溝が完全に埋まるまで行う
ことが好ましい。このために、窒化物半導体層１４を成
長させる際に、不純物（例えば、Ｓｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｂ
ｅ、Ｚｎ、Ｍｎ、Ｃｒ、及びＭｇ等）をドープして成長
させる、又は窒化物半導体の原料となるIII族とＶ族の
成分の供給モル比を、Ｖ／III比が１０００よりも小さ
くなるように調整することが好ましい。これにより、横
方向の成長を縦方向の成長に比べて促進させて、接合部
にできるＶ字型の溝を良好に埋めることができる。尚、
このような条件で窒化物半導体層１４を成長させると、
スーパウィング領域１４ａの境界１６は、窒化物半導体
１２の上面から窒化物半導体１２の外側に向かって進行
し、スーパウィング領域１４ａや略三角形状となる。ま
た、この時点において、スーパウィング領域１４ａは、
基板内部に完全に埋没している。
【００３５】次に、窒化物半導体層１４の表層を除去し
て、スーパウィング領域１４ａを基板表面に露出させ
る。窒化物半導体層１４の表層除去には、研磨、ウエッ
トエッチング、ドライエッチング等の種々の方法を用い
ることができる。好ましくは、研磨によって必要な除去
深さの大部分の除去を行った後に、ウエットエッチング
又はドライエッチングを行って最終的な除去を行う。最
後にエッチングを行うのは、研磨後の表面には１〜２μ
ｍの研磨傷が残るため、その後のエピタキシャル成長が
困難となるからである。
て、スーパウィング領域１４ａを基板表面に露出させ
る。窒化物半導体層１４の表層除去には、研磨、ウエッ
トエッチング、ドライエッチング等の種々の方法を用い
ることができる。好ましくは、研磨によって必要な除去
深さの大部分の除去を行った後に、ウエットエッチング
又はドライエッチングを行って最終的な除去を行う。最
後にエッチングを行うのは、研磨後の表面には１〜２μ
ｍの研磨傷が残るため、その後のエピタキシャル成長が
困難となるからである。
【００３６】実施の形態２ 本実施の形態においては、保護膜を用いたＥＬＯＧ成長
をさせて窒化物半導体層を形成した後に、窒化物半導体
層の表層を除去することによって、スーパウィング領域
を露出させる。尚、本実施の形態に係る窒化物半導体基
板は、エッチングに代えて保護膜を用いてＥＬＯＧ成長
を行う点を除けば、実施の形態１と同様である。
をさせて窒化物半導体層を形成した後に、窒化物半導体
層の表層を除去することによって、スーパウィング領域
を露出させる。尚、本実施の形態に係る窒化物半導体基
板は、エッチングに代えて保護膜を用いてＥＬＯＧ成長
を行う点を除けば、実施の形態１と同様である。
【００３７】図１（ｂ）は、本実施の形態に係る窒化物
半導体基板を示す模式的断面図である。図１（ｂ）に示
す窒化物半導体基板は、サファイア等の異種基板２０の
上に、バッファ層（図示せず）を介して形成された窒化
物半導体層２１と、保護膜２２と、窒化物半導体層２４
が形成されている。窒化物半導体層２４の表層は、波長
３６５ｎｍにおけるカソードルミネセンスで観察される
強発光領域であるスーパウィング領域２４ａが少なくと
も基板表面に露出するまで研磨又はエッチング等によっ
て除去されている。窒化物半導体層２１及び窒化物半導
体層２４は、いずれも一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ
１−ｘ−ｙＮ（0≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦１）によって表
される組成を有する。但し、これらは互いに異なる組成
であっても良い。
半導体基板を示す模式的断面図である。図１（ｂ）に示
す窒化物半導体基板は、サファイア等の異種基板２０の
上に、バッファ層（図示せず）を介して形成された窒化
物半導体層２１と、保護膜２２と、窒化物半導体層２４
が形成されている。窒化物半導体層２４の表層は、波長
３６５ｎｍにおけるカソードルミネセンスで観察される
強発光領域であるスーパウィング領域２４ａが少なくと
も基板表面に露出するまで研磨又はエッチング等によっ
て除去されている。窒化物半導体層２１及び窒化物半導
体層２４は、いずれも一般式ＩｎｘＡｌｙＧａ
１−ｘ−ｙＮ（0≦ｘ、０≦ｙ、ｘ+ｙ≦１）によって表
される組成を有する。但し、これらは互いに異なる組成
であっても良い。
【００３８】以下、この窒化物半導体基板の製造方法及
び好適な材料について説明する。まず、窒化物半導体と
異なる異種基板２０を準備する。異種基板２０には、サ
ファイア基板の他に、ＳｉＣ基板、スピネル（＝ＭｇＡ
ｌ２Ｏ４）基板、シリコン基板等を用いることができ
る。中でも、その上に成長する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。尚、これらの基板材料の主面をオフアン
グルさせた基板、より好ましくはステップ状にオフアン
グルさせた基板用いると結晶欠陥をより少なくすること
ができる。
び好適な材料について説明する。まず、窒化物半導体と
異なる異種基板２０を準備する。異種基板２０には、サ
ファイア基板の他に、ＳｉＣ基板、スピネル（＝ＭｇＡ
ｌ２Ｏ４）基板、シリコン基板等を用いることができ
る。中でも、その上に成長する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。尚、これらの基板材料の主面をオフアン
グルさせた基板、より好ましくはステップ状にオフアン
グルさせた基板用いると結晶欠陥をより少なくすること
ができる。
【００３９】次に、バッファ層（図示せず）を介して窒
化物半導体層２１を成長させる。バッファ層には、例え
ば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で膜厚数十Å〜数百Åに成長させて形成
する。尚、窒化物半導体の成長方法、基板の種類によっ
てはバッファ層を省略することもできる。窒化物半導体
層２１は、例えば、アンドープＧａＮ、Ｓｉ等をドープ
したｎ型ＧａＮを、９００〜１１００℃、好ましくは１
０５０℃で成長させて形成することができる、。窒化物
半導体層２１の膜厚は、例えば、１〜２０μｍ、好まし
くは２〜１０μｍとする。
化物半導体層２１を成長させる。バッファ層には、例え
ば、ＡｌＮ、ＧａＮ、ＡｌＧａＮ、ＩｎＧａＮ等を９０
０℃以下の温度で膜厚数十Å〜数百Åに成長させて形成
する。尚、窒化物半導体の成長方法、基板の種類によっ
てはバッファ層を省略することもできる。窒化物半導体
層２１は、例えば、アンドープＧａＮ、Ｓｉ等をドープ
したｎ型ＧａＮを、９００〜１１００℃、好ましくは１
０５０℃で成長させて形成することができる、。窒化物
半導体層２１の膜厚は、例えば、１〜２０μｍ、好まし
くは２〜１０μｍとする。
【００４０】次に、窒化物半導体層２１の上に保護膜２
２を形成する。保護膜２２の材料には、表面に窒化物半
導体が成長しにくいか若しくは成長しない材料を選択す
る。例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（Ｓ
ｉｘＮｙ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯｘ）等の酸化物、窒化物、又はこれらの多層
膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用いる
ことができる。これらの材料は、窒化物半導体の成長温
度である６００℃〜１１００°の温度にも耐え、その表
面に窒化物半導体が成長しないか、成長しにくい性質を
有している。
２を形成する。保護膜２２の材料には、表面に窒化物半
導体が成長しにくいか若しくは成長しない材料を選択す
る。例えば、酸化ケイ素（ＳｉＯｘ）、窒化ケイ素（Ｓ
ｉｘＮｙ）、酸化チタン（ＴｉＯｘ）、酸化ジルコニウ
ム（ＺｒＯｘ）等の酸化物、窒化物、又はこれらの多層
膜の他、１２００℃以上の融点を有する金属等を用いる
ことができる。これらの材料は、窒化物半導体の成長温
度である６００℃〜１１００°の温度にも耐え、その表
面に窒化物半導体が成長しないか、成長しにくい性質を
有している。
【００４１】保護膜２２は、周期的なストライプ形状に
形成する。保護膜２２のストライプ幅は、窓部の幅より
も幅広に形成することが好ましい。例えば、保護膜２２
のストライプ幅を、窓部幅の１〜２０倍に形成する。保
護膜２２のストライプ幅は、窓部の幅を５μｍ以下とす
る場合は、２〜３０μｍであり、好ましくは５〜２０μ
ｍ、より好ましくは５〜１５μｍとする。この範囲であ
れば、その上に成長する窒化物半導体層２４の結晶欠陥
を有効に減少させることができる。また、保護膜２２の
膜厚は、例えば、０．０１〜５μｍであり、好ましくは
０．１〜３μｍ、より好ましくは０．１〜２μｍとす
る。保護膜２２は、例えば、蒸着、スパッタ又はＣＶＤ
等を適当な気相成長法用いて成長させることができる。
保護膜２２を所定の領域に選択的に形成するためには、
予め所定形状のフォトレジストを形成しておき、その上
に保護膜２２を気相成長させれば良い。尚、保護膜２２
は、周期的な島状又は格子状であっても良い。
形成する。保護膜２２のストライプ幅は、窓部の幅より
も幅広に形成することが好ましい。例えば、保護膜２２
のストライプ幅を、窓部幅の１〜２０倍に形成する。保
護膜２２のストライプ幅は、窓部の幅を５μｍ以下とす
る場合は、２〜３０μｍであり、好ましくは５〜２０μ
ｍ、より好ましくは５〜１５μｍとする。この範囲であ
れば、その上に成長する窒化物半導体層２４の結晶欠陥
を有効に減少させることができる。また、保護膜２２の
膜厚は、例えば、０．０１〜５μｍであり、好ましくは
０．１〜３μｍ、より好ましくは０．１〜２μｍとす
る。保護膜２２は、例えば、蒸着、スパッタ又はＣＶＤ
等を適当な気相成長法用いて成長させることができる。
保護膜２２を所定の領域に選択的に形成するためには、
予め所定形状のフォトレジストを形成しておき、その上
に保護膜２２を気相成長させれば良い。尚、保護膜２２
は、周期的な島状又は格子状であっても良い。
【００４２】次に、保護膜２２を覆って、基板全面に窒
化物半導体層２４を成長させる。窒化物半導体層２４に
は、例えば、アンドープＧａＮや、Ｓｉをドープしたｎ
型ＧａＮを用いることができる。窒化物半導体層２４
は、横方向に成長した窒化物半導体層２４同士が互いに
接合して、接合部にできるＶ字型の溝が完全に埋まるま
で行うことが好ましい。このために、窒化物半導体層２
４を成長させる際に、実施の形態１で述べたのと同様
に、横方向の成長を縦方向の成長に比べて促進させる条
件とすることが好ましい。そのような条件で窒化物半導
体層２４を成長させると、スーパウィング領域２４ａの
境界２６は、保護膜２２の窓部上面から外側に向かって
進行し、スーパウィング領域２４ａや略三角形状とな
る。また、この時点において、スーパウィング領域２４
ａは、基板内部に完全に埋没している。
化物半導体層２４を成長させる。窒化物半導体層２４に
は、例えば、アンドープＧａＮや、Ｓｉをドープしたｎ
型ＧａＮを用いることができる。窒化物半導体層２４
は、横方向に成長した窒化物半導体層２４同士が互いに
接合して、接合部にできるＶ字型の溝が完全に埋まるま
で行うことが好ましい。このために、窒化物半導体層２
４を成長させる際に、実施の形態１で述べたのと同様
に、横方向の成長を縦方向の成長に比べて促進させる条
件とすることが好ましい。そのような条件で窒化物半導
体層２４を成長させると、スーパウィング領域２４ａの
境界２６は、保護膜２２の窓部上面から外側に向かって
進行し、スーパウィング領域２４ａや略三角形状とな
る。また、この時点において、スーパウィング領域２４
ａは、基板内部に完全に埋没している。
【００４３】次に、窒化物半導体層２４の表層を除去し
て、スーパウィング領域２４ａを基板表面に露出させ
る。窒化物半導体層２４の表層除去には、実施の形態１
と同様の方法を用いることができる。
て、スーパウィング領域２４ａを基板表面に露出させ
る。窒化物半導体層２４の表層除去には、実施の形態１
と同様の方法を用いることができる。
【００４４】実施の形態３ 本実施の形態においては、ＥＬＯＧ成長層となる窒化物
半導体層の成長工程において、その前半と後半とで成長
条件を変えることにより、スーパウィング領域を基板表
面に露出させる。本実施の形態に係る窒化物半導体基板
の製造には、窒化物半導体層の成長条件を前半と後半で
異ならせる点を除けば、実施の形態１と同様の材料や製
造条件を用いることができる。
半導体層の成長工程において、その前半と後半とで成長
条件を変えることにより、スーパウィング領域を基板表
面に露出させる。本実施の形態に係る窒化物半導体基板
の製造には、窒化物半導体層の成長条件を前半と後半で
異ならせる点を除けば、実施の形態１と同様の材料や製
造条件を用いることができる。
【００４５】図２（ａ）及び（ｂ）は、本実施の形態に
係る窒化物半導体基板の製造工程を示す概略図である。
サファイア等の異種基板１０の上に、ストライプ状の窒
化物半導体１２を形成するまでは、実施の形態１と同様
である。次に、III−Ｖ族窒化物半導体層３４を、その
成長の前半と後半で成長条件を変えながら、化学的気相
成長法によって形成する。ここで、化学的気相成長法と
は、例えば次のような方法である。即ち、ストライプ状
の窒化物半導体１２を形成した基板を加熱し、その基板
表面に窒素源のガスとIII族源のガスを同時に供給して
基板の上に窒化物半導体層３４を形成する。窒素源のガ
スとしては、アンモニア、ヒドラジン等の水素化物ガス
を用いることができる。III族源のガスとしては、例え
ば窒化ガリウムを製造する場合、有機金属気相成長法で
あれば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリエチルガ
リウム（ＴＥＧ）等の有機Ｇａガス、ＨＶＰＥでは、Ｈ
ＣｌのようなIII族源と反応するハロゲン化水素ガス、
若しくはハロゲン化水素ガスと反応したハロゲン化ガリ
ウム（特にＧａＣｌ３）等をガリウム源のガスとして用
いることができる。
係る窒化物半導体基板の製造工程を示す概略図である。
サファイア等の異種基板１０の上に、ストライプ状の窒
化物半導体１２を形成するまでは、実施の形態１と同様
である。次に、III−Ｖ族窒化物半導体層３４を、その
成長の前半と後半で成長条件を変えながら、化学的気相
成長法によって形成する。ここで、化学的気相成長法と
は、例えば次のような方法である。即ち、ストライプ状
の窒化物半導体１２を形成した基板を加熱し、その基板
表面に窒素源のガスとIII族源のガスを同時に供給して
基板の上に窒化物半導体層３４を形成する。窒素源のガ
スとしては、アンモニア、ヒドラジン等の水素化物ガス
を用いることができる。III族源のガスとしては、例え
ば窒化ガリウムを製造する場合、有機金属気相成長法で
あれば、トリメチルガリウム（ＴＭＧ）やトリエチルガ
リウム（ＴＥＧ）等の有機Ｇａガス、ＨＶＰＥでは、Ｈ
ＣｌのようなIII族源と反応するハロゲン化水素ガス、
若しくはハロゲン化水素ガスと反応したハロゲン化ガリ
ウム（特にＧａＣｌ３）等をガリウム源のガスとして用
いることができる。
【００４６】まず、窒化物半導体層３４の成長前半にお
いては、図２（ａ）に示すように、基板面に対して縦方
向への成長が促進される条件で成長を行う。縦方向と横
方向のいずれが促進されるかは、主に、Ｖ族源（＝窒素
源）ガスのIII族源ガスに対する供給モル比（Ｖ／III
比）及び成長温度によって決まる。即ち、同じ成長温度
であればＶ／III比が高い程、また同じＶ／III比であれ
ば成長温度が低い程、縦方向への成長が促進される。具
体的には、窒化物半導体層３４の成長前半において、好
ましくは成長温度８００℃〜１１００℃でＶ／III比が
１０００よりも大きくなるような条件で、より好ましく
は成長温度１０００℃〜１１００℃でＶ／III比が２０
００以上となるような条件で成長を行う。
いては、図２（ａ）に示すように、基板面に対して縦方
向への成長が促進される条件で成長を行う。縦方向と横
方向のいずれが促進されるかは、主に、Ｖ族源（＝窒素
源）ガスのIII族源ガスに対する供給モル比（Ｖ／III
比）及び成長温度によって決まる。即ち、同じ成長温度
であればＶ／III比が高い程、また同じＶ／III比であれ
ば成長温度が低い程、縦方向への成長が促進される。具
体的には、窒化物半導体層３４の成長前半において、好
ましくは成長温度８００℃〜１１００℃でＶ／III比が
１０００よりも大きくなるような条件で、より好ましく
は成長温度１０００℃〜１１００℃でＶ／III比が２０
００以上となるような条件で成長を行う。
【００４７】これにより、窒化物半導体層３４が基板面
に対して縦方向に優先的に成長する結果、図２（ａ）に
示すように、窒化物半導体１２上面からの高欠陥領域３
４ｃの広がりを抑えることができる。即ち、スーパウィ
ング領域３４ａの境界線３６は、窒化物半導体１２の上
面両端近傍から、窒化物半導体１２の内側に向かって上
方に進行することとなり、スーパウィング領域３４ａは
上側の境界が開かれた状態となる。しかし一方、縦方向
への進行が優先的に進行しているために、窒化物半導体
層３４の成長を長時間続けても、窒化物半導体層３４の
接合部に現れるＶ字型の溝が埋まらない。
に対して縦方向に優先的に成長する結果、図２（ａ）に
示すように、窒化物半導体１２上面からの高欠陥領域３
４ｃの広がりを抑えることができる。即ち、スーパウィ
ング領域３４ａの境界線３６は、窒化物半導体１２の上
面両端近傍から、窒化物半導体１２の内側に向かって上
方に進行することとなり、スーパウィング領域３４ａは
上側の境界が開かれた状態となる。しかし一方、縦方向
への進行が優先的に進行しているために、窒化物半導体
層３４の成長を長時間続けても、窒化物半導体層３４の
接合部に現れるＶ字型の溝が埋まらない。
【００４８】そこで、窒化物半導体層３４の成長後半に
おいては、図２（ｂ）に示すように、基板面に対して横
方向への成長が促進される条件で成長を行う。即ち、窒
化物半導体層３４の成長後半において、好ましくは成長
温度８００℃〜１１００℃でＶ／III比が１０００より
も小さくなるような条件成長を行う。これにより、図２
（ｂ）に示すように、窒化物半導体１２の上方にある高
欠陥領域３４ｃはやや広がるが、窒化物半導体層３４の
接合部に現れていたＶ字型の溝を埋めて基板表面を平坦
にすることができる。
おいては、図２（ｂ）に示すように、基板面に対して横
方向への成長が促進される条件で成長を行う。即ち、窒
化物半導体層３４の成長後半において、好ましくは成長
温度８００℃〜１１００℃でＶ／III比が１０００より
も小さくなるような条件成長を行う。これにより、図２
（ｂ）に示すように、窒化物半導体１２の上方にある高
欠陥領域３４ｃはやや広がるが、窒化物半導体層３４の
接合部に現れていたＶ字型の溝を埋めて基板表面を平坦
にすることができる。
【００４９】尚、本実施の形態においては、窒化物半導
体層３４をＥＬＯＧ成長させるための成長核を、ストラ
イプ状に形成された窒化物半導体１２から成る凸パター
ンとした場合を例に説明したが、これに代えて、成長核
を周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露出した窒
化物半導体層としても良い。その場合、保護膜の形成ま
では実施の形態２と同様に行い、その上に本実施の形態
と同様にして窒化物半導体層３４を成長させれば良い。
体層３４をＥＬＯＧ成長させるための成長核を、ストラ
イプ状に形成された窒化物半導体１２から成る凸パター
ンとした場合を例に説明したが、これに代えて、成長核
を周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露出した窒
化物半導体層としても良い。その場合、保護膜の形成ま
では実施の形態２と同様に行い、その上に本実施の形態
と同様にして窒化物半導体層３４を成長させれば良い。
【００５０】実施の形態４ 本実施の形態においては、ＥＬＯＧ成長層となる窒化物
半導体層の成長工程において、窒化物半導体層を所定厚
の途中まで成長させた後に、成長核の上方に保護膜を形
成し、さらに窒化物半導体層を所定厚まで成長させるこ
とにより、スーパウィング領域を基板表面に露出させ
る。本実施の形態に係る窒化物半導体基板は、研磨に代
えて、窒化物半導体層の成長途中で保護膜を形成するこ
とによりスーパウィング領域を基板表面に露出させる点
を除けば、実施の形態１と同様の材料や製造条件を用い
ることができる。
半導体層の成長工程において、窒化物半導体層を所定厚
の途中まで成長させた後に、成長核の上方に保護膜を形
成し、さらに窒化物半導体層を所定厚まで成長させるこ
とにより、スーパウィング領域を基板表面に露出させ
る。本実施の形態に係る窒化物半導体基板は、研磨に代
えて、窒化物半導体層の成長途中で保護膜を形成するこ
とによりスーパウィング領域を基板表面に露出させる点
を除けば、実施の形態１と同様の材料や製造条件を用い
ることができる。
【００５１】図３（ａ）から（ｃ）は、本実施の形態に
係る窒化物半導体基板の製造工程を示す概略図である。
まず、サファイア等の異種基板１０の上に、ストライプ
状の窒化物半導体１２を形成するまでは、実施の形態１
と同様である。次に、図３（ａ）に示すように、窒化物
半導体層４４を成長させる。窒化物半導体層４４の材料
及び成長条件は、実施の形態１と同様とすることができ
る。但し、本実施の形態においては、窒化物半導体層４
４の成長工程において、窒化物半導体１２から進行して
きた境界線４６が合わさってスーパウィング領域４４ａ
が閉じる前に一旦成長を止める。尚、この時点において
は、窒化物半導体層４４の接合部近傍にはＶ字溝が残っ
ている。
係る窒化物半導体基板の製造工程を示す概略図である。
まず、サファイア等の異種基板１０の上に、ストライプ
状の窒化物半導体１２を形成するまでは、実施の形態１
と同様である。次に、図３（ａ）に示すように、窒化物
半導体層４４を成長させる。窒化物半導体層４４の材料
及び成長条件は、実施の形態１と同様とすることができ
る。但し、本実施の形態においては、窒化物半導体層４
４の成長工程において、窒化物半導体１２から進行して
きた境界線４６が合わさってスーパウィング領域４４ａ
が閉じる前に一旦成長を止める。尚、この時点において
は、窒化物半導体層４４の接合部近傍にはＶ字溝が残っ
ている。
【００５２】次に、図３（ｂ）に示すように、成長核で
ある窒化物半導体１２の上方に保護膜４５を形成する。
保護膜４５は、窒化物半導体１２の上方に延びてきた高
欠陥領域４４ｃの進行を止めることができるように、ス
ーパウィング領域４４ａの境界線４６を少なくとも隠す
ことのできる広さに形成する。保護膜４５には、実施の
形態２における保護膜２２と同様に、窒化物半導体が成
長しないか若しくは成長しにくい材料とすることが好ま
しい。例えば、保護膜４５として、酸化ケイ素（ＳｉＯ
ｘ）、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、酸化チタン（ＴｉＯ
ｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）等の酸化物、窒化
物、又はこれらの多層膜の他、１２００℃以上の融点を
有する金属等を用いることができる。尚、保護膜４５の
厚さは、結晶欠陥の進行を遮断することができる厚さで
あれば良く、好ましくは０．２〜０．３μｍとする。
ある窒化物半導体１２の上方に保護膜４５を形成する。
保護膜４５は、窒化物半導体１２の上方に延びてきた高
欠陥領域４４ｃの進行を止めることができるように、ス
ーパウィング領域４４ａの境界線４６を少なくとも隠す
ことのできる広さに形成する。保護膜４５には、実施の
形態２における保護膜２２と同様に、窒化物半導体が成
長しないか若しくは成長しにくい材料とすることが好ま
しい。例えば、保護膜４５として、酸化ケイ素（ＳｉＯ
ｘ）、窒化ケイ素（ＳｉｘＮｙ）、酸化チタン（ＴｉＯ
ｘ）、酸化ジルコニウム（ＺｒＯｘ）等の酸化物、窒化
物、又はこれらの多層膜の他、１２００℃以上の融点を
有する金属等を用いることができる。尚、保護膜４５の
厚さは、結晶欠陥の進行を遮断することができる厚さで
あれば良く、好ましくは０．２〜０．３μｍとする。
【００５３】次に、図３（ｃ）に示すように、再び窒化
物半導体層４４の成長を行い、保護膜４５上において窒
化物半導体層４４が接合して、さらにその接合部上方の
Ｖ字溝が完全に埋まるまで成長を続ける。
物半導体層４４の成長を行い、保護膜４５上において窒
化物半導体層４４が接合して、さらにその接合部上方の
Ｖ字溝が完全に埋まるまで成長を続ける。
【００５４】こうして製造された窒化物半導体基板にお
いては、スーパウィング領域４４ａの境界線４６の進行
を保護膜４５によって遮断したため、スーパウィング領
域４４ａが基板表面まで連続して存在して、基板表面に
露出している。また、保護膜４５の上部においても横方
向成長が起こるため、保護膜４５の上部に、スーパウィ
ング領域４４ａよりもさらに結晶状態の良好な領域４４
ｄが現れることになる。
いては、スーパウィング領域４４ａの境界線４６の進行
を保護膜４５によって遮断したため、スーパウィング領
域４４ａが基板表面まで連続して存在して、基板表面に
露出している。また、保護膜４５の上部においても横方
向成長が起こるため、保護膜４５の上部に、スーパウィ
ング領域４４ａよりもさらに結晶状態の良好な領域４４
ｄが現れることになる。
【００５５】尚、本実施の形態においては、窒化物半導
体層４４をＥＬＯＧ成長させるための成長核を、ストラ
イプ状に形成された窒化物半導体１２から成る凸パター
ンとした場合を例に説明したが、これに代えて、成長核
を周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露出した窒
化物半導体層としても良い。その場合、保護膜の形成ま
では実施の形態２と同様に行い、その上に本実施の形態
と同様にして窒化物半導体層４４を成長させれば良い。
体層４４をＥＬＯＧ成長させるための成長核を、ストラ
イプ状に形成された窒化物半導体１２から成る凸パター
ンとした場合を例に説明したが、これに代えて、成長核
を周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露出した窒
化物半導体層としても良い。その場合、保護膜の形成ま
では実施の形態２と同様に行い、その上に本実施の形態
と同様にして窒化物半導体層４４を成長させれば良い。
【００５６】実施の形態５ 本実施の形態においては、実施の形態３の前半と後半の
ステップを逆にして、それらステップの間に窒化物半導
体層の異方性エッチングを行うことにより、スーパウィ
ング領域を基板表面に露出させる。図４（ａ）から
（ｃ）は、本実施の形態に係る窒化物半導体基板の製造
工程を示す概略図である。サファイア等の異種基板１０
の上に、ストライプ状の窒化物半導体１２を形成するま
では実施の形態３と同様である。
ステップを逆にして、それらステップの間に窒化物半導
体層の異方性エッチングを行うことにより、スーパウィ
ング領域を基板表面に露出させる。図４（ａ）から
（ｃ）は、本実施の形態に係る窒化物半導体基板の製造
工程を示す概略図である。サファイア等の異種基板１０
の上に、ストライプ状の窒化物半導体１２を形成するま
では実施の形態３と同様である。
【００５７】まず、図４（ａ）に示すように、成長核１
２から窒化物半導体層５４を成長させ、隣接する成長核
１２から成長した窒化物半導体層５４同士が接続する前
に停止する（ステップ（ｉ））。ステップ（ｉ）で成長
させる窒化物半導体層の厚みは、特に限定されないが、
成長核１２の上面から少なくとも１０００Å以上、好ま
しくは２μｍ以上１０μ以下とする。ある程度の膜厚に
成長させなければ、次のステップ（ｉｉ）でスーパウィ
ング領域５４ａの平坦面の形成が困難になるからであ
る。ステップ（ｉ）の窒化物半導体層５４の成長は、基
板面に対して横方向への成長が促進される条件で行う。
即ち、好ましくは成長温度８００℃〜１１００℃でＶ／
ＩＩＩ比が１０００よりも小さくなるような条件で成長
を行う。これにより、スーパウィング領域５４ａの境界
線５６は成長核１２上面の端部近傍から成長核１２の外
側に向かって進行する。こうして成長した窒化物半導体
層５４は、スーパウィング領域の境界線５６の終端から
外側が下方に傾斜してテーパ状（＝肩部）となってい
る。図に示すように、傘状の窒化物半導体層５４の上面
にはアッパシード領域５４ｃとアッパウィング領域５４
ｂが現れ、窒化物半導体層５４の両肩部と側面にスーパ
ウィング領域５４ａが露出している。
２から窒化物半導体層５４を成長させ、隣接する成長核
１２から成長した窒化物半導体層５４同士が接続する前
に停止する（ステップ（ｉ））。ステップ（ｉ）で成長
させる窒化物半導体層の厚みは、特に限定されないが、
成長核１２の上面から少なくとも１０００Å以上、好ま
しくは２μｍ以上１０μ以下とする。ある程度の膜厚に
成長させなければ、次のステップ（ｉｉ）でスーパウィ
ング領域５４ａの平坦面の形成が困難になるからであ
る。ステップ（ｉ）の窒化物半導体層５４の成長は、基
板面に対して横方向への成長が促進される条件で行う。
即ち、好ましくは成長温度８００℃〜１１００℃でＶ／
ＩＩＩ比が１０００よりも小さくなるような条件で成長
を行う。これにより、スーパウィング領域５４ａの境界
線５６は成長核１２上面の端部近傍から成長核１２の外
側に向かって進行する。こうして成長した窒化物半導体
層５４は、スーパウィング領域の境界線５６の終端から
外側が下方に傾斜してテーパ状（＝肩部）となってい
る。図に示すように、傘状の窒化物半導体層５４の上面
にはアッパシード領域５４ｃとアッパウィング領域５４
ｂが現れ、窒化物半導体層５４の両肩部と側面にスーパ
ウィング領域５４ａが露出している。
【００５８】図４(a)の状態では、両肩部のスーパウィ
ング領域５４ａの成長面はウィング領域５４ｂの成長面
よりも下方に位置し、しかも下方に傾斜しているため、
このまま成長を続けるとスーパウィング領域５４ａがウ
ィング領域５４ｂの下に埋もれてしまう。そこで、図４
（ｂ）に示すように、窒化物半導体層５４の上面を異方
性エッチングによって垂直方向にエッチングして、スー
パウィング領域５４ａの平坦な面を露出させる（ステッ
プ（ｉｉ））。これにより、スーパウィング領域５４ａ
の成長面とウィング領域５４ｂの成長面が揃い、スーパ
ウィング領域５４ａを基板表面に露出させることが容易
となる。異方性エッチングには、例えばドライエッチン
グを用いることができる。エッチングは、スーパウィン
グ領域５４ａの平坦面の幅が少なくとも５００Å以上と
なるまで行うことが好ましい。尚、異方性エッチングに
よるダメージを避けるために、エッチング深さは約３μ
ｍ以下であることが好ましい。
ング領域５４ａの成長面はウィング領域５４ｂの成長面
よりも下方に位置し、しかも下方に傾斜しているため、
このまま成長を続けるとスーパウィング領域５４ａがウ
ィング領域５４ｂの下に埋もれてしまう。そこで、図４
（ｂ）に示すように、窒化物半導体層５４の上面を異方
性エッチングによって垂直方向にエッチングして、スー
パウィング領域５４ａの平坦な面を露出させる（ステッ
プ（ｉｉ））。これにより、スーパウィング領域５４ａ
の成長面とウィング領域５４ｂの成長面が揃い、スーパ
ウィング領域５４ａを基板表面に露出させることが容易
となる。異方性エッチングには、例えばドライエッチン
グを用いることができる。エッチングは、スーパウィン
グ領域５４ａの平坦面の幅が少なくとも５００Å以上と
なるまで行うことが好ましい。尚、異方性エッチングに
よるダメージを避けるために、エッチング深さは約３μ
ｍ以下であることが好ましい。
【００５９】次に、図４（ｃ）に示すように、窒化物半
導体層５４を、基板面に対して縦方向の成長が促進され
る条件で成長させる（ステップ（ｉｉｉ））。即ち、好
ましくは成長温度８００℃〜１１００°でＶ／ＩＩＩ比
が１０００よりも大きくなる条件で、より好ましくは成
長温度１０００℃〜１１００℃でＶ／ＩＩＩ比が２００
０以上となるような条件で成長を行う。これにより、ス
ーパウィング領域の境界５６は、図に示すように、基板
に対して略垂直方向に進行する。このステップ（ｉｉ
ｉ）の成長により、隣接する成長核１２から成長した窒
化物半導体層５４を互いに接続し、スーパウィング領域
５４ａが露出した平坦な窒化物半導体基板を得ることが
できる。ステップ（ｉｉｉ）で成長させる窒化物半導体
層５４の膜厚は、特に限定されないが、隣接する成長核
から成長した窒化物半導体層５４同士が接合してから少
なくとも２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上成長させる
ことが望ましい。窒化物半導体層同士が接合した直後は
接合部分が分解してクレータと成り易いが、その後の成
長を続けることにより接合部分が安定化するからであ
る。
導体層５４を、基板面に対して縦方向の成長が促進され
る条件で成長させる（ステップ（ｉｉｉ））。即ち、好
ましくは成長温度８００℃〜１１００°でＶ／ＩＩＩ比
が１０００よりも大きくなる条件で、より好ましくは成
長温度１０００℃〜１１００℃でＶ／ＩＩＩ比が２００
０以上となるような条件で成長を行う。これにより、ス
ーパウィング領域の境界５６は、図に示すように、基板
に対して略垂直方向に進行する。このステップ（ｉｉ
ｉ）の成長により、隣接する成長核１２から成長した窒
化物半導体層５４を互いに接続し、スーパウィング領域
５４ａが露出した平坦な窒化物半導体基板を得ることが
できる。ステップ（ｉｉｉ）で成長させる窒化物半導体
層５４の膜厚は、特に限定されないが、隣接する成長核
から成長した窒化物半導体層５４同士が接合してから少
なくとも２μｍ以上、好ましくは５μｍ以上成長させる
ことが望ましい。窒化物半導体層同士が接合した直後は
接合部分が分解してクレータと成り易いが、その後の成
長を続けることにより接合部分が安定化するからであ
る。
【００６０】尚、本実施の形態においては、ステップ
（ｉｉｉ）において、スーパウィング領域５４ａの境界
５６が基板に略垂直に進行する場合を例に説明したが、
境界５６を成長核の内側に向かって上方に進行させても
良く、そうすればスーパウィング領域５４ａをさらに広
く露出させることができる。また、窒化物半導体層５４
をＥＬＯＧ成長させるための成長核が窒化物半導体１２
から成る凸パターンとした場合を例に説明したが、これ
に代えて、周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露
出した窒化物半導体層を成長核としても良い。その場
合、保護膜の形成までは実施の形態２と同様に行い、そ
の上に窒化物半導体層５４を本実施の形態と同様にして
成長させれば良い。
（ｉｉｉ）において、スーパウィング領域５４ａの境界
５６が基板に略垂直に進行する場合を例に説明したが、
境界５６を成長核の内側に向かって上方に進行させても
良く、そうすればスーパウィング領域５４ａをさらに広
く露出させることができる。また、窒化物半導体層５４
をＥＬＯＧ成長させるための成長核が窒化物半導体１２
から成る凸パターンとした場合を例に説明したが、これ
に代えて、周期的なストライプ状の保護膜の窓部から露
出した窒化物半導体層を成長核としても良い。その場
合、保護膜の形成までは実施の形態２と同様に行い、そ
の上に窒化物半導体層５４を本実施の形態と同様にして
成長させれば良い。
【００６１】上記実施の形態１から５において露出させ
たスーパウィング領域１４ａの上方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）が露出したスーパウィング領域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。
たスーパウィング領域１４ａの上方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）が露出したスーパウィング領域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。
【００６２】尚、上記実施の形態１から５では、異種基
板上へのＥＬＯＧ成長を１回行う場合を例に例に説明し
たが、２回以上のＥＬＯＧ成長を行う場合にも本件発明
を適用することができる。本件発明を適用したＥＬＯＧ
成長層に重ねてＥＬＧＯ成長を行う場合には、露出した
スーパウィング領域が次のＥＬＯＧ成長の成長核となる
ようにすれば良い。また、例えば２回のＥＬＯＧ成長を
行う場合、本件発明によるスーパウィング領域の露出手
段を１回目又は２回目だけに適用しても良いし、１回目
と２回目の両方に適用しても良い。
板上へのＥＬＯＧ成長を１回行う場合を例に例に説明し
たが、２回以上のＥＬＯＧ成長を行う場合にも本件発明
を適用することができる。本件発明を適用したＥＬＯＧ
成長層に重ねてＥＬＧＯ成長を行う場合には、露出した
スーパウィング領域が次のＥＬＯＧ成長の成長核となる
ようにすれば良い。また、例えば２回のＥＬＯＧ成長を
行う場合、本件発明によるスーパウィング領域の露出手
段を１回目又は２回目だけに適用しても良いし、１回目
と２回目の両方に適用しても良い。
【００６３】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。以
下の実施例は、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を
用いて行った。 [実施例１]以下、図１（ａ）をもとに実施例１について
説明する。異種基板１０として、２インチφ、Ｃ面を主
面とし、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を反応
容器内にセットし、温度を５１０℃にして、キャリアガ
スに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）とを用い、サファイア基板上にＧａＮよりな
るバッファ層（図示されていない）を約２００オングス
トロームの膜厚で成長させた。温度を１０５０℃にし
て、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープ
のＧａＮよりなる窒化物半導体１２を２．５μｍの膜厚
で成長させた。
下の実施例は、ＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）を
用いて行った。 [実施例１]以下、図１（ａ）をもとに実施例１について
説明する。異種基板１０として、２インチφ、Ｃ面を主
面とし、オリフラ面をＡ面とするサファイア基板を反応
容器内にセットし、温度を５１０℃にして、キャリアガ
スに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭＧ（トリメチル
ガリウム）とを用い、サファイア基板上にＧａＮよりな
るバッファ層（図示されていない）を約２００オングス
トロームの膜厚で成長させた。温度を１０５０℃にし
て、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、アンドープ
のＧａＮよりなる窒化物半導体１２を２．５μｍの膜厚
で成長させた。
【００６４】窒化物半導体１２を成長後、ストライプ状
のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりストライ
プ幅（凸部の上部になる部分）６μｍ、ストライプ間隔
（基板露出部となる部分）１４μｍにパターニングされ
たＳｉＯ２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉ
Ｏ２膜の形成されていない部分の窒化物半導体１２をサ
ファイア１０が約５００オングクトローム削られるまで
エッチングした。エッチング後、窒化物半導体１２の上
部のＳｉＯ２を除去した。窒化物半導体１２のストライ
プ方向はサファイアＡ面に対して垂直とした。
のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりストライ
プ幅（凸部の上部になる部分）６μｍ、ストライプ間隔
（基板露出部となる部分）１４μｍにパターニングされ
たＳｉＯ２膜を形成し、続いて、ＲＩＥ装置によりＳｉ
Ｏ２膜の形成されていない部分の窒化物半導体１２をサ
ファイア１０が約５００オングクトローム削られるまで
エッチングした。エッチング後、窒化物半導体１２の上
部のＳｉＯ２を除去した。窒化物半導体１２のストライ
プ方向はサファイアＡ面に対して垂直とした。
【００６５】次に、ＭＯＣＶＤ装置の反応容器内にセッ
トし、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０５０
℃においてアンドープのＧａＮ層１４を１５μｍの膜厚
で成長させた。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．
７μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は
０．１８ｍｏｌ／ｍｉｎとした（Ｖ／III比７８８）。
トし、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０５０
℃においてアンドープのＧａＮ層１４を１５μｍの膜厚
で成長させた。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．
７μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は
０．１８ｍｏｌ／ｍｉｎとした（Ｖ／III比７８８）。
【００６６】次に、反応容器から基板を取り出し、Ｇａ
Ｎ層２４の表面を研磨し、さらにドライエッチングし
て、Ｇａｎ層２４を５〜７μｍに薄膜化した。
Ｎ層２４の表面を研磨し、さらにドライエッチングし
て、Ｇａｎ層２４を５〜７μｍに薄膜化した。
【００６７】この基板の断面を、オックスフォード社製
の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて観察
波長３６５ｎｍの条件下においてＣＬ観察したところ、
ＧａＮ１２の上面から進行する境界線に囲まれた強発光
領域が基板表面に露出しているのが観察された。
の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて観察
波長３６５ｎｍの条件下においてＣＬ観察したところ、
ＧａＮ１２の上面から進行する境界線に囲まれた強発光
領域が基板表面に露出しているのが観察された。
【００６８】[実施例２]以下、図１（ｂ）をもとに実施
例２について説明する。異種基板１０として、２インチ
φ、Ｃ面を主面とし、オリフラ面をＡ面とするサファイ
ア基板を反応容器内にセットし、温度を５１０℃にし
て、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭ
Ｇ（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基板上
にＧａＮよりなるバッファ層（図示されていない）を約
２００オングストロームの膜厚で成長させた。温度を１
０４０℃にして、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用
い、アンドープのＧａＮよりなる窒化物半導体２１を
２．５μｍの膜厚で成長させた。
例２について説明する。異種基板１０として、２インチ
φ、Ｃ面を主面とし、オリフラ面をＡ面とするサファイ
ア基板を反応容器内にセットし、温度を５１０℃にし
て、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニアとＴＭ
Ｇ（トリメチルガリウム）とを用い、サファイア基板上
にＧａＮよりなるバッファ層（図示されていない）を約
２００オングストロームの膜厚で成長させた。温度を１
０４０℃にして、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用
い、アンドープのＧａＮよりなる窒化物半導体２１を
２．５μｍの膜厚で成長させた。
【００６９】窒化物半導体２１を成長後、ストライプ状
のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりストライ
プ幅１４μｍ、ストライプ間隔６μｍにパターニングさ
れたＳｉＯ２膜２２を０．４μｍの膜厚で形成した。Ｓ
ｉＯ２膜２２のストライプ方向はサファイアＡ面に対し
て垂直とした。
のフォトマスクを形成し、スパッタ装置によりストライ
プ幅１４μｍ、ストライプ間隔６μｍにパターニングさ
れたＳｉＯ２膜２２を０．４μｍの膜厚で形成した。Ｓ
ｉＯ２膜２２のストライプ方向はサファイアＡ面に対し
て垂直とした。
【００７０】次に、ＭＯＣＶＤ装置の反応容器内にセッ
トし、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０４０
℃においてアンドープのＧａＮ層２４を１５μｍの膜厚
で成長させた。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．
７μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は
０．２１ｍｏｌ／ｍｉｎとした（Ｖ／III比９２５）。
トし、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０４０
℃においてアンドープのＧａＮ層２４を１５μｍの膜厚
で成長させた。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．
７μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は
０．２１ｍｏｌ／ｍｉｎとした（Ｖ／III比９２５）。
【００７１】次に、反応容器から基板を取り出し、Ｇａ
Ｎ層２４の表面を研磨し、さらにドライエッチングし
て、Ｇａｎ層２４を５〜７μｍに薄膜化した。
Ｎ層２４の表面を研磨し、さらにドライエッチングし
て、Ｇａｎ層２４を５〜７μｍに薄膜化した。
【００７２】この基板の断面を、オックスフォード社製
の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて観察
波長３６５ｎｍの条件下においてＣＬ観察したところ、
ＧａＮ１２の上面から進行する境界線に囲まれた強発光
領域が基板表面に露出しているのが観察された。
の電界放射走査顕微鏡ＪＳＭ−６３３０Ｆを用いて観察
波長３６５ｎｍの条件下においてＣＬ観察したところ、
ＧａＮ１２の上面から進行する境界線に囲まれた強発光
領域が基板表面に露出しているのが観察された。
【００７３】[実施例３]以下、図４をもとに実施例３に
ついて説明する。ＧａＮ１２を成長し、ストライプ状に
パターニングするまでは実施例１と同様である。次に、
図４（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ装置の反応容器内
にセットし原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０
５０℃においてアンドープのＧａＮ層５４を約３．５μ
ｍの膜厚（ＧａＮ１２の上面からの膜厚）で成長させ
る。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．７μｍｏｌ
／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は０．１８ｍｏ
ｌ／ｍｉｎとする（Ｖ／III比７８８）。
ついて説明する。ＧａＮ１２を成長し、ストライプ状に
パターニングするまでは実施例１と同様である。次に、
図４（ａ）に示すように、ＭＯＣＶＤ装置の反応容器内
にセットし原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを用い、１０
５０℃においてアンドープのＧａＮ層５４を約３．５μ
ｍの膜厚（ＧａＮ１２の上面からの膜厚）で成長させ
る。この時、ＴＭＧガスの供給量は２２６．７μｍｏｌ
／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量は０．１８ｍｏ
ｌ／ｍｉｎとする（Ｖ／III比７８８）。
【００７４】次に、図４（ｂ）に示すように、ＧａＮ層
５４の表面をドライエッチングして、ＧａＮ層５４を厚
さ方向に約２．５μｍ除去する。そして次に、図４
（ｃ）に示すように、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを
用い、１０５０℃においてアンドープのＧａＮ層５４を
約１０μｍの膜厚（ＧａＮ１２の上面からの膜厚）とな
るまで成長させる。この時、ＴＭＧガスの供給量は１６
１．９μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量
は０．３６ｍｏｌ／ｍｉｎとする（Ｖ／III比２２０
０）。
５４の表面をドライエッチングして、ＧａＮ層５４を厚
さ方向に約２．５μｍ除去する。そして次に、図４
（ｃ）に示すように、原料ガスにＴＭＧ、アンモニアを
用い、１０５０℃においてアンドープのＧａＮ層５４を
約１０μｍの膜厚（ＧａＮ１２の上面からの膜厚）とな
るまで成長させる。この時、ＴＭＧガスの供給量は１６
１．９μｍｏｌ／ｍｉｎとし、アンモニアガスの供給量
は０．３６ｍｏｌ／ｍｉｎとする（Ｖ／III比２２０
０）。
【００７５】こうして、強発光領域（＝スーパウィング
領域５４ａ）の境界線５６が、ＧａＮ１２上面の両端か
らＧａＮ１２の外側に進行した後、基板１０にほぼ垂直
に進行してＧａＮ層５４の表面に到達するように成長を
行うことができる。
領域５４ａ）の境界線５６が、ＧａＮ１２上面の両端か
らＧａＮ１２の外側に進行した後、基板１０にほぼ垂直
に進行してＧａＮ層５４の表面に到達するように成長を
行うことができる。
【００７６】
【発明の効果】本件発明によれば、ＥＬＯＧ成長させた
窒化物半導体基板において、波長３６５ｎｍにおけるカ
ソードルミネセンスにおいて観察される強発光領域であ
って、ＥＬＯＧ成長の成長核の両端近傍から斜め上方に
進行する境界線によって囲まれた強発光領域を基板表面
に露出させたため、極めて優れた発光素子を形成可能な
窒化物半導体基板を提供することができる。
窒化物半導体基板において、波長３６５ｎｍにおけるカ
ソードルミネセンスにおいて観察される強発光領域であ
って、ＥＬＯＧ成長の成長核の両端近傍から斜め上方に
進行する境界線によって囲まれた強発光領域を基板表面
に露出させたため、極めて優れた発光素子を形成可能な
窒化物半導体基板を提供することができる。
【図１】 図１（ａ）は、本発明の実施の形態１に係る
窒化物半導体基板を示す模式的断面図であり、図１
（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体基
板を示す模式的断面図である。
窒化物半導体基板を示す模式的断面図であり、図１
（ｂ）は、本発明の実施の形態２に係る窒化物半導体基
板を示す模式的断面図である。
【図２】 図２（ａ）及び（ｂ）は、本発明の実施の形
態２に係る窒化物半導体基板の製造工程の一部を示す概
略図である。
態２に係る窒化物半導体基板の製造工程の一部を示す概
略図である。
【図３】 図３（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施の形
態３に係る窒化物半導体基板の製造工程の一部を示す概
略図である。
態３に係る窒化物半導体基板の製造工程の一部を示す概
略図である。
【図４】 図４（ａ）から（ｃ）は、本発明の実施の形
態４に係る窒化物半導体基板の製造工程を示す模式断面
図である。
態４に係る窒化物半導体基板の製造工程を示す模式断面
図である。
【図５】 図５は、従来の窒化物半導体基板の一例を示
す模式的断面図である。
す模式的断面図である。
【図６】 図６（ａ）は、図５に示す窒化物半導体基板
のＣＬ観察像であり、図６（ｂ）は図６（ａ）と同一箇
所についてのＳＥＭ観察写真である。
のＣＬ観察像であり、図６（ｂ）は図６（ａ）と同一箇
所についてのＳＥＭ観察写真である。
【図７】 図７は、図５に示す窒化物半導体基板のＣＬ
スペクトルデータである。
スペクトルデータである。
【図８】 図８は、従来の窒化物半導体基板の別の一例
を示す模式的断面図である。
を示す模式的断面図である。
【図９】 図９（ａ）は、図８に示す窒化物半導体基板
のＣＬ観察像であり、図９（ｂ）は図９（ａ）と同一箇
所についてのＳＥＭ観察写真である。
のＣＬ観察像であり、図９（ｂ）は図９（ａ）と同一箇
所についてのＳＥＭ観察写真である。
１０、２０ 異種基板、 １２ 窒化物半導体（シード部）、 １３ 基板露出部、 ２１ 窒化物半導体層、 ２２ 保護膜、 １４、２４、３４、４４、５４ ＥＬＯＧ成長窒化物半
導体層、 １４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ スーパウィ
ング領域 １４ｂ、２４ｂ、５４ｂ アッパウィング領域 １４ｃ、２４ｃ、３４ｃ、４４ｃ、５４ｃ アッパシー
ド領域 ４５ 保護膜。
導体層、 １４ａ、２４ａ、３４ａ、４４ａ、５４ａ スーパウィ
ング領域 １４ｂ、２４ｂ、５４ｂ アッパウィング領域 １４ｃ、２４ｃ、３４ｃ、４４ｃ、５４ｃ アッパシー
ド領域 ４５ 保護膜。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 前川 仁志 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内 (72)発明者 清久 裕之 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内 (72)発明者 小崎 徳也 徳島県阿南市上中町岡491番地100 日亜化 学工業株式会社内 Ｆターム(参考） 5F045 AA04 AB09 AB14 AB17 AB18 AC08 AC09 AC12 AD12 AD13 AD14 AE30 AF09 AF13 BB12 CA11 DA53 DA61 DA67 DB02 GH09 HA02 5F073 CB02 CB05 CB07 DA05 DA07 DA21 EA28
Claims (19)
- 【請求項１】 周期的なストライプ状、島状又は格子状
に形成された成長核から成長して、前記成長核同士の略
中央において互いに接合して基板全面を覆った窒化物半
導体層を有する窒化物半導体基板であって、 波長３６５ｎｍにおけるカソードルミネセンス観察にお
いて、 前記成長核の間に位置し、前記成長核上面の端部近傍か
ら上方に進行する境界線を有する強発光領域が、基板表
面に露出していることを特徴とする窒化物半導体基板。 - 【請求項２】 前記成長核が、周期的なストライプ状、
島状又は格子状に形成された窒化物半導体から成る凸パ
ターンであることを特徴とする請求項１記載の窒化物半
導体基板。 - 【請求項３】 前記成長核が、周期的なストライプ状、
島状又は格子状の保護膜の窓部から露出した窒化物半導
体層であることを特徴とする請求項１記載の窒化物半導
体基板。 - 【請求項４】 前記強発光領域が、前記窒化物半導体層
の表層を除去することによって基板表面に露出されたこ
とを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の
窒化物半導体基板。 - 【請求項５】 前記強発光領域の断面形状が、略台形で
あることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に
窒化物半導体基板。 - 【請求項６】 前記境界線を、前記成長核上面の両端近
傍から前記成長核の内側に向かって上方に進行させるこ
とにより、前記強発光領域を基板表面に露出させたこと
を特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の窒
化物半導体基板。 - 【請求項７】 前記窒化物半導体層の層内部に、前記成
長核の上方に位置して前記境界線の進行を止める保護膜
を有することを特徴とする請求項１から３のいずれか１
項に記載の窒化物半導体基板。 - 【請求項８】 前記保護膜が、融点１２００℃以上の金
属、酸化ケイ素、窒化ケイ素、酸化チタン、酸化ジルコ
ニウム、及びこれらの多層膜から成る群から選択された
１種から成ることを特徴とする請求項７に記載の窒化物
半導体基板。 - 【請求項９】 前記境界線を、前記成長核上面の端部近
傍から前記成長核の外側に向かって進行させ、さらに略
垂直に又は前記成長核の内側に向かって上方に進行させ
ることにより、前記強発光領域を基板表面に露出させた
ことを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載
の窒化物半導体基板。 - 【請求項１０】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を
成長させる工程と、 波長３６５ｎｍにおけるカソードルミネッセンス観察に
おいて前記成長核間に観察される略三角形の強発光領域
が少なくとも基板表面に露出するまで、前記窒化物半導
体表面を研磨又はエッチングする工程とを備えた窒化物
半導体基板の製造方法。 - 【請求項１１】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を
成長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方
法であって、 前記成長工程の前半において、前記窒化物半導体層を基
板面に対して縦方向に優先的に成長させる一方、前記成
長工程の後半において、前記窒化物半導体層を基板面に
対して横方向に優先的に成長させることを特徴とする窒
化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１２】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を
成長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方
法であって、 前記成長工程が、III族原料とＶ族原料を気体状態で供
給する化学気相成長法によって行われ、 前記成長工程の前半において、前記Ｖ族原料のIII族原
料に対する供給モル比であるＶ/III比が１０００よりも
大きく、 前記成長工程の後半において、前記Ｖ/III比が１０００
よりも小さなことを特徴とする窒化物半導体基板の成長
方法。 - 【請求項１３】 前記成長工程前半におけるＶ/III比が
２０００以上であることを特徴とする請求項１２記載の
窒化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１４】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように、窒化物半導体層を
成長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方
法であって、 前記成長工程において、前記窒化物半導体層の成長を途
中まで成長させた後に、前記成長核の上方に保護膜を形
成し、さらに前記窒化物半導体層を成長させることを特
徴とする窒化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１５】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように窒化物半導体層を成
長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法
であって、 前記成長工程中、 窒化物半導体層を基板面に対して横方向に優先的に成長
させるステップと、 前記窒化物半導体層の表層を異方性エッチングにより除
去するステップと、 前記窒化物半導体層を基板面に対して縦方向に優先的に
成長させるステップとを備えたことを特徴とする窒化物
半導体基板の成長方法。 - 【請求項１６】 窒化物半導体と異なる異種基板の上
に、窒化物半導体から成る成長核を、周期的なストライ
プ状、島状又は格子状に形成する工程と、 前記成長核から、前記成長核同士の略中央部において互
いに接合して基板全面を覆うように窒化物半導体層を成
長させる成長工程とを備えた窒化物半導体層の製造方法
であって、 前記成長工程が、III族原料とＶ族原料を気体状態で供
給する化学気相成長法によって行われ、前記成長工程
中、 前記Ｖ族原料のIII族原料に対する供給モル比であるＶ/
III比を１０００よりも小さくして窒化物半導体層を成
長させるステップと、 前記窒化物半導体層の上面を異方性エッチングにより除
去するステップと、 前記Ｖ/III比を１０００よりも大きくして窒化物半導体
層を成長させるステップとを備えたことを特徴とする窒
化物半導体基板の成長方法。 - 【請求項１７】 前記成長核が、周期的なストライプ
状、島状又は格子状に形成された窒化物半導体から成る
凸パターンであることを特徴とする請求項９から１６の
いずれか１項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 【請求項１８】 前記成長核が、周期的なストライプ
状、島状又は格子状の保護膜の窓部から露出した窒化物
半導体層であることを特徴とする請求項９から１６のい
ずれか１項に記載の窒化物半導体基板。 - 【請求項１９】 さらに、前記異種基板を除去する工程
を備えた請求項９から１６のいずれか１項に記載の窒化
物半導体基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001071933A JP2002100579A (ja) | 2000-07-17 | 2001-03-14 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000-216170 | 2000-07-17 | ||
| JP2000216170 | 2000-07-17 | ||
| JP2001071933A JP2002100579A (ja) | 2000-07-17 | 2001-03-14 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002100579A true JP2002100579A (ja) | 2002-04-05 |
Family
ID=26596155
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001071933A Pending JP2002100579A (ja) | 2000-07-17 | 2001-03-14 | 窒化物半導体基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002100579A (ja) |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106977A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| WO2006075511A1 (ja) | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Sony Corporation | ＧａＮ系半導体発光素子及びその製造方法 |
| US7452789B2 (en) | 2006-01-16 | 2008-11-18 | Sony Corporation | Method for forming underlayer composed of GaN-based compound semiconductor, GaN-based semiconductor light-emitting element, and method for manufacturing GaN-based semiconductor light-emitting element |
| JP2009212284A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム基板 |
| JP2011198788A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| CN109920727A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-21 | 中国科学院半导体研究所 | 在侧向外延薄膜上自对准形成图形及制备外延材料的方法 |
-
2001
- 2001-03-14 JP JP2001071933A patent/JP2002100579A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2005106977A1 (ja) * | 2004-04-27 | 2005-11-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | 窒化物半導体素子およびその製造方法 |
| CN100454597C (zh) * | 2004-04-27 | 2009-01-21 | 松下电器产业株式会社 | 氮化物半导体元件及其制造方法 |
| US7846820B2 (en) | 2004-04-27 | 2010-12-07 | Panasonic Corporation | Nitride semiconductor device and process for producing the same |
| WO2006075511A1 (ja) | 2005-01-11 | 2006-07-20 | Sony Corporation | ＧａＮ系半導体発光素子及びその製造方法 |
| US7452789B2 (en) | 2006-01-16 | 2008-11-18 | Sony Corporation | Method for forming underlayer composed of GaN-based compound semiconductor, GaN-based semiconductor light-emitting element, and method for manufacturing GaN-based semiconductor light-emitting element |
| JP2009212284A (ja) * | 2008-03-04 | 2009-09-17 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム基板 |
| JP2011198788A (ja) * | 2010-03-17 | 2011-10-06 | Stanley Electric Co Ltd | 半導体素子の製造方法 |
| CN109920727A (zh) * | 2019-03-13 | 2019-06-21 | 中国科学院半导体研究所 | 在侧向外延薄膜上自对准形成图形及制备外延材料的方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP4032538B2 (ja) | 半導体薄膜および半導体素子の製造方法 | |
| JP4743214B2 (ja) | 半導体素子およびその製造方法 | |
| US6967122B2 (en) | Group III nitride compound semiconductor and method for manufacturing the same | |
| US6627520B2 (en) | Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same, and nitride semiconductor device using nitride semiconductor substrate | |
| JP3571641B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
| JPH10312971A (ja) | ＩＩＩ−Ｖ族化合物半導体膜とその成長方法、ＧａＮ系半導体膜とその形成方法、ＧａＮ系半導体積層構造とその形成方法、ＧａＮ系半導体素子とその製造方法 | |
| JP2001313259A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子 | |
| JP2000106455A (ja) | 窒化物半導体構造とその製法および発光素子 | |
| JP2007184503A (ja) | 半導体部材及びその製造方法 | |
| US20020048302A1 (en) | Gallium nitride semiconductor laser and a manufacturing process thereof | |
| JP2002280314A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法、及びそれに基づくｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP2001284266A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP4915009B2 (ja) | 半導体部材の製造方法 | |
| JP3934320B2 (ja) | ＧａＮ系半導体素子とその製造方法 | |
| JP4385504B2 (ja) | 窒化物半導体基板及びその製造方法 | |
| JP2002100579A (ja) | 窒化物半導体基板及びその製造方法 | |
| JP4381397B2 (ja) | 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法 | |
| JP4016062B2 (ja) | 窒化物半導体構造とその製造方法および発光素子 | |
| JP3819398B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
| JP4784012B2 (ja) | 窒化物半導体基板、及びその製造方法 | |
| JP2001345282A (ja) | Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物系化合物半導体素子 | |
| JP2004158500A (ja) | 窒化物半導体、窒化物半導体基板、窒化物半導体素子及びそれらの製造方法 | |
| JP3438675B2 (ja) | 窒化物半導体の成長方法 | |
| JP4042775B2 (ja) | 半導体薄膜および半導体素子の製造方法 | |
| JP3555657B2 (ja) | 低欠陥窒化物半導体基板及びその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20051104 |
|
| RD02 | Notification of acceptance of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422 Effective date: 20051104 |
|
| RD04 | Notification of resignation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424 Effective date: 20060206 |
|
| RD03 | Notification of appointment of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7423 Effective date: 20080131 |