JP2003037066A - Nitride semiconductor substrate and its growing method - Google Patents

Nitride semiconductor substrate and its growing method

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JP2003037066A
JP2003037066A JP2002142783A JP2002142783A JP2003037066A JP 2003037066 A JP2003037066 A JP 2003037066A JP 2002142783 A JP2002142783 A JP 2002142783A JP 2002142783 A JP2002142783 A JP 2002142783A JP 2003037066 A JP2003037066 A JP 2003037066A
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nitride semiconductor
substrate
nucleus
protective film
grown
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Japanese (ja)
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Junya Narita
准也 成田
Teruhito Miki
照仁 三木
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Nichia Chemical Industries Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain a nitride semiconductor substrate in which dislocation defect is reduced by growing a nitride semiconductor on a substrate. SOLUTION: A first nitride semiconductor layer is grown on a substrate and a protective film having an opening is grown thereon. A nitride semiconductor nucleus is then grown from the opening and, at the same time, the underlying nitride semiconductor is decomposed thermally. Subsequently, the protective film is removed and a second nitride semiconductor layer is grown using the nitride semiconductor nucleus as the starting point of growth, thus obtaining a nitride semiconductor substrate. The nitride semiconductor nucleus preferably has a reverse trapezoidal cross-section.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は窒化物半導体(In
AlGa1−x−yN、0≦X、0≦Y、X+Y≦
1)の成長方法に係り、特に発光素子及び受光素子、電
子デバイス等へ利用できる窒化物半導体基板、及びその
成長方法に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a nitride semiconductor (In
x Al y Ga 1-x- y N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦
The present invention relates to the growth method of 1), and more particularly to a nitride semiconductor substrate that can be used for a light emitting element, a light receiving element, an electronic device, and the like, and a growth method thereof.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、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上に、窒化物
半導体を成長させる研究が種々検討されている。これは
発光素子等に利用可能な結晶性のよい窒化物半導体のバ
ルク単結晶を得るのが困難なためである。そのため、窒
化物半導体と異なる異種基板上に窒化物半導体を成長さ
せることで窒化物半導体基板を形成している。しかしな
がら、格子定数や熱膨張係数が窒化物半導体(例えば、
GaN)と一致する異種基板が存在しないため異種基板
上に直接に窒化物半導体を成長させると窒化物半導体に
転位欠陥を多く発生してしまう。そこで、このような問
題を解決すべく以下に示す方法が報告されている。
2. Description of the Related Art In recent years, various studies have been conducted to grow a nitride semiconductor on a heterogeneous substrate different from a nitride semiconductor such as sapphire, spinel or silicon carbide. This is because it is difficult to obtain a bulk single crystal of a nitride semiconductor having good crystallinity that can be used for a light emitting device or the like. Therefore, the nitride semiconductor substrate is formed by growing the nitride semiconductor on a different substrate different from the nitride semiconductor. However, if the lattice constant or the coefficient of thermal expansion is a nitride semiconductor (for example,
Since there is no heterogeneous substrate that matches GaN), growing a nitride semiconductor directly on the heterogeneous substrate causes many dislocation defects in the nitride semiconductor. Therefore, the following method has been reported to solve such a problem.

【0003】上記に示すような転位欠陥を低減させる方
法として、ラテラル成長を利用することにより窒化物半
導体基板を形成するものである。JPN.J.App
l.Phys.Vol.37(1998)pp.L30
9−L312には、サファイアのC面上に成長させた窒
化物半導体上にSiO等の保護膜を部分的に形成し、
この保護膜上に100Torrの減圧で、窒化物半導体
をラテラル成長させることにより、転位欠陥の少ない窒
化物半導体を得ることを開示している。この方法によれ
ば、保護膜上に窒化物半導体を横方向に成長させること
により、転位を窒化物半導体の成長方向である横方向に
曲げることができる。さらに、窒化物半導体の成長を続
けることで、保護膜上で窒化物半導体同士を接合させ、
表面を平坦化させる。以上より、この方法によれば、転
位欠陥は保護膜を有しない範囲に発生するが、保護膜上
には転位欠陥を低減させた領域を有する窒化物半導体基
板を形成することができる。
As a method of reducing dislocation defects as described above, a nitride semiconductor substrate is formed by utilizing lateral growth. JPN. J. App
l. Phys. Vol. 37 (1998) pp. L30
9-L312, a protective film such as SiO 2 is partially formed on the nitride semiconductor grown on the C surface of sapphire,
It is disclosed that a nitride semiconductor is laterally grown on this protective film at a reduced pressure of 100 Torr to obtain a nitride semiconductor with few dislocation defects. According to this method, the dislocations can be bent in the lateral direction, which is the growth direction of the nitride semiconductor, by laterally growing the nitride semiconductor on the protective film. Furthermore, by continuing the growth of the nitride semiconductors, the nitride semiconductors are bonded to each other on the protective film,
Flatten the surface. As described above, according to this method, the dislocation defects are generated in the range where the protective film is not provided, but the nitride semiconductor substrate having the region where the dislocation defects are reduced can be formed on the protective film.

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記に
示す成長方法では、保護膜上に低転位欠陥領域を形成す
ることができるものの保護膜上への窒化物半導体の横方
向成長時、及び窒化物半導体素子の成長時に保護膜の分
解による汚染が発生していた。また、保護膜上に窒化物
半導体を成長させれば応力が発生し、ラテラル成長した
窒化物半導体同士が保護膜上で接合すればチルトが発生
する。そのため、半導体素子の特性劣化が問題となって
いる。LED素子、LD素子、受光素子等の電子デバイ
スに使用される窒化物半導体素子を形成する際、転位欠
陥が少なく結晶性のよい窒化物半導体よりなる基板を形
成することができれば、その窒化物半導体基板上に成長
させた窒化物半導体素子の結晶性が飛躍的によくなる。
そこで、本発明の目的は、上記課題を解決した低転位欠
陥であり、かつ結晶性の良い窒化物半導体基板、及びそ
の成長方法を提供することにある。
However, in the above-described growth method, although the low dislocation defect region can be formed on the protective film, the nitride semiconductor is laterally grown on the protective film and the nitride is grown. Contamination occurred due to decomposition of the protective film during the growth of the semiconductor element. Further, when a nitride semiconductor is grown on the protective film, stress is generated, and when the laterally grown nitride semiconductors are joined on the protective film, tilt is generated. Therefore, the deterioration of the characteristics of the semiconductor element has become a problem. When forming a nitride semiconductor element used for an electronic device such as an LED element, an LD element, a light receiving element or the like, if a substrate made of a nitride semiconductor with few dislocation defects and good crystallinity can be formed, the nitride semiconductor The crystallinity of the nitride semiconductor device grown on the substrate is dramatically improved.
Therefore, an object of the present invention is to provide a low-dislocation-defect nitride semiconductor substrate having good crystallinity and a method for growing the same, which solves the above problems.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明の目的を達成する
ための解決手段である本発明の構成を以下に示す。基板
上に窒化物半導体層を成長させた窒化物半導体基板であ
って、前記窒化物半導体層は、基板上に第1の窒化物半
導体層と、前記第1の窒化物半導体層上に開口部を有す
る窒化物半導体核を有し、該窒化物半導体核より成長し
た第2の窒化物半導体層とを有する積層構造をしてお
り、前記第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層
との界面である窒化物半導体核の両横側には空洞、又は
多結晶領域を有することを特徴とする。以上より、第1
の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層との界面は、
窒化物半導体核以外は空洞、又は多結晶領域である。こ
の界面が空洞であれば、第1の窒化物半導体層から第2
の窒化物半導体層への縦方向に進む転位欠陥の伝播は抑
制される。そのため、隣接する窒化物半導体核より成長
した第2の窒化物半導体層は、窒化物半導体核上には転
位欠陥が多く存在するものの、ラテラル成長した領域に
は窒化物半導体核からの転位欠陥は分散するが単位面積
あたりの転位欠陥数を二桁以上低減させることができ
る。さらに、ラテラル成長を続けることにより、第2の
窒化物半導体層同士が接合する。この時、前記第2の窒
化物半導体層は保護膜上で接合するものではないため、
チルトが発生せず、表面が平坦であり、且つ鏡面である
窒化物半導体から成る窒化物半導体基板を得ることがで
きる。この転位欠陥を低減させた領域を図5の第1の領
域に示す。また、前記第1の窒化物半導体層と第2の窒
化物半導体層との界面が多結晶領域である場合も第1の
窒化物半導体層から第2の窒化物半導体層への転位欠陥
の伝播を抑制することができる。これは、窒化物半導体
核から成長する第2の窒化物半導体層に比べて、この多
結晶領域から成長する第2の窒化物半導体層の成長速度
が遅いためである。つまり、多結晶領域から第2の窒化
物半導体層が成長するよりも先に、隣接する窒化物半導
体核から成長させる第2の窒化物半導体層同士がラテラ
ル成長により接合するためである。これより、多結晶領
域上には空洞が形成され、下からの転位欠陥の伝播は抑
制される。以上より、空洞を有する場合と同様に、多結
晶領域を有する場合においても転位欠陥を低減させた窒
化物半導体基板を得ることができる。
The constitution of the present invention, which is a means for achieving the object of the present invention, is shown below. A nitride semiconductor substrate in which a nitride semiconductor layer is grown on a substrate, wherein the nitride semiconductor layer has a first nitride semiconductor layer on the substrate and an opening on the first nitride semiconductor layer. And a second nitride semiconductor layer grown from the nitride semiconductor nucleus, and the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer have a laminated structure. It is characterized in that it has a cavity or a polycrystalline region on both sides of the nitride semiconductor nucleus which is an interface with the layer. From the above, the first
The interface between the nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer of
Except for the nitride semiconductor nucleus, it is a cavity or a polycrystalline region. If this interface is hollow, the first nitride semiconductor layer to the second nitride semiconductor layer
Propagation of dislocation defects that proceed in the vertical direction to the nitride semiconductor layer is suppressed. Therefore, in the second nitride semiconductor layer grown from the adjacent nitride semiconductor nuclei, many dislocation defects exist on the nitride semiconductor nuclei, but dislocation defects from the nitride semiconductor nuclei exist in the laterally grown region. Although dispersed, the number of dislocation defects per unit area can be reduced by two digits or more. Further, by continuing the lateral growth, the second nitride semiconductor layers are joined together. At this time, since the second nitride semiconductor layer is not bonded on the protective film,
It is possible to obtain a nitride semiconductor substrate made of a nitride semiconductor that does not cause tilt and has a flat surface and is a mirror surface. The region where the dislocation defects are reduced is shown in the first region of FIG. In addition, even when the interface between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer is a polycrystalline region, the dislocation defect propagates from the first nitride semiconductor layer to the second nitride semiconductor layer. Can be suppressed. This is because the growth rate of the second nitride semiconductor layer grown from this polycrystalline region is slower than that of the second nitride semiconductor layer grown from the nitride semiconductor nucleus. That is, this is because the second nitride semiconductor layers grown from the adjacent nitride semiconductor nuclei are joined by the lateral growth before the second nitride semiconductor layers grow from the polycrystalline region. As a result, a cavity is formed on the polycrystalline region, and the propagation of dislocation defects from below is suppressed. From the above, a nitride semiconductor substrate with reduced dislocation defects can be obtained even when it has a polycrystalline region as in the case where it has a cavity.

【0006】次に、前記窒化物半導体核は、断面形状が
逆台形であることを特徴とする。これは、窒化物半導体
核の上面が、第1の窒化物半導体層との界面である下面
よりも広いことを意味する。そのため、隣接する窒化物
半導体核同士の距離が近くなり、この窒化物半導体核よ
り成長させた第2の窒化物半導体層同士が接合し易くな
る。窒化物半導体核は第1の窒化物半導体層との成長界
面が狭くなり、空洞幅は広くできれば該界面で基板を剥
離することもできる。これは前記成長界面には転位欠陥
も多く結晶性が悪いため基板側からの研磨で界面剥離が
行われるのである。そのため、窒化物半導体からなる単
体基板や薄膜の窒化物半導体基板を形成することができ
る。
Next, the nitride semiconductor nucleus is characterized in that its cross-sectional shape is an inverted trapezoid. This means that the upper surface of the nitride semiconductor nucleus is wider than the lower surface that is the interface with the first nitride semiconductor layer. Therefore, the distance between adjacent nitride semiconductor nuclei becomes short, and the second nitride semiconductor layers grown from the nitride semiconductor nuclei are easily bonded to each other. If the growth interface of the nitride semiconductor nucleus with the first nitride semiconductor layer becomes narrow and the cavity width can be widened, the substrate can be separated at the interface. This is because there are many dislocation defects at the growth interface and the crystallinity is poor, so the interface is peeled off by polishing from the substrate side. Therefore, a single substrate made of a nitride semiconductor or a thin film nitride semiconductor substrate can be formed.

【0007】次に、前記窒化物半導体核は、平面形状が
ストライプ状、又は格子状であることを特徴とする。こ
のような形状の成長核から第2の窒化物半導体層を成長
させることにより、保護膜を有しないラテラル成長をす
ることが可能となる。この成長方法により形成された窒
化物半導体基板は、第1の窒化物半導体層上に成長させ
た開口部を有する窒化物半導体核の主に上面より第2の
窒化物半導体層を成長させるものである。この成長は、
窒化物半導体の縦方向かつ横方向成長を利用したもので
あるが、第2の窒化物半導体層の成長時に保護膜を有し
ないため、保護膜上への横方向成長とは異なり保護膜が
分解することにより結晶性が劣化する心配はない。
Next, the nitride semiconductor nucleus is characterized in that the planar shape is a stripe shape or a lattice shape. By growing the second nitride semiconductor layer from the growth nucleus having such a shape, it becomes possible to perform lateral growth without a protective film. The nitride semiconductor substrate formed by this growth method is one in which the second nitride semiconductor layer is grown mainly from the upper surface of the nitride semiconductor nucleus having the opening grown on the first nitride semiconductor layer. is there. This growth is
This method utilizes vertical and horizontal growth of a nitride semiconductor, but does not have a protective film when the second nitride semiconductor layer is grown, so that the protective film is decomposed unlike lateral growth on the protective film. By doing so, there is no concern that the crystallinity will deteriorate.

【0008】また、この窒化物半導体核は、窒化物半導
体層をRIE等のエッチングで削ることにより形成した
ものではない。例えば、燐酸、硫酸、フッ酸を用いたウ
ェットエッチングで保護膜を除去して窒化物半導体核の
側面は形成される。そのため、本発明における窒化物半
導体核の側面にはエッチングによるダメージを有しな
い。この窒化物半導体核よりラテラル成長させた第2の
窒化物半導体層は結晶性がよい。
The nitride semiconductor nucleus is not formed by cutting the nitride semiconductor layer by etching such as RIE. For example, the side surface of the nitride semiconductor nucleus is formed by removing the protective film by wet etching using phosphoric acid, sulfuric acid, and hydrofluoric acid. Therefore, the side surface of the nitride semiconductor nucleus in the present invention has no damage due to etching. The second nitride semiconductor layer laterally grown from this nitride semiconductor nucleus has good crystallinity.

【0009】基板上にエピタキシャル成長法を用いて窒
化物半導体を成長させる窒化物半導体基板の成長方法で
あって、基板上に、第1の窒化物半導体層と、その上に
パターニングされた保護膜を形成する工程と、前記保護
膜の開口部より窒化物半導体核を形成させると同時に、
保護膜下の窒化物半導体を熱分解させる工程と、その
後、保護膜を除去させた後、前記窒化物半導体核を成長
起点として第2の窒化物半導体層を形成する工程と、を
備えることを特徴とする。以上に示す保護膜の開口部に
は、第1の窒化物半導体層が露出しており、この露出部
を成長起点として窒化物半導体核を成長させるものであ
る。この窒化物半導体核の成長時に、この成長温度によ
り保護膜下の窒化物半導体を熱分解させる。熱分解させ
た領域の窒化物半導体は、多結晶となる。さらに、保護
膜を除去させた後に第2の窒化物半導体層を成長させ
る。この時、窒化物半導体核からの成長速度が、多結晶
領域からは窒化物半導体の成長速度より速いため、窒化
物半導体核の両側にある多結晶領域上には第2の窒化物
半導体層を成長後も空洞、又は多結晶領域が残る。
A method for growing a nitride semiconductor substrate in which a nitride semiconductor is grown on a substrate by an epitaxial growth method, wherein a first nitride semiconductor layer and a patterned protective film are formed on the substrate. At the same time as the step of forming and forming a nitride semiconductor nucleus from the opening of the protective film,
And a step of thermally decomposing the nitride semiconductor under the protective film, and thereafter removing the protective film and forming a second nitride semiconductor layer using the nitride semiconductor nucleus as a growth starting point. Characterize. The first nitride semiconductor layer is exposed in the opening of the protective film described above, and the nitride semiconductor nucleus is grown using this exposed portion as a growth starting point. During the growth of the nitride semiconductor nucleus, the growth temperature causes the nitride semiconductor under the protective film to be thermally decomposed. The nitride semiconductor in the thermally decomposed region becomes polycrystalline. Further, after removing the protective film, the second nitride semiconductor layer is grown. At this time, since the growth rate from the nitride semiconductor nucleus is higher than the growth rate of the nitride semiconductor from the polycrystalline region, the second nitride semiconductor layer is formed on the polycrystalline regions on both sides of the nitride semiconductor nucleus. After growth, cavities or polycrystalline regions remain.

【0010】前記窒化物半導体基板の成長方法であっ
て、前記窒化物半導体核は、第1の窒化物半導体層より
も高温で成長させることを特徴とする。好ましくは、窒
化物半導体核は第1の窒化物半導体層より10℃以上好
ましくは20℃以上高温で成長させる。これにより、窒
化物半導体の成長速度を落とさずに保護膜下を分解させ
ることができる。また、上限は前記温度差が50℃、好
ましくは30℃まで高温とする。これを越えると窒化物
半導体の分解もおこるため成長速度が遅くなるからであ
る。前記窒化物半導体核の成長温度は、700℃以上で
あることを特徴とする。
The method for growing a nitride semiconductor substrate is characterized in that the nitride semiconductor nucleus is grown at a higher temperature than that of the first nitride semiconductor layer. Preferably, the nitride semiconductor nuclei are grown at a temperature higher than the first nitride semiconductor layer by 10 ° C. or higher, preferably 20 ° C. or higher. As a result, the portion under the protective film can be decomposed without reducing the growth rate of the nitride semiconductor. Further, the upper limit is a high temperature until the temperature difference is 50 ° C., preferably 30 ° C. This is because if it exceeds this, the nitride semiconductor is decomposed and the growth rate becomes slow. The growth temperature of the nitride semiconductor nucleus is 700 ° C. or higher.

【0011】前記窒化物半導体基板の成長方法であっ
て、前記窒化物半導体核は、縞状、ストライプ状、又は
格子状に形成されることを特徴とする。
The method of growing a nitride semiconductor substrate is characterized in that the nitride semiconductor nuclei are formed in a stripe shape, a stripe shape, or a lattice shape.

【0012】前記窒化物半導体基板の成長方法であっ
て、前記基板上に、窒化物半導体から成る核、又は層を
下地層として成長させ、その下地層を介して前記第1の
窒化物半導体層を成長させることを特徴とする。この下
地層を700℃以下の低温で基板上に成長させること
で、緩衝層としての効果を有する。
A method for growing a nitride semiconductor substrate, wherein a nucleus or layer made of a nitride semiconductor is grown as an underlayer on the substrate, and the first nitride semiconductor layer is interposed via the underlayer. It is characterized by growing. By growing this underlayer on the substrate at a low temperature of 700 ° C. or lower, it has an effect as a buffer layer.

【0013】ELO(epitaxial lateral overgrowth)
成長では窒化物半導体を保護膜上にラテラル成長させた
場合に応力が発生し、さらに、窒化物半導体同士が接合
することにより形成された接合部には段差が形成されて
いた。しかしながら、本発明における成長方法では、窒
化物半導体の成長を強引にラテラル成長させるのではな
く、窒化物半導体核よりストレスを有さず横方向成長さ
せるものである。さらに縦方向及び横方向に第2の窒化
物半導体が成長し、第2の窒化物半導体同士が接合し接
合部を形成するため、上記のような問題は起こらず、表
面形状が平坦かつ鏡面とすることができる。また、窒化
物半導体核の両側には、空洞、多結晶領域が形成される
ため、第1の窒化物半導体層から第2の窒化物半導体層
への転位欠陥の伝播を抑制することができる。そのた
め、転位欠陥を単位面積あたり二桁以上、低減された窒
化物半導体基板を提供することができる。
ELO (epitaxial lateral overgrowth)
During the growth, stress was generated when the nitride semiconductor was laterally grown on the protective film, and a step was formed at the joint formed by joining the nitride semiconductors. However, in the growth method of the present invention, the nitride semiconductor is not grown laterally by force, but is grown laterally without stress from the nitride semiconductor nucleus. Further, the second nitride semiconductor grows in the vertical direction and the horizontal direction, and the second nitride semiconductors are bonded to each other to form a bonded portion. Therefore, the above problem does not occur, and the surface shape is flat and mirror-finished. can do. In addition, since cavities and polycrystalline regions are formed on both sides of the nitride semiconductor nucleus, propagation of dislocation defects from the first nitride semiconductor layer to the second nitride semiconductor layer can be suppressed. Therefore, it is possible to provide a nitride semiconductor substrate in which dislocation defects are reduced by two digits or more per unit area.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、図を用いて本発明を更に詳
細に説明する。図1〜図5は、本発明の窒化物半導体基
板及びその成長方法について一実施の形態を段階的に示
した模式図である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in more detail below with reference to the drawings. 1 to 5 are schematic views showing stepwise an embodiment of a nitride semiconductor substrate and a growth method thereof according to the present invention.

【0015】本発明における窒化物半導体基板の成長方
法の一実施形態として、まず、図1に示すように、基板
1上に第1の窒化物半導体層2を成長させ、その上に保
護膜3を成膜する。次に、図2に示すように、保護膜3
に開口部を形成する。その後、図3に示すように、保護
膜3の開口部より窒化物半導体核4を第1の窒化物半導
体層2よりも高温で成長させ、保護膜3を越えない高さ
で成長を止める。次に、図4に示すように保護膜3を除
去する。さらに、図5に示すように窒化物半導体核4よ
り第2の窒化物半導体層5を成長させ、第2の窒化物半
導体層同士が接合し、窒化物半導体基板となる。
As an embodiment of the method for growing a nitride semiconductor substrate according to the present invention, first, as shown in FIG. 1, a first nitride semiconductor layer 2 is grown on a substrate 1 and a protective film 3 is formed thereon. To form a film. Next, as shown in FIG.
To form an opening. After that, as shown in FIG. 3, the nitride semiconductor nucleus 4 is grown at a temperature higher than that of the first nitride semiconductor layer 2 through the opening of the protective film 3, and the growth is stopped at a height not exceeding the protective film 3. Next, as shown in FIG. 4, the protective film 3 is removed. Further, as shown in FIG. 5, the second nitride semiconductor layer 5 is grown from the nitride semiconductor nucleus 4, and the second nitride semiconductor layers are bonded to each other to form a nitride semiconductor substrate.

【0016】上記に示す本実施形態の成長方法は、保護
膜上に窒化物半導体を成長させるものではない。そのた
め、保護膜上に強引にラテラル成長させることで応力を
発生させることなく、窒化物半導体核よりラテラル成長
させ、窒化物半導体基板を形成するものである。また、
第1の窒化物半導体層3と第2の窒化物半導体層5との
界面には、窒化物半導体核4以外の領域には空洞や多結
晶領域を有するものである。そのため、第1の窒化物半
導体層からの転位欠陥の縦方向への伝播を抑制すること
ができる。図5に示す第1の領域は転位欠陥を大幅に低
減させた領域であり、単位面積あたりの転位数は1×1
個/cm以下となる。また、第2の領域は縦方向
に進む貫通転位が残るため、転位数は1×10〜1×
1010個/cmとなる。
The growth method of this embodiment described above does not grow a nitride semiconductor on the protective film. Therefore, the nitride semiconductor substrate is formed by laterally growing from the nitride semiconductor nucleus without causing stress by forcibly laterally growing on the protective film. Also,
At the interface between the first nitride semiconductor layer 3 and the second nitride semiconductor layer 5, a region other than the nitride semiconductor nucleus 4 has a cavity or a polycrystalline region. Therefore, propagation of dislocation defects from the first nitride semiconductor layer in the vertical direction can be suppressed. The first region shown in FIG. 5 is a region in which dislocation defects are significantly reduced, and the number of dislocations per unit area is 1 × 1.
0 of 6 / cm 2 or less. Further, the number of dislocations is 1 × 10 8 to 1 ×, since threading dislocations that progress in the vertical direction remain in the second region.
It becomes 10 10 pieces / cm 2 .

【0017】以下に上記各工程ごとに図を用いて更に詳
細に説明する。図1は基板1上に、第1の窒化物半導体
層2を成長させ、さらに保護膜3を成膜させる工程を行
った模式的断面図である。この基板1としては、C面、
R面、及びA面のいずれかを主面とするサファイア、ス
ピネル(MgAl)のような絶縁性基板、SiC
(6H、4H、3C)、ZnS、ZnO、GaAs、S
i、及び窒化物半導体と格子接合する酸化物基板等を用
いることができる。また、同種基板である窒化物半導体
を用いることもできる。
The above steps will be described in more detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a schematic cross-sectional view in which a step of growing a first nitride semiconductor layer 2 on a substrate 1 and further forming a protective film 3 is performed. The substrate 1 has a C surface,
Sapphire having an R surface or an A surface as a main surface, an insulating substrate such as spinel (MgAl 2 O 4 ), SiC
(6H, 4H, 3C), ZnS, ZnO, GaAs, S
An oxide substrate or the like that has a lattice junction with i and a nitride semiconductor can be used. Alternatively, a nitride semiconductor that is a substrate of the same type can be used.

【0018】また、基板1上に下地層(図示されていな
い)を介して、第1の窒化物半導体2を成長させてもよ
い。下地層としては、AlN、GaN、AlGaN、I
nGaN等が用いられる。この下地層は、成長温度を3
00℃以上900℃以下、好ましくは700℃以下と
し、膜厚10オングストローム以上0.5μm以下で成
長される。これは基板1と第1の窒化物半導体2との格
子定数不整を緩和するためであり、転位欠陥を低減させ
る点で好ましい。
Further, the first nitride semiconductor 2 may be grown on the substrate 1 via an underlayer (not shown). As the underlayer, AlN, GaN, AlGaN, I
nGaN or the like is used. This underlayer has a growth temperature of 3
The temperature is set to 00 ° C. or more and 900 ° C. or less, preferably 700 ° C. or less, and the film is grown to have a film thickness of 10 angstrom or more and 0.5 μm or less. This is for alleviating the lattice constant mismatch between the substrate 1 and the first nitride semiconductor 2, and is preferable in that it reduces dislocation defects.

【0019】次に、基板1上に成長する第1の窒化物半
導体層2としては、アンドープの窒化物半導体、及びS
i、Ge、SnおよびS等のn型不純物をドープした窒
化物半導体を用いることができ、第1の窒化物半導体層
2は、成長温度を900℃〜1100℃で異種基板上に
成長する。また、第1の窒化物半導体層2の膜厚は、特
に限定されないが、1.5μm以上であると表面上にピ
ットの少ない、鏡面を形成することができるため好まし
い。
Next, as the first nitride semiconductor layer 2 grown on the substrate 1, an undoped nitride semiconductor and S are used.
A nitride semiconductor doped with an n-type impurity such as i, Ge, Sn, and S can be used, and the first nitride semiconductor layer 2 grows on a heterogeneous substrate at a growth temperature of 900 ° C to 1100 ° C. The thickness of the first nitride semiconductor layer 2 is not particularly limited, but is preferably 1.5 μm or more because a mirror surface with few pits can be formed on the surface.

【0020】次に、第1の窒化物半導体2の表面上に成
膜される保護膜3としては、表面上に窒化物半導体が成
長しないか、若しくは成長しにくいものとする。そうす
ることで、保護膜に開口部を形成し、第1の窒化物半導
体層を成長起点として選択的に窒化物半導体核を成長さ
せることができる。この保護膜の具体例としては、酸化
ケイ素(SiO)、窒化ケイ素(Si)、窒化
酸化ケイ素(SiO)、酸化チタン(Ti
)、酸化ジルコニウム(ZrO)等の酸化物、窒
化物、またはこれらの多層膜や1200℃以上の融点を
有する金属などが挙げられる。
Next, as the protective film 3 formed on the surface of the first nitride semiconductor 2, it is assumed that the nitride semiconductor does not grow or does not grow easily on the surface. By doing so, it is possible to form an opening in the protective film and selectively grow the nitride semiconductor nucleus by using the first nitride semiconductor layer as a growth starting point. Specific examples of this protective film include silicon oxide (SiO x ), silicon nitride (Si x N y ), silicon nitride oxide (SiO x N y ), and titanium oxide (Ti).
O x ), oxides such as zirconium oxide (ZrO x ), nitrides, multilayer films of these, and metals having a melting point of 1200 ° C. or higher.

【0021】この保護膜3の成膜方法としては、例え
ば、CVD、スパッタリング及び、蒸着法等を用い成膜
させる。保護膜の膜厚としては、後工程で成長させる窒
化物半導体核を形成できるだけの膜厚があればよく、特
に限定する必要はないが0.2〜10μmの範囲で形成
することができる。
As a method for forming the protective film 3, for example, CVD, sputtering, vapor deposition or the like is used. The thickness of the protective film is not particularly limited as long as it has a film thickness capable of forming a nitride semiconductor nucleus to be grown in a later step, but it can be formed in the range of 0.2 to 10 μm.

【0022】図2は基板1上に、第1の窒化物半導体層
2、さらに保護膜3を成膜させた後に、保護膜に開口部
を形成した模式的断面図である。この保護膜に開口部を
形成することで、第1の窒化物半導体層を露出させ、こ
の露出部を成長起点として窒化物半導体核を成長させ
る。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view in which an opening is formed in the protective film after the first nitride semiconductor layer 2 and the protective film 3 are formed on the substrate 1. By forming an opening in this protective film, the first nitride semiconductor layer is exposed, and a nitride semiconductor nucleus is grown from this exposed portion as a growth starting point.

【0023】この保護膜3の平面形状としては、保護膜
の開口部より窒化物半導体が成長できるものであればよ
く、ストライプ形状や格子状、その他に縞状、円形、又
は多角形の開口部を有するものがある。また、多角形の
開口部の具体的なパターン形状としては六角形状が挙げ
られる。また、保護膜3の断面形状としては、保護膜の
形成後に成長させる窒化物半導体核から成長させる第2
の窒化物半導体層がラテラル成長をし、また接合し易い
断面形状とする。そのため、この窒化物半導体核の断面
形状は上面が広い形状が好ましい。そこで、保護膜3の
断面形状としては、台形とする。
The protective film 3 may have any planar shape as long as the nitride semiconductor can grow from the opening of the protective film, and may have a stripe shape, a lattice shape, or a stripe shape, a circular shape, or a polygonal shape. Some have. Moreover, a hexagonal shape is mentioned as a concrete pattern shape of the polygonal opening. In addition, the cross-sectional shape of the protective film 3 is a second semiconductor grown from a nitride semiconductor nucleus grown after the protective film is formed.
The nitride semiconductor layer is laterally grown and has a cross-sectional shape that facilitates bonding. Therefore, it is preferable that the cross-sectional shape of the nitride semiconductor nucleus has a wide upper surface. Therefore, the cross-sectional shape of the protective film 3 is trapezoidal.

【0024】保護膜3の開口部の大きさとしては、後工
程において、保護膜を除去後に第2の窒化物半導体同士
が接合することが可能な幅であればよい。例えば保護膜
をストライプ形状とする場合の開口部の幅としては1〜
100μm、好ましくは2〜15μmである。開口部の
幅を2〜15μmとすれば、窒化物半導体基板を薄膜化
させることができる。保護膜3の幅は10〜200μ
m、好ましくは20〜100μmである。また、開口部
が広くても図5に示す第1の領域において、保護膜下に
多結晶領域を有するため下からの成長がほとんどなく、
広範囲で低転位化が可能となる。
The size of the opening of the protective film 3 may be any width as long as the second nitride semiconductors can be bonded to each other after the protective film is removed in the subsequent step. For example, when the protective film has a stripe shape, the width of the opening is 1 to
It is 100 μm, preferably 2 to 15 μm. When the width of the opening is 2 to 15 μm, the nitride semiconductor substrate can be thinned. The width of the protective film 3 is 10 to 200 μ
m, preferably 20 to 100 μm. In addition, even if the opening is wide, in the first region shown in FIG. 5, there is almost no growth from below because of the polycrystalline region under the protective film,
Low dislocations can be achieved over a wide range.

【0025】また、保護膜3をストライプ状に形成する
場合に、基板1をサファイア基板とすれば、オリフラ面
をサファイアのA面とし、このオリフラ面の垂直軸に対
して左右どちらかにずらして形成してもよい。これによ
り、窒化物半導体を成長させた後の表面を平坦で得るこ
とができる。具体的には、このオリフラ面の垂直軸に対
して左右にθ=0°〜5°の範囲であればよい。
If the substrate 1 is a sapphire substrate when the protective film 3 is formed in a stripe shape, the orientation flat surface is the A surface of sapphire and is shifted to the left or right with respect to the vertical axis of the orientation flat surface. You may form. This makes it possible to obtain a flat surface after growing the nitride semiconductor. Specifically, it may be in the range of θ = 0 ° to 5 ° to the left and right with respect to the vertical axis of this orientation flat surface.

【0026】ここで、保護膜3は断面図が台形であるの
が好ましい。これは、次の工程で保護膜の開口部より成
長させる窒化物半導体核の断面形状を逆台形とするため
である。保護膜の形成にはRIE、ICP等の異方性エ
ッチング、又はアッシャー等の等方性エッチングを用い
ることができる。そのため、断面形状を台形として形成
するにはアッシャーを用いるのが好ましい。
Here, the protective film 3 preferably has a trapezoidal sectional view. This is because the cross-sectional shape of the nitride semiconductor nucleus grown from the opening of the protective film in the next step has an inverted trapezoidal shape. For forming the protective film, anisotropic etching such as RIE or ICP, or isotropic etching such as asher can be used. Therefore, it is preferable to use an asher to form a trapezoidal cross section.

【0027】次に、図3に示すように、前工程で第1の
窒化物半導体2上に開口部を有する保護膜3を形成した
後、この開口部より窒化物半導体核4を成長させる。前
記保護膜の開口部の幅は窒化物半導体核の下底幅とな
り、該幅は好ましくは2〜15μmである。この条件よ
り、窒化物半導体核は逆台形で形成すると研磨によって
容易に基板剥離ができる。この窒化物半導体核4として
は、第1の窒化物半導体層の露出面を成長起点として成
長させるが、好ましくは保護膜3の高さを超えない範囲
で成長を止める。この窒化物半導体核4の成長温度は第
1の窒化物半導体層2よりも成長温度を高くする。好ま
しくは、成長温度を10℃以上、好ましくは10℃以上
高く成長させる。第1の窒化物半導体層を下地層の成長
条件で成長すれば、窒化物半導体核の成長温度は700
℃以上、好ましくは710℃以上である。前記第1の窒
化物半導体2を
Next, as shown in FIG. 3, a protective film 3 having an opening is formed on the first nitride semiconductor 2 in the previous step, and then a nitride semiconductor nucleus 4 is grown from this opening. The width of the opening of the protective film is the bottom width of the nitride semiconductor nucleus, and the width is preferably 2 to 15 μm. Under this condition, if the nitride semiconductor nuclei are formed in an inverted trapezoidal shape, the substrate can be easily peeled off by polishing. The nitride semiconductor nuclei 4 are grown using the exposed surface of the first nitride semiconductor layer as a growth starting point, but the growth is preferably stopped within a range not exceeding the height of the protective film 3. The growth temperature of the nitride semiconductor nucleus 4 is higher than that of the first nitride semiconductor layer 2. Preferably, the growth temperature is raised by 10 ° C. or higher, preferably 10 ° C. or higher. If the first nitride semiconductor layer is grown under the growth conditions of the underlayer, the growth temperature of the nitride semiconductor nucleus is 700.
C. or higher, preferably 710.degree. C. or higher. The first nitride semiconductor 2

【0028】に示す条件で成長した場合は、窒化物半導
体核の成長温度は960℃〜1150℃とする。このよ
うに第1の窒化物半導体層の成長温度よりも窒化物半導
体核の成長温度を高温で成長させることで、保護膜3下
の窒化物半導体は熱分解しており、多結晶化することが
できる。
When grown under the conditions shown in (1), the growth temperature of the nitride semiconductor nuclei is 960 ° C to 1150 ° C. By growing the nitride semiconductor nuclei at a higher growth temperature than the growth temperature of the first nitride semiconductor layer, the nitride semiconductor under the protective film 3 is thermally decomposed and polycrystallized. You can

【0029】次に、図4に示すように、窒化物半導体核
4を形成した後、保護膜3を除去する。この保護膜の除
去方法としては、ドライエッチングやウェットエッチン
グ等を用いる。保護膜3を除去した後に露出面となる第
1の窒化物半導体層の表面は多結晶領域となる。この保
護膜を除去することにより、ELO等においてはSiO
等の保護膜上に窒化物半導体をラテラル成長する時に
SiOが分解拡散する問題がなくなる。このために発
生する窒化物半導体の異常成長や結晶性の低下等の問題
を抑制することができる。
Next, as shown in FIG. 4, after forming the nitride semiconductor nucleus 4, the protective film 3 is removed. As a method for removing this protective film, dry etching, wet etching, or the like is used. The surface of the first nitride semiconductor layer, which becomes an exposed surface after removing the protective film 3, becomes a polycrystalline region. By removing this protective film, SiO in ELO etc.
There is no problem of decomposition and diffusion of SiO 2 when the nitride semiconductor is laterally grown on the protective film such as 2 . Problems such as abnormal growth of the nitride semiconductor and deterioration of crystallinity that occur due to this can be suppressed.

【0030】さらに、図5に示すように、窒化物半導体
核4を成長核として第2の窒化物半導体層5を成長させ
るものである。保護膜3を除去した後、窒化物半導体核
4から第2の窒化物半導体層5を成長させる。これより
第2の窒化物半導体層同士が接合し平坦な鏡面を有する
窒化物半導体基板を形成することができる。ここで、多
結晶領域である第1の窒化物半導体層2からは窒化物半
導体が成長しにくいため、第1の窒化物半導体層2から
第2の窒化物半導体層への転位欠陥の伝播を抑制するこ
とができる。また、この領域には窒化物半導体核4から
第2の窒化物半導体層をラテラル成長させることにより
空洞を形成することもできる。この空洞により、窒化物
半導体核4より成長させる第2の窒化物半導体層5を横
方向成長させる成長時に発生する応力を抑制させること
ができる。
Further, as shown in FIG. 5, the second nitride semiconductor layer 5 is grown using the nitride semiconductor nucleus 4 as a growth nucleus. After removing the protective film 3, the second nitride semiconductor layer 5 is grown from the nitride semiconductor nucleus 4. As a result, the second nitride semiconductor layers are joined together to form a nitride semiconductor substrate having a flat mirror surface. Here, since it is difficult for the nitride semiconductor to grow from the first nitride semiconductor layer 2 which is a polycrystalline region, the propagation of dislocation defects from the first nitride semiconductor layer 2 to the second nitride semiconductor layer is prevented. Can be suppressed. In addition, a cavity can be formed in this region by laterally growing the second nitride semiconductor layer from the nitride semiconductor nucleus 4. With this cavity, it is possible to suppress the stress generated during the growth of laterally growing the second nitride semiconductor layer 5 grown from the nitride semiconductor nucleus 4.

【0031】この第2の窒化物半導体層5としては、ア
ンドープの窒化物半導体、およびSi、Ge、Sn、S
等のn型不純物をドープした窒化物半導体、またはM
g、Zn等のp型不純物をドープした窒化物半導体、そ
の他にn型不純物とp型不純物とを同時ドープさせた窒
化物半導体を用いることができる。また、第2の窒化物
半導体層5の成長温度としては、900〜1100℃と
する。この第2の窒化物半導体層5の膜厚としては、窒
化物半導体基板を形成するために、窒化物半導体同志が
接合できる膜厚であればよく、3μm以上、好ましくは
5〜30μmとする。以上により転位欠陥を低減させた
単位面積あたりの転位数が1×10個/cm以下の
窒化物半導体基板を得ることができる。
As the second nitride semiconductor layer 5, an undoped nitride semiconductor and Si, Ge, Sn, S are used.
Semiconductor doped with n-type impurities such as
A nitride semiconductor doped with a p-type impurity such as g or Zn, or a nitride semiconductor co-doped with an n-type impurity and a p-type impurity can be used. The growth temperature of the second nitride semiconductor layer 5 is 900 to 1100 ° C. The film thickness of the second nitride semiconductor layer 5 may be 3 μm or more, preferably 5 to 30 μm as long as the nitride semiconductors can be bonded to each other in order to form the nitride semiconductor substrate. As described above, it is possible to obtain a nitride semiconductor substrate in which dislocation defects are reduced and the number of dislocations per unit area is 1 × 10 6 / cm 2 or less.

【0032】本発明において、下地層(図示されていな
い)、第1の窒化物半導体層2、窒化物半導体核、第2
の窒化物半導体層5は、いずれも一般式InAl
−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
組成であってもよい。また、本発明の窒化物半導体の成
長方法としては、MOVPE(有機金属気相成長法)、
HVPE(ハライド気相成長法)、MBE(分子線エピ
タキシー法)、MOCVD(有機金属化学気相成長法)
等の気相成長方法を適用することができる。
In the present invention, a base layer (not shown), the first nitride semiconductor layer 2, the nitride semiconductor nucleus, the second layer
All of the nitride semiconductor layers 5 of the general formula In x Al y G
a 1 -x-y N (0 ≦ x, 0 ≦ y, x + y ≦ 1) having a composition represented by. However, these may have different compositions. Further, as a method for growing a nitride semiconductor of the present invention, MOVPE (metal organic chemical vapor deposition),
HVPE (halide vapor phase epitaxy), MBE (molecular beam epitaxy), MOCVD (metal organic chemical vapor deposition)
A vapor phase growth method such as the above can be applied.

【0033】また、保護膜に開口部を形成するエッチン
グ方法としては、ウェットエッチング、ドライエッチン
グ等の方法がある。また、ドライエッチングには、例え
ば反応性イオンエッチング(RIE)、反応性イオンビ
ームエッチング(RIBE)、電子サイクロトロンエッ
チング(ECR)等の装置がある。ここに示すいずれの
方法もエッチングガスを適宜選択することにより、保護
膜に開口部を形成するエッチングをすることができる。
As an etching method for forming the opening in the protective film, there are methods such as wet etching and dry etching. As the dry etching, there are devices such as reactive ion etching (RIE), reactive ion beam etching (RIBE), and electron cyclotron etching (ECR). In any of the methods shown here, etching for forming an opening in the protective film can be performed by appropriately selecting an etching gas.

【0034】[0034]

【実施例】以下に本発明の実施例を示すが本発明はこれ
に限定されない。 [実施例1]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1を用い、MOCVD装置を用い、温度
を500℃、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1上にGaNよりなる下地層を200オングスト
ロームの膜厚で成長させる。
EXAMPLES Examples of the present invention will be shown below, but the present invention is not limited thereto. [Example 1] A sapphire substrate 1 having a C-plane as a main plane and an orientation flat plane as an A-plane was used, a temperature was 500 ° C, hydrogen was used as a carrier gas, and ammonia and TMG (trimethylgallium) were used as a source gas. And are used to grow an underlayer of GaN on the sapphire substrate 1 to a film thickness of 200 angstroms.

【0035】次に、基板をMOCVD装置において、常
圧条件で温度を1050℃にして、原料ガスにTMG
(トリメチルガリウム)を230μmol/min(V
/III比=910)、アンモニアを0.2mol/mi
nを用い、アンドープGaNよりなる第1の窒化物半導
体層2を2.5μmの膜厚で成長させる。
Next, the temperature of the substrate is set to 1050 ° C. under the atmospheric pressure in the MOCVD apparatus, and TMG is used as the source gas.
(Trimethylgallium) 230 μmol / min (V
/ III ratio = 910), ammonia 0.2 mol / mi
Using n, the first nitride semiconductor layer 2 made of undoped GaN is grown to a film thickness of 2.5 μm.

【0036】その第1の窒化物半導体層2の上にCVD
法によりSiOよりなる保護膜3を5μmの膜厚で成
膜し、ストライプ状のフォトマスクを形成し、アッシャ
ーによりストライプ幅17μm、開口部幅3μmのSi
よりなる保護膜3を形成する。なお、この保護膜3
のストライプ方向はサファイアA面に対して垂直な方向
とし、断面形状を台形とし、上底幅を5μm、下底幅を
17μmとする。
CVD is performed on the first nitride semiconductor layer 2.
Method, a protective film 3 made of SiO 2 is formed to a film thickness of 5 μm, a stripe-shaped photomask is formed, and a stripe width of 17 μm and an opening width of 3 μm are formed by an asher.
A protective film 3 made of O 2 is formed. In addition, this protective film 3
The stripe direction is perpendicular to the sapphire A surface, the cross-sectional shape is trapezoidal, and the upper base width is 5 μm and the lower base width is 17 μm.

【0037】その後、MOCVD装置において、保護膜
3の開口部である第1の窒化物半導体層2を成長起点と
して窒化物半導体核4を成長させる。この窒化物半導体
核は保護膜を越えない高さであり、厚さとしては3μm
で成長させる。成長条件としては、原料ガスにTMG2
30μmol/min(V/III比=910)、アンモ
ニアを用い、アンドープGaNを400Torrで、温
度を1070℃とする。次に、保護膜をバッファーフッ
酸で完全に取り除く。
After that, in the MOCVD apparatus, the nitride semiconductor nucleus 4 is grown with the first nitride semiconductor layer 2 which is the opening of the protective film 3 as a growth starting point. This nitride semiconductor nucleus has a height not exceeding the protective film and has a thickness of 3 μm.
Grow with. As a growth condition, TMG2 is used as a source gas.
30 μmol / min (V / III ratio = 910), ammonia is used, undoped GaN is 400 Torr, and temperature is 1070 ° C. Next, the protective film is completely removed with buffer hydrofluoric acid.

【0038】その後、MOCVD装置において、第2の
窒化物半導体層5を窒化物半導体核4を成長起点として
縦方向及び横方向に成長させ、隣り合う第2の窒化物半
導体層同士が接合することで窒化物半導体基板とする。
成長条件としては、原料ガスにTMG230μmol/
min(V/III比=790)、アンモニアを0.2m
ol/minを用い、アンドープGaNを常圧で、温度
を1050℃にし、膜厚を窒化物半導体核上に15μm
の膜厚で成長させる。
Thereafter, in the MOCVD apparatus, the second nitride semiconductor layer 5 is grown in the vertical direction and the horizontal direction with the nitride semiconductor nucleus 4 as a growth starting point, and the adjacent second nitride semiconductor layers are bonded to each other. To make a nitride semiconductor substrate.
The growth conditions are as follows: TMG 230 μmol / source gas
min (V / III ratio = 790), 0.2m ammonia
undoped GaN at normal pressure and temperature of 1050 ° C., and the film thickness is 15 μm on the nitride semiconductor nucleus.
To grow.

【0039】以上より得られた窒化物半導体基板は第2
の窒化物半導体層5の表面が低転位欠陥である窒化物半
導体基板とすることができる。
The nitride semiconductor substrate obtained as described above is the second
The surface of the nitride semiconductor layer 5 can be a nitride semiconductor substrate having low dislocation defects.

【0040】[実施例2]実施例1において、第2の窒
化物半導体層の成長条件にシランガスを加える他は、実
施例1と同様に成長させる。得られる窒化物半導体基板
はSiドープのn型窒化物半導体基板を得ることができ
る。
[Embodiment 2] The same growth as in Embodiment 1 is carried out except that silane gas is added to the growth conditions for the second nitride semiconductor layer in Embodiment 1. The obtained nitride semiconductor substrate can be a Si-doped n-type nitride semiconductor substrate.

【0041】[実施例3]実施例1において、SiO
よりなる保護膜3を5μmの膜厚で成膜する。次に、前
記保護膜をストライプ幅18μm、開口部幅2μmにパ
ターン形成する。その後、窒化物半導体核4を断面形状
が逆台形となる下底層2μm、上底層16μmで形成す
る。その他は、実施例1と同様に成長させる。以上より
窒化物半導体の膜厚が15μm以上であって低転位欠陥
の窒化物半導体基板を得ることができる。
[Embodiment 3] In Embodiment 1, the SiO 2
The protective film 3 made of is formed with a film thickness of 5 μm. Next, the protective film is patterned to have a stripe width of 18 μm and an opening width of 2 μm. After that, the nitride semiconductor nucleus 4 is formed with a lower bottom layer of 2 μm and an upper bottom layer of 16 μm having an inverted trapezoidal cross section. Others are grown in the same manner as in Example 1. From the above, a nitride semiconductor substrate having a nitride semiconductor film thickness of 15 μm or more and low dislocation defects can be obtained.

【0042】[実施例4]実施例1において得られた窒
化物半導体基板上にHVPE法によって膜厚100μm
でGaNを成長させた後、サファイア基板を研磨により
剥離する。さらに、剥離面をケミカルポリッシュによっ
て鏡面とする。以上より窒化物半導体の単体基板が得ら
れる。
[Embodiment 4] A film thickness of 100 μm is formed on the nitride semiconductor substrate obtained in Embodiment 1 by the HVPE method.
After growing GaN by, the sapphire substrate is removed by polishing. Further, the peeling surface is made into a mirror surface by chemical polishing. From the above, a single substrate of nitride semiconductor is obtained.

【0043】[0043]

【発明の効果】上記に示すように、本発明の窒化物半導
体の成長方法によれば、応力を有する状態で保護膜上に
窒化物半導体を成長させるのではなく、窒化物半導体核
より縦方向及び横方向に第2の窒化物半導体層を成長さ
せ、低転位欠陥の窒化物半導体基板を提供することがで
きる。
As described above, according to the method for growing a nitride semiconductor of the present invention, the nitride semiconductor is not grown on the protective film in a stressed state, but rather in the vertical direction from the nitride semiconductor nucleus. Further, the second nitride semiconductor layer can be grown laterally to provide a nitride semiconductor substrate with low dislocation defects.

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

【図1】本発明における各工程において得られる窒化物
半導体基板の構造を示す模式的断面図である。
FIG. 1 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor substrate obtained in each step of the present invention.

【図2】本発明における各工程において得られる窒化物
半導体基板の構造を示す模式的断面図である。
FIG. 2 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor substrate obtained in each step of the present invention.

【図3】本発明における各工程において得られる窒化物
半導体基板の構造を示す模式的断面図である。
FIG. 3 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor substrate obtained in each step of the present invention.

【図4】本発明における各工程において得られる窒化物
半導体基板の構造を示す模式的断面図である。
FIG. 4 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor substrate obtained in each step of the present invention.

【図5】本発明における各工程において得られる窒化物
半導体基板の構造を示す模式的断面図である。
FIG. 5 is a schematic cross-sectional view showing the structure of a nitride semiconductor substrate obtained in each step of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1・・・基板 2・・・第1の窒化物半導体層 3・・・保護膜 4・・・窒化物半導体核 5・・・第2の窒化物半導体層 1 ... Substrate 2 ... First nitride semiconductor layer 3 ... Protective film 4 ... Nitride semiconductor core 5 ... Second nitride semiconductor layer

Claims (8)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】基板上に窒化物半導体層を成長させた窒化
物半導体基板であって、 前記窒化物半導体層は、基板上に第1の窒化物半導体層
と、前記第1の窒化物半導体層上に開口部を有する窒化
物半導体核を有し、該窒化物半導体核より成長した第2
の窒化物半導体層とを有する積層構造をしており、 前記第1の窒化物半導体層と第2の窒化物半導体層との
界面である窒化物半導体核の両横側には空洞、又は多結
晶領域を有することを特徴とする窒化物半導体基板。
1. A nitride semiconductor substrate in which a nitride semiconductor layer is grown on a substrate, wherein the nitride semiconductor layer includes a first nitride semiconductor layer on the substrate and the first nitride semiconductor. A nitride semiconductor nucleus having an opening on the layer, the second semiconductor grown from the nitride semiconductor nucleus
And a nitride semiconductor layer, and has a cavity or a plurality of holes on both sides of the nitride semiconductor nucleus which is an interface between the first nitride semiconductor layer and the second nitride semiconductor layer. A nitride semiconductor substrate having a crystalline region.
【請求項2】前記窒化物半導体核は、断面形状が逆台形
であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体
基板。
2. The nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the nitride semiconductor nucleus has an inverted trapezoidal cross section.
【請求項3】前記窒化物半導体核は、平面形状がストラ
イプ状、又は格子状であることを特徴とする請求項1に
記載の窒化物半導体基板。
3. The nitride semiconductor substrate according to claim 1, wherein the nitride semiconductor nucleus has a planar shape of a stripe shape or a lattice shape.
【請求項4】 基板上にエピタキシャル成長法を用いて
窒化物半導体を成長させる窒化物半導体基板の成長方法
であって、 基板上に、第1の窒化物半導体層と、その上にパターニ
ングされた保護膜とを形成する工程と、 前記保護膜の開口部より窒化物半導体核を形成させると
同時に、保護膜下の窒化物半導体を熱分解させる工程
と、 その後、保護膜を除去させた後、前記窒化物半導体核を
成長起点として第2の窒化物半導体層を形成する工程
と、 を備えることを特徴とする窒化物半導体基板の成長方
法。
4. A method for growing a nitride semiconductor substrate, which comprises growing a nitride semiconductor on a substrate using an epitaxial growth method, comprising: a first nitride semiconductor layer on the substrate; and a protection layer patterned on the first nitride semiconductor layer. A step of forming a film, a step of forming a nitride semiconductor nucleus from the opening of the protective film, and a step of thermally decomposing the nitride semiconductor under the protective film, and thereafter, after removing the protective film, And a step of forming a second nitride semiconductor layer by using the nitride semiconductor nucleus as a growth starting point.
【請求項5】 前記窒化物半導体核は、第1の窒化物半
導体層よりも高温で成長させることを特徴とする請求項
4に記載の窒化物半導体基板の成長方法。
5. The method for growing a nitride semiconductor substrate according to claim 4, wherein the nitride semiconductor nucleus is grown at a temperature higher than that of the first nitride semiconductor layer.
【請求項6】 前記窒化物半導体核の成長温度は、70
0℃以上であることを特徴とする請求項4に記載の窒化
物半導体基板の成長方法。
6. The growth temperature of the nitride semiconductor nucleus is 70.
The method for growing a nitride semiconductor substrate according to claim 4, wherein the temperature is 0 ° C. or higher.
【請求項7】 前記窒化物半導体核は、縞状、ストライ
プ状、又は格子状に形成されることを特徴とする請求項
4に記載の窒化物半導体基板の成長方法。
7. The method for growing a nitride semiconductor substrate according to claim 4, wherein the nitride semiconductor nuclei are formed in a stripe shape, a stripe shape, or a lattice shape.
【請求項8】前記基板上に、窒化物半導体から成る核、
又は層を下地層として成長させ、その下地層を介して前
記第1の窒化物半導体層を成長させることを特徴とする
請求項4に記載の窒化物半導体基板の成長方法。
8. A core comprising a nitride semiconductor on the substrate,
Alternatively, the layer is grown as a base layer, and the first nitride semiconductor layer is grown through the base layer, and the method for growing a nitride semiconductor substrate according to claim 4.
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