JP2004014796A - Method for manufacturing nitride semiconductor and method for manufacturing nitride semiconductor device - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、半導体レーザなどに用いられる窒化物半導体の製造方法、および、窒化物半導体からなる基板の上に窒化物半導体層が形成された窒化物半導体素子の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
窒化物半導体は、直接遷移の半導体材料であると共に、禁制帯幅が1.9〜6.2eVにわたっているという特徴を有している。従って、この窒化物半導体は可視領域から紫外領域までの発光を得ることができ、半導体レーザ(laser diode;LD)や発光ダイオード(light emitting diode;LED)などの半導体発光素子を構成する材料として注目されている。また、窒化物半導体は、飽和電子速度および破壊電界が大きいことから、電子素子を構成する材料として注目されている。
【0003】
このような窒化物半導体素子、特に窒化物半導体発光素子では、窒化物半導体からなる基板の表面やこの基板上に形成された窒化物半導体層の表面が平坦であることが、プロセスを行う上で非常に重要である。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】
ところで、窒化物半導体の結晶成長方法では、格子欠陥を取り除くために、成長の基礎となる種結晶部に対して横方向、すなわち形成される層面に対して水平方向に成長する結晶には種結晶部に由来する転位が少ないことを利用した結晶成長法が行われている。このような結晶成長方法によって、基板の上に窒化物半導体の結晶を成長させると、基板のエッジ部において異常成長が起こって、突起が生じる。また、基板の表面で塵が付着した領域の上に結晶成長を行うと、塵を核として結晶が成長して、異常成長が起こり、突起が生じる。更に、塵が基板の表面に付着すると、その塵自体が突起となる。
【0005】
このように基板の表面に発生した突起の高さが例えば1μmより大きい場合に、基板に複数のプロセスを施すと、様々な問題が生ずる。特に、突起が存在する基板の表面を所定の平面に接触させてプロセスを行う場合に問題が生ずる。例えば、図11に示したように、フォトリソグラフィ法によって、接触型の露光装置を用いて、フォトマスク151と基板111とを接触させてプロセスを行う場合、基板111の上から圧力を加えたときに、基板111の表面に突起115が存在すると、基板111の表面全体に均等に圧力が加わらず、基板割れが発生するという虞があった。また、基板の薄膜化工程において土台に貼り付けて基板の裏面の研削を行う場合、基板の上から圧力を加えたときに、基板の裏面に突起が存在すると、フォトリソグラフィ工程の場合と同様に、突起によって基板の裏面全体に均等に圧力が加わらず、基板割れが発生するという問題があった。その結果、窒化物半導体または窒化物半導体素子の製造の生産性および歩留まりが低下するという問題があった。
【0006】
本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので、その目的は、生産性および歩留まりを向上させることができる窒化物半導体の製造方法および窒化物半導体素子の製造方法を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】
本発明による窒化物半導体の製造方法は、窒化物半導体からなる基板に異なった処理を行う複数の工程を含む構造方法であって、複数の工程のうちの所定の工程に先立って、基板の表面に生じた突起を除去する工程を含むものである。なお、窒化物半導体からなる基板とは、窒化物半導体以外の材料、例えばAl2O3(サファイア)からなる基板上に、窒化物半導体が成長されたものも含む。
【0008】
本発明による窒化物半導体素子の製造方法は、窒化物半導体からなる基板の上に窒化物半導体層を形成する工程と、基板に異なった処理を行う複数の工程を含む製造方法であって、複数の工程のうちの所定の工程に先立って、窒化物半導体層の表面に生じた突起を除去する工程を含むものである。
【0009】
本発明による窒化物半導体の製造方法または窒化物半導体素子の製造方法では、複数の工程のうちの所定の工程に先立って、基板の表面に生じた突起または窒化物半導体層に生じた突起を除去する工程を含むようにしたので、基板または窒化物半導体層の表面が平坦となって、その後の所定の工程、特に、フォトリソグラフィ工程において、接触型の露光装置を用いてフォトマスクと基板とを接触させるようにしても、基板または窒化物半導体層の表面全体に均等に圧力が加えられる。
【0010】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照して説明する。
【0011】
図1〜図9を参照して、本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体素子の製造方法としての窒化物半導体レーザの製造方法について説明する。なお、図3は図2の一部分を拡大した概略断面図、図5は図4の一部分を拡大した概略断面図である。また、本発明の窒化物半導体の製造方法は、窒化物半導体素子の製造方法によって具現化されるので、以下併せて説明する。
【0012】
なお、ここでいう窒化物半導体とは、ガリウム(Ga)と窒素(N)とを含んだ窒化ガリウム系化合物のことであり、例えばGaN,AlGaN(窒化アルミニウム・ガリウム)混晶,あるいはAlGaInN(窒化アルミニウム・ガリウム・インジウム)混晶などが挙げられる。これらは、必要に応じてSi(シリコン),Ge(ゲルマニウム),O(酸素),Se(セレン)などのIV族およびVI族元素からなるn型不純物、または、Mg(マグネシウム),Zn(亜鉛),C(炭素)などのII族およびIV族元素からなるp型不純物を含有している。
【0013】
まず、図1に示したように、例えばAl2O3からなる基板11を用意する。基板11として、その他にもSi(ケイ素)、SiC(炭化ケイ素)、GaAs(砒化ガリウム)、MgAl2O4(マグネシウム・アルミニウム複合酸化物)、LiGaO2(リチウム・ガリウム複合酸化物)およびGaN等を用いることができる。また、基板11としては、これらの材料からなる基板の上に、前述した窒化物半導体が成長されたものも含まれる。
【0014】
次に、基板11の上(例えば(0001)面)に、例えばGaNを成長させ、例えば厚さ2μmの種結晶層12を形成する。ところで、本実施の形態においては、窒化物半導体の結晶層の成長は、例えばMOCVD法を用いて行う。その際には、例えば、Ga(ガリウム)の原料ガスとしては(CH3)3Ga(トリメチルガリウム,TMG)、アルミニウムの原料ガスとしては(CH3)3Al(トリメチルアルミニウム)、インジウムの原料ガスとしては(CH3)3In(トリメチルインジウム)、窒素の原料ガスとしてはアンモニアをそれぞれ用いる。また、Si(ケイ素)の原料ガスとしてはモノシランを用い、Mg(マグネシウム)の原料ガスとしては(C5H5)2Mg(ビス=シクロペンタジエニルマグネシウム)を用いる。
【0015】
次に、種結晶層12の上に、例えば厚さ1μmのSiO2(二酸化ケイ素)膜(図示せず)を形成する。なお、SiO2膜は、SiXNY(窒化珪素,x,yは任意の値)により形成してもよく、あるいはSiO2およびSiXNYの積層膜として形成してもよい。続いて、リソグラフィ法、例えばフォトリソグラフィ法を用いて、ストライプ形状を有する種結晶部をマスクに対してポジ形状で形成するために、SiO2膜の上に、例えば厚さ1.3μmのフォトレジスト膜(図示せず)を形成する。
【0016】
続いて、SiO2膜にエッチングを施し、SiO2膜を部分的に除去してマスク(図示せず)を形成する。なお、マスクを形成した後、フォトレジスト膜を酸素アッシング、アセトンによる処理などにより除去する。次に、図2,3に示したように、例えばRIE(Reactive Ion Etching:反応性イオンエッチング)などのドライエッチングを行い、種結晶層12のマスクに覆われていない部分を除去することにより、互いに離間したストライプ形状の種結晶部13を形成する。
【0017】
続いて、同じくマスクを用いて、例えばRIEなどのドライエッチングを行い、基板11の表面も僅かに、例えば200nm程度除去することにより、溝部11aを形成する。この溝部11aが形成されていると、種結晶部13からの横方向成長時に成長層が基板11の表面に接触しないので、応力歪みによる欠陥が層内に発生する虞がなくなる。次いで、フッ酸系溶液、例えばフッ化水素水溶液を用いて、マスクを除去する。
【0018】
マスクを除去した後、図4,5に示したように、種結晶部13を基礎としてGaNを成長させることにより、被覆成長層14を形成する。このとき、被覆成長層14の表面において、前述したように基板11のエッジ部には種結晶部13が形成されていないために、異常成長が起こり、例えば高さが1μmより大きい突起15が生じる。また、基板11に塵(図示せず)が付着すると、この塵を核として異常成長が起こり、例えば高さが1μmより大きい突起15が生じる。また、被覆成長層14の表面に塵が付着すると、この塵自体が例えば高さが1μmより大きい突起15となる。
【0019】
次に、図6(A)に示したように、被覆成長層14の上に、SiO2膜からなるマスク16を形成する。続いて、図6(B)に示したように、例えば機械研磨(ラッピング)によって、突起15の高さが例えば1μm以下となるように、マスク16の表面を研磨する。続いて、フッ酸系溶液、例えばフッ化水素水溶液を用いて、マスク16を除去する。これによって、被覆成長層14の表面に生じた突起15が除去されて、被覆成長層14の表面が平坦となる。なお、マスク16は、被覆成長層14の表面のうち、突起15が生じた領域以外の領域にのみ選択的に形成するようにしてもよい。
【0020】
ここで、被覆成長層14の突起15を除去するために、基板11にエッチングを施すようにしてもよい。具体的には、酸性のエッチング溶液として、例えば、塩酸(HCl)、硫酸(H2SO4)、またはフッ化水素(HF)水溶液を用いることによって、エッチングを施してもよい。また、アルカリ性のエッチング溶液として、水酸化カリウム(KOH)水溶液、水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液、またはアンモニア(NH3)水溶液を用いることによって、エッチングを施してもよい。更に、被覆成長層14の表面にマスクを形成し、このマスクを用いて、反応性イオンエッチング法によって、エッチングを施して、突起15を選択的に除去するようにしてもよい。これらのエッチング方法のうち、酸性のエッチング溶液またはアルカリ性のエッチング溶液を用いる手法は、突起15が非結晶である場合に有効である。
【0021】
また、被覆成長層14の突起15を除去するために、基板11の表面うち、突起15が生じた領域、例えば、ダイシングによって、基板11のエッジ部を切り取ることによって、突起15を除去するようにしてもよい。以上のように、窒化物半導体層、特に被覆成長層14を形成した後に突起15を除去することは、窒化物半導体レーザの製造方法において最も有効である。これについては後で詳述する。
【0022】
続いて、図7(A)に示したように、表面が平坦である被覆成長層14の上に、例えばMOCVD法などを用いて、窒化物半導体レーザの縦構造を成長させる。すなわち、GaN:Siからなる厚さ1.5μmのn側コンタクト層21、n型Al0.08Ga0.92Nからなる厚さ1.0μmのn型クラッド層22、続いて、n型GaNからなる厚さ0.1μmのn型ガイド層23を成長させる。その上に、Ga0.98In0.02N/Ga0.92In0.08N多層膜により多重量子井戸構造の活性層24を形成する。更にその上に、p型GaNからなる厚さ0.1μmのp型ガイド層25、p型Al0.14Ga0.86N/GaNからなる厚さ0.5μmのp型クラッド層26、p型GaNからなる厚さ0.1μmのp側コンタクト層27を成長させる。このとき、表面が平坦である被覆成長層14の上に、窒化物半導体レーザの縦構造としてn側コンタクト層21からp側コンタクト層27までを順次成長させたので、p側コンタクト層27の表面は平坦となる。
【0023】
次いで、例えば、アセトンによる処理およびUV(Ultraviole)オゾン処理を行った後、基板11の上に形成された窒化物半導体層に導入された不純物原子を活性化させるためにアニーリングを行う。アニーリングを行った後に、水酸化カリウム水溶液やフッ化水素系水溶液による処理を行う。
【0024】
次に、リソグラフィ法、例えばフォトリソグラフィ法によって、接触型の露光装置を用いて、被覆成長層14の低欠陥領域、すなわち種結晶部13間の欠陥が少ない領域に対応した領域に、ストライプ状の電流狭窄部を形成するために、マスクを形成する。具体的には、図7(B)に示したように、表面が平坦であるp側コンタクト層27の上に、例えばSiO2膜41およびフォトレジスト膜42を順次形成した後、フォトレジスト膜42の上に開口51Aを有するフォトマスク51を接触させ、開口51Aに対してポジ形状でマスク形成するためにフォトマスク51の上から露光を行う。ここで、先の工程で表面が平坦なp側コンタクト層27の上に、SiO2膜41およびフォトレジスト膜42を順次形成したので、フォトレジスト膜42の表面は平坦となっており、そのため、フォトマスク51をフォトレジスト膜42の上に接触させたときに、基板11の表面全体に均等に圧力が加えられる。
【0025】
フォトレジスト膜42を選択的に除去した後、図8に示したように、SiO2膜41にエッチングを施すことによって、SiO2膜41を選択的に除去して、マスク41Aを形成する。続いて、フォトレジスト膜42を酸素アッシング、アセトンによる処理などにより除去する。
【0026】
次に、p側コンタクト層27およびp型クラッド層26の一部を、例えばRIEなどのドライエッチングを行うことにより細い帯状にパターニングして、リッジ型でストライプ状の電流狭窄部を形成する。ここで、電流狭窄部を低欠陥領域に対応するようにその上部に形成するのは、電流狭窄部の位置に応じて決まる発光領域の位置を活性層24の低欠陥部分に合わせることによって、素子特性の劣化を防止することができるからである。
【0027】
続いて、p型クラッド層26〜n側コンタクト層21の所定部分をフォトリソグラフィ法などにより除去してn側コンタクト層21を表出させ、n側電極33の形成領域を設ける。続いて、n側コンタクト層21からp側コンタクト層27までの表出部分全体を絶縁膜32で覆うと共に、n側コンタクト層21上にn側電極33を形成し、p側コンタクト層27上にp側電極31を形成する。ここで、n側電極33は、例えば、Ti、PtおよびAu(金)を真空蒸着法で順次蒸着して形成する。また、p側電極31は、例えば、Pd(パラジウム)、PtおよびAuを真空蒸着法で順次蒸着して形成する。
【0028】
次に、被覆成長層14の突起15を除去するために用いた手法と同様な手法を行うことによって、基板の11の裏面に生じた突起(図示せず)を除去する。例えば、SiO2膜からなるマスク(図示せず)を形成した後、機械研磨によって、突起の高さが例えば1μm以下となるように、マスクの表面を研磨する。これによって、基板11の裏面に生じた突起が除去されて、基板11の裏面が平坦となる。
【0029】
なお、基板11の裏面の突起を除去するために、酸性のエッチング溶液、または、アルカリ性のエッチング溶液を用いて、基板11の裏面にエッチングを施す場合には、基板11の表面に形成されたp側電極31およびn側電極33にマスクを形成する必要がある。
【0030】
次いで、土台(図示せず)に貼り付けて、基板11の厚さが例えば80μm程度となるように、基板11の裏面を研削する。このとき、基板11の裏面は平坦となっているので、基板11の裏面全体に均等に圧力が加わり、基板割れが発生することがない。
【0031】
最後に、基板11をp側電極31の長さ方向と垂直方向に所定の幅で劈開して、レーザ光を出力する端面に、例えばAl2O3よりなる反射率が10%の反射膜(図示せず)、もう一方の端面には、例えばAl2O3膜とTiO2(二酸化チタン)膜との積層膜を4層有する、反射率が96%の反射膜をそれぞれ成膜する。このようにして、図9に示した窒化物半導体レーザ10が得られる。
【0032】
この窒化物半導体レーザ10では、p側電極31とn側電極33との間に所定の電圧が印加されると、活性層24に電流が注入され、電子−正孔再結合によって発光が起きる。この光は、図示しない反射鏡膜によって反射されてレーザ発振し、ビームとなって外部に射出される。
【0033】
以上のように、本実施の形態では、複数の工程のうちの所定の工程、特にフォトリソグラフィ工程に先立って被覆成長層14に生じた突起15を除去する工程を含むようにしたので、被覆成長層14が平坦となる。従って、その後のフォトリソグラフィ工程において、接触型の露光装置を用いてフォトマスク51と窒化物半導体層が形成された基板11とを接触させたときには、基板11の表面全体に均等に圧力が加えられ、基板割れが発生することを防止することができる。その結果、窒化物半導体レーザ10の製造の生産性および歩留まりを向上させることができる。
【0034】
以上実施の形態を挙げて本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に限定されるものではなく、種々変形可能である。例えば、上記実施の形態では、被覆成長層14の上にn側コンタクト層21を形成する工程、および、基板11の裏面を研磨する工程のそれぞれの前に、突起を除去するようにしたが、窒化物半導体レーザ10を作製するために行う複数の工程のうちのどの工程の前においても突起を除去するようにしてもよい。
【0035】
例えば、上記実施の形態では、基板11上に設けられた種結晶層12にマスクを形成し、このマスクを用いてエッチングを施すことにより種結晶層12を選択的に除去した後、マスクを剥離して、種結晶部13を形成するようにしたが、他の手法でもよい。例えば、図10に示したように、窒化物半導体よりなる種結晶層12の上に、例えばSiO2よりなる成長抑止層61を形成することにより、種結晶部62を形成してもよい。なお、成長抑止層61は開口を有するパターンに形成されると共に、このパターンの開口より種結晶層12の表出する部分が種結晶部62となる。このように種結晶部62を形成した後、上記実施の形態と同様にして被覆成長層14およびレーザの縦構造を順次形成することにより、図10に示した窒化物半導体レーザ60を製造するようにしてもよい。
【0036】
更に、上記実施の形態では、半導体素子として窒化物半導体レーザを具体例に挙げて説明したが、本発明は、発光ダイオードあるいは高周波デバイスなどの他の窒化物半導体素子についても適用することができる。
【0037】
【発明の効果】
以上説明したように請求項1ないし請求項10のいずれか1に記載の窒化物半導体の製造方法、または、請求項11ないし請求項20のいずれか1に記載の窒化物半導体素子の製造方法によれば、複数の工程のうちの所定の工程に先立って、基板または窒化物半導体層に生じた突起を除去する工程を含むようにしたので、基板または窒化物半導体層が平坦となり、その後の所定の工程において、所定の平面に基板の表面を接触させたときには、基板の表面全体に均等に圧力が加えられ、基板割れが発生することを防止することができる。その結果、窒化物半導体または窒化物半導体素子の製造の生産性および歩留まりを向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態に係る窒化物半導体素子の製造方法を説明するための工程毎の断面図である。
【図2】図1の工程に続く工程の断面図である。
【図3】図2の一部分を拡大した断面図である。
【図4】図2の工程に続く工程の断面図である。
【図5】図4の一部分を拡大した断面図である。
【図6】図4の工程に続く工程の断面図である。
【図7】図6の工程に続く工程の拡大断面図である。
【図8】図7の工程に続く工程の拡大断面図である。
【図9】窒化物半導体レーザの断面図である。
【図10】窒化物半導体レーザの変形例の断面図である。
【図11】従来の窒化物半導体の製造方法での問題を説明するための図である。
【符号の説明】
10,60・・・窒化物半導体レーザ、11・・・基板、11a・・・溝部、12…種結晶層、13,62・・・種結晶部、14・・・被覆成長層、15・・・突起、16,41A・・・マスク、21・・・n側コンタクト層、22・・・n型クラッド層、23・・・n型ガイド層、24・・・活性層、25・・・p型ガイド層、26・・・p型クラッド層、27・・・p側コンタクト層、31・・・p側電極、32・・・絶縁膜、33・・・n側電極、41・・・SiO2膜、42・・・フォトレジスト膜、51・・・フォトマスク、51A・・・開口、61・・・成長抑止層[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor used for a semiconductor laser or the like, and a method for manufacturing a nitride semiconductor device in which a nitride semiconductor layer is formed on a substrate made of a nitride semiconductor.
[0002]
[Prior art]
A nitride semiconductor is a semiconductor material of direct transition and has a feature that a band gap extends from 1.9 to 6.2 eV. Therefore, this nitride semiconductor can emit light in a visible region to an ultraviolet region, and is attracting attention as a material for forming a semiconductor light emitting device such as a semiconductor laser (laser diode; LD) or a light emitting diode (light emitting diode; LED). Have been. In addition, nitride semiconductors have attracted attention as materials for electronic devices because of their high saturation electron velocity and high breakdown electric field.
[0003]
In such a nitride semiconductor device, particularly a nitride semiconductor light emitting device, the fact that the surface of the substrate made of a nitride semiconductor or the surface of the nitride semiconductor layer formed on the substrate is flat is an important factor in the process. Very important.
[0004]
[Problems to be solved by the invention]
By the way, in the nitride semiconductor crystal growth method, in order to remove lattice defects, the seed crystal is grown laterally with respect to a seed crystal portion on which growth is based, that is, in a direction horizontal to a layer surface to be formed. A crystal growth method utilizing a small number of dislocations originating from a part has been performed. When a nitride semiconductor crystal is grown on a substrate by such a crystal growth method, abnormal growth occurs at an edge portion of the substrate, and a projection is generated. Further, when crystal growth is performed on a region where dust adheres to the surface of the substrate, the crystal grows with dust as a nucleus, abnormal growth occurs, and projections occur. Furthermore, when dust adheres to the surface of the substrate, the dust itself becomes a projection.
[0005]
When a plurality of processes are performed on the substrate when the height of the protrusion generated on the surface of the substrate is larger than, for example, 1 μm, various problems occur. In particular, a problem occurs when the process is performed by bringing the surface of the substrate on which the protrusions are present into contact with a predetermined plane. For example, as shown in FIG. 11, when a process is performed by bringing a photomask 151 and a
[0006]
The present invention has been made in view of such a problem, and an object of the present invention is to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor and a method for manufacturing a nitride semiconductor element, which can improve productivity and yield.
[0007]
[Means for Solving the Problems]
The method for manufacturing a nitride semiconductor according to the present invention is a structural method including a plurality of steps of performing different treatments on a substrate made of a nitride semiconductor, wherein the surface of the substrate is preceded by a predetermined one of the plurality of steps. And the step of removing the projections generated in the step. Note that the substrate made of a nitride semiconductor also includes a substrate made of a material other than a nitride semiconductor, for example, a substrate made of Al 2 O 3 (sapphire) on which a nitride semiconductor is grown.
[0008]
The method of manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention is a manufacturing method including a step of forming a nitride semiconductor layer on a substrate made of a nitride semiconductor, and a plurality of steps of performing different processes on the substrate. The method includes a step of removing a projection generated on the surface of the nitride semiconductor layer prior to the predetermined step of the above steps.
[0009]
In the method for manufacturing a nitride semiconductor or the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to the present invention, prior to a predetermined step of the plurality of steps, the protrusion formed on the surface of the substrate or the protrusion formed on the nitride semiconductor layer is removed. Since the surface of the substrate or the nitride semiconductor layer is flattened, the photomask and the substrate are separated using a contact type exposure apparatus in a predetermined step, particularly, a photolithography step. Even when the contact is made, pressure is evenly applied to the entire surface of the substrate or the nitride semiconductor layer.
[0010]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
[0011]
A method for manufacturing a nitride semiconductor laser as a method for manufacturing a nitride semiconductor device according to one embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 3 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of FIG. 2, and FIG. 5 is an enlarged schematic cross-sectional view of a part of FIG. Further, the method for manufacturing a nitride semiconductor of the present invention is embodied by a method for manufacturing a nitride semiconductor device, and will be described together.
[0012]
Here, the nitride semiconductor is a gallium nitride-based compound containing gallium (Ga) and nitrogen (N), such as GaN, AlGaN (aluminum gallium nitride) mixed crystal, or AlGaInN (nitride). Aluminum / gallium / indium) mixed crystal. These may be, if necessary, n-type impurities made of Group IV and VI elements such as Si (silicon), Ge (germanium), O (oxygen), and Se (selenium), or Mg (magnesium), Zn (zinc) ), C (carbon), and the like.
[0013]
First, as shown in FIG. 1, a
[0014]
Next, on the substrate 11 (for example, the (0001) plane), for example, GaN is grown to form a seed crystal layer 12 having a thickness of, for example, 2 μm. By the way, in the present embodiment, the growth of the nitride semiconductor crystal layer is performed using, for example, the MOCVD method. At this time, for example, (CH 3 ) 3 Ga (trimethylgallium, TMG) is used as a source gas of Ga (gallium), (CH 3 ) 3 Al (trimethylaluminum) is used as a source gas of aluminum, and a source gas of indium is used. (CH 3 ) 3 In (trimethylindium), and ammonia as a nitrogen source gas. Further, monosilane is used as a source gas for Si (silicon), and (C 5 H 5 ) 2 Mg (bis = cyclopentadienyl magnesium) is used as a source gas for Mg (magnesium).
[0015]
Next, an SiO 2 (silicon dioxide) film (not shown) having a thickness of, for example, 1 μm is formed on the seed crystal layer 12. The SiO 2 film may be formed of Si X N Y (silicon nitride, x and y are arbitrary values), or may be formed as a stacked film of SiO 2 and Si X N Y. Subsequently, a photoresist having a thickness of, for example, 1.3 μm is formed on the SiO 2 film in order to form a seed crystal portion having a stripe shape in a positive shape with respect to the mask using a lithography method, for example, a photolithography method. A film (not shown) is formed.
[0016]
Subsequently, the SiO 2 film is etched to partially remove the SiO 2 film to form a mask (not shown). After forming the mask, the photoresist film is removed by oxygen ashing, treatment with acetone, or the like. Next, as shown in FIGS. 2 and 3, dry etching such as RIE (Reactive Ion Etching) is performed to remove a portion of the seed crystal layer 12 that is not covered with the mask. The stripe-shaped
[0017]
Subsequently, using the same mask, for example, dry etching such as RIE is performed, and the surface of the
[0018]
After removing the mask, as shown in FIGS. 4 and 5, GaN is grown on the
[0019]
Next, as shown in FIG. 6A, a mask 16 made of a SiO 2 film is formed on the
[0020]
Here, the
[0021]
Further, in order to remove the
[0022]
Subsequently, as shown in FIG. 7A, a vertical structure of the nitride semiconductor laser is grown on the
[0023]
Next, for example, after performing treatment with acetone and UV (Ultraviolet) ozone treatment, annealing is performed to activate impurity atoms introduced into the nitride semiconductor layer formed on the
[0024]
Next, using a contact-type exposure apparatus, a lithographic method, for example, a photolithographic method, is used to form a stripe-shaped region on the low-defect region of the
[0025]
After selective removal of the photoresist film 42, as shown in FIG. 8, by etching the SiO 2 film 41, by selectively removing the SiO 2 film 41 to form a mask 41A. Subsequently, the photoresist film 42 is removed by oxygen ashing, treatment with acetone, or the like.
[0026]
Next, a part of the p-
[0027]
Subsequently, predetermined portions of the p-
[0028]
Next, a projection (not shown) generated on the back surface of the
[0029]
When the back surface of the
[0030]
Next, the
[0031]
Lastly, the
[0032]
In the
[0033]
As described above, the present embodiment includes a predetermined step of the plurality of steps, in particular, the step of removing the
[0034]
Although the present invention has been described with reference to the embodiment, the present invention is not limited to the above embodiment and can be variously modified. For example, in the above embodiment, the protrusions are removed before each of the step of forming the n-
[0035]
For example, in the above embodiment, a mask is formed on the seed crystal layer 12 provided on the
[0036]
Furthermore, in the above embodiment, the nitride semiconductor laser is described as a specific example of the semiconductor element. However, the present invention can be applied to other nitride semiconductor elements such as a light emitting diode and a high frequency device.
[0037]
【The invention's effect】
As described above, the method for manufacturing a nitride semiconductor according to any one of claims 1 to 10 or the method for manufacturing a nitride semiconductor device according to any one of
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view for explaining a method for manufacturing a nitride semiconductor device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a cross-sectional view of a step that follows the step of FIG.
FIG. 3 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 2;
FIG. 4 is a sectional view of a step that follows the step of FIG. 2;
FIG. 5 is an enlarged sectional view of a part of FIG. 4;
FIG. 6 is a sectional view of a step that follows the step of FIG. 4;
FIG. 7 is an enlarged sectional view of a step that follows the step of FIG. 6;
FIG. 8 is an enlarged sectional view of a step that follows the step of FIG. 7;
FIG. 9 is a sectional view of a nitride semiconductor laser.
FIG. 10 is a sectional view of a modification of the nitride semiconductor laser.
FIG. 11 is a view for explaining a problem in a conventional nitride semiconductor manufacturing method.
[Explanation of symbols]
10, 60: nitride semiconductor laser, 11: substrate, 11a: groove, 12: seed crystal layer, 13, 62: seed crystal part, 14: coating growth layer, 15 ... · Projection, 16, 41A ··· Mask, 21 ··· n-side contact layer, 22 ··· n-type cladding layer, 23 ··· n-type guide layer, 24 ··· active layer, 25 ··· p Mold guide layer, 26 ... p-type clad layer, 27 ... p-side contact layer, 31 ... p-side electrode, 32 ... insulating film, 33 ... n-side electrode, 41 ... SiO 2 film, 42 ... photoresist film, 51 ... photomask, 51A ... opening, 61 ... growth inhibiting layer
Claims (20)
前記複数の工程のうちの所定の工程に先立って、前記基板の表面に生じた突起を除去する工程を含む
ことを特徴とする窒化物半導体の製造方法。A method for manufacturing a nitride semiconductor including a plurality of steps of performing different processes on a substrate made of a nitride semiconductor,
A method for manufacturing a nitride semiconductor, comprising a step of removing a protrusion generated on a surface of the substrate before a predetermined step of the plurality of steps.
ことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体の製造方法。2. The nitriding method according to claim 1, wherein the step of removing the protrusion includes a step of forming a mask on the surface of the substrate and a step of polishing the surface of the substrate on which the mask is formed. Of manufacturing semiconductor products.
ことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the step of removing the projection is a step of etching the surface of the substrate.
ことを特徴とする請求項3記載の窒化物半導体の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein an acidic etching solution is used.
ことを特徴とする請求項4記載の窒化物半導体の製造方法。The method according to claim 4, wherein hydrochloric acid, sulfuric acid, or an aqueous solution of hydrogen fluoride is used as the acidic etching solution.
ことを特徴とする請求項3記載の窒化物半導体の製造方法。4. The method for producing a nitride semiconductor according to claim 3, wherein an alkaline etching solution is used.
ことを特徴とする請求項6記載の窒化物半導体の製造方法。7. The method for manufacturing a nitride semiconductor according to claim 6, wherein an aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of sodium hydroxide, or an aqueous solution of ammonia is used as the alkaline etching solution.
ことを特徴とする請求項3記載の窒化物半導体の製造方法。4. The method according to claim 3, wherein a mask is formed on the surface of the substrate, and the surface of the substrate is selectively etched by a reactive ion etching method using the mask. .
ことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体の製造方法。2. The method for manufacturing a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the step of removing the protrusion is a step of cutting out a region of the surface of the substrate where the protrusion has occurred.
ことを特徴とする請求項1記載の窒化物半導体の製造方法。2. The method according to claim 1, wherein the predetermined step is a step of forming a pattern on a surface of the substrate by a lithography method.
前記複数の工程のうちの所定の工程に先立って、前記窒化物半導体層の表面に生じた突起を除去する工程を含む
ことを特徴とする窒化物半導体素子の製造方法。A method of forming a nitride semiconductor layer on a substrate made of a nitride semiconductor, and a method of manufacturing a nitride semiconductor device including a plurality of steps of performing different processing on the substrate,
A method of manufacturing a nitride semiconductor device, comprising a step of removing a projection formed on a surface of the nitride semiconductor layer before a predetermined step of the plurality of steps.
ことを特徴とする請求項11記載の窒化物半導体素子の製造方法。The step of removing the protrusion is a step including a step of forming a mask on the surface of the nitride semiconductor layer and a step of polishing the surface of the nitride semiconductor layer on which the mask is formed. A method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 11.
ことを特徴とする請求項11記載の窒化物半導体素子の製造方法。The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 11, wherein the step of removing the protrusion is a step of etching the nitride semiconductor layer.
ことを特徴とする請求項13記載の窒化物半導体素子の製造方法。14. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 13, wherein an acidic etching solution is used.
ことを特徴とする請求項14記載の窒化物半導体素子の製造方法。The method according to claim 14, wherein hydrochloric acid, sulfuric acid, or an aqueous solution of hydrogen fluoride is used as the acidic etching solution.
ことを特徴とする請求項13記載の窒化物半導体素子の製造方法。14. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 13, wherein an alkaline etching solution is used.
ことを特徴とする請求項16記載の窒化物半導体素子の製造方法。17. The method for manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 16, wherein an aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of sodium hydroxide, or an aqueous solution of ammonia is used as the alkaline etching solution.
ことを特徴とする請求項13記載の窒化物半導体素子の製造方法。14. The nitride semiconductor device according to claim 13, wherein a mask is formed on the nitride semiconductor layer, and the nitride semiconductor layer is selectively etched using the mask by a reactive ion etching method. Production method.
ことを特徴とする請求項11記載の窒化物半導体素子の製造方法。The method of manufacturing a nitride semiconductor device according to claim 11, wherein the step of removing the protrusion is a step of cutting out a region where the protrusion has occurred from the surface of the nitride semiconductor layer.
ことを特徴とする請求項11記載の窒化物半導体素子の製造方法。12. The method according to claim 11, wherein the predetermined step is a step of forming a pattern on a surface of the nitride semiconductor layer by a lithography method.
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