JP2008028385A - 低欠陥の半導体基板、半導体発光素子、およびそれらの製造方法 - Google Patents
低欠陥の半導体基板、半導体発光素子、およびそれらの製造方法 Download PDFInfo
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Abstract
【解決手段】上面に非晶質構造を有する非晶質領域12bと結晶構造を有する結晶質領域12aとが形成されたIII−V族半導体またはII−IV族半導体からなる第1半導体層12と、結晶質領域から結晶成長されることにより第1半導体層上に形成された第2半導体層20と、を備える。
【選択図】図1
Description
12、42 第1半導体層、
12a、42a 結晶質領域、
12b、42b 非晶質領域、
20、50 第2半導体層、
20a、50a 垂直成長部、
20b、50b 側面成長部、
100 マスク層、
110 n型半導体層、
112 活性層、
114 p型半導体層、
120 n−電極、
140 p−電極。
Claims (40)
- 上面に非晶質構造を有する非晶質領域と結晶構造を有する結晶質領域とが形成されたIII−V族半導体またはII−IV族半導体からなる第1半導体層と、
前記結晶質領域から結晶成長されることにより前記第1半導体層上に形成された第2半導体層と、
を備えることを特徴とする半導体基板。 - 前記非晶質領域は、イオン衝撃による損傷によって形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記第2半導体層は、
前記結晶質領域から垂直に結晶成長した垂直成長部と、
前記垂直成長部から側面に結晶成長した側面成長部と、
を備えることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。 - 前記III−V族半導体物質は、GaN、GaAs、およびInPから選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記第1半導体層の厚さは、1μm〜5μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記非晶質領域の幅は、2μm〜30μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記非晶質領域の厚さは、1Å〜5000Åであることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記結晶質領域の幅は、1μm〜20μmであることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記非晶質領域および結晶質領域は、反復して交互に形成されることによるストライプパターンにより形成されることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記ストライプパターンは、<1−100>方向に形成されることを特徴とする請求項9に記載の半導体基板。
- 前記側面成長は、<11−20>方向に進められることを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記第1半導体層は、108〜1010/cm2の欠陥密度を有することを特徴とする請求項1に記載の半導体基板。
- 前記第2半導体層は、104〜107/cm2の欠陥密度を有することを特徴とする請求項3に記載の半導体基板。
- 前記垂直成長部は、108〜1010/cm2の欠陥密度を有することを特徴とする請求項13に記載の半導体基板。
- 前記側面成長部は、104〜107/cm2の欠陥密度を含むことを特徴とする請求項13に記載の半導体基板。
- 前記第1半導体層および第2半導体層は、窒化物半導体により形成されることを特徴とする請求項4に記載の半導体基板。
- III−V族半導体またはII−VI族半導体からなる第1半導体層を成長基板上に結晶成長させる工程と、
前記第1半導体層の表面上に非晶質構造を有する非晶質領域と結晶構造を有する結晶質領域とを形成する工程と、
前記非晶質領域をマスクとして利用し、前記結晶質領域をシードとして利用して、前記結晶質領域を結晶成長させることにより、前記第1半導体層上に第1半導体層より低い欠陥密度を有する第2半導体層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 前記非晶質領域は、前記第1半導体層の表面上に局部的にイオン衝撃を加えることにより形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第2半導体層は、MOCVDによって前記結晶質領域を結晶成長させることにより形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第1半導体層の表面上に非晶質領域と結晶質領域とを形成する工程は、
前記第1半導体層上に第1半導体層の上面を局部的に露出させるポストパターン、ドットパターン、またはストライプパターンのマスク層を形成する工程と、
前記マスク層のパターン上から前記第1半導体層の露出された上面にイオン衝撃を加え、前記イオン衝撃による損傷によって非晶質領域を形成する工程と、
前記マスク層を除去し、非衝撃によって形成された結晶質領域を露出させる工程と、
を含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。 - 前記マスク層は、フォトレジストまたは金属物質で形成されることを特徴とする請求項20に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記ストライプパターンは、<1−100>方向に形成されることを特徴とする請求項20に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記非晶質領域を形成する工程は、さらに、前記イオン衝撃を加えて前記第1半導体層の露出された上面から0.1μmないし4μmの深さをエッチングする工程を含み、そのエッチングされた面上に非晶質領域を形成することを特徴とする請求項20に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記成長基板は、サファイア、6H−SiC、MgAl2O3、Si(111)およびZnOからなる群から選択されたいずれか一つで形成されたことを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記III−V族半導体物質は、GaN、GaAsおよびInPから選択されたいずれか一つを含むことを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記イオン衝撃のためのイオンソースは、B、P、As、Sb、BF2、In、Ar、N、およびZnからなる群から選択された少なくともいずれか一つのイオンを含むことを特徴とする請求項18に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記イオン衝撃は、10−5Torr以下の真空圧力下で行われることを特徴とする請求項18に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記イオン衝撃のためのイオンソースは、RFイオンソース、放電タイプイオンソース、表面イオンソースまたは熱電子ソースであることを特徴とする請求項18に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第1半導体層の厚さは、1μm〜5μmに形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記非晶質領域の幅は、2μm〜30μmに形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記非晶質領域の厚さは、1Å〜5000Åに形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記結晶質領域の幅は、1μm〜20μmに形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記非晶質領域および前記結晶質領域は、反復して交互に形成されることによるストライプパターンで形成されることを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記ストライプパターンは、<1−100>方向に形成されることを特徴とする請求項33に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記結晶質領域を<11−20>方向に成長させて前記第2半導体層を形成することを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第1半導体層は、108〜1010/cm2の欠陥密度を有することを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第2半導体層は、104〜107/cm2の欠陥密度を有することを特徴とする請求項17に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記第1半導体層および第2半導体層は、窒化物半導体で形成されることを特徴とする請求項25に記載の半導体基板の製造方法。
- 上面にイオン衝撃による損傷によって形成された非晶質構造を有する非晶質領域と、非衝撃によって形成された結晶構造を有する結晶質領域と、が形成されたIII−V族半導体またはII−IV族半導体からなる第1半導体層と、
前記結晶質領域から垂直方向に結晶成長した垂直成長部と、前記垂直成長部から側面方向に結晶成長した側面成長部と、を備えることにより前記第1半導体層上に形成された第2半導体層と、
前記第2半導体層上に順次積層されたn型半導体層、活性層およびp型半導体層を有する半導体チップと、
を備えることを特徴とする半導体発光素子。 - III−V族半導体またはII−VI族半導体からなる第1半導体層を成長基板上に結晶成長させる工程と、
前記第1半導体層の表面上に局部的にイオン衝撃を加え、衝撃による損傷によって非晶質構造を有する非晶質領域を形成するとともに非衝撃によって結晶構造を有する結晶質領域を形成する工程と、
前記非晶質領域をマスクとして利用し、前記結晶質領域をシードとして利用して、前記結晶質領域をMOCVDによって垂直および側面方向に結晶成長させることにより、前記第1半導体層上に第1半導体層より低い欠陥密度を有する第2半導体層を形成する工程と、
前記第2半導体層上に順次にn型半導体層、活性層およびp型半導体層を形成する工程と、
を含むことを特徴とする半導体発光素子の製造方法。
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