JP2010001192A - 半導体デバイス、窒化物半導体基板及びその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 この窒化物半導体基板は、基板(A、B,D1)と、基板(A、B,D1)上に形成され離間した結晶成長制限部Cと、基板(A、B,D1)及び結晶成長制限部Cを被覆し、その露出表面の、Z軸に平行な断面(XZ断面)が、波の形状を構成し、この波の形状が多角形状になまっている窒化物半導体からなる波状層(D2,E,F2)と、波状層(D2,E,F2)上に形成され窒化物半導体からなる平坦化層Gとを備えている。形状変更層F2の露出表面が熱処理によって多角形状になまっているため、埋め込む山谷差が小さくなり、埋め込み体積が減るため、埋め込み成長がし易く、平坦化層Gが形状変形層F2内に緻密に埋まっている。
【選択図】図2
Description
この製造方法において、基板としてサファイア基板を用いた場合においても、サファイア基板上に緩衝層と下地層を積層することで、窒化物半導体からなる下地層の結晶性を改善し、この上に別の窒化物半導体層が高い結晶性で成長することができる。
(第1実施形態)
・形状変形層(第2被覆層)F1:GaN
・形状制御層(第1被覆層)E:AlXGa1−XN、(X=0.1)
・凹凸層D2:GaN
・結晶成長制限部C:SiO2
・下地層D1:GaN
・緩衝層B:GaN
・基板A:サファイア
(第2実施形態)
(第3実施形態)
(第4実施形態)
(LED構造)
(LD構造)
以上、説明したように、上述の窒化物半導体基板は、基板((A,B,D1)、又はA)と、基板上に形成されX軸方向に沿って周期的に離間した結晶成長制限部Cと、基板及び結晶成長制限部Cを被覆し、その露出表面の、層の厚み方向に平行な断面(XZ断面)が、周期的な波の形状を構成し、この波の形状は多角形状になまっている窒化物半導体からなる波状層(D2,E,F2)と、波状層上に形成され窒化物半導体からなる平坦化層Gとを備えている。
(実施例I)
従来例Iに係る窒化物半導体基板は、実施例Iにおいて、平坦化層Gの下地になる層として、形状制御層E及び形状変形層F2の形成を省略し、三角状波形状の凹凸層D2を平坦化層Gの下地層として製造した。なお、この鋭利な凹凸層D2は、融点を超える熱処理によってなまされていない。この凹凸層D2上に、実施例Iと同一の平坦化層を形成し、その上に実施例Iと同一のMQW層を形成した。平坦化層G及びMQW層の両者の組成、構造は、実施例Iと同一である。比較例Iのサンプルの表面モフォロジにおいては、埋め込み残り穴、及びクラックが観察された。
Claims (9)
- 基板と、
前記基板上に部分的に形成された結晶成長制限部と、
前記基板及び前記結晶成長制限部を被覆し、その露出表面の、層の厚み方向に平行な断面が、波形状を構成し、前記波形状はなまっている窒化物半導体からなる波状層と、
前記波状層上に形成され窒化物半導体からなる平坦化層と、
を備えることを特徴とする窒化物半導体基板。 - 前記波状層は、単一の窒化物半導体層からな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。
- 前記波状層は、
前記基板上に成長した窒化物半導体からなる凹凸層と、
前記凹凸層の表面を被覆する窒化物半導体からなる第1被覆層と、
前記第1被覆層の表面を被覆する窒化物半導体からなる第2被覆層と、
からなり、
前記第2被覆層の融点は、前記第1被覆層の融点よりも低い、
ことを特徴とする請求項1に記載の窒化物半導体基板。 - 前記基板は、
サファイア基板と、
前記サファイア基板上に成長した緩衝層と、
前記緩衝層上に成長した窒化物半導体からなり前記緩衝層よりも厚い下地層と、
を有することを特徴とする請求項1乃至3のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板。 - 請求項1乃至4のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板と、
前記窒化物半導体基板上に形成された半導体機能素子と、
を備えることを特徴とする半導体デバイス。 - 基板上に結晶成長制限部を部分的に形成する第1工程と、
前記基板の前記結晶成長制限部間の領域を埋めるように窒化物半導体層を成長させ、前記窒化物半導体層を横方向にも成長させて前記結晶成長制限部上の領域にも前記窒化物半導体層を成長させ、前記窒化物半導体層の露出表面の、層の厚み方向に平行な断面が、波形状を構成する波状層を形成する第2工程と、
前記波状層を熱処理し、前記波状層の露出表面をなまらせる第3工程と、
前記第3工程の後に前記波状層の露出表面上に窒化物半導体からなる平坦化層を成長させる第4工程と、
を備えることを特徴とする窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記波状層は、単一の窒化物半導体層からなることを特徴とする請求項6に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
- 前記波状層は、
前記基板上に成長した窒化物半導体からなる凹凸層と、
前記凹凸層の表面を被覆する窒化物半導体からなる第1被覆層と、
前記第1被覆層の表面を被覆する窒化物半導体からなる第2被覆層と、
からなり、
前記第2被覆層の融点は、前記第1被覆層の融点よりも低い、
ことを特徴とする請求項6に記載の窒化物半導体基板の製造方法。 - 前記基板は、
サファイア基板と、
前記サファイア基板上に成長した緩衝層と、
前記緩衝層上に成長した窒化物半導体からなり前記緩衝層よりも厚い下地層と、
を有することを特徴とする請求項6乃至8のいずれか1項に記載の窒化物半導体基板の製造方法。
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-
2008
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