JP2010021439A - Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 - Google Patents
Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2010021439A JP2010021439A JP2008181868A JP2008181868A JP2010021439A JP 2010021439 A JP2010021439 A JP 2010021439A JP 2008181868 A JP2008181868 A JP 2008181868A JP 2008181868 A JP2008181868 A JP 2008181868A JP 2010021439 A JP2010021439 A JP 2010021439A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- group iii
- iii nitride
- nitride semiconductor
- multilayer structure
- layer
- 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
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/0242—Crystalline insulating materials
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/0021—Reactive sputtering or evaporation
- C23C14/0036—Reactive sputtering
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C14/00—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material
- C23C14/06—Coating by vacuum evaporation, by sputtering or by ion implantation of the coating forming material characterised by the coating material
- C23C14/0641—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
- H01L33/12—Semiconductor devices with at least one potential-jump barrier or surface barrier specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
Abstract
【解決手段】サファイア基板11表面に、シード層12として、縦断面TEM(透過型電子顕微鏡)写真の200nm観察視野において結晶粒界が観察されないAlN結晶膜を形成させ、ついでIII族窒化物半導体からなる、n型半導体層14、発光層15およびp型半導体層16を積層してなるIII族窒化物半導体積層構造体20を製造するに際し、下記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1種の方法を用いてp型半導体層のキャリア濃度を増大化させる。(A)p型半導体層の成膜をN2主体のキャリアガスを用いて行なう。(B)p型半導体層の成膜終了後の冷却中の雰囲気をN2主体にする。(C)得られたIII族窒化物半導体積層構造体を熱処理する。(D)得られたIII族窒化物半導体積層構造体をN2プラズマ処理する。
【選択図】図1
Description
(i)基板とエピタキシャル膜の中間的な物理定数をもつ材料を介して成長を行うことによりエピタキシャル膜の品質を向上することができる。すなわち、格子定数、化学的性質、熱膨張係数などが中間的な性質を持つ薄膜を間に挟む。その場合には、基板の単結晶の性質をできるだけそのまま単結晶で受け継ぎたいので単結晶薄膜を挿入する必要がある。
(ii)目的の単結晶薄膜と同じ物質の多結晶あるいは非晶質の膜を挟む。通常、それを成膜する方法は単結晶成長温度よりも低い温度で成膜することによって作製する(特公昭62-29397号公報)。SOS(サファイア基板上のシリコン)などのエピタキシャル成長で検討されたのが始めである。そして、サファイア基板上のGaNでは低温バッファー層として成功を収めた。その機構は、バッファー層上ではGaNの核発生密度が高く、その中で結晶方位が良く揃った結晶粒のみが選別的に成長・合体することで粒界の発生を抑え、横成長方向の成長がバッファー層上で速いことを利用して平坦化するものである(赤崎勇ら、日本結晶成長学界誌Vol.13, No.4 ,1986, pp218-225;Vol.15 No.3-4, 1988, pp334-342;および Vol.20, No.4, 1993, pp346-354等)。
I.サファイア基板をNH3、N2H2 、有機アミン等の窒素原料ガス雰囲気中で熱処理することにより基板表面を単結晶AlN化する方法(特公平7-54806号公報 )またはNH3、N2H2雰囲気中でAlを蒸着させる化学蒸着方法(特公昭59-48796 号公報)。
II.AlNの単結晶成長が可能な高温に保ったサファイア基板上に有機アルミニウム,ハロゲン化アルミニウムあるいは金属アルミニウム蒸気等のアルミニウム原料ガスと窒素原料ガスを供給し単結晶AlN層を堆積する方法(特開平9−64477号公報)であり、通常1300℃程度の高温が必要となる。
III.500〜1000℃の低温でアルミニウム原料ガスと窒素原料ガスを供給し、数100〜1000Åの多結晶もしくはアモルファスAlN層を堆積した後、これより高温でアニールすることにより単結晶化する方法(特公平4−15200号公報、特開平5−41541号公報)。
(1)サファイア基板表面に、シード層として、縦断面TEM(透過型電子顕微鏡)写真の200nm観察視野において結晶粒界が観察されないAlN結晶膜を形成させ、ついでIII族窒化物半導体からなる、n型半導体層、発光層およびp型半導体層を積層してなるIII族窒化物半導体積層構造体を製造するに際し、下記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1種の方法を用いてp型半導体層におけるp型ドーパントのキャリア濃度を増大化させることを特徴とするIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(A)p型半導体層の成膜をN2主体のキャリアガスを用いて行なう。
(2)熱処理が100〜1000℃の温度で行なわれる上記(1)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(3)熱処理が電場を印加しながら行なわれる上記(1)または(2)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(4)熱処理が順方向に電場を流しながら行なわれる上記(1)〜(3)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(5)熱処理がUV照射しながら行なわれる上記(1)〜(4)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(6)AlN結晶膜は、その平面TEM写真の200nm四方観察視野において結晶粒界が観察されない上記(1)〜(5)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(7)AlN結晶膜表面の中心線表面粗さ(Ra)が2Å以下である上記(1)〜(6)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(8)AlN結晶膜の(0002)面と(10−10)のX線回折におけるロッキングカーブの半値幅がそれぞれ100arcsec以下および1.7度以下である上記(1)〜(7)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(9)AlN結晶膜中の酸素含有量が5原子%以下となるように制御してAlN結晶膜を形成する上記(1)〜(8)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(10)サファイア基板がC面サファイア基板である上記(1)〜(9)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(11)サファイア基板が0.1〜0.7度のオフ角を有する上記(1)〜(10)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(12)AlN結晶膜がスパッター法で堆積された上記(1)〜(11)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(13)スパッター法がRFスパッター法である上記(12)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(14)AlN結晶膜が、サファイア基板をプラズマ中に置いてスパッター法により堆積される上記(12)または(13)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(15)プラズマ放電中のガス分析において酸素起因ピークが認められない条件下でAlN結晶膜を形成することにより、酸素含有量が5原子%以下であるAlN結晶膜を得る上記(12)〜(14)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(16)サファイア基板表面をN2プラズマまたはO2プラズマ処理した後に、AlN単結晶膜が該サファイア基板表面に堆積される上記(1)〜(15)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(17)AlN結晶膜がサファイア基板表面に堆積される際の基板温度が300〜800℃である上記(1)〜(16)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法:
(18)AlN結晶膜の膜厚が10〜50nmである上記(1)〜(17)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(19)AlN結晶膜の膜厚が25〜35nmである上記(18)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(20)サファイア基板の直径が100mm以上である上記(1)〜(19)のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法;
(21)上記(1)〜(20)のいずれかに記載の製造方法により得られたIII族窒化物半導体積層構造体;
(22)上記(21)に記載のIII族窒化物半導体積層構造体を含む発光素子;
(23)n型半導体層上に負極を、p型半導体層上に正極をそれぞれ設けた上記(22)に記載の発光素子;
(24)上記(22)または(23)に記載の発光素子からなるランプ;
(25)上記(24)に記載のランプが組み込まれてなる電子機器;ならびに
(26)上記(25)に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置、
である。
(1)ベース圧力の真空度が低い。ベース圧力が10-4Paよりも真空度が高い場合は残っているガスはほとんどがH2OとH2である。H2Oはプラズマ中で分解してOを供給する。
(2)ベース圧力が十分低下しているときでもシールド表面にH2Oが付着しており、プラズマを発生させてシールドがプラズマに晒されたとき表面からH2Oがプラズマ中に放出される。プラズマに曝されるシールド類の脱ガス処理が不十分な場合に起こる。
(サファイア基板)
本発明においては、まずサファイア基板(11)表面(11a)を十分きれいに洗浄するのが好適である。洗浄に際しては、研磨剤の残りやサファイアの切りかすを代表例とするパーティクル;取扱時に付く表面傷、潜傷とよばれる非常になだらかな凹凸や微妙な組成変化;空気中に浮遊する有機物が表面についていく有機物の薄膜;ならびに工程で治具が接触することによって発生するパーティクルと環境に存在するゴミ、をできるだけ除去するのが好ましい。
(電圧の印加方法)
チャンバー内にプラズマを起こす方法は大きく分けると印加する電圧がDCかRFか、チャンバーをアースした場合電圧を印加する対象が、ターゲットか基板かで4種類に分類される。サファイア基板が絶縁性であること、ならびにターゲットの原子が飛び出すと基板表面についてしまう可能性があるので目的から外れてしまうこと、の2つの理由からサファイア基板の表面を成膜の直前に整える目的のためにはRF電圧を基板側に印加するのが望ましい。
(ガスの種類)
プラズマを発生させるガスの種類は特に制限されない。ただし、目的は表面の有機物を飛ばすことが主であり、サファイア基板表面の原子がたたき出されてしまうと表面のステップは乱れてしまうと考えられるので、反応性の高いガスの使用を避けるのが望ましい。また、不活性ガスであっても重い原子はやはり破壊力が勝ってしまうので望ましくない。He,H2が考えられるがプラズマ放電が安定しにくいという問題があり、安定するまでArを混ぜるとArの破壊力が問題になる。したがって、O2かN2が望ましい。しかし、O2はガスが微量でもチャンバー内に残ると次のAlNのスパッターのときに結晶成長を阻害するおそれもあるので、N2プラズマを使った処理が最も望ましい。もちろんプラズマを安定に保つ目的でAr等の希ガスを混合してもよい。
(印加パワー・ガス圧)
投入パワーは極力低い方がよく、プラズマが安定に保てる最低レベルでよい。本発明に用いるチャンバー・カソードのサイズでは投入パワーは10〜100W程度が最も適切な範囲である。ガス圧については高いと粒子は互いにぶつかり合って運動エネルギーを失なっていく。よって、ガス圧が低いと運動エネルギーの大きい粒子が基板表面を叩くことになるのでプラズマを安定に保てる範囲で高圧の方がよい。ただし、無理にガス圧を上げるとプラズマを安定に保つために大きいパワーが必要になる。パワーが100Wよりも高くなると表面を整える以上に欠陥を導入してしまうおそれがある。したがって、0.8〜1.5Paが最も適切な範囲である。
(温度)
サファイア基板の表面を整えるという目的のためには温度はあまり重要なパラメーターではない。室温から1000℃までのどの温度でも目的を達することができるが、好ましくは300〜950℃である。ただし、成膜の直前という観点からすると次の成膜と同じ温度が望ましい。800℃を超えるとダメージが大きくなりすぎる可能性もある。また、表面プラズマ処理を別のチャンバーで行うことも可能であり、スループットを上げられる、温度を別に設定できる、という利点を有するが、表面プラズマ処理から次の成膜までの時間を要し表面の汚染が起こる可能性があるという不利がある。
(ターゲットの種類・電圧・磁場印加方法)
チャンバー内にプラズマを起こす方法は大きく分けると印加する電圧がDCかRFか、チャンバーをアースした場合電圧をかける対象がターゲットか基板か、で4種類に分類される。AlNを成膜するためのターゲットとしては高純度AlNをターゲットとする場合と高純度AlをターゲットとしてガスにN2を入れてプラズマでN2を分解してAlとNとを反応させる場合とが考えられる。高純度AlN粉末を焼結しようとするとCeO2などの焼結助剤を入れる必要があり、高純度で緻密なAlNターゲットを得るのが難しいという問題がある。それに対して、高純度Alは6Nまで市販されている。本発明の目的のためには少なくとも5N以上の純度が好適である。DCで放電を起こす場合はターゲットが導電体であることが必須である。したがって、ターゲットに高純度AlNを選ぶと必然的に電圧の印加はRFでなければならない。ターゲットが高純度AlであればDCとRFの両方の可能性がある。ただし、Al表面でAlNができて絶縁化されてしまう場合があり、そうなると電荷が溜まって落雷現象が起こり得る。したがって、DCの場合はAlN膜が生成しないようにパルス印加が用いられ得る。DCとRFの利点・不利な点は以下の通りである。
DCの利点:電源が安価である。制御が楽である。カソードとアノードが明確であるのでプラズマで叩かれる場所と成膜する場所が決まる。不純物低減の設計がしやすい。
DCの不利な点:放電が安定する範囲が狭い。運動エネルギーの範囲が狭い。
RFの利点:放電が安定する範囲が広い。運動エネルギーの範囲が広い。
RFの不利な点:電源が高価である。マッチングボックスが必要で放電が形成されるまでの時間が遅い。カソードとアノードが明確ではないのでシールドのどこからでもプラズマにより粒子が叩き出される。不純物の低減の設計が困難である。
(ガスの種類)
プラズマを発生させるガスの種類は、ターゲットがAlNならばAr,Xe、Kr等の有効な質量を持つ希ガス(好ましくはAr)のみでも可能である(以下、希ガスとしてArについて説明する)が、ターゲットがAlの場合はArとN2が必要である。N2のみであるとAl原子が叩き出される前にAlNとなってしまってほとんど成膜速度が出てこない。Arのみであると金属Alの薄膜が成膜される。N2の量を増やしていくとAlNが形成されていくが、N2のガス分圧が低いとAlNのN2が不足し膜に色がついてしまう。Alで飛び出した原子を丁度窒素化するためには活性化したN2が叩き出されてくるAl原子の数にあっている必要がある。過剰にあるとAlN結晶膜に欠陥が大量に導入されて着色される。したがって、ArとN2とを適切な比率で混合したガスを用いるのが好適である。適切な比率はガス圧と印加パワーによっても変化する。Alが叩き出される速度は印加パワーには依存するが、ガス圧には依存しない。ところがN2の活性化率はガス圧が低い方が高い。したがって、ガス圧が低い場合にはArの比率を下げるのが好適あり、印加パワーが高い場合もArの比率を下げるのが好適である。ここで本発明に用いる窒素原料としては、一般に知られているNH3などの化合物を用いることができる。窒素ガスを窒素原料として用いた場合、装置が簡便で済む代わりに、N2は非常に安定で活性化しにくいので高い反応速度を得るのが難しい。本発明においてはサファイア基板をプラズマの中に置くことにより、N2が基板表面近傍で活性化することを利用するので、N2もアンモニアには劣るが利用可能な程度の成膜速度を得ることができる。
(ターゲットとサファイア基板の距離)
サファイア基板が直径100mmの場合、全面を均一に成膜するためにはターゲットの大
きさは直径200mm程度が必要である。プラズマを安定にするために磁場をかけるのが一般的であるが、磁石を置く場所としてはターゲットの裏側になる。そうするとターゲット表面に磁場が集中するのでプラズマ密度もターゲット表面が高くなる。本発明では高エネルギーを持ったプラズマ粒子同士を基板表面で反応させるのが目的であるので、プラズマ密度ができるだけ高いところに基板を配置するのが好適である。ターゲットと基板の距離を離し過ぎると基板をプラズマ密度の高い所に置くことができなくなるので好ましくない。たとえば、直径200mmのターゲットに対してターゲットとサファイア基板の距離は40〜80mm程度が好適である。この距離は、本発明においては、サファイア基板をプラズマ中に置くことによりスパッター法によりAlN結晶膜が堆積されるので好ましい。
(プラズマの形状とプラズマを閉じ込める体積)
プラズマがチャンバーの壁面まで届いてしまうと壁面が汚れて其れを取り除くのは困難であるので、プラズマを閉じ込めるためにシールドを用いるのが一般的である。シールドはチャンバー壁面が汚れるのを防ぐためだけではなく、チャンバーにアースされていれば電極の働きをしており、プラズマの形状を規定する。真空度を上げるためには排気効率を良くする必要があり、そのためにはできるだけ小さいチャンバーの方がよい。しかしプラズマをあまり小さい所に閉じ込めるとシールドがプラズマで叩かれてシールドの成分が成膜される膜まで入ってしまう。特にシールド表面には必ず水分子が付いており、これがプラズマで叩かれて放出されると膜の中までOH,Oが入り込む。したがってターゲットに近接した寸法ではなく、ある程度離してシールドを配置するのが好ましく、少なくとも直径300mm程度以上が好ましい。
(ガス圧力・印加パワー)
ベース圧力が基本的には膜質を決めると考えられる。本発明では1×10-5Pa以下、好ましくは5×10-6Pa以下、の高真空が好適である。それより低真空度であると膜中に雰囲気から入る酸素などの不純物が成膜されたAlN中に入ってしまい、結晶に欠陥が導入されてしまうおそれがある。またベース圧力が十分下がっていてもプラズマを立てた時にシールド表面の水分などの不純物が叩き出されて膜質が低下することがある。
(成膜温度)
成膜時の基板温度は、300〜800℃であることが望ましい。300℃未満の温度では、原子が基板に到達して単結晶を作るために移動する距離が十分ではなくなるので全面を覆うことができず、ピットが生成し始めやすい。基板表面で本発明のシード層を作製するという観点ではAlNが分解し始める温度まで上げた方が有利であり、その温度は1200℃程度であるので、上限はもっと高い温度であるが、基板周りの固定ジグ、シールドも並行して温度が上がるためにそこからの脱ガスが多くなり不純物混入が増えてしまうので、あまり高い温度に設定しても結果は必ずしもよくならない。したがって、実際のプロセスでは800℃よりも上げない方がよい。ただし、より高温にしても高真空度が維持できる構造が達成できればより高い温度で成膜する方が結晶性を上げるのにさらに有利になると考えられる。
(n型半導体層)
n型コンタクト層(14b)およびn型クラッド層(14c)を含むn型半導体層(14)において、n型コンタクト層(14b)の下に下地層(14a)を設けることができる。下地層(14a)に用いる材料としては、即ちGaN系化合物半導体が用いられ、特に、AlGaN、又はGaNを好適に用いることができる。下地層の膜厚は0.1μm以上が好ましく、より好ましくは0.5μm以上であり、1μm以上が最も好ましい。
(p型半導体層)
p型クラッド層(16a)及びp型コンタクト層(16b)はp型半導体層(16)を構成する。p型クラッド層(16a)としては、そのバンドギャップエネルギーが発光層(15)のバンドギャップエネルギーより大きくなる組成であり、発光層(15)へのキャリアの閉じ込めができるものであれば特に限定されない。たとえばAlGaNが好適に使用される。p型クラッド層(16a)の膜厚は、特に限定されないが、好ましくは1〜400nmである。
(発光層)
発光層(15)も特に制限されないが、障壁層(バリア層)(15a)となるn型GaN層と井戸層(15b)となるGaInN層を交互に積層させた多重量子井戸構造を有するのが好適である。
(透明電極/正極ボンディングパッドおよび負極ボンディングパッドの作成)
このようにして得られた積層半導体層(20)のp型コンタクト層(16b)の上に、フォトリソグラフィー法を用いて透光性正極(17)を作製する。後述するように、透光性正極(17)上には正極ボンディングパッド(18)が形成される。
(A)p型半導体層の成膜をN2主体のキャリアガスを用いて行なう。
すなわち、p型半導体層の成膜に際して、N2を主体とするキャリアガスを用いることにより、MgとHとの複合体の形成を阻止して、MgをGaサイトに入り易くさせ、熱処理無しにMgを活性化させることができる。N2が主たるキャリアガスであればよく、たとえば、N2に対して3vol%程度以下の少量の水素ガスを併用することもできる。
(B)p型半導体層の成膜終了後の冷却中の雰囲気をN2主体にする。
(C)得られたIII族窒化物半導体積層構造体を熱処理する。
(D)得られたIII族窒化物半導体積層構造体をN2プラズマ処理する。N2プラズマはN2/O2 (5:3)プラズマのように酸素を含むものであってもよく、たとえば10Pa、100W、400℃の条件で行うことができ、特に制限されない。
ア GaN系結晶はGaNのNが飛びやすく、結晶中に窒素(N)空孔ができやすい。このN空孔が存在すると不純物をドープしなくても低抵抗のn型半導体となりやすい。このためp型不純物をドープしても単純にはP型半導体にならず、n型を絶縁体にするという結果になりやすい。
イ GaN系半導体の成長中または成長後にN源であるNH3 が分解すると、Nを供給すると同時に水素原子が発生し、p型ドーパントであるMgとこの水素原子が結合して、これらp型ドーパントがアクセプターとして機能するのを妨げ、その結果このp型不純物をドープしても半導体とはならずに高抵抗を示す。
(1)AlN結晶膜シード層
直径100mm厚さ0.9mmのC面サファイア基板(11)を用意した。基板はオフ角0.35度で切り出してあり、表面(11a)はRa≦2Åであった。この基板を投入直前に純水を500rpmで回転している箇所にかけて洗浄し、その後2000rpmに回転数を上げて乾燥した。5Nの高純度Alのターゲットがついたスパッター機にセットしてシード層(12)を成膜した。ターゲット直径は200mmでターゲットとサファイア基板の距離(TS距離)は60mmである。表面プラズマ処理の印加方法としてはサファイア基板とチャンバーの間にRFパワーを印加した。AlNシード成膜の印加方法はターゲットとチャンバーの間にRFパワーを印加した。成膜条件は次のとおりであり、表面を整えるための表面プラズマ処理とAlN成膜のための処理の2段階になっている。
ヒーター温度 600℃、Ar流量 0sccm、N2流量 75sccm、印加パワー 30W,トータルガス圧 1.0Pa、ベース圧力 4×10-6Pa、TS距離 60mm、印加時間15秒
(AlN成膜)
ヒーター温度 600℃、Ar流量 25sccm、N2流量 75sccm、印加パワー 1500W,トータルガス圧 0.5Pa、ベース圧力 4×10-6Pa、TS距離 60mm、印加時間100秒
処理終了後、装置からウエハーを取り出し、XRD測定を行った。得られたAlNシード膜の特性は次のとおりであった。
図3および図4は、それぞれ得られたAlN結晶膜のシード層(12)の縦断面TEM写真および平面TEM写真を示す。図3において見られる2つの層は、下層がサファイア基板、上層がAlN結晶膜シード層を示す。図3の視野は約60nmであるが、それをずらしながら4視野観察したが、格子像の濃淡は見られず結晶粒界は観察されなかった。図4においては50nm x 60nmの視野であるが、少しずつずらして200nm四方観察した結果、柱状結晶に対応する結晶粒界は観察できなかった。
(2)GaN系半導体積層構造体
次にMOCVD法によりGaN系半導体層(20)を成長させた。成長条件は次のとおりである。
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 1100℃;H2流量 30slm;N2流量 0slm;TMG流量 300sccm;NH3流量 7slm;SiH4流量 0sccm
(イ n−コンタクト層(14b)(n−GaN))
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 1100℃;H2流量 30slm;N2流量 0slm;TMG流量 300sccm;NH3流量 7slm;SiH4流量 120sccm
(ウ n−クラッド層(14c))
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 760℃;H2流量 0slm;N2流量 50slm;TMG流量 0sccm;TEG流量 250sccm;NH3流量 18slm;TMI流量 20sccm;SiH4流量 50sccm;Cp2Mg流量 0sccm
(エ 発光層(15))
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 760/980℃;H2流量 0slm;N2流量 50slm;TMG流量 0sccm;TEG流量 150sccm;NH3流量 18slm;TMI流量 120/0sccm;SiH4流量 0/30sccm;Cp2Mg流量 0sccm
(オ p−クラッド層(16a))
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 1040℃;H2流量 30slm;N2流量 0slm;TMG流量 180sccm;TEG流量 0sccm;NH3流量 21slm;TMI流量 0sccm;SiH4流量 0sccm;Cp2Mg流量 130sccm
(カ p−コンタクト層(16b))
トータルガス圧力 400mbar;サセプター温度 1040℃;H2流量 30slm;N2流量 0slm;TMG流量 180sccm;TEG流量 0sccm;NH3流量 21slm;TMI流量 0sccm;SiH4流量 0sccm;Cp2Mg流量 260sccm
なお、成長速度はいずれも2μm/hrであった。
MOCVD炉からウエハーを取り出し、N2プラズマ処理装置に移した。ベース圧力は7x10-6Paになっている真空装置で、ウエハーをAlN製のウエハーホルダーに載せ、ロードチャンバーからロボットのあるトランスファーチャンバーに移し、ついでプラズマ処理チャンバーに移した。PBN(熱分解窒化ホウ素)コートのカーボン平面ヒーターにウエハーを密着させる形でチャックした。チャックの材質はMoであり表面をAlN溶射でコートされている。ウエハーの対面60mmのところに表面Alの板の裏に永久磁石を配置し、Al板には配管を通して冷却水を流した。はじめにダミー基板を入れてチャックした後、Al板とチャンバーの間にDC電圧を印加してArガスを0.5Paで導入し放電を起こしてAl板の表面をスパッターでたたき出し、表面をエッチングした。その他のシールドはチャンバーから熱的に浮かし、ダミー基板が1000℃になるまで加熱した。その結果、すべてのシールドが200℃以上に加熱された。
なお、p−GaNコンタクト層のロッキングカーブ半値幅は、(0002)面と(10−10)面でそれぞれ45arcsecおよび215arcsecであった。
(3)LEDチップ
上記のp型コンタクト層を備えたエピタキシャル積層構造体ウエハーを用いてLEDチップを作製した。先ず、p型コンタクト層上に、スパッタ法によってITOよりなる正極を形成した。以下の操作により、窒化ガリウム系化合物半導体上に、ITOよりなる導電性透光性酸化物電極層の形成を行った。
(4)パッケージ
次に、外形寸法3.5mm x 2.8mm x1.6mmtのトップビューパッケージ用のリードフレーム上にチップをエポキシ接着剤でボンディングし、負極および正極を各々、金(Au)線でリードフレームと結線した。その後シリコーン樹脂の封止剤で封止した。このような工程で作製したトップビューパッケージで負極および正極間に順方向電流を流して電気的特性及び発光特性を積分球で評価した。その結果は次のとおりであった。
なお、If,Vf(1μA),Vf(20mA),IR(20V),VR(10μA)およびPoの値の持つ物理的意味づけは以下のとおりである。
Ifは発光させている電流値である。Vf(1μA)は1μA順方向に電流を流したときの電圧である。発光する前の電流値であるので、リークがあるとその分値が下がってくる。よってできるだけ高い値の方がよい。Vf(20mA)はいわゆる駆動電圧であり、できるだけ低い方がよい。P型半導体層のキャリア濃度が十分高くないとPコンタクトでオーミックが取れず、この値が跳ね上がる。IR(20V)は逆方向に20Vかけたときの漏れ電流である。リーク特性を表す。信頼性との相関があり、キャリア濃度が上がって輝度が上がってもこの値が大きくなってくると不適である。VR(10μA)は逆方向に10μA流したときの電圧である。大きいリークがなければ普通は20V以上になる。20Vが上限なので問題が無ければ20Vの表示になる。20V未満の場合はリークが大きすぎることになる。IRとVRは当然ながら相関する。IRが大きいものはVRが20V以下になる。ただしVRが20Vの物の中でもリーク特性の差がIR値から見ることができる。Poは20mA流したときの出力である。有効に光で取り出すことができたエネルギーである。Pコンタクト層のキャリア濃度はまずVfに最も敏感に効いてくるが、同じVfであっても、キャリア濃度によって出力が異なる。実施例、比較例の範囲ではPコンタクトのキャリア濃度以外は同じにそろえているので、p-GaN層のキャリア濃度がPoと相関する。
なお、直径100mmのウエハーから外観不良品を除いて約50000個のLEDが得られた。
比較例1
GaN系積層構造体をN2プラズマ処理しない点を除いて実施例1と同様な方法で得られたパッケージで負極および正極間に順方向電流を流して電気的特性及び発光特性を積分球で評価した。その結果は次のとおりであった。
実施例2〜4 (熱処理)
実施例1と同様な方法で作成したGaN系積層構造体ウエハーをMOCVD炉から取り出し、プラズマ処理装置に移した。プラズマ処理チャンバーにウエハーを投入し、プラズマを形成させないで、熱処理を行なった。すなわち、大気圧のままN2を500sccm流し、ヒーターのパワーのみを入れて650℃まで20秒で昇温し、その温度に1分間(実施例2)、5分間(実施例3)、20分間(実施例4)保持して電源を切った。温度が100℃以下に下がった時点でウエハーを取り出した。
実施例1と同様にしてパッケージを作製し、その電気的特性及び発光特性を積分球で評価した。その結果は次のとおりであった。
(実施例2)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.37V;Ir(20V)(直流逆電流)0.08μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)14.7mW;λd(発光波長)461nm
(実施例3)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.33V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.15V;Ir(20V)(直流逆電流)0.06μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)15.9mW;λd(発光波長)460nm
(実施例4)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.31V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.06V;Ir(20V)(直流逆電流)0.18μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.5mW;λd(発光波長)459nm
実施例5〜7 (熱処理)
プラズマ処理装置に流しているN2を止め、30分真空に引いたところ8x10−6Paになった。実施例1と同様な方法で作成したGaN系積層構造体ウエハーをプラズマ処理チャンバーに投入し、プラズマを形成させないで、熱処理を行なった。すなわち、300WのRFパワーを印加して温度を350℃に20秒で昇温した。高真空であるのでRFパワーを印加しても放電は起こらず、電場のみがウエハーにかかった。その温度で1分間(実施例5)、5分間(実施例6)および20分間(実施例7)保持して電源を切った。温度が100℃以下に下がった時点でウエハーを取り出した。
(実施例5)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.32V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.08V;Ir(20V)(直流逆電流)0.09μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.8mW;λd(発光波長)460nm
(実施例6)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.35V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.06V;Ir(20V)(直流逆電流)0.08μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.9mW;λd(発光波長)460nm
(実施例7)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.33V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.04V;Ir(20V)(直流逆電流)0.07μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.8mW;λd(発光波長)461nm
実施例8〜10 (N2雰囲気下で冷却)
実施例1と同様な方法でP-コンタクト層まで成長させた後、TMGとCp2Mgのガスを切り、ほぼ同時に電源を切った。このとき、次の(i)〜(iii)のいずれかの処理を行った。
(i)(実施例8)同時にNH3とH2とを切り、N2の流量を30L/minにした。切り替わったときの温度は980℃であった。
(ii)(実施例9)電源を切った15秒後にNH3とH2とを切り、N2の流量を30L/minにした。切り替わったときの温度は820℃であった。
(iii)(実施例10)30秒後にNH3とH2とを切り、N2の流量を30L/minにした。切り替わったときの温度は690℃であった。
(実施例8)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.26V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.09V;Ir(20V)(直流逆電流)1.08μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)15.9mW;λd(発光波長)461nm
(実施例9)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.29V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.14V;Ir(20V)(直流逆電流)0.57μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)15.3mW;λd(発光波長)462nm
(実施例10)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.30V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.17V;Ir(20V)(直流逆電流)0.25μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)14.9mW;λd(発光波長)463nm
実施例11〜13 (N2キャリアガスを用いてp型半導体層を成膜)
実施例1と同様な方法でMQWを成長させたあとキャリアガスをH2に入れ替えず、N2のままpクラッド層とpコンタクト層を成長させた。成長条件は以下のように変更した。トータルガス圧200mbar, サセプター温度 1015℃、N2流量30slm, H2流量 0slm、TMG流量230sccm, TMA流量120/0(p-clad/p-contact)NH3流量21slm、Cp2Mg流量 290sccm/980sccm
成長終了後にTMGとCp2Mgとを切ると同時に電源を切り、自然冷却させた(実施例11)。
(実施例11)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.21V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.14V;Ir(20V)(直流逆電流)2.35μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)14.8mW;λd(発光波長)464nm
(実施例12)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.19V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.19V;Ir(20V)(直流逆電流)3.56μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)13.9mW;λd(発光波長)467nm
(実施例13)
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.13V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.45V;Ir(20V)(直流逆電流)4.36μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)12.8mW;λd(発光波長)471nm
実施例14〜23
実施例1におけるN2プラズマ処理における放電条件(温度100℃、N2ガス圧力 3.0Pa、パワー50W,時間60秒)を、次のように変更した以外は実施例1と同様にして、パッケージを作製し、その電気的特性及び発光特性を積分球で評価した。その結果は次のとおりであった。
(実施例14):温度100℃を温度300℃に変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.29V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.05V;Ir(20V)(直流逆電流)0.03μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)17.5mW;λd(発光波長)461nm
(実施例15):温度100℃を温度1000℃に変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.31V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.07V;Ir(20V)(直流逆電流)1.50μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)15.9mW;λd(発光波長)460nm
(実施例16):温度100℃を温度300℃に、N2ガス圧力3.0Paを10.0Paに変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.32V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.02V;Ir(20V)(直流逆電流)0.07μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.5mW;λd(発光波長)461nm
(実施例17): N2ガス圧力3.0Paを0.3Paに変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.03V;Ir(20V)(直流逆電流)0.13μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.8mW;λd(発光波長)460nm
(実施例18):パワー50Wを100Wに変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.31V;Vf(20mA)(駆動電圧)2.99V;Ir(20V)(直流逆電流)1.60μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.9mW;λd(発光波長)460nm
(実施例19):パワー50Wを200Wに変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.01V;Ir(20V)(直流逆電流)1.26μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)14.9mW;λd(発光波長)460nm
(実施例20):パワー50Wを500Wに変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.17V;Ir(20V)(直流逆電流)1.68μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)14.6mW;λd(発光波長)459nm
(実施例21):パワー50Wを500Wに、処理時間60秒を10秒に変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.32V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.3V;Ir(20V)(直流逆電流)0.02μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)10.6mW;λd(発光波長)461nm
(実施例22):処理時間60秒を120秒に変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.03V;Ir(20V)(直流逆電流)0.18μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.6mW;λd(発光波長)461nm
(実施例23):処理時間60秒を240秒に変更
If(直流順電流)20mA;Vf(1μA)(直流順電圧)2.34V;Vf(20mA)(駆動電圧)3.02V;Ir(20V)(直流逆電流)0.58μA;Vr(10μA)(直流逆電圧)20V;Po(積分球で測定された発光出力)16.1mW;λd(発光波長)460nm
10 III族窒化物半導体積層構造体
11 サファイア基板
12 シード層
14 n型半導体層
15 発光層
16 p型半導体層
17 透光性正極
18 正極ボンディングパッド
19 負極ボンディングパッド
20 III族窒化物半導体層
Claims (26)
- サファイア基板表面に、シード層として、縦断面TEM(透過型電子顕微鏡)写真の200nm観察視野において結晶粒界が観察されないAlN結晶膜を形成させ、ついでIII族窒化物半導体からなる、n型半導体層、発光層およびp型半導体層を積層してなるIII族窒化物半導体積層構造体を製造するに際し、下記(A)〜(D)から選ばれる少なくとも1種の方法を用いてp型半導体層におけるp型ドーパントのキャリア濃度を増大化させることを特徴とするIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
(A)p型半導体層の成膜をN2主体のキャリアガスを用いて行なう。
(B)p型半導体層の成膜終了後の冷却中の雰囲気をN2主体にする。
(C)得られたIII族窒化物半導体積層構造体を熱処理する。
(D)得られたIII族窒化物半導体積層構造体をN2プラズマ処理する。 - 熱処理が100〜1000℃の温度で行なわれる請求項1に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- 熱処理が電場を印加しながら行なわれる請求項1または2に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- 熱処理が順方向に電流を流しながら行なわれる請求項1〜3のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- 熱処理がUV照射しながら行なわれる請求項1〜4のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜は、その平面TEM写真の200nm四方観察視野において結晶粒界が観察されない請求項1〜5のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜表面の中心線表面粗さ(Ra)が2Å以下である請求項1〜6のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜の(0002)面と(10−10)のX線回折におけるロッキングカーブの半値幅がそれぞれ100arcsec以下および1.7度以下である請求項1〜7のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜中の酸素含有量が5原子%以下となるように制御してAlN結晶膜を形成する請求項1〜8のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- サファイア基板がC面サファイア基板である請求項1〜9のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- サファイア基板が0.1〜0.7度のオフ角を有する請求項1〜10のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜がスパッター法で堆積された請求項1〜11のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- スパッター法がRFスパッター法である請求項12に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜が、サファイア基板をプラズマ中に置いてスパッター法により堆積される請求項12または13に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- プラズマ放電中のガス分析において酸素起因ピークが認められない条件下でAlN結晶膜を形成することにより、酸素含有量が5原子%以下であるAlN結晶膜を得る請求項12〜14のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- サファイア基板表面をN2プラズマまたはO2プラズマ処理した後に、AlN単結晶膜が該サファイア基板表面に堆積される請求項1〜15のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜がサファイア基板表面に堆積される際の基板温度が300〜800℃である請求項1〜16のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜の膜厚が10〜50nmである請求項1〜17のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- AlN結晶膜の膜厚が25〜35nmである請求項18に記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- サファイア基板の直径が100mm以上である請求項1〜19のいずれかに記載のIII族窒化物半導体積層構造体の製造方法。
- 請求項1〜20のいずれかに記載の製造方法により得られたIII族窒化物半導体積層構造体。
- 請求項21に記載のIII族窒化物半導体積層構造体を含む発光素子。
- n型半導体層上に負極を、p型半導体層上に正極をそれぞれ設けた請求項22に記載の発光素子。
- 請求項22または23に記載の発光素子からなるランプ。
- 請求項24に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
- 請求項25に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008181868A JP2010021439A (ja) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 |
PCT/JP2009/062848 WO2010005111A1 (ja) | 2008-07-11 | 2009-07-09 | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008181868A JP2010021439A (ja) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2010021439A true JP2010021439A (ja) | 2010-01-28 |
Family
ID=41507217
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008181868A Pending JP2010021439A (ja) | 2008-07-11 | 2008-07-11 | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 |
Country Status (2)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2010021439A (ja) |
WO (1) | WO2010005111A1 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018041967A (ja) * | 2010-12-16 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Pvdにより形成される窒化アルミニウム緩衝層を有する窒化ガリウムベースのledの製造 |
JP2019151520A (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | 国立大学法人三重大学 | 基板および基板の製造方法 |
WO2020184319A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法 |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0797300A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-04-11 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム系結晶の熱処理方法 |
JPH09162442A (ja) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Pioneer Electron Corp | Iii族窒化物半導体発光素子製造方法 |
JP2006080274A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エッチング方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2007258248A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Rohm Co Ltd | GaN系半導体素子の製造方法及びGaN系半導体素子 |
WO2008081717A1 (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Showa Denko K.K. | Iii族窒化物半導体層の製造方法、及びiii族窒化物半導体発光素子、並びにランプ |
-
2008
- 2008-07-11 JP JP2008181868A patent/JP2010021439A/ja active Pending
-
2009
- 2009-07-09 WO PCT/JP2009/062848 patent/WO2010005111A1/ja active Application Filing
Patent Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH0797300A (ja) * | 1993-09-27 | 1995-04-11 | Hitachi Cable Ltd | 窒化ガリウム系結晶の熱処理方法 |
JPH09162442A (ja) * | 1995-12-12 | 1997-06-20 | Pioneer Electron Corp | Iii族窒化物半導体発光素子製造方法 |
JP2006080274A (ja) * | 2004-09-09 | 2006-03-23 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | エッチング方法及び半導体装置の製造方法 |
JP2007258248A (ja) * | 2006-03-20 | 2007-10-04 | Rohm Co Ltd | GaN系半導体素子の製造方法及びGaN系半導体素子 |
WO2008081717A1 (ja) * | 2006-12-22 | 2008-07-10 | Showa Denko K.K. | Iii族窒化物半導体層の製造方法、及びiii族窒化物半導体発光素子、並びにランプ |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2018041967A (ja) * | 2010-12-16 | 2018-03-15 | アプライド マテリアルズ インコーポレイテッドApplied Materials,Incorporated | Pvdにより形成される窒化アルミニウム緩衝層を有する窒化ガリウムベースのledの製造 |
JP2019151520A (ja) * | 2018-03-02 | 2019-09-12 | 国立大学法人三重大学 | 基板および基板の製造方法 |
WO2020184319A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2020-09-17 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法 |
JPWO2020184319A1 (ja) * | 2019-03-12 | 2021-10-14 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法 |
JP7077474B2 (ja) | 2019-03-12 | 2022-05-30 | 三井金属鉱業株式会社 | スパッタリングターゲット材及びその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2010005111A1 (ja) | 2010-01-14 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US8471266B2 (en) | Group III nitride semiconductor multilayer structure and production method thereof | |
JP2009283785A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 | |
JP5812166B2 (ja) | 窒化物半導体の結晶成長方法 | |
US8309982B2 (en) | Group-III nitride semiconductor light-emitting device, method for manufacturing the same, and lamp | |
KR101067122B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 반도체의 제조 방법, ⅲ족 질화물 반도체 발광 소자의 제조 방법 및 ⅲ족 질화물 반도체 발광 소자, 및 램프 | |
EP2019437B1 (en) | Iii nitride compound semiconductor laminated structure | |
KR101074178B1 (ko) | Ⅲ족 질화물 화합물 반도체 발광 소자의 제조 방법, 및 ⅲ족 질화물 화합물 반도체 발광 소자, 및 램프 | |
WO2009148075A1 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法、iii族窒化物半導体発光素子、およびランプ | |
JP2009277882A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法及びiii族窒化物半導体発光素子、並びにランプ | |
JP2010073760A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 | |
JP2009016531A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子及びその製造方法、並びにランプ | |
WO2008075559A1 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びiii族窒化物半導体発光素子、並びにランプ | |
EP2071053B1 (en) | Filming method for iii-group nitride semiconductor laminated structure | |
JP7352271B2 (ja) | 窒化物半導体基板の製造方法 | |
JP2004111848A (ja) | サファイア基板とそれを用いたエピタキシャル基板およびその製造方法 | |
JP2008166393A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法 | |
JP2011103472A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体 | |
JP2009283895A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体 | |
JP2010021439A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 | |
JP2008115463A (ja) | Iii族窒化物半導体の積層構造及びその製造方法と半導体発光素子とランプ | |
JP2009161434A (ja) | Iii族窒化物半導体結晶の製造方法及びiii族窒化物半導体結晶 | |
JP2008294449A (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法及びiii族窒化物半導体発光素子並びにランプ | |
JP2009054767A (ja) | Iii族窒化物半導体の積層構造及びその製造方法と半導体発光素子とランプ | |
JP2008177523A (ja) | Iii族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法、及びiii族窒化物化合物半導体発光素子、並びにランプ | |
JP2008311420A (ja) | スパッタターゲットの製造方法、スパッタターゲット、スパッタ装置、iii族窒化物化合物半導体発光素子の製造方法、及びiii族窒化物化合物半導体発光素子、並びにランプ |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20110405 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130122 |
|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20130213 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20130325 |
|
A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20131105 |