JP2012015555A5

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Publication number: JP2012015555A5
Application number: JP2011228092A
Authority: JP
Filing date: 2011-10-17
Publication date: 2012-03-22
Anticipated expiration: 2029-06-30

Claims

ＧａＮ系半導体光素子であって、
第１のＧａＮ系半導体からなり、該第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面から該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に６７度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜した主面を有する基板と、
前記主面上に設けられたＧａＮ系半導体エピタキシャル領域と、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域上に設けられ、活性層のための半導体エピタキシャル層と
を備え、
前記半導体エピタキシャル層は第２のＧａＮ系半導体からなり、前記第２のＧａＮ系半導体はインジウムを含み、
前記活性層は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を生成するように設けられており、
前記基準軸の向きは、前記第１のＧａＮ系半導体の［０００１］軸及び［０００−１］軸のいずれかの方向である、ことを特徴とするＧａＮ系半導体光素子。
前記基板の前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７０度以上の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基板の前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７１度以上７９度以下の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記第１のＧａＮ系半導体のａ軸方向のオフ角は−３度以上＋３度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１〜請求項３のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記活性層上に設けられた第２導電型ＧａＮ系半導体層を備え、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域は、第１導電型ＧａＮ系半導体層を含み、
前記活性層は、所定の軸の方向に交互に配置された井戸層及び障壁層を含み、
前記井戸層は前記半導体エピタキシャル層からなると共に、前記障壁層はＧａＮ系半導体からなり、
前記第１導電型ＧａＮ系半導体層、前記活性層及び前記第２導電型ＧａＮ系半導体層は、所定の軸の方向に配列されると共に、前記基準軸の方向は前記所定の軸の方向と異なる、ことを特徴とする請求項１〜請求項４のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基板の前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体の（２０−２１）面及び（２０−２−１）面のいずれかから−３度以上＋３度以下の範囲の角度で傾斜した半導体面である、ことを特徴とする請求項１〜請求項５のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基準軸は前記［０００１］軸の方向に向く、ことを特徴とする請求項１〜請求項６のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基準軸は前記［０００−１］軸の方向に向く、ことを特徴とする請求項１〜請求項７のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基板はＧａＮからなる、ことを特徴とする請求項１〜請求項８のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
前記基板の前記主面の表面モフォロジは複数のマイクロステップを有しており、該マイクロステップの主要な構成面は、少なくともｍ面及び（１０−１１）面を含む、ことを特徴とする請求項１〜請求項９のいずれか一項に記載されたＧａＮ系半導体光素子。
ＧａＮ系半導体光素子を作製する方法であって、
第１のＧａＮ系半導体からなるウエハを熱処理する工程と、
前記ウエハの主面上に、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域を成長する工程と、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域の主面上に、活性層のための半導体エピタキシャル層を形成する工程と
を備え、
前記ウエハの前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面から前記第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に６７度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜しており、
前記半導体エピタキシャル層は第２のＧａＮ系半導体からなり、前記第２のＧａＮ系半導体は構成元素としてインジウムを含み、
前記活性層は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を生成するように設けられており、
前記基準軸は、前記第１のＧａＮ系半導体の［０００１］軸及び［０００−１］軸のいずれかの方向に向いている、ことを特徴とする方法。
前記ウエハの前記主面は、前記第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７０度以上の範囲の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１１に記載された方法。
前記ウエハの前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７１度以上７９度以下の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項１１又は請求項１２に記載された方法。
前記活性層は、所定の軸の方向に交互に配置された井戸層及び障壁層を含む量子井戸構造を有しており、
前記半導体エピタキシャル層は前記井戸層であり、
前記障壁層はＧａＮ系半導体からなり、
当該方法は、
前記半導体エピタキシャル層上に前記障壁層を形成する工程と、
前記活性層上に、第２導電型ＧａＮ系半導体層を成長する工程と
を備え、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域は、第１導電型ＧａＮ系半導体層を含み、
前記第１導電型ＧａＮ系半導体層、前記活性層及び前記第２導電型ＧａＮ系半導体層は、所定の軸の方向に配列されると共に、前記基準軸の方向は前記所定の軸の方向と異なる、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１３のいずれか一項に記載された方法。
前記第１のＧａＮ系半導体のａ軸方向のオフ角は−３度以上＋３度以下の範囲にある、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１４のいずれか一項に記載された方法。
前記ウエハの前記主面における前記傾斜角は、該第１のＧａＮ系半導体の（２０−２１）面及び（２０−２−１）面のいずれかの結晶面から−３度以上＋３度以下の範囲で分布している、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１５のいずれか一項に記載された方法。
前記ウエハはＩｎ_ＳＡｌ_ＴＧａ_１−_Ｓ−_ＴＮ（０≦Ｓ≦１、０≦Ｔ≦１、０≦Ｓ＋Ｔ＜１）からなる、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１６のいずれか一項に記載された方法。
前記ウエハはＧａＮからなる、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１７のいずれか一項に記載された方法。
前記ウエハの前記主面の表面モフォロジは複数のマイクロステップを有しており、該マイクロステップの主要な構成面は、少なくともｍ面及び（１０−１１）面を含む、ことを特徴とする請求項１１〜請求項１８のいずれか一項に記載された方法。
ＧａＮ系半導体光素子のためのエピタキシャルウエハであって、
第１のＧａＮ系半導体からなり、該第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面から該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に６７度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜した主面を有する基板と、
前記主面上に設けられたＧａＮ系半導体エピタキシャル領域と、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域上に設けられ、活性層のための半導体エピタキシャル層と
を備え、
前記半導体エピタキシャル層は第２のＧａＮ系半導体からなり、前記第２のＧａＮ系半導体はインジウムを含み、
前記活性層は、４８０ｎｍ以上６００ｎｍ以下の波長範囲の光を生成するように設けられており、
前記基準軸の向きは、前記第１のＧａＮ系半導体の［０００１］軸及び［０００−１］軸のいずれかの方向である、ことを特徴とするエピタキシャルウエハ。
前記ウエハの前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７１度以上７９度以下の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項２０に記載されたエピタキシャルウエハ。
ＧａＮ系半導体膜を成長する方法であって、
主要な構成面として少なくともｍ面及び（１０−１１）面を含む複数のマイクロステップを有する表面を有するＧａＮ系半導体領域を形成する工程と、
前記ＧａＮ系半導体領域の前記表面上に、構成元素としてＩｎを含むＧａＮ系半導体膜を成長する工程と
を備え、
前記ＧａＮ系半導体領域の前記表面は、該ＧａＮ系半導体領域のｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面から該ＧａＮ系半導体領域のｍ軸の方向に６７度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜している、ことを特徴とする方法。
前記ＧａＮ系半導体領域の前記表面は、該ＧａＮ系半導体領域のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７１度以上７９度以下の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項２２に記載された方法。
ＧａＮ系半導体光素子を作製する方法であって、
第１のＧａＮ系半導体からなるウエハを熱処理する工程と、
前記ウエハの主面上に、第１導電型ＧａＮ系半導体層を含むＧａＮ系半導体エピタキシャル領域を成長する工程と、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域の主面上に、活性層のための半導体エピタキシャル層を成長する工程と、
前記活性層上に第２導電型ＧａＮ系半導体層を形成して、エピタキシャルウエハを作製する工程と、
前記エピタキシャルウエハを形成した後に、前記ＧａＮ系半導体光素子のためのアノード電極及びカソード電極を形成して基板生産物を作製する工程と、
前記第１のＧａＮ系半導体のｍ軸方向に合わせて、前記基板生産物の主面の表面にスクライブを行う工程と、
前記基板生産物にスクライブを行った後に、前記基板生産物のへき開を行ってへき開面を形成する工程と
を備え、
前記基板生産物は、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域、半導体エピタキシャル層及び第２導電型ＧａＮ系半導体層を含む半導体積層を含み、
前記半導体積層は、前記基板生産物の前記主面と前記ウエハの前記主面との間にあり、
前記へき開面はａ面を含み、
前記ウエハは、該第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸に直交する面から前記第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に６７度以上８０度未満の範囲の傾斜角で傾斜した主面を有しており、
前記半導体エピタキシャル層は第２のＧａＮ系半導体からなり、前記第２のＧａＮ系半導体は構成元素としてインジウムを含み、
前記基準軸は、前記第１のＧａＮ系半導体の［０００−１］軸の方向に向いている、ことを特徴とする方法。
前記ウエハの前記主面は、該第１のＧａＮ系半導体のｍ軸の方向に前記基準軸に直交する面から７１度以上７９度以下の角度で傾斜している、ことを特徴とする請求項２４に記載された方法。
ＧａＮ系半導体光素子を作製する方法であって、
第１のＧａＮ系半導体からなるウエハを熱処理する工程と、
前記ウエハの主面上に、第１導電型ＧａＮ系半導体層を含むＧａＮ系半導体エピタキシャル領域を成長する工程と、
前記ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域の主面上に、活性層のための半導体エピタキシャル層を成長する工程と、
前記活性層上に第２導電型ＧａＮ系半導体層を形成して、エピタキシャルウエハを作製する工程と、
前記エピタキシャルウエハを形成した後に、前記ＧａＮ系半導体光素子のためのアノード電極及びカソード電極を形成して基板生産物を作製する工程と、
前記第１のＧａＮ系半導体のｍ軸方向に合わせて、前記基板生産物の主面の反対側の裏面にスクライブを行う工程と、
前記基板生産物にスクライブを行った後に、前記基板生産物のへき開を行ってへき開面を形成する工程と
を備え、
前記基板生産物は、ＧａＮ系半導体エピタキシャル領域、半導体エピタキシャル層及び第２導電型ＧａＮ系半導体層を含む半導体積層を含み、
前記半導体積層は、前記基板生産物の前記主面と前記ウエハの前記主面との間にあり、
前記へき開面はａ面を含み、
前記ウエハの主面は（２０−２１）面を有しており、
前記半導体エピタキシャル層は第２のＧａＮ系半導体からなり、前記第２のＧａＮ系半導体は構成元素としてインジウムを含み、
前記第１のＧａＮ系半導体のｃ軸に沿って延びる基準軸は、前記第１のＧａＮ系半導体の［０００１］軸の方向に向いている、ことを特徴とする方法。