JP2012151472A - メタモルフィック基板システム、メタモルフィック基板システムの形成方法、および、第3族窒化物の半導体素子 - Google Patents
メタモルフィック基板システム、メタモルフィック基板システムの形成方法、および、第3族窒化物の半導体素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2012151472A JP2012151472A JP2012004456A JP2012004456A JP2012151472A JP 2012151472 A JP2012151472 A JP 2012151472A JP 2012004456 A JP2012004456 A JP 2012004456A JP 2012004456 A JP2012004456 A JP 2012004456A JP 2012151472 A JP2012151472 A JP 2012151472A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- layer
- layers
- transition region
- metamorphic
- 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.)
- Withdrawn
Links
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 213
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 22
- 230000007704 transition Effects 0.000 claims abstract description 92
- 239000000463 material Substances 0.000 claims abstract description 66
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims abstract description 39
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims abstract description 39
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 claims abstract description 27
- 239000010703 silicon Substances 0.000 claims abstract description 27
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims abstract description 25
- HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N silicon carbide Chemical compound [Si+]#[C-] HBMJWWWQQXIZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 17
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 17
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims abstract description 17
- 229910001218 Gallium arsenide Inorganic materials 0.000 claims abstract description 11
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 33
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 27
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 26
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 claims description 24
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 claims description 18
- 238000000151 deposition Methods 0.000 claims description 13
- 230000008021 deposition Effects 0.000 claims description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 claims description 9
- 238000000231 atomic layer deposition Methods 0.000 claims description 7
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 claims description 4
- 238000004544 sputter deposition Methods 0.000 claims description 4
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 claims description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 claims description 3
- 238000009434 installation Methods 0.000 claims description 2
- 230000008569 process Effects 0.000 claims description 2
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 claims description 2
- 230000001419 dependent effect Effects 0.000 claims 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 abstract description 16
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 22
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 17
- JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N AsGa Chemical compound [As]#[Ga] JBRZTFJDHDCESZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 12
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 11
- TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N oxo(oxoalumanyloxy)alumane Chemical compound O=[Al]O[Al]=O TWNQGVIAIRXVLR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 11
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 9
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 230000008859 change Effects 0.000 description 7
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 6
- 239000002243 precursor Substances 0.000 description 6
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 5
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 5
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 5
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000000137 annealing Methods 0.000 description 4
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 230000003071 parasitic effect Effects 0.000 description 4
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 4
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 3
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 3
- 239000002360 explosive Substances 0.000 description 3
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 3
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 3
- 230000005693 optoelectronics Effects 0.000 description 3
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 3
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 3
- ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N Boron Chemical group [B] ZOXJGFHDIHLPTG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052796 boron Chemical group 0.000 description 2
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005669 field effect Effects 0.000 description 2
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 2
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 2
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical group [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000012705 liquid precursor Substances 0.000 description 2
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 238000003908 quality control method Methods 0.000 description 2
- 229910017083 AlN Inorganic materials 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N Carbon monoxide Chemical compound [O+]#[C-] UGFAIRIUMAVXCW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910021417 amorphous silicon Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000429 assembly Methods 0.000 description 1
- 230000000712 assembly Effects 0.000 description 1
- 229960004424 carbon dioxide Drugs 0.000 description 1
- 229910002091 carbon monoxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 229940105305 carbon monoxide Drugs 0.000 description 1
- 229910002090 carbon oxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000004581 coalescence Methods 0.000 description 1
- 239000000470 constituent Substances 0.000 description 1
- 238000001816 cooling Methods 0.000 description 1
- RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N copper;5,10,15,20-tetraphenylporphyrin-22,24-diide Chemical compound [Cu+2].C1=CC(C(=C2C=CC([N-]2)=C(C=2C=CC=CC=2)C=2C=CC(N=2)=C(C=2C=CC=CC=2)C2=CC=C3[N-]2)C=2C=CC=CC=2)=NC1=C3C1=CC=CC=C1 RKTYLMNFRDHKIL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N nitrogen oxide Inorganic materials O=[N] MWUXSHHQAYIFBG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 1
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 1
- HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N silicon nitride Chemical compound N12[Si]34N5[Si]62N3[Si]51N64 HQVNEWCFYHHQES-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N sulfanylidenezinc Chemical compound [Zn]=S WGPCGCOKHWGKJJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
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
- H01L21/02436—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
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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 having potential barriers 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
-
- 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
-
- 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
- H01L21/02373—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/02381—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- 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
- H01L21/02441—Group 14 semiconducting materials
- H01L21/0245—Silicon, silicon germanium, germanium
-
- 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
- H01L21/02488—Insulating materials
-
- 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
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
- H01L21/02507—Alternating layers, e.g. superlattice
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
-
- 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
- H01L21/04—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer
- H01L21/18—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof the devices having potential barriers, e.g. a PN junction, depletion layer or carrier concentration layer the devices having semiconductor bodies comprising elements of Group IV of the Periodic Table or AIIIBV compounds with or without impurities, e.g. doping materials
- H01L21/20—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy
- H01L21/2003—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate
- H01L21/2011—Deposition of semiconductor materials on a substrate, e.g. epitaxial growth solid phase epitaxy characterised by the substrate the substrate being of crystalline insulating material, e.g. sapphire
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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 having potential barriers 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
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers 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
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Abstract
【課題】サファイア、GaAs、シリコンまたは炭化ケイ素といった異種基板上で第3族窒化物の半導体材料の層を1層以上成長させる上で遭遇する、少なくともいくつかの問題に対処する。
【解決手段】ラミネート基板システムは、AlxGa1-xN(5)と支持基板材料(4)(または当該材料と一般化学組成が同一である材料)とが交互に積層された多数の層からなる変成遷移領域(2)を含む。転位密度が低い第3族窒化物半導体素子(2)がラミネート基板システム上に形成される。変成遷移領域(2)の多数の層(4、5)は、格子定数が支持基板(1)(支持基板付近)の格子定数から素子(3)(素子付近)の格子定数へと成長方向に沿って変化する超格子構造を形成する。
【選択図】図3
【解決手段】ラミネート基板システムは、AlxGa1-xN(5)と支持基板材料(4)(または当該材料と一般化学組成が同一である材料)とが交互に積層された多数の層からなる変成遷移領域(2)を含む。転位密度が低い第3族窒化物半導体素子(2)がラミネート基板システム上に形成される。変成遷移領域(2)の多数の層(4、5)は、格子定数が支持基板(1)(支持基板付近)の格子定数から素子(3)(素子付近)の格子定数へと成長方向に沿って変化する超格子構造を形成する。
【選択図】図3
Description
本発明は基板構造に関する。とりわけ、本発明は、例えば(Al,Ga,In)N系材料システム等の第3族窒化物材料システムにおける基板構造に関する。また、本発明は、基板構造の形成に関する。とりわけ、本発明は、例えば(Al,Ga,In)N系材料システム等の第3族窒化物材料システムにおける基板構造の形成に関する。また、本発明は、本発明に係る基板システムを組み込んだ第3族窒化物の半導体素子に関するものでもある。本発明に係る基板システムは、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)およびソーラーセルといった光電子半導体素子を製造するための基板、または、ヘテロ構造電界効果トランジスタ(HFET)もしくは高電子移動度トランジスタ(HEMT)といった電子半導体素子を製造するための基板として利用可能である。
(Al,Ga,In)Nは、AlxGaxIn(1-x-y)N(0≦x≦1、0≦y≦1)という一般式で表される化合物を意味している。便宜上、添え字のxとyは省略することができる。したがって、例えば、AlGaInNは、Al、GaおよびInの非ゼロモル分率を有する化合物を示し、AlGaNは、AlおよびGaの非ゼロモル分率を有し、Inのゼロモル分率を有する化合物を示すことになる。
六方結晶構造であり、低廉で有用性が高く、物理的に強固であるために、現在のところ、サファイア(アルミニウム酸化物Al2O3の結晶形態)が、第3族窒化物の半導体から作られる高輝度青色LEDを形成するための基板として適している。しかしながら、決してサファイアを使用するのが理想的というわけではない。サファイアと第3族窒化物とは同じ六方晶の結晶族(crystal family)に属するものの、結晶系(crystal system)が異なり、結晶構造の化学的な結びつきが異質であるからである。すなわち、サファイアは、第3族窒化物半導体の異種基板(foreign substrate)に分類される(結晶は、その対称性に応じて7つの結晶系に分類される。3次元では、7つの結晶系、すなわち、三斜晶系、単斜晶系、斜方晶系、正方晶系、三方晶系、六方晶系および立方晶系が存在する。)。サファイア上で成長した青色LED素子には、通常108cm-2を超える非常に高い貫通転位密度を有し、そのことで逆に素子効率の低下を招くという弱点がある。このような転位は、主に、GaNとサファイアとで格子サイズが14パーセント異なることに起因して形成される。
GaNとサファイアとの格子サイズの差をある程度克服するための方法として、LED業界では、一般に、低温成長したAlNまたはGaNのバッファ層が使用されている。例えば、特許文献1は、初期にAlNバッファ層をサファイア基板上に成長させる技術に基づいて、サファイア基板上にAlGaNの薄膜層を成長させることを提案している。また、特許文献2は、サファイア基板上にAlNバッファ層、GaNバッファ層またはGaAlNバッファ層を使用することを提案している。しかしながら、非常に高い貫通転位密度が依然として発生する。
シリコン基板上に青色LEDを形成することによっても同様の問題に悩まされるが、結晶系が大きく異なり、結晶構造の結びつきが異質であるために、問題の程度が非常に大きくなる。
素子層と基板とが整合しないその他の第3-5族の材料系(例えば、InAlAsトランジスタ)では、素子への貫通転位を防ぐためにメタモルフィックバッファ層が用いられる。メタモルフィックバッファ層は、基板と1層以上の素子層との間に配置される中間領域と称することもできる。その中間領域は、基板と上記1層以上の素子層との間での結晶格子サイズを徐々に変化させる役割を果たす。より正確には、中間領域は、基板の格子サイズを徐々に素子の格子サイズに変えていくものである。例えば、特許文献3は、基板と素子層との間に干渉層(intervening layer)が設けられた半導体素子を提案している。干渉層は、素子層と略同一の格子定数を持つ材料で形成される。また、干渉層は、互いに隣接する2層を対とする各対の間に成長界面を有する複数のエピタキシャル層で構成されている。特許文献3は、各エピタキシャル層の転位がその前の層における転位よりも小さいことを示している。さらに別の例として、特許文献4は、GaAsといった第3-5族の基板上にメタモルフィック構造の第3-5族半導体バッファ層を用いることを提案している。バッファ層内の下側は組成的に分けられた4成分(例えば、組成的に分けられたAlGaInAs)で構成され、バッファ層内の上側は組成的に分けられた3成分(例えば、組成的に分けられたAlInAs)で構成されている。これは、バッファ層の格子サイズを徐々に変化させることで貫通転位を低減することを目的としている。これらの従来技術は、結晶系が同一である格子不整合材料(例えば、閃亜鉛鉱)のみに適用される。
特許文献5は、基板上で成長するGaAs/GaAsPの超格子構造を提案している。超格子の平均的な格子パラメータは、超格子バッファ層が成長する基板の平均的な格子パラメータと整合するので、超格子と基板との間に不整合転位が生じない。
別の異種基板と第3族窒化物のLED素子構造との間にAl2O3の薄膜層を用いることで貫通転位を防ぐとともに素子効率を改善するレポート(非特許文献1および非特許文献2)が存在する。しかしながら、中間層は、面内格子パラメータを変えず、メタモルフィック層のように振舞う。
特許文献6は、窒化物半導体を成長させるための基板を提案している。この基板は、サファイア基材の基板と当該基板上で成長する層群(アルミニウム酸化物層、アルミニウム酸窒化物層、アルミニウム窒化物層、およびアルミニウム酸化物キャップ層)とで形成される。アルミニウム酸窒化物のバッファ層を利用することは、特許文献7および特許文献8でも提案されている。特許文献7は、炭素、窒素および一酸化炭素の存在下でサファイア基板を加熱することで、サファイア基板上にアルミニウム酸窒化物の層とアルミニウム窒化物の薄膜層とを形成することを提案している。特許文献8は、スピネル(MgAl2O4)基板上で複数のバッファ層を成長させることを提案している。上記複数のバッファ層は、アルミニウム酸化物で形成される第1のバッファ層、組成的に分けられたアルミニウム酸窒化物の複数の層で形成される第2のバッファ層、アルミニウム窒化物で形成される第3のバッファ層、および、ガリウム窒化物で形成される第4のバッファ層を含んでいる。これらの提案には、結晶性を不足させる傾向を持つアルミニウム酸窒化物の利用を必要とするという短所がある。
特許文献9は、サファイア基板上で成長するGaN基材の素子を提案している。n−GaN接触層が上記基板上で成長し、次いで、下側のクラッド領域、下側の導波層、活性層、上側の導波層および上側のクラッド領域が成長する。2つのクラッド領域の一方または両方は、層構造で形成されていてもよい。例えば、キャリア注入を大きく妨げずに光閉じ込め率を良好にするために、2つのクラッド領域の一方または両方は、AlGaN層とGaN層とが交互に積層された層構造で形成されていてもよい。
特許文献10は、HEMT構造を有するガスセンサを提案している。HEMT構造の内部では、サファイア基板上にGaN/AlGaN/AlNヘテロ構造のような第3群窒化物のヘテロ構造で形成された複数の層が配置されている。この特許文献10は、ガスセンサの性能を改善することを目的としたものである。
特許文献11は、基板(シリコン、炭化ケイ素またはサファイア)と窒化物半導体層との間のバッファ領域を示している。特許文献11に示されたバッファ領域は、組成が交互に変わる複数の層(layers of alternating composition)で構成される第1の領域と、組成が交互に変わる複数の層で構成される第2の領域とを含んでいる。上記複数の層は、構成要素の相異なるAlMGaN(Mはインジウムまたはボロン)の層である。
特許文献12は、基板(シリコン、炭化ケイ素またはサファイア)上に形成されるGaN/AlGaN・HEMTの性能改善に関連するものである。特許文献12は、基板上にAlNまたはGaNのバッファ層を形成し、バッファ層の上でGaN層およびAlGaN層を成長させることを提案している。
JJAP 43,1930-1933 2004
APL 94,222105,2009
本発明は、サファイア、GaAs、シリコンまたは炭化ケイ素といった異種基板上で第3族窒化物の半導体材料の層を1層以上成長させる上で遭遇する、少なくともいくつかの問題に対処することを目的としている。
本発明の第1の態様は、材料Mからなる基板と、上記材料の表面に配置された変成遷移領域(metamorphic transition region)と、を備え、上記変成遷移領域が、AlxGa1-xN(0≦x≦1)の層と、一般化学組成が上記基板の材料Mと同一である材料の層とが交互に積層された複数の層を含んでいる基板システムを提供する。
上述のように、変成遷移領域は、基板上に配置される領域であって、1層以上の素子層が基板システム上で成長する場合に、上記基板と上記1層以上の素子層との間に配置され、上記基板と上記1層以上の素子層との間の結晶格子サイズを徐々に変化させる(すなわち、基板の格子サイズから素子の格子サイズに徐々に「変換する」)役割を担うことになる中間領域である。基板とともに、AlxGa1-xN(0≦x≦1)の層と、一般化学組成が上記基板の材料と同一である材料の層とが交互に積層された複数の層を含む変成遷移領域を備えた基板システムは、従来技術では教示されていない。
特許文献6の図4に示されている実施形態は、アルミニウム酸窒化物の層が基板構造内に存在しないケースが開示されている。すなわち、サファイア基材の基板で構成される基板であって、アルミニウム酸化物層、アルミニウム窒化物層およびアルミニウム酸化物キャップ層から構成される基板が提案されている。そのような構造は、変成遷移領域を含むものと分類することはできない。アルミニウム窒化物層およびアルミニウム酸化物層の対をたかだか1対用いて格子パラメータを徐々に変化させることはできないからである。
特許文献9では、キャリア注入を大きく妨げることなく良好な光閉じ込め率を得るために、クラッド層に層構造を設けることが提案されているが、この層構造は、素子の「基板システム」の一部を形成してはいない。さらに、特許文献9の層構造は、一般化学組成が基板の材料と同一である材料の層を含んではいない。特許文献9の基板は、サファイア基板であるが、クラッド層(または素子構造内における他の任意の場所)にアルミニウム酸化物の層を使用することは示唆されていない。
特許文献10では、層構造がHEMT素子構造そのものを形成するが、メタモルフィックバッファ層ではない。さらに、特許文献10には、一般化学組成が基板と同一である層を用いることに対する言及もない。すなわち、基板はサファイアであるが、層構造内にアルミニウム酸化物の層を用いることに対する言及がない。
特許文献11は、組成が交互に変わる複数の層で構成される第1の領域と、組成が交互に変わる複数の層で構成される第2の領域とを有するバッファ領域を提案している。基板は、シリコン、炭化ケイ素またはサファイアであり、上記複数の層は、構成要素が異なるAlMGaN(Mはインジウムまたはボロン)の層であるが、一般化学組成が基板と同一である層をバッファ領域内で用いることに対する示唆はない。
特許文献12は、基板上にバッファ層を形成することによるGaN/AlGaN・HEMTの性能改善に関するものである。一般化学組成が基板の材料と同一である材料でできた複数の層を含む変成遷移領域を用いることは示唆されていない。すなわち、特許文献12では、シリコン、炭化ケイ素またはサファイア基板を用いているが、バッファ層は、AINバッファ層またはGaNバッファ層である。
これに関し、本発明は、基板(好ましくはサファイア基板またはシリコン基板)上の(Al,Ga,In)N材料システム内に形成される(青色LEDのような)素子の内部に貫通転位が形成されるのを防ぐ、または少なくとも上記素子の内部に形成される貫通転位を減らす、より良い方法を提供する。支持基板の上部で成長する素子への貫通転位を最小限にするか、または、無くすことによって、素子効率が改善される。
本発明は、素子と異種の支持基板との間で成長した変成遷移領域を用いて、素子内部への貫通転位を無くすか、または、貫通転位の数を大きく減らすことで、上記支持基板上に例えば高効率青色LEDを形成する方法を提供する。
また、本発明は、格子サイズを基板の格子サイズから窒化物材料の格子サイズに徐々に変化させる変成遷移領域であって、格子構造を基板の格子構造から窒化物材料の格子構造に徐々に変化させる変成遷移領域を成長させることにより、サファイアやシリコン等の異種の支持基板を、GaNやAlN、AlGaN等の窒化物材料に「変換する」基板システムについて説明している。格子サイズおよび格子構造を徐々に変化させることにより、歪みが緩和されるとともに、3次元島の形成および合着が抑制されるために、貫通転位の形成を大きく減少させることができる。一方の層がAl2O3やSi等の支持基材で出来ており、他方の層が、層厚とアルミニウム量(x)とが成長中に変動するAlxGa1-xNで出来ているような、性質が異なる層が交互に積層された層を用いることにより、変成遷移領域の材料を徐々に変化させることができる。
なお、例えば本発明をサファイア基板に適用する場合、変成遷移領域が、(アルミニウム酸化物Al2O3の特別な形態であって、不純物の存在により呈色し得る)サファイアの層を含むことは必須ではないが、Al2O3層(例えば、エピタキシャル堆積されたAl2O3層)を含んでもよい。本発明は、一般には、一般化学組成が基板材料(例えば、Al2O3層およびサファイア基板)と同一である複数の層であって、例えば不純物の量および/または結晶の形状が異なる複数の層が変成遷移領域に含まれている、という条件下で利用することができる。
超格子構造内にAl2O3(またはシリコン)とAlxGa1-xNとを堆積することは、どの従来技術でも知られていない。
本発明の第2の態様は、基板材料からなる基板を設ける設置工程と、上記支持基板の表面に変成遷移領域を堆積する堆積工程と、を含み、上記変成遷移領域が、AlxGa1-xN(0≦x≦1)の層と、一般化学組成が基板の材料と同一である材料の層とが交互に積層された複数の層を含んでいる、基板システムを形成する方法を提供する。
前述の目的および関連する目的を達成するために、本発明は、特許請求の範囲に特に示した様々な特徴を備えており、これらの特徴は、以降で十分に説明される。以降の説明、および、添付の図面については、「発明を実施するための形態」に記載されている。ただし、発明を実施するための形態は、発明の原理を使用する様々な方法の一部を示しているに過ぎない。本発明の他の目的、利点および新規な特徴は、図面を考慮しながら次の発明の詳細な説明を読めば明らかであろう。
本発明の第1の態様で規定されている変成遷移領域を用いることで、当該領域における格子パラメータおよび結晶構造を徐々に変化させることが可能である。具体的には、変成遷移領域の格子パラメータを、基板の格子パラメータから、変成遷移領域で使用されるAlxGa1-xN材料の格子パラメータに徐々に変化させ、変成遷移領域の結晶構造を、基板の結晶構造から上記AlxGa1-xN材料の結晶構造に徐々に変化させることが可能である。(Al,Ga,In)N層、または、2層以上の(Al,Ga,In)N層を含む素子構造は、変成遷移領域の上面における格子パラメータの格子不整合をほとんど、もしくは、全く生じることなく、基板システム上で成長できる。これにより、(Al,Ga,In)N層における転位の数密度が減少し、より高品質な(Al,Ga,In)N層および素子の成長が可能になる。
図1は、変成遷移領域2とともに支持基板1上に配置されている素子3を含む本発明の基本概念を例示している。変成遷移領域2は、基板の結晶構造(および格子サイズ)を素子の結晶構造(および格子サイズ)に変換する領域を提供する。
図2は、変成遷移領域2が、多数の交互に積層された層(交互層)4、5からなるラミネート構造物で出来ていることを示している。交互層4は、一般化学組成が支持基板と同一の材料で出来ており、交互層5は、一般化学組成がAlxGa1-xNと同一の材料で出来ている。2次元(2D)成長または層ごとの成長が各交互層4,5に現れること、および、遷移領域の全表面が平らであることが保障されるように、交互層4、5の厚さおよびxの値は変化することが望ましい。多層4、5は、格子定数が支持基板1(支持基板付近)の格子定数から素子3(素子付近)の格子定数へと成長方向に沿って変化する超格子構造を形成することが望ましい。格子定数の変化は、超格子層の厚さとxの値とによって正確にコントロールされる。
第3族窒化物半導体素子3は、変成遷移領域の上側表面で成長する。素子は、典型的には、LED、LD、ソーラーセル、HFETまたはHEMTである(素子3の詳細な構造は本発明と関連がないため、図2では素子3を単一のブロックとして示している)。メタモルフィック基板システムが素子構造から機械的に分離および除去される処理工程は、素子の成長後の組立工程中に実行されてもよい。支持基板1は、一般的には、力学的安定性をもたらす単一の結晶ウェハーである。支持基板としては、サファイア、シリコン、炭化ケイ素およびガリウム砒素(GaAs)が適切である。これらの基板は、第3族窒化物半導体素子に使用される場合に異種基板として分類できる。
本発明の一実施形態は、サファイアウェハー上に高品質の第3族半導体素子を成長させるメタモルフィック基板システムに関するものである。この場合、支持基板はサファイアである。サファイア上に高品質の第3族半導体素子を配置するために重要なことは、変成遷移領域の堆積(deposition)中に2次元成長が必ず現れる事と、成長面が2次元から3次元に変化しないようにする事と、を保障することである。3次元成長を抑制することにより、貫通転位の形成を防ぐことができる。
図3は、変成遷移領域2の多層構造を例示している。多層構造は、Al2O3層4とAlxGa1-xN層5とが交互に積み重なった一連の層群で構成されている。支持サファイア基板1の領域では、Al2O3層4はAlxGa1-xN層5よりも大幅に厚くなっている。そして、交互層間の厚さの差は、成長方向に沿って変成遷移領域2の中央部に向かって徐々に小さくなっている。変成遷移領域2の中央部よりも上側では、AlxGa1-xN層5の厚さがAl2O3層4の厚さよりも徐々に大きくなっている。最終的に素子3の領域では、AlxGa1-xN層5がAl2O3層4よりも大幅に厚くなっている。このように交互層の厚さを変えることで、変成遷移領域を通じて格子定数が、事実上徐々に変化する。複数の層5の間でxの値を変えることで、格子定数をさらにコントロールすることもできる。メタモルフィック基板システムの上面に第3族窒化物半導体素子3が成長する。
メタモルフィック基板システムの構造は、図3で層5aとして示されている追加のAlxGa1-xN層で仕上げられることが好ましい。この追加のAlxGa1-xN層5aの厚さは任意であり、遷移領域から分離されている(すなわち、AlxGa1-xN層5aは、超格子の一部ではない)。層5aは、その上面で素子構造が成長する層であって、完成素子においてn型電気接点が作られる層である。したがって、遷移領域2自体が大きな電気抵抗を持ちやすいため、素子中に効率的に電流を注入するために層5aが設けられていることが望ましい。いくつかのケースでは、追加のAlGaN層5aを省略することもできるが、その場合、電流注入が問題になる可能性がある。
追加のAlGaN層5aが設けられた場合、追加のAlxGa1-xN層5aに隣接する遷移領域の格子定数は、追加のAlxGa1-xN層の格子定数と略同一であることが望ましい。
変成遷移領域は、成長方向への貫通転位の形成および伝播を抑制するため、遷移領域の層群内に存在する貫通転位の数密度は、成長方向に沿って減少する。本発明は、例えば、上部AlxGa1-xN層5a(または、上部AlxGa1-xN層5aが設けられない場合には、遷移領域2における最上部のAlxGa1-xN層5)が1cm2あたり107個、106個または105個よりも少ない数の貫通転位を含むような構造を提供するものであってもよい。結果として、第3族窒化物半導体素子3に含まれる貫通転位は従来よりも非常に少なくなるので、素子性能の高効率化が成される。多くの研究者達が、転位密度が低下するに連れて半導体素子の内部量子効率が増加することを示してきた。例えば、ダイ(Dai)らは、一定のキャリア濃度のもとでは、貫通転位密度が減少するにつれてGaInN/GaN構造の内部量子効率が増加することを「量子密度が異なるGaInN/GaN多重量子井戸の内部量子効率および非発光再結合係数(Appl.Phys.Lett.Vol.94, 111109(2009))」で示した。したがって、1cm2あたり107個、106個または105個よりも少ない数の貫通転位となるように、貫通転位密度を減少させることが、素子の内部量子効率を高くすることにつながる。
厳密には、変成遷移領域2で用いられる技術と同じ技術を用いて素子3を成長させる必要はない。また、厳密には、交互層4、5を連続してすぐに成長させる必要はない。すなわち、層間で成長中断を設けることにより、層と層との間の界面を確実に平らにして、混在した領域が形成されるのを防ぐことができる。上記中断中に、最初に遷移領域の温度を上昇させ、その後遷移領域の温度を下降させることで、アニーリングを行っても良い。変成遷移領域の構造を成長させるために、有機金属気相成長法(MOVPE)、分子線エピタキシー法(MBE)、原子層堆積法(ALD)、スパッタリングまたはプラズマ堆積法を含む様々な技術を用いることができる。安全面からパルスMOVPE法が特に有利であると考えられる。また、交互層4、5の厚さ、組成および品質制御を高精度で保障するためにも、パルスMOVPE法が特に有利であると考えられる。前駆パルス、または、交互層4、5の間の成長中断によって、供給ガスおよび/または前駆体の間における不要な反応の発生が抑制される。そのような不要な反応が、潜在的には、爆発的な反応になるか、または、結晶性の乏しい不要な混合界面部が形成されることにつながる可能性がある。
本発明の別の実施形態は、シリコンウェハー上で高品質の第3族窒化物半導体素子を成長させるメタモルフィック基板システムに関するものである。この場合、支持基板はシリコンである。シリコン上に高品質の第3族窒化物半導体素子を配置するために重要なことは、変成遷移領域の堆積(deposition)中に2次元成長が必ず現れる事と、成長面が2次元から3次元に変化しないようにする事と、を保障することである。3次元成長を抑制することにより、貫通転位の形成を防ぐことができる。図4は、変成遷移領域2の多層構造を例示している。多層構造は、シリコン層4とAlxGa1-xN層5とが交互に積み重なった一連の層群で構成されている。支持シリコン基板1の領域では、シリコン層4はAlxGa1-xN層5よりも大幅に厚くなっている。そして、交互層間の厚さの差は、成長方向に沿って変成遷移領域2の中央部に向かって徐々に小さくなっている。変成遷移領域2の中央部よりも上側では、AlxGa1-xN層5の厚さがシリコン層4の厚さよりも徐々に大きくなっている。最終的に素子3の領域では、AlxGa1-xN層5がシリコン層4よりも大幅に厚くなっている。メタモルフィック基板システムの構造は、任意の厚さのAlxGa1-xN層によって仕上げられる。このように交互層の厚さを変えることで、変成遷移領域を通じて格子定数が、事実上徐々に変化する。複数の層5の間でxの値を変えることで、格子定数をさらにコントロールすることもできる。xの値をどのように変えるかは、基板システム上で成長することが意図されているトップ素子(top device)の構造3に特に依存している。例えば、トップ素子がLEDである場合、遷移領域2の上端においてxが0であることが理想的であるが、トップ素子の構造がレーザーである場合、遷移領域2の上端においてxがおよそ6%であることが望ましい。
メタモルフィック基板システムの上面に第3族窒化物半導体素子3が成長する。
所望の場合、図4の構造は、さらに、図3の上部AlxGa1-xN層5aに対応する上部AlxGa1-xN層(図示せず)を含んでいても良い。
変成遷移領域は、成長方向への貫通転位の形成および伝播を抑制するため、第3族窒化物半導体素子3に含まれる貫通転位は従来よりも非常に少なくなる。従って、素子性能の高効率化が成される。
厳密には、変成遷移領域で用いられる技術と同じ技術を用いて素子3を成長させる必要はない。また、厳密には、交互層4、5を連続してすぐに成長させる必要はない。すなわち、層間で成長中断を設けることにより、層と層との間の界面を確実に平らにして、混在した領域が形成されるのを防ぐことができる。上記中断中に、最初に遷移領域の温度を上昇させ、その後遷移領域の温度を下降させることで、アニーリングを行っても良い。メタモルフィック基板システムの構造を成長させるために、有機金属気相成長法(MOVPE)、分子線エピタキシー法(MBE)、原子層堆積法(ALD)、スパッタリングまたはプラズマ堆積法を含む様々な技術を用いることができる。交互層4、5の厚さ、組成および品質制御を高精度で保障するためには、パルスMOVPE法が特に有利であると考えられる。前駆パルス、または、交互層4、5の間の成長中断によって、前駆体間での寄生反応の発生が抑制される。そのような寄生反応は、結晶性の乏しい不要な混合界面部が形成されることにつながる可能性がある。
本発明の特定の実施形態に関して説明を行ったが、本明細書および添付の図面を読んで理解した当業者であれば、均等な改変または変形例を着想可能であろう。特に、上述した構成要素(コンポーネント、アセンブリ、素子、組成等)で実現される様々な機能に関し、そのような構成要素を表現するのに使用される用語(「手段」への言及を含む)は、別段の定めがない限り、上述した構成要素の特定の機能を実現する(すなわち、本発明の典型的な実施形態の機能を実現する本明細書で開示した構造とは構造的に等価でないものの機能的に等価な)任意の構成要素に相当することが意図されている。さらに、本発明の格別な特徴について、いくつかの実施形態のうちの1つ以上の実施形態に関連して説明したが、そのような特徴は、任意の所定または特定の用途で所望される場合および利点がある場合に、他の実施形態における1つ以上の他の特徴と組み合わせることができる。
〔実施例1〕
貫通転位が少ない高効率の第3族窒化物LED素子を成長させるのに非常に適したメタモルフィック基板システムを作成する方法を以下に説明する。
貫通転位が少ない高効率の第3族窒化物LED素子を成長させるのに非常に適したメタモルフィック基板システムを作成する方法を以下に説明する。
サファイア(Al2O3)支持基板1は、最初にMOVPE炉に挿入され、水素気流下で熱洗浄される。MOVPE炉は、以下のガス源を備えている:水素、窒素、酸素、アンモニアおよびシラン。また、MOVPE炉は、以下の液体前駆体源を備えている:トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)およびビス(シクロペンタジニエル)マグネシウム(Cp2Mg)。熱洗浄に続いて、支持基板は、変成遷移領域の成長に適した温度に冷却されるが、摂氏200度から摂氏900度の範囲の温度が好ましく、摂氏500度が最も好ましい。摂氏200度を下回る温度および摂氏900度を上回る温度では、遷移領域は容易には形成されない。変成遷移領域の成長は、Al2O3層4とAlxGa1-xN層5とのいずれの層からも開始することができる。前者の場合、Al2O3層の厚さを1nmから100nmの範囲にすることができ、TMAおよび酸素を窒素と一緒に流入させることによってAl2O3層は成長する。後者の場合、サファイア基板とAlxGa1-xNとの間で大きな格子不整合が生じるので、2次元成長面を保つ(すなわち、AlxGa1-xNの臨界厚さを上回らない)ことが不可欠である。2次元表面を保つことにより、貫通転位の形成が抑制される。サファイア上のAlNおよびGaNのいずれか一方の臨界厚さは約0.3nmと見積もられる。したがって、最初のAlxGa1-xN層は、厚さ0.3nmを上回ってはならない。
逆に、基板材料4の上部層の厚さは転位形成の臨界厚さ未満とすべきである一方で、AlGaN5の上部層の厚さは、例えば1nmから100nmの範囲で所望する任意の厚さにすることができる。
以下の表1に示す層厚シーケンス(layer thickness sequence)は、変成遷移領域を完成させるために使用可能な層厚シーケンスの一例である。この実施例では、全遷移領域に亘ってAlxGa1-xN層がGaNで構成されている。
表1の層群のシーケンスにおいて、中央のペアよりも下側のペア(すなわち、ペア45までの素子3よりも基板1に近いペア)では、AlxGa1-xN層(この例ではGaN層)の厚さが貫通転位形成の臨界厚さよりも小さい。同様に、中央のペアよりも上側のペア(すなわち、ペア47以降の基板1よりも素子3に近いペア)では、基板と一般化学組成が同一である材料の層(この例ではAl2O3層)の厚さが貫通転位形成の臨界厚さよりも小さい。
さらに、層群の中央のペア(46)となっている2つの層では、各層の層厚は、0.4nmであるものの、貫通転位形成の臨界厚さよりも小さい。格子パラメータが変成遷移領域を通じて徐々に変化するため、基板の層から上層に向けてペア番号が増えるに従って各層の臨界厚さが変化する。
ガス源間または前駆体間で爆発的反応または寄生反応が起こるのを防ぐために、層の堆積間に成長中断を適用することでガスを排出することできる。これにより、例えば、酸素が水素と反応して潜在的な爆発性混合物になるのを抑制できる。
成長中断中には、摂氏700度以上に上昇した変成遷移領域を対象として、シーケンス内の次の層を成長させるために冷却する前にアニールを適用することもできる。そのようなアニールシーケンスは、成長面を平坦にし、貫通転位の数を減らす上で有用である。
所望する場合には、変成遷移領域の最後の交互層が成長した後に上部AlGanN層5aを堆積させてもよい。そして、高効率の第3族窒化物素子になり得る素子3を成長させるために基板を摂氏900度以上に加熱してもよい。
〔実施例2〕
貫通転位が少ない高効率の第3族窒化物LED素子を成長させるのに非常に適したメタモルフィック基板システムを作成する別の方法を以下に説明する。
貫通転位が少ない高効率の第3族窒化物LED素子を成長させるのに非常に適したメタモルフィック基板システムを作成する別の方法を以下に説明する。
シリコン(Si)支持基板1は、最初にMOVPE炉に挿入され、水素気流下で熱洗浄される。MOVPE炉は、以下のガス源を備えている:水素、窒素、アンモニアおよびシラン。また、MOVPE炉は、以下の液体前駆体源を備えている:トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)およびビス(シクロペンタジニエル)マグネシウム(Cp2Mg)。熱洗浄に続いて、支持基板は、変成遷移領域の成長に適した温度に冷却されるが、摂氏200度から摂氏1000度の範囲の温度が好ましく、摂氏900度が最も好ましい。摂氏200度を下回る温度では、遷移領域は容易には形成されない。変成遷移領域の成長は、Si層4とAlxGa1-xN層5とのいずれの層からも開始することができる。前者の場合、Si層の厚さを1nmから100nmの範囲にすることができ、シランを窒素と一緒に流入させることによってSi層は成長する。後者の場合、シリコン基板とAlxGa1-xNとの間で大きな格子不整合が生じるので、2次元成長面を保つ(すなわち、AlxGa1-xNの臨界厚さを上回らない)ことが不可欠である。2次元表面を保つことにより、貫通転位の形成が抑制される。シリコン上のAlNおよびGaNのいずれか一方の臨界厚さは約0.3nmと見積もられる。したがって、最初のAlxGa1-xN層は、厚さ0.3nmを上回ってはならない。この実施例では、全変成遷移領域に亘ってAlxGa1-xN層がGaNで構成されている。表1で示したものと同一の層厚シーケンスを用いて、変成遷移領域を完成させてもよい。
ガス源間または前駆体間で寄生反応が起こるのを防ぐために、層の堆積間に成長中断を適用することでガスを排出することできる。これにより、例えば、シランがアンモニアと反応して非晶質の窒化ケイ素が形成されるのを抑制できる。
所望する場合には、変成遷移領域の最後の交互層が成長した後に上部AlGanN層5aを堆積させてもよい。そして、高効率の第3族窒化物素子になり得る素子3を成長させるために基板を摂氏900度以上に加熱してもよい。
上述した実施形態は本発明のただの一例に過ぎず、本発明は他の方法で実施可能であることを理解すべきである。例えば、表1の層厚シーケンスはただの一例に過ぎず、本発明は、この層厚シーケンスにも92対の層のシーケンスにも限定されない。本発明は、原理的には、たかだか2対の層に適用可能である(その結果、遷移領域2はM,AlGaN,M,AlGaNという構造になるか、AlGaN,M,AlGaN,Mという構造になる)。ただし、層を構成する対の数がより多い層(例えば、50〜150対の層または70〜110対の層)では、より良好な結果が期待できる。
さらに別の例として、本発明は、上述した実施例で使用される特定の材料に限定されない。先に述べたように、支持基板として適切な他の材料としては、炭化ケイ素およびガリウム砒素(GaAs)が挙げられるが、炭化ケイ素またはガリウム砒素で形成された支持基板1を用いた場合でも、本発明を利用することができる。すなわち、本発明のさらに別の実施例は、炭化ケイ素の基板と、上記炭化ケイ素の基板の表面に配置された変成遷移領域と、を備え、上記変成遷移領域にAlxGa1-xN(0≦x≦1)と炭化ケイ素とが交互に積層された複数の層が含まれている基板システムである。また、本発明のさらに別の実施例は、ガリウム砒素(GaAs)の基板と、上記ガリウム砒素の基板の表面に配置された変成遷移領域と、を備え、上記変成遷移領域には、AlxGa1-xN(0≦x≦1)とガリウム砒素(GaAs)とが交互に積層された複数の層が含まれている基板システムである。
なお、本発明は、以下のように表現することもできる。
さらに、基板システムは、変成遷移領域の上に配置されている上部AlxGa1-xN層をさらに備えていてもよい。
上記変成遷移領域が超格子を含んでいても良い。
一般化学組成が上記基板の材料と同一である材料の層の厚さが、上記基板から離れるにつれて小さくなっていてもよい。
上記基板から最も離れている層であって一般化学組成が上記基板の材料と同一である材料の層の厚さが、転位形成の臨界厚さよりも小さくなっていてもよい。
上記AlxGa1-xNの層の厚さが、上記基板から離れるにつれて大きくなっていてもよい。
上記基板に最も近いAlxGa1-xNの層の厚さは、転位形成の臨界厚さよりも小さくなっていてもよい。(既知のように、ある材料の薄膜層が当該材料の格子定数とは異なる格子定数を有する基板上に配置されている場合、歪み層構造が存在し得る。ここで、薄膜層の格子定数は、歪み層構造内では、基板の格子定数と同一になる。歪み層構造が存在する場合、上記材料と上記基板との間の界面には、転位が形成されない。このような効果が生じるのは、層が薄いために、格子不整合で生じる弾性ひずみエネルギーが転位の形成に必要なエネルギーを下回り、歪み層構造が、転位の形成と対照して、エネルギー的に安定になるためである。ただし、上記層の層厚が厚くなると、層の格子定数は本来の格子定数になり、界面に転位が発生する。歪み層構造が存在し得るのは、上記材料の層厚が転位形成の臨界厚さ、あるいは、単に「臨界厚さ」として知られる特定の厚さ未満であるケースである。)
上記基板の結晶系と、上記上部AlxGa1-xN層(または、上部AlxGa1-xN層(例えば、図3の層5a)が設けられていない場合には、上記遷移領域における最上部のAlxGa1-xN層)の結晶系とが異なっていてもよい。本発明は、基板の結晶系とAlxGa1-xNの結晶系とが異なっている場合であっても、高品質の上部AlxGa1-xN層を基板上で成長させることを可能にする。
上記基板の結晶系と、上記上部AlxGa1-xN層(または、上部AlxGa1-xN層(例えば、図3の層5a)が設けられていない場合には、上記遷移領域における最上部のAlxGa1-xN層)の結晶系とが異なっていてもよい。本発明は、基板の結晶系とAlxGa1-xNの結晶系とが異なっている場合であっても、高品質の上部AlxGa1-xN層を基板上で成長させることを可能にする。
上記変成遷移領域は貫通転位を含んでいてもよく、上記貫通転位の数密度は、成長方向に沿って小さくなっていてもよい。
上記上部AlxGa1-xN層(または、上部AlxGa1-xN層(例えば、図3の層5a)が設けられていない場合には、上記遷移領域における最上部のAlxGa1-xN層)が、1cm2あたり107個よりも少ない数の貫通転位を含んでいてもよい。
上記上部AlxGa1-xN層(または、上部AlxGa1-xN層(例えば、図3の層5a)が設けられていない場合には、上記遷移領域における最上部のAlxGa1-xN層)が、1cm2あたり106個よりも少ない数の貫通転位を含んでいてもよい。
上記上部AlxGa1-xN層(または、上部AlxGa1-xN層(例えば、図3の層5a)が設けられていない場合には、上記遷移領域における最上部のAlxGa1-xN層)が、1cm2あたり105個よりも少ない数の貫通転位を含んでいてもよい。
上記変成遷移領域の格子定数は、上記基板の近傍では上記基板の格子定数と略同一であってもよく、上記上部AlxGa1-xN層の近傍では上記上部AlxGa1-xN層の格子定数と略同一であってもよい。
上記複数の層は、複数のAl2O3層を含んでいてもよく、上記基板の材料Mはサファイアであってもよい。
上記複数の層は、複数のシリコン層を含んでいてもよく、上記基板の材料はシリコンであってもよい。
上記複数の層は、複数のGaAs層を含んでいてもよく、上記基板の材料はGaAsであってもよい。
上記複数の層は、複数の炭化ケイ素層を含んでいてもよく、上記基板の材料は炭化ケイ素であってもよい。
上記基板が結晶性基板であってもよい。
上記変成遷移領域は、MOVPE、MBE、ALD、スパッタリングまたはプラズマ堆積法のいずれかを用いて堆積されてもよい。
本発明の第3の態様は、第2の態様の方法で形成された基板システムを提供する。
本発明の第4の態様は、第1の態様または第3の態様の基板システムを含んでいる第3族窒化物半導体素子を提供する。上記素子は、例えば、上記基板システム上で成長した第3族窒化物半導体材料の層を1層以上含んでいてもよい。上記素子は、例えば、光電子半導体素子または電子半導体素子であってもよい。上記光電子半導体素子としては、例えば、発光ダイオード(LED)、レーザーダイオード(LD)またはソーラーセルが挙げられる。また、上記電子半導体素子としては、例えば、ヘテロ構造電界効果トランジスタ(HFET)または高電子移動度トランジスタ(HEMT)が挙げられる。
本発明は、サファイア、GaAs、シリコンまたは炭化ケイ素といった異種基板上で高品質の第3族窒化物半導体材料の層を成長させることを可能にする。これにより、例えばスペクトルの青色領域で発光するLEDのような高品質の第3族窒化物半導体素子の作製や他の半導体素子の作製が可能になる。
1 支持基板
2 変成遷移領域
3 第3族窒化物半導体素子
4 支持基板と同一の材料で構成された変成遷移領域を構成する層
5 AlxGa1-xNで構成された変成遷移領域を構成する別の層
2 変成遷移領域
3 第3族窒化物半導体素子
4 支持基板と同一の材料で構成された変成遷移領域を構成する層
5 AlxGa1-xNで構成された変成遷移領域を構成する別の層
Claims (23)
- 基板材料からなる基板と、
上記基板の表面に配置されている変成遷移領域(metamorphic transition region)と、を備え、
上記変成遷移領域は、AlxGa1-xN(0≦x≦1)の層と、一般化学組成が上記基板材料と同一である材料の層とが交互に積層された複数の層を含んでいる基板システム。 - 上記変成遷移領域の上に配置されている上部AlxGa1-xN層をさらに備えている、請求項1に記載の基板システム。
- 上記変成遷移領域が超格子を含んでいる請求項1または2に記載の基板システム。
- 一般化学組成が上記基板材料と同一である材料の層の厚さが、上記基板から離れるにつれて小さくなっている、請求項1、2または3に記載の基板システム。
- 上記基板から最も離れている層であって一般化学組成が上記基板材料と同一である材料の層の厚さが、転位形成の臨界厚さよりも小さくなっている、請求項1から4のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記AlxGa1-xNの層の厚さが、上記基板から離れるにつれて大きくなっている、請求項1から5のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記基板に最も近いAlxGa1-xNの層の厚さが、転位形成の臨界厚さよりも小さくなっている、請求項1から6のいずれか1項に記載の基板システム。
- 請求項2、または、直接的もしくは間接的に請求項2に従属する請求項3から7のいずれか1項に記載の基板システムであって、
上記基板の結晶系と上記上部AlxGa1-xN層の結晶系とが異なっている基板システム。 - 上記変成遷移領域は貫通転位を含んでおり、上記貫通転位の数密度は、成長方向に沿って小さくなっている、請求項1から8のいずれか1項に記載の基板システム。
- 請求項2、または、直接的もしくは間接的に請求項2に従属する請求項3から9のいずれか1項に記載の基板システムであって、
上記上部AlxGa1-xN層が、1cm2あたりで107個よりも少ない数の貫通転位を含んでいる基板システム。 - 請求項2、または、直接的もしくは間接的に請求項2に従属する請求項3から9のいずれか1項に記載の基板システムであって、
上記上部AlxGa1-xN層が、1cm2あたりで106個よりも少ない数の貫通転位を含んでいる基板システム。 - 請求項2、または、直接的もしくは間接的に請求項2に従属する請求項3から9のいずれか1項に記載の基板システムであって、
上記上部AlxGa1-xN層が、1cm2あたりで105個よりも少ない数の貫通転位を含んでいる基板システム。 - 上記変成遷移領域の格子定数は、上記基板の近傍では上記基板の格子定数と略同一であり、上記上部AlxGa1-xN層の近傍では上記上部AlxGa1-xN層の格子定数と略同一である請求項1から12のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記複数の層は複数のAl2O3層を含んでおり、上記基板材料はサファイアである、請求項1から13のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記複数の層は複数のシリコン層を含んでおり、上記基板材料はシリコンである、請求項1から13のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記複数の層は複数のGaAs層を含んでおり、上記基板材料はGaAsである、請求項1から13のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記複数の層は複数の炭化ケイ素層を含んでおり、上記基板材料は炭化ケイ素である、請求項1から13のいずれか1項に記載の基板システム。
- 上記基板が結晶性基板である請求項1から17のいずれか1項に記載の基板システム。
- 基板材料からなる基板を設ける設置工程と、
上記支持基板の表面に変成遷移領域を堆積する堆積工程と、を含み、
上記変成遷移領域は、AlxGa1-xN(0≦x≦1)の層と、一般化学組成が上記基板材料と同一である材料の層とが交互に積層された複数の層を含んでいる基板システムの形成方法。 - 上記変成遷移領域の上にAlxGa1-xN層を堆積する工程をさらに含んでいる請求項19に記載の形成方法。
- 上記堆積工程は、有機金属気相成長法(MOVPE)、分子線エピタキシー法(MBE)、原子層堆積法(ALD)、スパッタリングまたはプラズマ堆積法のいずれかの使用により、上記変成遷移領域を堆積する工程である、請求項19または20に記載の形成方法。
- 請求項19から21のいずれか1項に記載の形成方法で形成される基板システム。
- 請求項1から18、22のいずれか1項に記載の基板システムを含んでいる第3族窒化物半導体素子。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
GB1100974.3A GB2487531A (en) | 2011-01-20 | 2011-01-20 | Substrate system consisting of a metamorphic transition region comprising a laminate of AlxGa1-x N and the same material as the substrate. |
GB1100974.3 | 2011-01-20 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2012151472A true JP2012151472A (ja) | 2012-08-09 |
Family
ID=43769335
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2012004456A Withdrawn JP2012151472A (ja) | 2011-01-20 | 2012-01-12 | メタモルフィック基板システム、メタモルフィック基板システムの形成方法、および、第3族窒化物の半導体素子 |
Country Status (4)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20120187540A1 (ja) |
JP (1) | JP2012151472A (ja) |
CN (1) | CN102610719A (ja) |
GB (1) | GB2487531A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014057020A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその作製条件特定方法 |
JP2018078322A (ja) * | 2013-09-27 | 2018-05-17 | ウルトラテック インク | 格子調整ドメイン−マッチングエピタキシーを用いた化合物半導体のエピタキシャル成長 |
Families Citing this family (15)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
TWI482276B (zh) * | 2012-10-12 | 2015-04-21 | Ind Tech Res Inst | 氮化物半導體結構 |
EP3154092B1 (en) * | 2013-02-15 | 2021-12-15 | AZUR SPACE Solar Power GmbH | P-doping of group iii-nitride buffer layer structure on a heterosubstrate |
TW201511328A (zh) * | 2013-09-13 | 2015-03-16 | Lextar Electronics Corp | 發光二極體 |
KR102098827B1 (ko) * | 2013-09-26 | 2020-04-08 | 엘지이노텍 주식회사 | 발광소자 및 발광소자 패키지 |
US9240517B2 (en) * | 2014-02-21 | 2016-01-19 | Osram Sylvania Inc. | Strain relief superlattices and optoelectronic devices including the same |
TWI550921B (zh) * | 2014-07-17 | 2016-09-21 | 嘉晶電子股份有限公司 | 氮化物半導體結構 |
CN105261681B (zh) * | 2015-09-08 | 2019-02-22 | 安徽三安光电有限公司 | 一种半导体元件及其制备方法 |
DE102016114250B4 (de) * | 2016-08-02 | 2020-04-16 | Forschungsverbund Berlin E.V. | Verfahren zur Herstellung eines mit einem Halbleitermaterial beschichteten Saphirsubstrats, nach dem Verfahren erhältliches beschichtetes Saphirsubstrat sowie Verwendung eines solchen Substrat in einer Leuchtdiode |
CN108220956A (zh) * | 2018-02-08 | 2018-06-29 | 株洲辉锐增材制造技术有限公司 | 一种轧辊激光熔敷修复装置及修复方法 |
CN109148660A (zh) * | 2018-08-20 | 2019-01-04 | 浙江大学 | 一种提高led生产效率的复合缓冲层外延结构 |
US20210399153A1 (en) * | 2018-10-03 | 2021-12-23 | Array Photonics, Inc. | Optically-transparent semiconductor buffer layers and structures employing the same |
CN110911502B (zh) * | 2019-12-09 | 2022-02-01 | 扬州乾照光电有限公司 | 一种太阳能电池及其制作方法 |
CN111341891B (zh) * | 2020-03-09 | 2021-07-09 | 江西新正耀光学研究院有限公司 | 紫外led外延结构及其制备方法 |
WO2022141190A1 (en) | 2020-12-30 | 2022-07-07 | Innoscience (suzhou) Semiconductor Co., Ltd. | Epitaxial layers with discontinued aluminium content for iii-nitride semiconductor |
DE102021202708A1 (de) * | 2021-03-19 | 2022-09-22 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Aufwachssubstrat und verfahren zum herstellen eines optoelektronischen halbleiterkörpers |
Family Cites Families (29)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5146465A (en) * | 1991-02-01 | 1992-09-08 | Apa Optics, Inc. | Aluminum gallium nitride laser |
US5557167A (en) * | 1994-07-28 | 1996-09-17 | Litton Systems, Inc. | Transmission mode photocathode sensitive to ultravoilet light |
JP3712770B2 (ja) * | 1996-01-19 | 2005-11-02 | 豊田合成株式会社 | 3族窒化物半導体の製造方法及び半導体素子 |
CN1347581A (zh) * | 1999-03-26 | 2002-05-01 | 松下电器产业株式会社 | 带有应变补偿层的半导体结构及其制备方法 |
US6380552B2 (en) * | 1999-05-28 | 2002-04-30 | Hrl Laboratories, Llc | Low turn-on voltage InP Schottky device and method |
US6567443B2 (en) * | 1999-09-29 | 2003-05-20 | Xerox Corporation | Structure and method for self-aligned, index-guided, buried heterostructure AlGalnN laser diodes |
DE10032062C2 (de) * | 2000-07-01 | 2002-06-27 | Eads Deutschland Gmbh | Gassensor und Verwendung eines Feldeffekttransistors als Gassensor |
US20020149033A1 (en) * | 2001-04-12 | 2002-10-17 | Michael Wojtowicz | GaN HBT superlattice base structure |
US20030113714A1 (en) * | 2001-09-28 | 2003-06-19 | Belcher Angela M. | Biological control of nanoparticles |
CN101834245B (zh) * | 2001-06-15 | 2013-05-22 | 克里公司 | 在SiC衬底上形成的GaN基LED |
WO2003025263A1 (fr) * | 2001-09-13 | 2003-03-27 | Japan Science And Technology Agency | Substrat semi-conducteur de nitrure, son procede d'obtention et dispositif optique a semi-conducteur utilisant ledit substrat |
US7112830B2 (en) * | 2002-11-25 | 2006-09-26 | Apa Enterprises, Inc. | Super lattice modification of overlying transistor |
US7023024B2 (en) * | 2003-03-31 | 2006-04-04 | Inphot, Inc. | Diamond based blue/UV emission source |
US6969874B1 (en) * | 2003-06-12 | 2005-11-29 | Sandia Corporation | Flip-chip light emitting diode with resonant optical microcavity |
JP4229005B2 (ja) * | 2003-06-26 | 2009-02-25 | 住友電気工業株式会社 | GaN基板及びその製造方法、並びに窒化物半導体素子 |
SG145706A1 (en) * | 2005-02-02 | 2008-09-29 | Agency Science Tech & Res | Method and structure for fabricating iii-v nitride layers on silicon substrates |
KR100718129B1 (ko) * | 2005-06-03 | 2007-05-14 | 삼성전자주식회사 | Ⅲ-Ⅴ족 GaN계 화합물 반도체 소자 |
US7615438B2 (en) * | 2005-12-08 | 2009-11-10 | Micron Technology, Inc. | Lanthanide yttrium aluminum oxide dielectric films |
JP2007214257A (ja) * | 2006-02-08 | 2007-08-23 | Rohm Co Ltd | 半導体発光素子およびその製造方法 |
JP2007214500A (ja) * | 2006-02-13 | 2007-08-23 | Mitsubishi Chemicals Corp | 半導体部材及びその製造方法 |
US8242484B2 (en) * | 2006-10-18 | 2012-08-14 | Nitek, Inc. | Vertical deep ultraviolet light emitting diodes |
ATE546827T1 (de) * | 2007-08-31 | 2012-03-15 | Fraunhofer Ges Forschung | Halbleiterbauelement und dessen verwendung |
JP4539752B2 (ja) * | 2008-04-09 | 2010-09-08 | 住友電気工業株式会社 | 量子井戸構造の形成方法および半導体発光素子の製造方法 |
CN101685844A (zh) * | 2008-09-27 | 2010-03-31 | 中国科学院物理研究所 | GaN基单芯片白光发光二极管外延材料 |
JP5477685B2 (ja) * | 2009-03-19 | 2014-04-23 | サンケン電気株式会社 | 半導体ウェーハ及び半導体素子及びその製造方法 |
JP2010232279A (ja) * | 2009-03-26 | 2010-10-14 | Furukawa Electric Co Ltd:The | 電界効果トランジスタ |
JP2010232610A (ja) * | 2009-03-30 | 2010-10-14 | Oki Electric Ind Co Ltd | 半導体装置及びその製造方法 |
DE112010001615T5 (de) * | 2009-04-13 | 2012-08-02 | Soraa, Inc. | Stuktur eines optischen Elements unter Verwendung von GaN-Substraten für Laseranwendungen |
JP2013516761A (ja) * | 2009-12-30 | 2013-05-13 | ニューポート コーポレーション | 新規な光学コーティングを用いるled装置アーキテクチャおよび製造方法 |
-
2011
- 2011-01-20 GB GB1100974.3A patent/GB2487531A/en not_active Withdrawn
-
2012
- 2012-01-12 US US13/348,724 patent/US20120187540A1/en not_active Abandoned
- 2012-01-12 JP JP2012004456A patent/JP2012151472A/ja not_active Withdrawn
- 2012-01-16 CN CN2012100121187A patent/CN102610719A/zh active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2014057020A (ja) * | 2012-09-14 | 2014-03-27 | Oki Electric Ind Co Ltd | 窒化物半導体装置及びその作製条件特定方法 |
JP2018078322A (ja) * | 2013-09-27 | 2018-05-17 | ウルトラテック インク | 格子調整ドメイン−マッチングエピタキシーを用いた化合物半導体のエピタキシャル成長 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
CN102610719A (zh) | 2012-07-25 |
US20120187540A1 (en) | 2012-07-26 |
GB201100974D0 (en) | 2011-03-09 |
GB2487531A (en) | 2012-08-01 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP2012151472A (ja) | メタモルフィック基板システム、メタモルフィック基板システムの形成方法、および、第3族窒化物の半導体素子 | |
US7951617B2 (en) | Group III nitride semiconductor stacked structure and production method thereof | |
TWI418057B (zh) | Iii族氮化物化合物半導體發光元件之製造方法,及iii族氮化物化合物半導體發光元件及燈 | |
US9190268B2 (en) | Method for producing Ga-containing group III nitride semiconductor | |
JPWO2010032423A1 (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並びにランプ、iii族窒化物半導体発光素子ウエーハの発光波長分布のばらつき低減方法 | |
US9202873B2 (en) | Semiconductor wafer for semiconductor device having a multilayer | |
JP2007103774A (ja) | Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 | |
JP2008177525A (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 | |
JP2008263023A (ja) | Iii−v族化合物半導体の製造方法、ショットキーバリアダイオード、発光ダイオード、レーザダイオード、およびそれらの製造方法 | |
US8134168B2 (en) | Group-III nitride semiconductor device | |
TW201222872A (en) | Limiting strain relaxation in III-nitride heterostructures by substrate and epitaxial layer patterning | |
US20140231824A1 (en) | Nitride semiconductor device, nitride semiconductor wafer and method for manufacturing nitride semiconductor layer | |
CN107195736A (zh) | 一种氮化镓基发光二极管外延片及其生长方法 | |
US9305773B2 (en) | Semiconductor device, nitride semiconductor wafer, and method for forming nitride semiconductor layer | |
KR20110084296A (ko) | 발광 소자의 제조 방법 및 발광 소자 | |
TWI360163B (ja) | ||
JP5334501B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
JP2012204540A (ja) | 半導体装置およびその製造方法 | |
US20090140286A1 (en) | Production Method of Group III Nitride Semiconductor Element | |
JP2014003056A (ja) | 半導体積層構造およびこれを用いた半導体素子 | |
JP4222287B2 (ja) | Iii族窒化物半導体結晶の製造方法 | |
US20200144451A1 (en) | Nitride semiconductor crystal and method of fabricating the same | |
JP4624064B2 (ja) | Iii族窒化物半導体積層物 | |
US20210135050A1 (en) | Template substrate, electronic device, light emitting device, method of manufacturing template substrate, and method of manufacturing electronic device | |
JP4829273B2 (ja) | Iii族窒化物半導体発光素子の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A761 | Written withdrawal of application |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A761 Effective date: 20130218 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130225 |