JP2013084832A - Method of manufacturing nitride semiconductor structure - Google Patents

Method of manufacturing nitride semiconductor structure Download PDF

Info

Publication number
JP2013084832A
JP2013084832A JP2011224623A JP2011224623A JP2013084832A JP 2013084832 A JP2013084832 A JP 2013084832A JP 2011224623 A JP2011224623 A JP 2011224623A JP 2011224623 A JP2011224623 A JP 2011224623A JP 2013084832 A JP2013084832 A JP 2013084832A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride semiconductor
layer
underlayer
substrate
growth
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
Application number
JP2011224623A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Toru Murata
徹 村田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date 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 date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP2011224623A priority Critical patent/JP2013084832A/en
Priority to TW101136604A priority patent/TWI520325B/en
Priority to CN201210385352.4A priority patent/CN103050594B/en
Publication of JP2013084832A publication Critical patent/JP2013084832A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Led Devices (AREA)
  • Junction Field-Effect Transistors (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a method of manufacturing a nitride semiconductor structure capable of growing a nitride semiconductor base material layer with high crystallinity which has a flat surface, at a high growth speed while suppressing deflection.SOLUTION: During a step for forming a third nitride semiconductor base material layer in a method of manufacturing a nitride semiconductor structure, V/III ratio is set to be 700 or less which is a ratio between a molal quantity of V group material gas that is supplied per a unit time at the time of growth of the third nitride semiconductor base material layer and a molal quantity of III group material gas that is supplied per unit time, and a pressure during growth of the third nitride semiconductor base material layer is set to be 26.6 kPa or more, with the growth speed of the third nitride semiconductor base material layer being set to be 2.5 μm/hour or more.

Description

本発明は、窒化物半導体構造の製造方法に関する。   The present invention relates to a method for manufacturing a nitride semiconductor structure.

窒素を含むIII−V族化合物半導体(III族窒化物半導体)は、赤外から紫外領域の波長を有する光のエネルギに相当するバンドギャップを有しているため、赤外から紫外領域の波長を有する光を発光する発光素子やその領域の波長を有する光を受光する受光素子の材料として有用である。   Since the III-V compound semiconductor (group III nitride semiconductor) containing nitrogen has a band gap corresponding to the energy of light having a wavelength in the infrared to ultraviolet region, the wavelength in the infrared to ultraviolet region is changed. It is useful as a material for a light emitting element that emits light having a wavelength and a light receiving element that receives light having a wavelength in the region.

また、III族窒化物半導体は、III族窒化物半導体を構成する原子間の結合が強く、絶縁破壊電圧が高く、飽和電子速度が大きいことから、耐高温・高出力・高周波トランジスタなどの電子デバイスの材料としても有用である。   In addition, group III nitride semiconductors have strong bonds between atoms constituting group III nitride semiconductors, high dielectric breakdown voltage, and high saturation electron velocity. Therefore, electronic devices such as high temperature resistance, high output, and high frequency transistors It is also useful as a material.

さらに、III族窒化物半導体は、環境を害することがほとんどなく、取り扱いやすい材料としても注目されている。   Furthermore, group III nitride semiconductors are attracting attention as materials that are hardly harmful to the environment and are easy to handle.

上述したような優れた材料であるIII族窒化物半導体を用いて実用的な窒化物半導体素子を作製するためには、所定の基板上にIII族窒化物半導体の薄膜からなるIII族窒化物半導体層を積層して、所定の素子構造を形成する必要がある。   In order to produce a practical nitride semiconductor device using a group III nitride semiconductor, which is an excellent material as described above, a group III nitride semiconductor comprising a group III nitride semiconductor thin film on a predetermined substrate The layers need to be stacked to form a predetermined device structure.

ここで、基板としては、基板上にIII族窒化物半導体を直接成長させることが可能な格子定数や熱膨張係数を有するIII族窒化物半導体からなる基板を用いることが最も好適であり、III族窒化物半導体からなる基板としては、たとえば窒化ガリウム(GaN)基板などを用いることが好ましい。   Here, as the substrate, it is most preferable to use a substrate made of a group III nitride semiconductor having a lattice constant or a thermal expansion coefficient capable of directly growing a group III nitride semiconductor on the substrate. As the substrate made of a nitride semiconductor, for example, a gallium nitride (GaN) substrate is preferably used.

しかしながら、GaN基板は、現状ではその寸法が直径2インチ以下と小さく、また非常に高価であるため、実用的ではない。   However, the GaN substrate is not practical because its size is currently as small as 2 inches in diameter and is very expensive.

そのため、現状では、窒化物半導体素子の作製用の基板としては、III族窒化物半導体とは格子定数差および熱膨張係数差が大きいサファイア基板や炭化珪素(SiC)基板などが用いられている。   Therefore, at present, a sapphire substrate, a silicon carbide (SiC) substrate, or the like that has a large lattice constant difference and a large thermal expansion coefficient difference from the group III nitride semiconductor is used as a substrate for manufacturing a nitride semiconductor element.

サファイア基板と代表的なIII族窒化物半導体であるGaNとの間には約16%程度の格子定数差が存在する。また、SiC基板とGaNとの間には約6%程度の格子定数差が存在する。このような大きな格子定数差が基板とその上に成長するIII族窒化物半導体との間に存在する場合には、基板上にIII族窒化物半導体からなる結晶をエピタキシャル成長させることは一般的に困難である。たとえば、サファイア基板上に直接GaN結晶をエピタキシャル成長させた場合には、GaN結晶の3次元的な成長が避けられず、平坦な表面を有するGaN結晶が得られないという問題がある。   There is a lattice constant difference of about 16% between the sapphire substrate and GaN, which is a typical group III nitride semiconductor. Further, there is a lattice constant difference of about 6% between the SiC substrate and GaN. When such a large lattice constant difference exists between the substrate and the group III nitride semiconductor grown thereon, it is generally difficult to epitaxially grow a group III nitride semiconductor crystal on the substrate. It is. For example, when a GaN crystal is directly epitaxially grown on a sapphire substrate, there is a problem that a three-dimensional growth of the GaN crystal is inevitable and a GaN crystal having a flat surface cannot be obtained.

そこで、基板とIII族窒化物半導体との間に、基板とIII族窒化物半導体との間の格子定数差を解消させるための所謂バッファ層と呼ばれる層を形成することが一般的に行なわれている。   Therefore, a so-called buffer layer for eliminating a lattice constant difference between the substrate and the group III nitride semiconductor is generally formed between the substrate and the group III nitride semiconductor. Yes.

たとえば、特許文献1には、サファイア基板上にAlNのバッファ層をMOVPE法によって形成した後に、AlxGa1-xNからなるIII族窒化物半導体を成長させる方法が記載されている。 For example, Patent Document 1 describes a method of growing a group III nitride semiconductor made of Al x Ga 1-x N after forming a buffer layer of AlN on a sapphire substrate by MOVPE.

しかしながら、特許文献1に記載の方法においても、平坦な表面を有するAlNのバッファ層を再現性良く得ることは困難であった。これは、MOVPE法によってAlNのバッファ層を形成する場合には、原料ガスとして用いられるトリメチルアルミニウム(TMA)ガスとアンモニア(NH3)ガスとが気相中で反応しやすいためと考えられる。 However, even in the method described in Patent Document 1, it is difficult to obtain an AlN buffer layer having a flat surface with good reproducibility. This is presumably because when an AlN buffer layer is formed by the MOVPE method, trimethylaluminum (TMA) gas and ammonia (NH 3 ) gas used as source gases are easily reacted in the gas phase.

したがって、特許文献1に記載の方法においては、表面が平坦であって、かつ欠陥密度が小さい高品質のAlxGa1-xNからなるIII族窒化物半導体をAlNのバッファ層上に再現性良く成長させることは困難であった。 Therefore, in the method described in Patent Document 1, a high-quality group III nitride semiconductor composed of Al x Ga 1-x N having a flat surface and a low defect density is reproducibly formed on an AlN buffer layer. It was difficult to grow well.

また、たとえば特許文献2には、サファイア基板上に直流バイアスを印加した高周波スパッタ法でAlxGa1-xN(0<x≦1)バッファ層を形成する方法が開示されている。 Further, for example, Patent Document 2 discloses a method of forming an Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) buffer layer on a sapphire substrate by a high-frequency sputtering method in which a DC bias is applied.

しかしながら、特許文献2に記載されている方法によってAlxGa1-xN(0<x≦1)バッファ層上に形成されたIII族窒化物半導体は、特許文献3の段落[0004]および特許文献4の段落[0004]に記載されているように、優れた結晶性を有するものではなかった。 However, the Group III nitride semiconductor formed on the Al x Ga 1-x N (0 <x ≦ 1) buffer layer by the method described in Patent Document 2 is disclosed in paragraph [0004] of Patent Document 3 and Patent As described in paragraph [0004] of Document 4, it did not have excellent crystallinity.

そこで、特許文献3には、DCマグネトロンスパッタ法で形成したIII族窒化物半導体からなるバッファ層を水素ガスとアンモニアガスとの混合ガスの雰囲気下で熱処理する方法が提案されており、また、特許文献4には、400℃以上に昇温されたサファイア基板上にDCマグネトロンスパッタ法によって50オングストローム以上3000オングストローム以下の膜厚のIII族窒化物半導体からなるバッファ層を形成する方法が提案されている。   Therefore, Patent Document 3 proposes a method for heat-treating a buffer layer made of a group III nitride semiconductor formed by DC magnetron sputtering in an atmosphere of a mixed gas of hydrogen gas and ammonia gas. Document 4 proposes a method of forming a buffer layer made of a group III nitride semiconductor having a thickness of 50 Å or more and 3000 Å or less on a sapphire substrate heated to 400 ° C. or more by DC magnetron sputtering. .

また、特許文献5には、750℃に加熱されたサファイア基板上に高周波スパッタ法によってAlNの柱状結晶からなるバッファ層を形成する方法が提案されている。   Patent Document 5 proposes a method of forming a buffer layer made of AlN columnar crystals on a sapphire substrate heated to 750 ° C. by high-frequency sputtering.

また、特許文献6には、結晶欠陥の少ないIII族窒化物半導体を成長するため、基板表面に凹凸構造を設け、その上にIII族窒化物半導体をラテラル成長させることが記載されている。   Further, Patent Document 6 describes that in order to grow a group III nitride semiconductor with few crystal defects, a concavo-convex structure is provided on the substrate surface, and the group III nitride semiconductor is laterally grown thereon.

さらに、特許文献7の段落[0043]および[0044]には、凹凸構造を設けた基板上に、GaN層を「サファイア基板11の主面に対して傾斜したファセットを斜面に有する二等辺三角形の断面形状となるようにGaN層12を成長させ」るステップと、「次に、成長条件を横方向成長が支配的となる条件に設定して成長を続け・・・GaN層12をその表面がサファイア基板11の主面と平行な平坦面となるまで横方向成長させる。」というステップからなる2段階の成長が記載されている。   Further, paragraphs [0043] and [0044] of Patent Document 7 describe that an isosceles triangle having a facet inclined to the main surface of the sapphire substrate 11 on an inclined surface on a substrate provided with an uneven structure. “Grow the GaN layer 12 to have a cross-sectional shape” and “Next, set the growth condition to a condition in which the lateral growth is dominant and continue the growth. A two-stage growth is described, which includes a step of “growing in a lateral direction until a flat surface parallel to the main surface of the sapphire substrate 11”.

特許第3026087号公報Japanese Patent No. 3026087 特公平5−86646号公報Japanese Patent Publication No. 5-86646 特許第3440873号公報Japanese Patent No. 3440873 特許第3700492号公報Japanese Patent No. 3700492 特開2008−34444号公報JP 2008-34444 A 特許第3950471号公報Japanese Patent No. 3950471 特開2006−352084号公報JP 2006-352084 A

結晶欠陥の少ない高品質のIII族窒化物半導体を成長させるためには、その下地となる窒化物半導体下地層についても結晶欠陥が少なく高い結晶性を有するものが要求される。   In order to grow a high-quality group III nitride semiconductor with few crystal defects, a nitride semiconductor underlayer serving as the underlayer is required to have few crystal defects and high crystallinity.

そして、さらに近年においては、高品質のIII族窒化物半導体を効率良く製造するために、平坦な表面を有し、結晶性の高い窒化物半導体下地層を、反りを抑えて、大きな成長速度で成長させる要望が大きくなっている。   In recent years, in order to efficiently produce a high-quality group III nitride semiconductor, a nitride semiconductor underlayer having a flat surface and high crystallinity is suppressed at a high growth rate while suppressing warpage. There is a growing demand for growth.

上記の事情に鑑みて、本発明の目的は、平坦な表面を有し、結晶性の高い窒化物半導体下地層を、反りを抑えて、大きな成長速度で成長させることができる窒化物半導体構造の製造方法を提供することにある。   In view of the above circumstances, an object of the present invention is to provide a nitride semiconductor structure having a flat surface and a high crystallinity nitride semiconductor underlayer capable of growing at a high growth rate while suppressing warpage. It is to provide a manufacturing method.

本発明は、凹部と凹部の間に設けられた凸部とを表面に有する三方晶コランダムまたは六方晶の結晶からなる基板を準備する工程と、基板上に窒化物半導体中間層を形成する工程と、窒化物半導体中間層上に第1の窒化物半導体下地層を形成する工程と、第1の窒化物半導体下地層上に第2の窒化物半導体下地層を形成する工程と、第2の窒化物半導体下地層上に第3の窒化物半導体下地層をMOCVD法により形成する工程と、を含み、第1の窒化物半導体下地層の表面は、第1の斜めファセット面と、第1の平坦領域とを有しており、第1の窒化物半導体下地層の表面における第1の斜めファセット面の面積割合が、第1の平坦領域の面積割合よりも小さく、第2の窒化物半導体下地層は、凸部を取り囲む第2の斜めファセット面を有し、第3の窒化物半導体下地層の下面は、第2の斜めファセット面に接し、第3の窒化物半導体下地層を形成する工程において、第3の窒化物半導体下地層の成長時に単位時間当たりに供給されるV族原料ガスのモル量と単位時間当たりに供給されるIII族原料ガスのモル量との比であるV/III比を700以下とし、第3の窒化物半導体下地層の成長時の圧力を26.6kPa以上とし、第3の窒化物半導体下地層の成長速度を2.5μm/時以上とする、窒化物半導体構造の製造方法である。   The present invention provides a step of preparing a substrate made of a trigonal corundum or hexagonal crystal having a concave portion and a convex portion provided between the concave portions on the surface, and a step of forming a nitride semiconductor intermediate layer on the substrate, A step of forming a first nitride semiconductor underlayer on the nitride semiconductor intermediate layer, a step of forming a second nitride semiconductor underlayer on the first nitride semiconductor underlayer, and a second nitride Forming a third nitride semiconductor underlayer on the oxide semiconductor underlayer by MOCVD, wherein the surface of the first nitride semiconductor underlayer has a first oblique facet surface and a first flat surface. The area ratio of the first oblique facet surface on the surface of the first nitride semiconductor underlayer is smaller than the area ratio of the first flat region, and the second nitride semiconductor underlayer Has a second oblique facet surface surrounding the convex part The lower surface of the third nitride semiconductor underlayer is in contact with the second oblique facet surface, and in the step of forming the third nitride semiconductor underlayer, per unit time during the growth of the third nitride semiconductor underlayer When the third nitride semiconductor underlayer is grown, the V / III ratio, which is the ratio of the molar amount of the supplied group V source gas and the molar amount of the group III source gas supplied per unit time, is 700 or less. Is a method of manufacturing a nitride semiconductor structure, in which the pressure of 26.6 kPa or more and the growth rate of the third nitride semiconductor underlayer is 2.5 μm / hour or more.

ここで、本発明の窒化物半導体構造の製造方法において、第3の窒化物半導体下地層を形成する工程において、第3の窒化物半導体下地層の成長時に198slm未満の水素を供給することが好ましい。   Here, in the method for manufacturing a nitride semiconductor structure of the present invention, in the step of forming the third nitride semiconductor underlayer, it is preferable to supply hydrogen of less than 198 slm during the growth of the third nitride semiconductor underlayer. .

本発明によれば、平坦な表面を有し、結晶性の高い窒化物半導体下地層を、反りを抑えて、大きな成長速度で成長させることができる窒化物半導体構造の製造方法を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a method for manufacturing a nitride semiconductor structure that can grow a nitride semiconductor underlayer having a flat surface and high crystallinity at a high growth rate while suppressing warpage. it can.

実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の一部を図解する模式的な断面図である。3 is a schematic cross-sectional view illustrating a part of the manufacturing process of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. FIG. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 図2に示す基板の表面の一例の模式的な拡大平面図である。It is a typical enlarged plan view of an example of the surface of the board | substrate shown in FIG. 図3に示す凸部の中心を通るB−B線に沿った模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view along the BB line which passes along the center of the convex part shown in FIG. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法の製造工程の他の一部を図解する模式的な断面図である。FIG. 6 is a schematic cross sectional view illustrating another part of the manufacturing step of the method for manufacturing the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. 窒化物半導体下地層の各層の成長モードについて説明するための模式的な断面図である。It is typical sectional drawing for demonstrating the growth mode of each layer of the nitride semiconductor base layer. 第1の窒化物半導体下地層の表面の一例の模式的な拡大平面図である。It is a typical enlarged plan view of an example of the surface of the 1st nitride semiconductor foundation layer. 第1の窒化物半導体下地層の表面の他の一例の模式的な拡大平面図である。FIG. 6 is a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the first nitride semiconductor underlayer. 図12のB−Bに沿った模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view along BB of FIG. 第1の窒化物半導体下地層の表面の他の一例の模式的な拡大平面図である。FIG. 6 is a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the first nitride semiconductor underlayer. 第1の窒化物半導体下地層の形成後に成長させた第2の窒化物半導体下地層の表面の一例の模式的な拡大平面図である。It is a typical enlarged plan view of an example of the surface of the 2nd nitride semiconductor foundation layer grown after formation of the 1st nitride semiconductor foundation layer. 図15のB−Bに沿った模式的な拡大断面図である。It is a typical expanded sectional view along BB of FIG. 第1の窒化物半導体下地層の形成後に成長させた第2の窒化物半導体下地層の表面の他の一例の模式的な拡大平面図である。It is a typical enlarged plan view of another example of the surface of the 2nd nitride semiconductor foundation layer grown after formation of the 1st nitride semiconductor foundation layer. 実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子の模式的な断面図である。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor light-emitting diode element according to the first embodiment. 実施の形態1の発光装置の模式的な断面図である。2 is a schematic cross-sectional view of the light emitting device of Embodiment 1. FIG. 実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子の模式的な断面図である。6 is a schematic cross-sectional view of a nitride semiconductor transistor element according to a second embodiment. FIG. (a)は実施例の層厚の面内分布を示す図であり、(b)は比較例の層厚の面内分布を示す図である。(A) is a figure which shows the in-plane distribution of the layer thickness of an Example, (b) is a figure which shows the in-plane distribution of the layer thickness of a comparative example. (a)は実施例のシート抵抗の面内分布を示す図であり、(b)は比較例のシート抵抗の面内分布を示す図である。(A) is a figure which shows the in-plane distribution of the sheet resistance of an Example, (b) is a figure which shows the in-plane distribution of the sheet resistance of a comparative example. 実施例および比較例のウエハの反りの測定方法を図解する模式的な側面図である。It is a typical side view illustrating the measuring method of the curvature of the wafer of an Example and a comparative example. (a)および(b)は、実施例のウエハの表面モフォロジーの微分干渉顕微鏡(金属顕微鏡)による観察像であり、(c)および(d)は、実施例のウエハのEPD測定による結晶欠陥の観察像である。(A) and (b) are observation images of the surface morphology of the wafer of the example by a differential interference microscope (metal microscope), and (c) and (d) are crystal defects of the example wafer by EPD measurement. It is an observation image. (a)および(b)は、比較例のウエハの表面モフォロジーの微分干渉顕微鏡(金属顕微鏡)による観察像であり、(c)および(d)は、比較例のウエハのEPD測定による結晶欠陥の観察像である。(A) And (b) is the observation image by the differential interference microscope (metal microscope) of the surface morphology of the wafer of a comparative example, (c) and (d) are the crystal defects by the EPD measurement of the wafer of a comparative example. It is an observation image.

以下、本発明の実施の形態について説明する。なお、本発明の図面において、同一の参照符号は、同一部分または相当部分を表わすものとする。   Embodiments of the present invention will be described below. In the drawings of the present invention, the same reference numerals represent the same or corresponding parts.

<サファイア基板および窒化物半導体結晶の結晶方位>
(AlGaIn)N系の窒化物半導体結晶の結晶系は通常六方晶であり、またサファイアの結晶系は三方晶コランダムであるが六方晶の表記法で表わすことができる。そこで、サファイア基板および窒化物半導体結晶のいずれにおいても、c軸方向を[0001]とし、a1軸方向を[−2110]とし、a2軸方向を[1−210]とし、a3軸方向を[11−20]とし、a1軸方向、a2軸方向およびa3軸方向の3方向を合わせてa軸方向あるいは<11−20>方向と表記する。また、c軸方向および<11−20>方向にそれぞれ垂直で等価な3方向をm軸方向(最も代表的には<1−100>方向)と表記する。
<Crystal orientation of sapphire substrate and nitride semiconductor crystal>
The crystal system of the (AlGaIn) N-based nitride semiconductor crystal is usually a hexagonal crystal, and the crystal system of sapphire is a trigonal corundum, but can be expressed by a hexagonal notation. Therefore, in both the sapphire substrate and the nitride semiconductor crystal, the c-axis direction is [0001], the a1-axis direction is [-2110], the a2-axis direction is [1-210], and the a3-axis direction is [11]. −20], and the three directions of the a1 axis direction, the a2 axis direction, and the a3 axis direction are collectively expressed as an a axis direction or a <11-20> direction. Further, three directions perpendicular to and equivalent to the c-axis direction and the <11-20> direction are referred to as an m-axis direction (most representatively, the <1-100> direction).

なお、結晶面および方向を表わす場合に、本来であれば所要の数字の上にバーを付した表現をするべきであるが、表現手段に制約があるため、本明細書においては、所要の数字の上にバーを付す表現の代わりに、所要の数字の前に「−」を付して表現している。たとえば、結晶学の記法によれば1の逆方向は1の上にバーを記載するところを、便宜上「−1」と表記する。   In addition, when expressing a crystal plane and a direction, it should be expressed by adding a bar on a required number, but since there are restrictions on expression means, in this specification, the required number is used. Instead of the expression with a bar on top, the symbol “-” is added in front of the required number. For example, according to the notation of crystallography, the reverse direction of 1 describes a bar on 1 as “−1” for convenience.

<実施の形態1>
以下、図1〜図10を参照して、本発明の窒化物半導体構造の製造方法の一例である実施の形態1の窒化物半導体構造の製造方法について説明する。なお、本発明の窒化物半導体構造の製造方法においては、後述する各工程間に他の工程が含まれていてもよいことは言うまでもない。
<Embodiment 1>
A method for manufacturing a nitride semiconductor structure according to the first embodiment, which is an example of a method for manufacturing a nitride semiconductor structure of the present invention, will be described below with reference to FIGS. In the nitride semiconductor structure manufacturing method of the present invention, it goes without saying that other steps may be included between the steps described later.

(基板を準備する工程)
まず、図1の模式的断面図に示すように、基板1を準備する工程を行なう。ここで、基板1としては、たとえば、三方晶コランダムあるいは六方晶の結晶からなる基板1を準備することができる。三方晶コランダムあるいは六方晶の結晶からなる基板1としては、たとえば、サファイア(Al23)単結晶、AlN単結晶またはGaN単結晶などからなる基板を用いることができる。
(Process for preparing the substrate)
First, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 1, a step of preparing the substrate 1 is performed. Here, as the substrate 1, for example, a substrate 1 made of trigonal corundum or hexagonal crystal can be prepared. As the substrate 1 made of trigonal corundum or hexagonal crystal, for example, a substrate made of sapphire (Al 2 O 3 ) single crystal, AlN single crystal or GaN single crystal can be used.

また、基板1の表面40は、c面またはc面に対して5°以内の傾斜を有する表面であってもよく、傾斜の方向は、たとえば、m(sub)軸(<1−100>)方向のみであってもよく、a(sub)軸(<11−20>)方向のみであってもよく、あるいは両方向を合成した方向であってもよい。より具体的には、基板1としては、基板1の表面40がc面(法線がc軸の面)から基板のm(sub)軸<1−100>方向に0.15゜〜0.35゜傾斜したものなどを準備することができる。   Further, the surface 40 of the substrate 1 may be a c-plane or a surface having an inclination of 5 ° or less with respect to the c-plane, and the direction of the inclination is, for example, the m (sub) axis (<1-100>). It may be only the direction, may be only the a (sub) axis (<11-20>) direction, or may be a direction in which both directions are combined. More specifically, as the substrate 1, the surface 40 of the substrate 1 is 0.15 ° to 0.00 ° in the direction from the c-plane (the normal is the c-axis plane) to the m (sub) axis <1-100> direction of the substrate. It is possible to prepare the one inclined by 35 °.

なお、本明細書において、基板の結晶方向と、基板上の窒化物半導体層の結晶方向と、が異なるため基板の結晶方向に「sub」を付記し、窒化物半導体層の結晶方向に「layer」を付記するものとする。ここで、基板の結晶軸と窒化物半導体層の結晶軸との関係に注意する必要がある。基板がサファイア単結晶である場合には、基板のa(sub)軸方向は窒化物半導体層のm(layer)軸方向と一致し、基板のm(sub)軸方向は窒化物半導体層のa(layer)軸方向と一致する。一方、基板がAlN単結晶またはGaN単結晶である場合には、基板のa(sub)軸方向は窒化物半導体層のa(layer)軸方向と一致し、基板のm(sub)軸方向は窒化物半導体層のm(layer)軸方向と一致する。   In this specification, since the crystal direction of the substrate is different from the crystal direction of the nitride semiconductor layer on the substrate, “sub” is added to the crystal direction of the substrate, and “layer” is added to the crystal direction of the nitride semiconductor layer. ". Here, it is necessary to pay attention to the relationship between the crystal axis of the substrate and the crystal axis of the nitride semiconductor layer. When the substrate is a sapphire single crystal, the a (sub) axis direction of the substrate coincides with the m (layer) axis direction of the nitride semiconductor layer, and the m (sub) axis direction of the substrate corresponds to the a (sub) axis of the nitride semiconductor layer. (Layer) coincides with the axial direction. On the other hand, when the substrate is an AlN single crystal or a GaN single crystal, the a (sub) axis direction of the substrate coincides with the a (layer) axis direction of the nitride semiconductor layer, and the m (sub) axis direction of the substrate is This coincides with the m (layer) axis direction of the nitride semiconductor layer.

また、基板1の口径は特には限定されないが、たとえば150mm(約6インチ)とすることができる。基板1としては、従来は50.8mm(2インチ)程度の口径の基板を用いることが一般的であったが、生産性を高めるためには大口径の基板を用いることが好ましい。しかしながら、大口径の基板1を用いた場合には、基板1上に窒化物半導体層を形成した後に歪が蓄積するため、基板1の割れや窒化物半導体層の表面にクラックが生じやすくなる。本発明は、後述するように、100mm(約4インチ)以上の大口径の基板1を用いた場合にも、基板1の割れや窒化物半導体層の表面に発生するクラックを抑制することができる。   Further, the diameter of the substrate 1 is not particularly limited, but can be, for example, 150 mm (about 6 inches). Conventionally, a substrate having a diameter of about 50.8 mm (2 inches) has been generally used as the substrate 1, but a large-diameter substrate is preferably used in order to increase productivity. However, when the large-diameter substrate 1 is used, strain accumulates after the nitride semiconductor layer is formed on the substrate 1, so that the substrate 1 and the surface of the nitride semiconductor layer are likely to be cracked. As will be described later, the present invention can suppress cracks in the substrate 1 and the surface of the nitride semiconductor layer even when the substrate 1 having a large diameter of 100 mm (about 4 inches) or more is used. .

次に、図2の模式的断面図に示すように、基板1の表面40に、凹部1bと、凹部1bの間に設けられた凸部1aと、を形成する。このような基板1の表面の凸部1aおよび凹部1bは、たとえば、基板1の表面40上に凸部1aの平面配置を規定するマスクを形成するパターニング工程と、当該パターニング工程によって形成したマスクを用いて基板1の表面40をエッチングして凹部1bを形成する工程とを含む工程により形成することができる。ここで、パターニング工程は、一般的なフォトリソグラフィ工程で行なうことができる。エッチング工程は、たとえば、ドライエッチング法やウエットエッチング法で行なうことができる。しかしながら、凸部1aの形状が後述する先端部を備える形状とするためには、凸部1aの形状を制御しやすいドライエッチング法で行なうことが好ましい。   Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 2, the concave portion 1 b and the convex portion 1 a provided between the concave portions 1 b are formed on the surface 40 of the substrate 1. Such convex portions 1a and concave portions 1b on the surface of the substrate 1 are formed by, for example, a patterning step for forming a mask for defining the planar arrangement of the convex portions 1a on the surface 40 of the substrate 1, and a mask formed by the patterning step. And the step of etching the surface 40 of the substrate 1 to form the recess 1b. Here, the patterning process can be performed by a general photolithography process. The etching process can be performed by, for example, a dry etching method or a wet etching method. However, in order for the shape of the convex portion 1a to have a shape having a tip portion which will be described later, it is preferable to perform by a dry etching method in which the shape of the convex portion 1a is easy to control.

図3に、図2に示す基板1の表面の一例の模式的な拡大平面図を示す。図3に示す基板1の表面の平面視において、平面形状が円形である凸部1aは、たとえば仮想の三角形1tの頂点にそれぞれ位置しており、仮想の三角形1tの3辺のそれぞれの辺の方向に配列されている。本例において、凸部1aは、基板1の表面のa(sub)軸方向(<11−20>方向)に配列されるとともに、基板1の表面のa(sub)軸方向に対して+60°の傾きを為す方向および基板1の表面のa(sub)軸方向に対して−60°の傾きを為す方向にそれぞれ配列されている。なお、本明細書において、基板1の表面の平面視において、a(sub)軸方向に対して+60°の傾きを為す方向およびa(sub)軸方向に対して−60°の傾きを為す方向をそれぞれu方向という。   FIG. 3 shows a schematic enlarged plan view of an example of the surface of the substrate 1 shown in FIG. In the plan view of the surface of the substrate 1 shown in FIG. 3, the convex portions 1a having a circular planar shape are located at the vertices of the virtual triangle 1t, for example, and each of the three sides of the virtual triangle 1t is Arranged in the direction. In this example, the convex portions 1 a are arranged in the a (sub) axis direction (<11-20> direction) of the surface of the substrate 1 and + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction of the surface of the substrate 1. Are arranged in a direction that makes an inclination of −60 ° with respect to the a (sub) axis direction of the surface of the substrate 1. In this specification, in a plan view of the surface of the substrate 1, a direction that makes an inclination of + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction and a direction that makes an inclination of −60 ° with respect to the a (sub) axis direction. Are called u directions.

なお、凸部1aの平面形状である円形の円の中心は、三角形1tの頂点と必ずしも完全に一致している必要はなく、実質的に一致していればよい。具体的には、円の中心がその円の半径以下のズレである場合には、後述する第1の窒化物半導体下地層が凸部1aの領域上よりも安定して凹部1bの領域上に成長を開始する傾向にある。そして、第1の窒化物半導体下地層の成長がさらに進むと、第1の窒化物半導体下地層は、後述するように、凸部1aを中心として凸部1aの外側において凸部1aを取り囲む少なくとも6つの斜めファセット面を形成できる傾向にある。   Note that the center of the circular circle, which is the planar shape of the convex portion 1a, does not necessarily need to be completely coincident with the apex of the triangle 1t, and may be substantially coincident. Specifically, when the center of the circle is a deviation smaller than the radius of the circle, the first nitride semiconductor underlayer described later is more stably on the region of the recess 1b than on the region of the protrusion 1a. It tends to start growing. When the growth of the first nitride semiconductor underlayer further proceeds, the first nitride semiconductor underlayer at least surrounds the convex portion 1a outside the convex portion 1a with the convex portion 1a as the center, as will be described later. Six inclined facet surfaces tend to be formed.

凸部1aの底面における平面形状は、円形に限られるものではなく、たとえば、六角形および/または三角形などの多角形であってもよい。   The planar shape on the bottom surface of the convex portion 1a is not limited to a circle, and may be a polygon such as a hexagon and / or a triangle, for example.

また、基板1の表面の平面視において、頂点に凸部1aが配置される仮想の三角形1tの各内角の角度は50゜以上70゜以下であることが好ましい。この場合には、後述する第1の窒化物半導体下地層が凸部1aの領域上よりも安定して凹部1bの領域上に成長を開始する傾向にある。そして、第1の窒化物半導体下地層の成長がさらに進むと、第1の窒化物半導体下地層は、後述するように、凸部1aを中心として凸部1aの外側において凸部1aを取り囲む少なくとも6つの斜めファセット面を形成できる傾向にある。   Further, in a plan view of the surface of the substrate 1, the angle of each internal angle of the virtual triangle 1t where the convex portion 1a is arranged at the apex is preferably 50 ° or more and 70 ° or less. In this case, the first nitride semiconductor underlayer described later tends to start growing on the region of the recess 1b more stably than on the region of the protrusion 1a. When the growth of the first nitride semiconductor underlayer further proceeds, the first nitride semiconductor underlayer at least surrounds the convex portion 1a outside the convex portion 1a with the convex portion 1a as the center, as will be described later. Six inclined facet surfaces tend to be formed.

また、基板1の表面の平面視において、隣り合う凸部1aの間隔は0.2μm以上7μm以下とすることが好ましく、2μm程度とすることがより好ましい。隣り合う凸部1aの間隔が0.2μm以上7μm以下である場合には、プロセス上の問題が少なくなる傾向にある。プロセス上の問題としては、たとえば、凸部1aの高さを高くするためのドライエッチング時間が長くなることや、後述する第2の窒化物半導体下地層の上面を完全に平坦とするまでに要する成長時間が長くなり過ぎることなどの問題が挙げられる。なお、本明細書において、隣り合う凸部1aの間隔は、隣り合う凸部1aの間の最短距離を意味する。   Further, in the plan view of the surface of the substrate 1, the interval between the adjacent convex portions 1a is preferably 0.2 μm or more and 7 μm or less, and more preferably about 2 μm. When the interval between the adjacent convex portions 1a is 0.2 μm or more and 7 μm or less, there is a tendency that process problems are reduced. As problems in the process, for example, it takes a long dry etching time to increase the height of the convex portion 1a, and it is necessary to completely flatten the upper surface of the second nitride semiconductor underlayer described later. Problems include growing too long. In addition, in this specification, the space | interval of the adjacent convex part 1a means the shortest distance between the adjacent convex parts 1a.

また、基板1の表面の平面視において、凸部1aの円形の円の直径は、隣り合う凸部1aの間隔の1/2以上3/4以下とすることが好ましい。たとえば、隣り合う凸部1aの間隔が2μmである場合には、凸部1aの円形の円の直径は1.2μm程度とすることがより好ましい。凸部1aの円形の円の直径が隣り合う凸部1aの間隔の1/2以上3/4以下である場合、特に1.2μm程度である場合には、後述する第1の窒化物半導体下地層が凸部1aの領域上よりも安定して凹部1bの領域上に成長を開始する傾向にある。そして、第1の窒化物半導体下地層の成長がさらに進むと、第1の窒化物半導体下地層は、後述するように、凸部1aを中心として凸部1aの外側において凸部1aを取り囲む少なくとも6つの斜めファセット面を形成できる傾向にある。   Further, in a plan view of the surface of the substrate 1, it is preferable that the diameter of the circular circle of the convex portion 1a is not less than 1/2 and not more than 3/4 of the interval between the adjacent convex portions 1a. For example, when the interval between the adjacent convex portions 1a is 2 μm, the diameter of the circular circle of the convex portion 1a is more preferably about 1.2 μm. When the diameter of the circular circle of the convex portion 1a is not less than 1/2 and not more than 3/4 of the interval between the adjacent convex portions 1a, particularly about 1.2 μm, the first nitride semiconductor below will be described below. The formation tends to start growing on the region of the concave portion 1b more stably than on the region of the convex portion 1a. When the growth of the first nitride semiconductor underlayer further proceeds, the first nitride semiconductor underlayer at least surrounds the convex portion 1a outside the convex portion 1a with the convex portion 1a as the center, as will be described later. Six inclined facet surfaces tend to be formed.

また、凸部1aの高さは、凸部1aの円形の円の直径の1/4以上1以下とすることが好ましい。たとえば、凸部1aの円形の円の直径が1.2μmである場合には、凸部1aの高さは0.6μm程度とすることがより好ましい。この場合には、後述する第1の窒化物半導体下地層が凸部1aの領域上よりも安定して凹部1bの領域上に成長を開始する傾向にある。そして、第1の窒化物半導体下地層の成長がさらに進むと、第1の窒化物半導体下地層は、後述するように、凸部1aを中心として凸部1aの外側において凸部1aを取り囲む少なくとも6つの斜めファセット面を形成できる傾向にある。   Moreover, it is preferable that the height of the convex part 1a shall be 1/4 or more and 1 or less of the diameter of the circular circle of the convex part 1a. For example, when the diameter of the circular circle of the convex portion 1a is 1.2 μm, the height of the convex portion 1a is more preferably about 0.6 μm. In this case, the first nitride semiconductor underlayer described later tends to start growing on the region of the recess 1b more stably than on the region of the protrusion 1a. When the growth of the first nitride semiconductor underlayer further proceeds, the first nitride semiconductor underlayer at least surrounds the convex portion 1a outside the convex portion 1a with the convex portion 1a as the center, as will be described later. Six inclined facet surfaces tend to be formed.

図4に、図3に示す凸部の中心を通るB−B線に沿った模式的な拡大断面図を示す。図4に示すように、基板1の表面の平面視における凸部1aの中心を通る断面視において凸部1aは先端部1cを備える形状であることが好ましい。なお、本明細書において、凸部1aが先端部1cを備える形状とは、基板1の表面の平面視における凸部1aの中心を通る断面視において、凸部1aの上面が平坦となっていない形状となっていることを意味する。凸部1aの上面が平坦である場合には、凹部1bだけでなく凸部1aの平坦な上面にも後述する第1の窒化物半導体下地層が成長することがある。一方、凸部1aが先端部1cを備える形状である場合には、後述の第1の窒化物半導体下地層は凹部1bから成長し、引き続き成長する後述の第2の窒化物半導体下地層が凸部1aの先端部1cの上方で会合するため、結晶欠陥が生じる領域が限定され、全体としての欠陥の数を減らせると考えられる。   FIG. 4 shows a schematic enlarged cross-sectional view along the line BB passing through the center of the convex portion shown in FIG. As shown in FIG. 4, it is preferable that the convex part 1a is a shape provided with the front-end | tip part 1c in the cross sectional view which passes along the center of the convex part 1a in planar view of the surface of the board | substrate 1. FIG. In the present specification, the shape in which the convex portion 1a includes the tip portion 1c means that the upper surface of the convex portion 1a is not flat in a sectional view passing through the center of the convex portion 1a in a plan view of the surface of the substrate 1. It means that it has a shape. When the upper surface of the convex portion 1a is flat, a first nitride semiconductor underlayer described later may grow not only on the concave portion 1b but also on the flat upper surface of the convex portion 1a. On the other hand, when the convex portion 1a has a shape including the tip portion 1c, a first nitride semiconductor base layer described later grows from the concave portion 1b, and a second nitride semiconductor base layer described later grows continuously. It is considered that the region where the crystal defects are generated is limited because the association is performed above the tip portion 1c of the portion 1a, and the number of defects as a whole can be reduced.

後述する窒化物半導体中間層の形成前に基板1の表面の前処理を行なうこともできる。基板1の表面の前処理の一例としては、たとえば、RCA洗浄(希フッ酸水溶液(HF)処理、アンモニア(NH4OH)+過酸化水素(H22)処理、塩酸(HC1)+過酸化水素(H22)処理、超純水洗浄を順次行なう洗浄)を行なうことによって、基板1の表面を水素終端化する処理が挙げられる。これにより、基板1の表面上に良好な結晶性の窒化物半導体中間層を再現性良く積層することができる傾向にある。 Pretreatment of the surface of the substrate 1 can also be performed before formation of a nitride semiconductor intermediate layer described later. Examples of the pretreatment of the surface of the substrate 1 include, for example, RCA cleaning (dilute hydrofluoric acid aqueous solution (HF) treatment, ammonia (NH 4 OH) + hydrogen peroxide (H 2 O 2 ) treatment, hydrochloric acid (HC1) + peroxide A process of hydrogen-termination of the surface of the substrate 1 by performing a hydrogen oxide (H 2 O 2 ) process and a cleaning process in which ultrapure water cleaning is sequentially performed) can be given. Thereby, it exists in the tendency which can laminate | stack the favorable crystalline nitride semiconductor intermediate | middle layer on the surface of the board | substrate 1 with sufficient reproducibility.

また、基板1の表面の前処理の他の一例としては、基板1の表面を窒素ガスのプラズマに曝す処理が挙げられる。これにより、基板1の表面に付着した有機物や酸化物などの異物を除去し、基板1の表面の状態を整えることができる傾向にある。特に、基板1がサファイア基板である場合には、基板1の表面を窒素ガスのプラズマに曝すことによって、基板1の表面が窒化されて、基板1の表面上に積層される窒化物半導体中間層が面内で均一に形成されやすくなる傾向にある。   Further, as another example of the pretreatment of the surface of the substrate 1, there is a treatment in which the surface of the substrate 1 is exposed to a nitrogen gas plasma. As a result, foreign substances such as organic substances and oxides attached to the surface of the substrate 1 tend to be removed, and the surface state of the substrate 1 tends to be adjusted. Particularly, when the substrate 1 is a sapphire substrate, the surface of the substrate 1 is nitrided by exposing the surface of the substrate 1 to plasma of nitrogen gas, and the nitride semiconductor intermediate layer is laminated on the surface of the substrate 1. Tends to be formed uniformly in the plane.

(窒化物半導体中間層を形成する工程)
次に、図5の模式的断面図に示すように、基板1の表面上に窒化物半導体中間層2を形成する。ここで、窒化物半導体中間層2は、たとえば、N2とArとの混合雰囲気においてAlターゲットをスパッタする反応性スパッタ法によって形成することができる。
(Step of forming nitride semiconductor intermediate layer)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 5, the nitride semiconductor intermediate layer 2 is formed on the surface of the substrate 1. Here, the nitride semiconductor intermediate layer 2 can be formed by, for example, a reactive sputtering method in which an Al target is sputtered in a mixed atmosphere of N 2 and Ar.

窒化物半導体中間層2としては、たとえばAlx0Gay0N(0≦x0≦1、0≦y0≦1、x0+y0≠0)の式で表わされる窒化物半導体からなる層を積層することができる。なかでも、窒化物半導体中間層2としては、AlNまたはAlx1Ga1-x1N(0.5<x1≦1)の式で表わされる窒化物半導体(窒化アルミニウム)からなる層を積層することが好ましい。この場合には、基板1の表面の法線方向に伸長する結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなる良好な結晶性の窒化物半導体中間層2を得ることができる傾向にある。窒化物半導体中間層2は微量の酸素を含んでいてもよい。 As nitride semiconductor intermediate layer 2, for example, a layer made of a nitride semiconductor represented by the formula of Al x0 Ga y0 N (0 ≦ x0 ≦ 1, 0 ≦ y0 ≦ 1, x0 + y0 ≠ 0) can be stacked. Among these, as the nitride semiconductor intermediate layer 2, a layer made of a nitride semiconductor (aluminum nitride) represented by the formula of AlN or Al x1 Ga 1-x1 N (0.5 <x1 ≦ 1) is laminated. preferable. In this case, the nitride semiconductor intermediate layer 2 having a good crystallinity composed of an aggregate of columnar crystals with aligned crystal grains extending in the normal direction of the surface of the substrate 1 tends to be obtained. The nitride semiconductor intermediate layer 2 may contain a trace amount of oxygen.

窒化物半導体中間層2の厚さは5nm以上100nm以下であることが好ましい。窒化物半導体中間層2の厚さが5nm未満である場合には、窒化物半導体中間層2がバッファ層としての機能を十分に発揮しないおそれがある。窒化物半導体中間層2の厚さが100nmを超える場合にはバッファ層としての機能が向上することなく、窒化物半導体中間層2の形成時間だけが長くなるおそれがある。また、窒化物半導体中間層2の厚さを10nm以上50nm以下とすることがより好ましい。この場合には、窒化物半導体中間層2のバッファ層としての機能を面内において均一に発揮させることができる傾向にある。窒化物半導体中間層2の一例として、わずかに酸素を含むAlN膜を約30nmの厚さで形成することができる。   The thickness of the nitride semiconductor intermediate layer 2 is preferably 5 nm or more and 100 nm or less. When the thickness of the nitride semiconductor intermediate layer 2 is less than 5 nm, the nitride semiconductor intermediate layer 2 may not sufficiently function as a buffer layer. When the thickness of the nitride semiconductor intermediate layer 2 exceeds 100 nm, the function as the buffer layer is not improved, and only the formation time of the nitride semiconductor intermediate layer 2 may be increased. Moreover, it is more preferable that the thickness of the nitride semiconductor intermediate layer 2 is 10 nm or more and 50 nm or less. In this case, the function of the nitride semiconductor intermediate layer 2 as a buffer layer tends to be exhibited uniformly in the plane. As an example of the nitride semiconductor intermediate layer 2, an AlN film slightly containing oxygen can be formed with a thickness of about 30 nm.

窒化物半導体中間層2の形成時における基板1の温度は、300℃以上1000℃以下であることが好ましい。窒化物半導体中間層2の形成時における基板1の温度が300℃未満である場合には、窒化物半導体中間層2が基板1の表面の全面を覆うことができず、基板1の表面の一部が窒化物半導体中間層2から露出するおそれがある。また、窒化物半導体中間層2の積層時における基板1の温度が1000℃を超える場合には、基板1の表面での原料のマイグレーションが活発になりすぎて、柱状結晶の集合体というよりはむしろ単結晶の膜に近い窒化物半導体中間層2が形成されて、窒化物半導体中間層2のバッファ層としての機能が低下するおそれがある。   The temperature of the substrate 1 when forming the nitride semiconductor intermediate layer 2 is preferably 300 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower. When the temperature of the substrate 1 at the time of forming the nitride semiconductor intermediate layer 2 is less than 300 ° C., the nitride semiconductor intermediate layer 2 cannot cover the entire surface of the substrate 1, and one surface of the substrate 1 is not covered. The portion may be exposed from the nitride semiconductor intermediate layer 2. In addition, when the temperature of the substrate 1 when the nitride semiconductor intermediate layer 2 is stacked exceeds 1000 ° C., the migration of the raw material on the surface of the substrate 1 becomes too active, rather than an aggregate of columnar crystals. The nitride semiconductor intermediate layer 2 close to a single crystal film is formed, and the function of the nitride semiconductor intermediate layer 2 as a buffer layer may be reduced.

(窒化物半導体下地層を形成する工程)
次に、図6の模式的断面図に示すように、窒化物半導体中間層2の表面上に、第1の斜めファセット面3fと第1の平坦領域3cとを有する第1の窒化物半導体下地層3を形成する。そして、図7の模式的断面図に示すように、第1の窒化物半導体下地層3の表面上に、第2の斜めファセット面4rと第2の平坦領域4cとを有する第2の窒化物半導体下地層4を形成する。また、図8の模式的断面図に示すように、第2の窒化物半導体下地層4の第2の斜めファセット面4rおよび第2の平坦領域4cに接するように、第3の窒化物半導体下地層5を形成する。以上により、基板1上に、窒化物半導体中間層2、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5がこの順に積層された実施の形態1の窒化物半導体構造が製造される。
(Step of forming a nitride semiconductor underlayer)
Next, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 6, below the first nitride semiconductor having the first oblique facet surface 3f and the first flat region 3c on the surface of the nitride semiconductor intermediate layer 2. The formation 3 is formed. Then, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 7, the second nitride having the second oblique facet surface 4 r and the second flat region 4 c on the surface of the first nitride semiconductor underlayer 3. A semiconductor underlayer 4 is formed. Further, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 8, the third nitride semiconductor bottom layer is in contact with the second oblique facet surface 4 r and the second flat region 4 c of the second nitride semiconductor foundation layer 4. The formation 5 is formed. As described above, the nitride semiconductor intermediate layer 2, the first nitride semiconductor base layer 3, the second nitride semiconductor base layer 4, and the third nitride semiconductor base layer 5 are laminated on the substrate 1 in this order. The nitride semiconductor structure of the first embodiment is manufactured.

ここで、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5は、それぞれ、たとえばMOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法によって、窒化物半導体中間層2の表面上に順次形成することができる。   Here, the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5 are each formed by, for example, MOCVD (Metal Organic Chemical Vapor Deposition). They can be sequentially formed on the surface of the semiconductor intermediate layer 2.

より具体的には、図9の模式的断面図に示すように、まず、主に凹部1bにおける窒化物半導体中間層2の表面上に第1の窒化物半導体下地層3(例えば、厚さt3=300nm)を形成し、次に、少なくとも第1の窒化物半導体下地層3の表面上に第2の窒化物半導体下地層4(例えば、厚さt4=1800nm)を形成し、その後、少なくとも第2の窒化物半導体下地層4の表面上に第3の窒化物半導体下地層5(例えば、厚さt5=6000nm)を形成する。 More specifically, as shown in the schematic cross-sectional view of FIG. 9, first, the first nitride semiconductor underlayer 3 (for example, the thickness t) is mainly formed on the surface of the nitride semiconductor intermediate layer 2 in the recess 1b. 3 = 300 nm), and then a second nitride semiconductor underlayer 4 (for example, a thickness t 4 = 1800 nm) is formed on at least the surface of the first nitride semiconductor underlayer 3, and then A third nitride semiconductor underlayer 5 (for example, thickness t 5 = 6000 nm) is formed on at least the surface of second nitride semiconductor underlayer 4.

〔窒化物半導体下地層の各層の成長モード〕
次に、図10の模式的断面図を参照して、結晶欠陥が少なく、かつ平坦な上面5Uを有する第3の窒化物半導体下地層5を製造するまでの窒化物半導体下地層の各層の成長モードについて説明する。
[Growth mode of each layer of nitride semiconductor underlayer]
Next, referring to the schematic cross-sectional view of FIG. 10, the growth of each layer of the nitride semiconductor base layer until the third nitride semiconductor base layer 5 having few crystal defects and having a flat upper surface 5U is manufactured. The mode will be described.

まず、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5(以下、「窒化物半導体下地層の各層」とする。)は、それぞれ、適切な成長モードを選んで成長させる。以下、本明細書においては、下記のように、成長モードを便宜的に定義する。
2次元成長モード:平坦な表面が得られやすい成長モード
3次元成長モード:斜めファセット面が形成されやすい成長モード
2.5次元成長モード:2次元成長モードと3次元成長モードとの中間的な成長モード
〔窒化物半導体下地層の成長モードと成長パラメータとの関係〕
次に、窒化物半導体下地層の各層の成長に用いられる成長モードの切り替えは、それぞれ、(A)成長温度、(B)成長圧力、(C)V/III比、(D)基板の回転数、および(E)キャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比の5つの成長パラメータを適切に選択することにより行なうことができる。
First, the first nitride semiconductor foundation layer 3, the second nitride semiconductor foundation layer 4, and the third nitride semiconductor foundation layer 5 (hereinafter referred to as “the respective layers of the nitride semiconductor foundation layer”), respectively. Choose an appropriate growth mode and grow. Hereinafter, in this specification, the growth mode is defined for convenience as follows.
Two-dimensional growth mode: Growth mode in which a flat surface is easily obtained Three-dimensional growth mode: Growth mode in which oblique facet surfaces are easily formed 2.5-dimensional growth mode: Intermediate growth between two-dimensional growth mode and three-dimensional growth mode Mode [Relationship between Growth Mode and Growth Parameters of Nitride Semiconductor Underlayer]
Next, switching of the growth mode used for the growth of each layer of the nitride semiconductor underlayer includes (A) growth temperature, (B) growth pressure, (C) V / III ratio, and (D) substrate rotation speed, respectively. , And (E) by appropriately selecting the five growth parameters of the volume ratio of hydrogen gas to the total volume of the carrier gas.

具体的には、以下の(A)、(B)、(C)、(D)および(E)の少なくとも1つの成長パラメータあるいはその組合せにより実現することができる。ここで、本発明者が鋭意研究に努めた結果、これら3つのそれぞれの成長パラメータと、窒化物半導体下地層の成長モードとの相関を知り得ることができた。   Specifically, it can be realized by at least one of the following growth parameters (A), (B), (C), (D) and (E) or a combination thereof. Here, as a result of diligent research conducted by the present inventors, it was possible to know the correlation between each of these three growth parameters and the growth mode of the nitride semiconductor underlayer.

(A)成長温度
成長温度が高いほど2次元成長モードになりやすく、成長温度が低いほど3次元成長モードになりやすい。
(A) Growth temperature The higher the growth temperature, the easier it is to enter the two-dimensional growth mode, and the lower the growth temperature, the easier it is to enter the three-dimensional growth mode.

(B)成長圧力
成長圧力が低いほど2次元成長モードになりやすく、成長圧力が高いほど3次元成長モードになりやすい。
(B) Growth pressure The lower the growth pressure, the easier it is to enter the two-dimensional growth mode, and the higher the growth pressure, the easier it is to enter the three-dimensional growth mode.

(C)V/III比
V/III比が小さいほど2次元成長モードになりやすく、V/III比が大きいほど3次元成長モードになりやすい。なお、V/III比は、窒化物半導体下地層の成長時に単位時間当たりに供給されるV族原料ガスのモル量と、単位時間当たりに供給されるIII族原料ガスのモル量との比である。
(C) V / III ratio The smaller the V / III ratio, the more likely it becomes a two-dimensional growth mode, and the larger the V / III ratio, the easier it becomes a three-dimensional growth mode. The V / III ratio is a ratio between the molar amount of the group V source gas supplied per unit time during the growth of the nitride semiconductor underlayer and the molar amount of the group III source gas supplied per unit time. is there.

(D)基板の回転数
基板の単位時間当たりの回転数が大きいほど2次元成長モードになりやすく、基板の単位時間当たりの回転数が小さいほど3次元成長モードになりやすい。
(D) The number of rotations of the substrate The higher the number of rotations per unit time of the substrate, the easier it is to enter the two-dimensional growth mode.

(E)キャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比
キャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比が小さいほど2次元成長モードになりやすく、キャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比が大きいほど3次元成長モードになりやすい。
(E) The volume ratio of hydrogen gas to the total volume of carrier gas The smaller the volume ratio of hydrogen gas to the total volume of carrier gas, the more likely it becomes a two-dimensional growth mode, and the larger the volume ratio of hydrogen gas to the total volume of carrier gas. It tends to be a three-dimensional growth mode.

そこで、結晶欠陥が少なく結晶性の高い平坦な上面5Uを有する第3の窒化物半導体下地層5を形成するためには、まず、第1の窒化物半導体下地層3は、平坦な表面が得られる「2次元成長モード」と斜めファセットの結晶面が優先的に出現する「3次元成長モード」との中間的な成長モードである「2.5次元成長モード」で成長させることが好ましい。   Therefore, in order to form the third nitride semiconductor base layer 5 having a flat top surface 5U with few crystal defects and high crystallinity, first, the first nitride semiconductor base layer 3 has a flat surface. The growth is preferably performed in the “2.5-dimensional growth mode” which is an intermediate growth mode between the “two-dimensional growth mode” and the “three-dimensional growth mode” in which the oblique facet crystal plane appears preferentially.

これにより、第1の窒化物半導体下地層3の表面は、第1の斜めファセット面3fと、第1の平坦領域3cとを有する。そして、それぞれの第1の窒化物半導体下地層3の表面における第1の斜めファセット面3fの面積割合が第1の平坦領域3cの面積割合よりも小さくなる。   Thereby, the surface of the first nitride semiconductor underlayer 3 has the first oblique facet surface 3f and the first flat region 3c. Then, the area ratio of the first oblique facet surface 3f on the surface of each first nitride semiconductor foundation layer 3 is smaller than the area ratio of the first flat region 3c.

第2の窒化物半導体下地層4は、第2の斜めファセット面4rが形成されるように「3次元成長モード」で成長させる。   The second nitride semiconductor underlayer 4 is grown in the “three-dimensional growth mode” so that the second oblique facet 4r is formed.

これにより、第2の窒化物半導体下地層4の表面は、第2の斜めファセット面4rと、第2の平坦領域4cとを有する。そして、それぞれの第2の窒化物半導体下地層4の表面の平面視における第2の斜めファセット面4rの面積割合が第2の平坦領域4cの面積割合よりも大きくなる。   Thereby, the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4 has the second oblique facet surface 4r and the second flat region 4c. Then, the area ratio of the second oblique facet surface 4r in plan view of the surface of each second nitride semiconductor foundation layer 4 is larger than the area ratio of the second flat region 4c.

さらに、第3の窒化物半導体下地層5の下層5Aおよび上層5Bは、それぞれ、第2の斜めファセット面4rを埋め込んで平坦な上面5Uを形成するために「2次元成長モード」で成長させることが好ましい。   Furthermore, the lower layer 5A and the upper layer 5B of the third nitride semiconductor underlayer 5 are grown in the “two-dimensional growth mode” in order to form the flat upper surface 5U by embedding the second oblique facet surface 4r. Is preferred.

これにより、結晶欠陥が少なく結晶性が良く、かつ平坦な上面5Uを有する第3の窒化物半導体下地層5を形成することができる。   Thereby, the third nitride semiconductor underlayer 5 having few crystal defects and good crystallinity and having a flat upper surface 5U can be formed.

すなわち、第1の窒化物半導体下地層3の表面に第1の斜めファセット面3fを設けることによって窒化物半導体層のc(layer)軸方向に伸長する転位を第1の斜めファセット面3fの方向に曲げることにより、その数を低減する。   That is, dislocations extending in the c (layer) axis direction of the nitride semiconductor layer by providing the first oblique facet surface 3f on the surface of the first nitride semiconductor underlayer 3 are oriented in the direction of the first oblique facet surface 3f. The number is reduced by bending it into

そして、第2の窒化物半導体下地層4の表面の平面視における第2の平坦領域4cの面積割合よりも大きい面積割合の第2の斜めファセット面4rを設けることによって、窒化物半導体層のc(layer)軸方向に伸長する転位を第2の斜めファセット面4rの方向に曲げて、その数をさらに低減する。   Then, by providing the second oblique facet surface 4r having an area ratio larger than the area ratio of the second flat region 4c in the plan view of the surface of the second nitride semiconductor foundation layer 4, the c of the nitride semiconductor layer is provided. (Layer) Dislocations extending in the axial direction are bent in the direction of the second oblique facet 4r to further reduce the number.

このように窒化物半導体層のc(layer)軸方向に伸長する転位の数が低減された第2の窒化物半導体下地層4の表面上に、平坦な表面を有する窒化物半導体層の成長を促進する2次元成長モードで第3の窒化物半導体下地層5を成長させることによって、結晶欠陥が少なく結晶性が良く、かつ平坦な上面5Uを有する第3の窒化物半導体下地層5を形成することができる。   In this way, the nitride semiconductor layer having a flat surface is grown on the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4 in which the number of dislocations extending in the c (layer) axis direction of the nitride semiconductor layer is reduced. By growing the third nitride semiconductor underlayer 5 in the promoted two-dimensional growth mode, the third nitride semiconductor underlayer 5 having few crystal defects and good crystallinity and having a flat upper surface 5U is formed. be able to.

以上の結果をまとめると、第1の窒化物半導体下地層3および第2の窒化物半導体下地層4を形成する工程は、以下の(i)、(ii)、(iii)、(iv)および(v)からなる群から選択された少なくとも1つの条件を満たすように行なわれることが好ましい。これにより、クラックが生じにくく、X線ロッキングカーブの半値幅の狭い窒化物半導体下地層が得られる傾向にある。   Summarizing the above results, the steps of forming the first nitride semiconductor foundation layer 3 and the second nitride semiconductor foundation layer 4 include the following (i), (ii), (iii), (iv) and Preferably, the process is performed so as to satisfy at least one condition selected from the group consisting of (v). As a result, cracks are unlikely to occur, and a nitride semiconductor underlayer having a narrow half-value width of the X-ray rocking curve tends to be obtained.

(i)第1の窒化物半導体下地層3の成長時の成長温度を第2の窒化物半導体下地層4の成長時の成長温度以上とする。   (I) The growth temperature during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 is set to be equal to or higher than the growth temperature during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4.

(ii)第1の窒化物半導体下地層3の成長時の圧力を第2の窒化物半導体下地層の成長時の圧力以下とする。   (Ii) The pressure during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 is set to be equal to or lower than the pressure during the growth of the second nitride semiconductor underlayer.

(iii)第1の窒化物半導体下地層3の成長時に供給されるガスのV/III比を第2の窒化物半導体下地層4の成長時に供給されるガスのV/III比以下とする。   (Iii) The V / III ratio of the gas supplied during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 is set to be equal to or lower than the V / III ratio of the gas supplied during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4.

(iv)第1の窒化物半導体下地層3の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数を、第2の窒化物半導体下地層4の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数以上とする。   (Iv) The rotational speed per unit time of the substrate 1 when the first nitride semiconductor underlayer 3 is grown is equal to or higher than the rotational speed per unit time of the substrate 1 when the second nitride semiconductor base layer 4 is grown. And

(v)第1の窒化物半導体下地層3の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比を、第2の窒化物半導体下地層4の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比以下とする。   (V) The volume ratio of the hydrogen gas to the total volume of the carrier gas during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 is defined as the hydrogen gas relative to the total volume of the carrier gas during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4. Or less than the volume ratio.

また、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5を形成する工程は、以下の(I)、(II)、(III)、(IV)および(V)からなる群から選択された少なくとも1つの条件を満たすように行なわれるとともに、以下の(a)、(b)、(c)、(d)および(e)からなる群から選択された少なくとも1つの条件を満たすように行なわれることが好ましい。これにより、クラックが生じにくく、X線ロッキングカーブの半値幅が狭く結晶性が良好であって平坦な上面5Uを有する第3の窒化物半導体下地層5が得られる傾向にある。   The steps of forming the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5 include the following (I), (II), (III) , (IV) and (V) are performed so as to satisfy at least one condition selected from the group consisting of (a), (b), (c), (d) and (e) It is preferably performed so as to satisfy at least one condition selected from the group. Thereby, cracks are unlikely to occur, and the third nitride semiconductor underlayer 5 having a flat upper surface 5U having a narrow half-value width of the X-ray rocking curve and good crystallinity tends to be obtained.

(I)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の成長温度を第1の窒化物半導体下地層3の成長時の成長温度以上する。   (I) The growth temperature during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or higher than the growth temperature during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3.

(II)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の圧力を第1の窒化物半導体下地層3の成長時の圧力以下とする。   (II) The pressure during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or lower than the pressure during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3.

(III)第3の窒化物半導体下地層5の成長時に供給されるガスのV/III比を第1の窒化物半導体下地層3の成長時に供給されるガスのV/III比以下とする。   (III) The V / III ratio of the gas supplied during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or lower than the V / III ratio of the gas supplied during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3.

(IV)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数を、第1の窒化物半導体下地層3の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数以上とする。   (IV) The rotational speed per unit time of the substrate 1 when the third nitride semiconductor underlayer 5 is grown is equal to or higher than the rotational speed per unit time of the substrate 1 when the first nitride semiconductor base layer 3 is grown. And

(V)第3の窒化物半導体下地層5の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比を、第1の窒化物半導体下地層3の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比以下とする。ここでいうキャリアガスとは、シャワーヘッドから出てくるガスのことである。   (V) The volume ratio of the hydrogen gas to the total volume of the carrier gas during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is defined as the hydrogen gas relative to the total volume of the carrier gas during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3. Or less than the volume ratio. The carrier gas here is a gas that comes out of the shower head.

(a)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の成長温度を第2の窒化物半導体下地層4の成長時の成長温度以上とする。   (A) The growth temperature during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or higher than the growth temperature during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4.

(b)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の圧力を第2の窒化物半導体下地層4の成長時の圧力以下とする。   (B) The pressure during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or lower than the pressure during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4.

(c)第3の窒化物半導体下地層5の成長時に供給されるガスのV/III比を第2の窒化物半導体下地層4の成長時に供給されるガスのV/III比以下とする。   (C) The V / III ratio of the gas supplied during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to be equal to or lower than the V / III ratio of the gas supplied during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4.

(d)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数を、第2の窒化物半導体下地層4の成長時の基板1の単位時間当たりの回転数以上とする。   (D) The rotational speed per unit time of the substrate 1 when the third nitride semiconductor underlayer 5 is grown is equal to or higher than the rotational speed per unit time of the substrate 1 when the second nitride semiconductor base layer 4 is grown. And

(e)第3の窒化物半導体下地層5の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比を、第2の窒化物半導体下地層4の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比以下とする。   (E) The volume ratio of the hydrogen gas to the total volume of the carrier gas during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is defined as the hydrogen gas relative to the total volume of the carrier gas during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4. Or less than the volume ratio.

さらに、第3の窒化物半導体下地層5を形成する工程において、以下の(f)〜(h)の条件をすべて満たすことによって、平坦な表面を有し、結晶性の高い第3の窒化物半導体下地層5を、反りを抑えて、大きな成長速度で成長させることができる。   Further, in the step of forming the third nitride semiconductor underlayer 5, the third nitride having a flat surface and high crystallinity is satisfied by satisfying all the following conditions (f) to (h): The semiconductor underlayer 5 can be grown at a high growth rate while suppressing warpage.

(f)第3の窒化物半導体下地層5の成長時に供給されるガスのV/III比を700以下とする。   (F) The V / III ratio of the gas supplied during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to 700 or less.

(g)第3の窒化物半導体下地層5の成長時の圧力を26.6kPa以上とする。
(h)第3の窒化物半導体下地層5の成長速度を2.5μm/時以上とする。
(G) The pressure during growth of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to 26.6 kPa or more.
(H) The growth rate of the third nitride semiconductor underlayer 5 is set to 2.5 μm / hour or more.

さらに、第3の窒化物半導体下地層5を形成する工程において、以下の(k)の条件を満たすことによって、第3の窒化物半導体下地層5の成長時におけるIII族原料ガスの濃度が上昇し、MOCVD装置の成長室内でのIII族原料ガスの滞留時間を長くすることができるため、第3の窒化物半導体下地層5の成長速度をさらに大きくすることができる。第3の窒化物半導体下地層5の成長速度は、上記(f)、(g)、(h)および(k)の条件に加えて、MOCVD装置の成長室内の排気速度を低下させることで、さらに大きくすることができる傾向にある。   Further, in the step of forming the third nitride semiconductor underlayer 5, by satisfying the following condition (k), the concentration of the group III source gas increases during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5. In addition, since the residence time of the group III source gas in the growth chamber of the MOCVD apparatus can be increased, the growth rate of the third nitride semiconductor underlayer 5 can be further increased. In addition to the above conditions (f), (g), (h) and (k), the growth rate of the third nitride semiconductor underlayer 5 is reduced by reducing the exhaust rate in the growth chamber of the MOCVD apparatus. There is a tendency to make it even larger.

(k)第3の窒化物半導体下地層5の成長時に198slm未満の水素を供給する。
〔第1の窒化物半導体下地層3〕
図11に、第1の窒化物半導体下地層3の表面の一例の模式的な拡大平面図を示す。図11に示すように、第1の窒化物半導体下地層3は、凸部1aの外側において、凸部1aを取り囲む第1の斜めファセット面3fを有している。
(K) Hydrogen of less than 198 slm is supplied during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5.
[First Nitride Semiconductor Underlayer 3]
FIG. 11 shows a schematic enlarged plan view of an example of the surface of the first nitride semiconductor foundation layer 3. As shown in FIG. 11, the first nitride semiconductor foundation layer 3 has a first oblique facet surface 3f surrounding the convex portion 1a outside the convex portion 1a.

また、1つの凸部1aを取り囲む第1の斜めファセット面3fと、他の1つの凸部1aを取り囲む第1の斜めファセット面3fとは、第1の窒化物半導体下地層3の第1の平坦領域3cで連結されている。   The first oblique facet surface 3f surrounding one convex portion 1a and the first oblique facet surface 3f surrounding one other convex portion 1a are the first nitride semiconductor underlayer 3 first They are connected by a flat region 3c.

第1の窒化物半導体下地層3の第1の斜めファセット面3fは、第1の窒化物半導体下地層3の第1の平坦領域3cから基板1の凸1aに向かって下りながら傾斜している。   The first oblique facet surface 3f of the first nitride semiconductor underlayer 3 is inclined while descending from the first flat region 3c of the first nitride semiconductor underlayer 3 toward the convex 1a of the substrate 1. .

図12に、第1の窒化物半導体下地層3の表面の他の一例の模式的な拡大平面図を示す。図12に示す例においては、基板1の凹部1bのほぼ全面が第1の窒化物半導体下地層3の第1の平坦領域3cで均一に覆われており、第1の斜めファセット面3fが凸部1aの周囲にわずかに形成されている点を特徴としている。   FIG. 12 shows a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the first nitride semiconductor foundation layer 3. In the example shown in FIG. 12, almost the entire surface of the recess 1b of the substrate 1 is uniformly covered with the first flat region 3c of the first nitride semiconductor underlayer 3, and the first oblique facet 3f is convex. It is characterized in that it is slightly formed around the portion 1a.

すなわち、図12に示す例においては、図11に示す例と比べて、第1の窒化物半導体下地層3の表面において、第1の平坦領域3cが占める面積割合が、第1の斜めファセット面3fが占める面積割合よりも大きくなっている。   That is, in the example shown in FIG. 12, compared to the example shown in FIG. 11, the area ratio occupied by the first flat region 3 c on the surface of the first nitride semiconductor base layer 3 is the first oblique facet plane. It is larger than the area ratio occupied by 3f.

図13に、図12のB−Bに沿った模式的な拡大断面図を示す。第1の窒化物半導体下地層3は、基板1の凹部1bの上方の領域から選択的に成長が進行する。そして、第1の窒化物半導体下地層3の成長の進行により、基板1の凹部1bの上方の領域のほぼ全面が第1の窒化物半導体下地層3の第1の平坦領域3cで均一に覆われ、第1のファセット面3fが基板1の凸部1aの周囲にわずかに形成される。   FIG. 13 shows a schematic enlarged cross-sectional view along the line BB in FIG. The first nitride semiconductor underlayer 3 is selectively grown from a region above the recess 1 b of the substrate 1. Then, as the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 progresses, almost the entire surface of the region above the recess 1b of the substrate 1 is uniformly covered with the first flat region 3c of the first nitride semiconductor underlayer 3. In other words, the first facet surface 3 f is slightly formed around the convex portion 1 a of the substrate 1.

図14に、第1の窒化物半導体下地層3の表面の他の一例の模式的な拡大平面図を示す。図14に示す例においては、第1の窒化物半導体下地層3の表面に粗面領域3dが形成されていることを特徴としている。   FIG. 14 is a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the first nitride semiconductor foundation layer 3. In the example shown in FIG. 14, a rough surface region 3 d is formed on the surface of the first nitride semiconductor foundation layer 3.

ここで、第1の窒化物半導体下地層3が、たとえば60nm以上といった大きな層厚を有する場合でも、基板1の凹部1bの上方の領域の第1の窒化物半導体下地層3の表面には、第1の平坦領域3cと、第1の平坦領域3cよりも粗い粗面領域3dとが混在する。この場合、この粗面領域3dの表面上に第2の窒化物半導体下地層4を成長すると、第2の窒化物半導体下地層4の表面はさらに大きな粗面になりやすく、さらにその上に成長する第3の窒化物半導体下地層5の表面が平坦化しにくくなるという問題が生じる可能性がある。   Here, even when the first nitride semiconductor base layer 3 has a large layer thickness of, for example, 60 nm or more, the surface of the first nitride semiconductor base layer 3 in the region above the recess 1b of the substrate 1 The first flat region 3c and the rough surface region 3d rougher than the first flat region 3c are mixed. In this case, when the second nitride semiconductor underlayer 4 is grown on the surface of the rough surface region 3d, the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4 tends to become a larger rough surface, and further grows thereon. There is a possibility that the surface of the third nitride semiconductor underlayer 5 to be made is difficult to flatten.

そこで、第1の窒化物半導体下地層3は、第1の窒化物半導体下地層3の表面を占める粗面領域3dの面積割合が5%以下となる条件で成長させられることが好ましい。この場合には、第1の窒化物半導体下地層3の表面上に成長する第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5がそれぞれ結晶欠陥が少なく結晶性の良好な膜となる傾向にある。   Therefore, the first nitride semiconductor underlayer 3 is preferably grown under the condition that the area ratio of the rough surface region 3d occupying the surface of the first nitride semiconductor underlayer 3 is 5% or less. In this case, the second nitride semiconductor base layer 4 and the third nitride semiconductor base layer 5 grown on the surface of the first nitride semiconductor base layer 3 each have few crystal defects and good crystallinity. It tends to be a film.

〔第2の窒化物半導体下地層4〕
図15に、第1の窒化物半導体下地層3の形成後に成長させた第2の窒化物半導体下地層4の表面の一例の模式的な拡大平面図を示す。第2の窒化物半導体下地層4は、基板1の凸部1aの外側において、凸部1aを取り囲む6つの第2の斜めファセット面4rを有している。
[Second Nitride Semiconductor Underlayer 4]
FIG. 15 is a schematic enlarged plan view showing an example of the surface of the second nitride semiconductor foundation layer 4 grown after the formation of the first nitride semiconductor foundation layer 3. The second nitride semiconductor underlayer 4 has six second oblique facet surfaces 4r surrounding the convex portion 1a outside the convex portion 1a of the substrate 1.

図15に示す平面視において、第2の斜めファセット面4rは、a(sub)軸方向に2つ現れ、a(sub)軸方向に対して+60°の角度で傾いた方向およびa(sub)軸方向に対して−60°の角度で傾いた方向(いずれもu方向)にそれぞれ2つずつ現れている(この場合を「ケース1」とする。)。   In the plan view shown in FIG. 15, two second oblique facet surfaces 4r appear in the a (sub) axis direction and are inclined at an angle of + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction and a (sub) Two appear each in a direction inclined at an angle of −60 ° with respect to the axial direction (both are u directions) (this case is referred to as “case 1”).

より具体的には、6つの第2の斜めファセット面4rのうち、図15に示す第2の窒化物半導体下地層4の表面の平面視において、a(sub)軸方向に現れる2つの第2の斜めファセット面4rは、a(sub)軸方向(<11−20>方向)に対して斜め上方に傾斜しており、その傾斜した方向に第2の斜めファセット面4rが伸長している。   More specifically, of the six second oblique facet surfaces 4r, the two second surfaces appearing in the a (sub) axis direction in a plan view of the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4 shown in FIG. The oblique facet 4r is inclined obliquely upward with respect to the a (sub) axis direction (<11-20> direction), and the second oblique facet 4r extends in the inclined direction.

また、同様に、第2の窒化物半導体下地層4の表面の平面視において、a(sub)軸方向に対して+60°の角度で傾いた方向およびa(sub)軸方向に対して−60°の角度で傾いた方向(いずれもu方向)にそれぞれ2つずつ現れる第2の斜めファセット面4rも、a(sub)軸方向に対して+60°の角度で傾いた方向およびa(sub)軸方向に対して−60°の角度で傾いた方向に対してそれぞれ斜め上方に傾斜しており、その傾斜した方向に第2の斜めファセット面4rが伸長している。   Similarly, in a plan view of the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4, the direction inclined at an angle of + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction and −60 with respect to the a (sub) axis direction. The second oblique facet surfaces 4r appearing in two directions inclined in an angle of ° (both in the u direction) are also inclined in an angle of + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction and a (sub) Inclined upward with respect to the direction inclined at an angle of −60 ° with respect to the axial direction, and the second oblique facet surface 4r extends in the inclined direction.

図16に、図15のB−Bに沿った模式的な拡大断面図を示す。図16に現れる第2の斜めファセット面4rは、第2の斜めファセット面4rの存在する範囲内では、その断面の奥行き方向においても同様に現れる面である。   FIG. 16 shows a schematic enlarged cross-sectional view along the line BB in FIG. The second oblique facet surface 4r appearing in FIG. 16 is a surface that also appears in the depth direction of the cross section within the range where the second oblique facet surface 4r exists.

また、1つの凸部1aを取り囲む第2の斜めファセット面4rと、他の1つの凸部1aを取り囲む第2の斜めファセット面4rとは、第2の窒化物半導体下地層4の上面4cで連結されている。   The second oblique facet surface 4r surrounding one convex portion 1a and the second oblique facet surface 4r surrounding the other convex portion 1a are the upper surface 4c of the second nitride semiconductor underlayer 4. It is connected.

ここで、凸部1aの外周を取り囲む6つの第2の斜めファセット面4rは、それぞれ、凸部1aから斜め上方に伸張することによって傾斜している。   Here, the six second oblique facet surfaces 4r surrounding the outer periphery of the convex portion 1a are inclined by extending obliquely upward from the convex portion 1a.

図17に、第1の窒化物半導体下地層3の形成後に成長させた第2の窒化物半導体下地層4の表面の他の一例の模式的な拡大平面図を示す。図17に示す例においては、基板1の表面の凸部1aがa(sub)軸方向に対して+30°傾斜した方向およびa(sub)軸方向に対して−30°傾斜した方向にそれぞれに配列している場合の第2の窒化物半導体下地層4の第2の斜めファセット面4rと第2の平坦領域4cとの位置関係が示されている(この場合を「ケース2」とする。)。   FIG. 17 is a schematic enlarged plan view of another example of the surface of the second nitride semiconductor foundation layer 4 grown after the formation of the first nitride semiconductor foundation layer 3. In the example shown in FIG. 17, the convex portion 1 a on the surface of the substrate 1 is inclined in a direction inclined by + 30 ° with respect to the a (sub) axis direction and in a direction inclined by −30 ° with respect to the a (sub) axis direction. The positional relationship between the second oblique facet surface 4r and the second flat region 4c of the second nitride semiconductor underlayer 4 when arranged is shown (this case is referred to as “case 2”). ).

6つの第2の斜めファセット面4rが形成される3次元成長モードで第2の窒化物半導体下地層4を成長させる場合には、第2の窒化物半導体下地層4の第2の斜めファセット面4rおよび第2の平坦領域4cは、それぞれ、基板1の凸部1aの配列の影響を受けやすくなる。   When the second nitride semiconductor underlayer 4 is grown in the three-dimensional growth mode in which the six second oblique facet surfaces 4r are formed, the second oblique facet surface of the second nitride semiconductor underlayer 4 is formed. 4r and the second flat region 4c are easily affected by the arrangement of the convex portions 1a of the substrate 1, respectively.

ケース2においては、第2の窒化物半導体下地層4の表面の平面視において、第2の窒化物半導体下地層4の第2の平坦領域4cの形状が三角形が連なったような形状になり、第3の窒化物半導体下地層5の成長モードである2次元成長モードに切り替えた後に第2の平坦領域4c上に第3の窒化物半導体下地層5が形成される。第2の窒化物半導体下地層4の第2の平坦領域4cの結晶欠陥は第3の窒化物半導体下地層5に引き継がれて伝播する傾向にあるため、第2の窒化物半導体下地層4の表面に占める第2の平坦領域4cの面積がより小さいケース1の場合の方がケース2の場合と比べて第3の窒化物半導体下地層5において結晶欠陥の少ない良好な結晶性の膜となる傾向にある。   In case 2, in the plan view of the surface of the second nitride semiconductor underlayer 4, the shape of the second flat region 4c of the second nitride semiconductor underlayer 4 is a shape in which triangles are connected, After switching to the two-dimensional growth mode which is the growth mode of the third nitride semiconductor underlayer 5, the third nitride semiconductor underlayer 5 is formed on the second flat region 4c. Since the crystal defects in the second flat region 4 c of the second nitride semiconductor underlayer 4 tend to be inherited and propagated by the third nitride semiconductor underlayer 5, In the case of the case 1 in which the area of the second flat region 4c occupying the surface is smaller, the third nitride semiconductor underlayer 5 has a better crystalline film with fewer crystal defects than in the case 2. There is a tendency.

〔第3の窒化物半導体下地層5〕
第3の窒化物半導体下地層5の厚さは、凸部1aの高さの2倍以上であることが好ましい。たとえば、凸部1aの高さが0.6μmである場合には、1.2μm以上であることが好ましい。第3の窒化物半導体下地層5の厚さが、凸部1aの高さの2倍以上である場合には、第3の窒化物半導体下地層5で凸部1aを埋め込むことができる傾向が大きくなるため、第3の窒化物半導体下地層5の上面5Uが平坦となる傾向が大きくなる。
[Third nitride semiconductor underlayer 5]
The thickness of the third nitride semiconductor underlayer 5 is preferably at least twice the height of the convex portion 1a. For example, when the height of the convex part 1a is 0.6 μm, it is preferably 1.2 μm or more. When the thickness of the third nitride semiconductor foundation layer 5 is twice or more the height of the projection 1a, the third nitride semiconductor foundation layer 5 tends to embed the projection 1a. Therefore, the tendency of the upper surface 5U of the third nitride semiconductor underlayer 5 to become flat increases.

〔その他〕
なお、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4、第3の窒化物半導体下地層5としては、たとえば、Alx2Gay2Inz2N(0≦x2≦1、0≦y2≦1、0≦z2≦1、x2+y2+z2≠0)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層を用いることができる。また、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5は、材料としては同じ組成とし、成長条件のみを変えることが好ましい。
[Others]
As the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5, for example, Al x2 Ga y2 In z2 N (0 ≦ x2 ≦ 1, A layer made of a group III nitride semiconductor represented by the formula of 0 ≦ y2 ≦ 1, 0 ≦ z2 ≦ 1, x2 + y2 + z2 ≠ 0) can be used. Moreover, it is preferable that the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4 and the third nitride semiconductor underlayer 5 have the same composition as materials and change only the growth conditions.

第1の窒化物半導体下地層3の成長時における成長モードから第2の窒化物半導体下地層4の成長時における成長モードへの切り替え、ならびに第2の窒化物半導体下地層4の成長時における成長モードから第3の窒化物半導体下地層5の成長時における成長モードへの切り替え時に、それぞれ、たとえば2秒〜60秒程度の成長中断時間を設け、その間に成長条件を変更することが好ましいが、連続的に条件を変化させてもよい。   Switching from the growth mode during the growth of the first nitride semiconductor underlayer 3 to the growth mode during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4 and the growth during the growth of the second nitride semiconductor underlayer 4 It is preferable to provide a growth interruption time of, for example, about 2 seconds to 60 seconds, and change the growth conditions during the switching from the mode to the growth mode during the growth of the third nitride semiconductor underlayer 5. The conditions may be changed continuously.

第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4、第3の窒化物半導体下地層5としては、それぞれ、柱状結晶の集合体からなる窒化物半導体中間層2中の転位などの結晶欠陥を引き継がないようにするために、III族元素としてGaを含む窒化物半導体層を用いることが好ましい。   As the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5, dislocations in the nitride semiconductor intermediate layer 2 made of aggregates of columnar crystals are respectively used. It is preferable to use a nitride semiconductor layer containing Ga as a group III element so as not to inherit crystal defects such as.

窒化物半導体中間層2中の転位を引き継がないようにするためには窒化物半導体中間層2との界面付近で転位をループさせる必要があるが、第1の窒化物半導体下地層3がGaを含むIII族窒化物半導体からなる場合には転位のループが生じやすい。そこで、Gaを含むIII族窒化物半導体からなる第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4、および第3の窒化物半導体下地層5をそれぞれ用いることによって、窒化物半導体中間層2との界面付近で転位をループ化して閉じ込めて、窒化物半導体中間層2から第2の窒化物半導体下地層4に転位が引き継がれるのを抑えることができる傾向にある。   In order to prevent the dislocations in the nitride semiconductor intermediate layer 2 from being taken over, it is necessary to loop the dislocations near the interface with the nitride semiconductor intermediate layer 2. When the group III nitride semiconductor is included, a dislocation loop is likely to occur. Therefore, by using the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5 made of a group III nitride semiconductor containing Ga, nitrides are used. There is a tendency that dislocations are looped and confined in the vicinity of the interface with the semiconductor intermediate layer 2 to prevent the dislocations from being handed over from the nitride semiconductor intermediate layer 2 to the second nitride semiconductor underlayer 4.

第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5をそれぞれアンドープとすることが好ましいが、第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5をそれぞれn型ドープとしてもよい。n型ドープとする場合には、n型ドーパントが1×1017cm-3以上1×1019cm-3以下の範囲でドーピングされていてもよい。 The first nitride semiconductor foundation layer 3, the second nitride semiconductor foundation layer 4 and the third nitride semiconductor foundation layer 5 are preferably undoped, but the first nitride semiconductor foundation layer 3, The second nitride semiconductor underlayer 4 and the third nitride semiconductor underlayer 5 may each be n-type doped. In the case of n-type doping, the n-type dopant may be doped in the range of 1 × 10 17 cm −3 to 1 × 10 19 cm −3 .

n型ドーパントとしては、たとえば、シリコン、ゲルマニウムおよび錫からなる群から選択された少なくとも1つなどを用いることができ、なかでもシリコンを用いることが好ましい。n型ドーパントにシリコンを用いる場合には、n型ドーピングガスとしてはシランガスまたはジシランガスを用いることが好ましい。   As the n-type dopant, for example, at least one selected from the group consisting of silicon, germanium and tin can be used, and among these, silicon is preferably used. When silicon is used for the n-type dopant, it is preferable to use silane gas or disilane gas as the n-type doping gas.

第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5のそれぞれの成長時における基板1の温度は、800℃以上1250℃以下であることが好ましく、900℃以上1150℃以下であることがより好ましい。第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5のそれぞれの成長時における基板1の温度が800℃以上1250℃以下である場合、特に900℃以上1150℃以下である場合には、結晶欠陥の少ない結晶性に優れた第1の窒化物半導体下地層3、第2の窒化物半導体下地層4および第3の窒化物半導体下地層5を成長させることができる傾向にある。   The temperature of the substrate 1 during the growth of each of the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer 5 is 800 ° C. or higher and 1250 ° C. or lower. It is more preferable that the temperature is 900 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower. When the temperature of the substrate 1 during the growth of each of the first nitride semiconductor foundation layer 3, the second nitride semiconductor foundation layer 4 and the third nitride semiconductor foundation layer 5 is 800 ° C. or more and 1250 ° C. or less, In particular, when the temperature is 900 ° C. or higher and 1150 ° C. or lower, the first nitride semiconductor underlayer 3, the second nitride semiconductor underlayer 4, and the third nitride semiconductor underlayer excellent in crystallinity with few crystal defects. 5 tends to grow.

(窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法)
以下、図18を参照して、本発明の窒化物半導体素子の製造方法の一例である実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子の製造方法について説明する。実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子は、実施の形態1の窒化物半導体構造を用いて製造されていることに特徴がある。なお、以下においても、後述する工程間に他の工程が含まれていてもよいことは言うまでもない。
(Manufacturing method of nitride semiconductor light-emitting diode element)
Hereinafter, a method for manufacturing the nitride semiconductor light-emitting diode element according to the first embodiment, which is an example of the method for manufacturing a nitride semiconductor element of the present invention, will be described with reference to FIG. The nitride semiconductor light-emitting diode element according to the first embodiment is characterized by being manufactured using the nitride semiconductor structure according to the first embodiment. In the following description, it goes without saying that other steps may be included between the steps described later.

まず、たとえばMOCVD法によって、上記のようにして作製した実施の形態1の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層5の平坦な上面5U上にn型窒化物半導体コンタクト層7を形成する。   First, n-type nitride semiconductor contact layer 7 is formed on flat upper surface 5U of third nitride semiconductor base layer 5 of the nitride semiconductor structure of Embodiment 1 manufactured as described above, for example, by MOCVD. To do.

n型窒化物半導体コンタクト層7としては、たとえば、Alx3Gay3Inz3N(0≦x3≦1、0≦y3≦1、0≦z3≦1、x3+y3+z3≠0)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層にn型ドーパントをドーピングした層などを形成することができる。 The n-type nitride semiconductor contact layer 7 is, for example, a group III represented by the formula of Al x3 Ga y3 In z3 N (0 ≦ x3 ≦ 1, 0 ≦ y3 ≦ 1, 0 ≦ z3 ≦ 1, x3 + y3 + z3 ≠ 0). A layer formed by doping an n-type dopant with a layer made of a nitride semiconductor can be formed.

なかでも、n型窒化物半導体コンタクト層7としては、Alx4Ga1-x4N(0≦x4≦1、好ましくは0≦x4≦0.5、より好ましくは0≦x4≦0.1)の式で表わされるIII族窒化物半導体にn型ドーパントとしてシリコンがドーピングされた窒化物半導体層であることが好ましい。 In particular, the n-type nitride semiconductor contact layer 7 is made of Al x4 Ga 1-x4 N (0 ≦ x4 ≦ 1, preferably 0 ≦ x4 ≦ 0.5, more preferably 0 ≦ x4 ≦ 0.1). The nitride semiconductor layer is preferably a group III nitride semiconductor represented by the formula in which silicon is doped as an n-type dopant.

n型窒化物半導体コンタクト層7へのn型ドーパントのドーピング濃度は、5×1017cm-3以上5×1019cm-3以下であることが好ましい。この場合には、n型窒化物半導体コンタクト層7とn側電極20との良好なオーミック接触を維持し、n型窒化物半導体コンタクト層7におけるクラックの発生を抑制し、かつn型窒化物半導体コンタクト層7の良好な結晶性を維持することができる傾向にある。 The doping concentration of the n-type dopant into the n-type nitride semiconductor contact layer 7 is preferably 5 × 10 17 cm −3 or more and 5 × 10 19 cm −3 or less. In this case, good ohmic contact between n-type nitride semiconductor contact layer 7 and n-side electrode 20 is maintained, cracking in n-type nitride semiconductor contact layer 7 is suppressed, and n-type nitride semiconductor is maintained. There is a tendency that good crystallinity of the contact layer 7 can be maintained.

次に、たとえばMOCVD法によって、n型窒化物半導体コンタクト層7の表面上にn型窒化物半導体クラッド層9を形成する。   Next, n-type nitride semiconductor cladding layer 9 is formed on the surface of n-type nitride semiconductor contact layer 7 by, for example, MOCVD.

n型窒化物半導体クラッド層9としては、たとえば、Alx5Gay5Inz5Nの式(0≦x5≦1、0≦y5≦1、0≦z5≦1、x5+y5+z5≠0)で表わされるIII族窒化物半導体からなる層にn型ドーパントをドーピングした層などを形成することができる。また、n型窒化物半導体クラッド層9は、III族窒化物半導体からなる複数の窒化物半導体層をヘテロ接合した構造や超格子構造であってもよい。 The n-type nitride semiconductor clad layer 9 is, for example, a group III represented by the formula Al x5 Ga y5 In z5 N (0 ≦ x5 ≦ 1, 0 ≦ y5 ≦ 1, 0 ≦ z5 ≦ 1, x5 + y5 + z5 ≠ 0). A layer formed by doping an n-type dopant with a layer made of a nitride semiconductor can be formed. Further, the n-type nitride semiconductor clad layer 9 may have a structure in which a plurality of nitride semiconductor layers made of a group III nitride semiconductor are heterojunction or a superlattice structure.

n型窒化物半導体クラッド層9の厚さは特に限定されないが、0.005μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.005μm以上0.1μm以下であることがより好ましい。   The thickness of n-type nitride semiconductor cladding layer 9 is not particularly limited, but is preferably 0.005 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably 0.005 μm or more and 0.1 μm or less.

n型窒化物半導体クラッド層9へのn型ドーパントのドーピング濃度については、1×1017cm-3以上1×1020cm-3以下であることが好ましく、1×1018cm-3以上1×1019cm-3以下であることがより好ましい。この場合には、n型窒化物半導体クラッド層9の良好な結晶性を維持し、かつ素子の動作電圧を低減することができる傾向にある。 The doping concentration of the n-type dopant into the n-type nitride semiconductor cladding layer 9 is preferably 1 × 10 17 cm −3 or more and 1 × 10 20 cm −3 or less, and preferably 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 It is more preferable that it is 10 < 19 > cm <-3> or less. In this case, the crystallinity of the n-type nitride semiconductor cladding layer 9 tends to be maintained and the operating voltage of the device can be reduced.

次に、たとえばMOCVD法によって、n型窒化物半導体クラッド層9の表面上に窒化物半導体活性層11を形成する。   Next, the nitride semiconductor active layer 11 is formed on the surface of the n-type nitride semiconductor clad layer 9 by MOCVD, for example.

窒化物半導体活性層11がたとえば単一量子井戸(SQW)構造を有する場合には、窒化物半導体活性層11としては、たとえば、Ga1-z6Inz6N(0<z6<0.4)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層を量子井戸層とするものを用いることができる。 In the case where the nitride semiconductor active layer 11 has a single quantum well (SQW) structure, for example, the nitride semiconductor active layer 11 is made of, for example, Ga 1 -z6 In z6 N (0 <z6 <0.4). A layer made of a group III nitride semiconductor represented by the formula can be used as a quantum well layer.

窒化物半導体活性層11の厚さは、特に限定されないが、1nm以上10nm以下とすることが好ましく、1nm以上6nm以下とすることがより好ましい。窒化物半導体活性層11の厚さが1nm以上10nm以下である場合、特に1nm以上6nm以下である場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子100の発光出力を向上させることができる傾向にある。   The thickness of the nitride semiconductor active layer 11 is not particularly limited, but is preferably 1 nm or more and 10 nm or less, and more preferably 1 nm or more and 6 nm or less. When the thickness of the nitride semiconductor active layer 11 is 1 nm or more and 10 nm or less, particularly when it is 1 nm or more and 6 nm or less, the light emission output of the nitride semiconductor light emitting diode device 100 tends to be improved.

窒化物半導体活性層11が、たとえばGa1-z6Inz6N(0<z6<0.4)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層を量子井戸層とする単一量子井戸(SQW)構造を有する場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子100の発光波長が所望の発光波長となるように、窒化物半導体活性層11のIn組成や厚さを制御することができる。 The nitride semiconductor active layer 11 is a single quantum well (SQW) in which a layer made of a group III nitride semiconductor represented by, for example, a formula Ga 1 -z6 In z6 N (0 <z6 <0.4) is used as a quantum well layer. ), The In composition and thickness of the nitride semiconductor active layer 11 can be controlled so that the emission wavelength of the nitride semiconductor light emitting diode element 100 becomes a desired emission wavelength.

しかしながら、窒化物半導体活性層11の形成時の基板1の温度が低いと結晶性が悪化するおそれがある一方で、窒化物半導体活性層11の形成時の基板1の温度が高いとInNの昇華が顕著になって固相中へのInの取り込まれ効率が低減してIn組成が変動するおそれがある。そのため、Ga1-z6Inz6N(0<z6<0.4)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層を井戸層とする単一量子井戸(SQW)構造からなる窒化物半導体活性層11の形成時の基板1の温度は700℃以上900℃以下であることが好ましく、750℃以上850℃以下であることがより好ましい。 However, if the temperature of the substrate 1 at the time of forming the nitride semiconductor active layer 11 is low, the crystallinity may be deteriorated. On the other hand, if the temperature of the substrate 1 at the time of forming the nitride semiconductor active layer 11 is high, the sublimation of InN is performed. Becomes prominent, the efficiency of incorporation of In into the solid phase is reduced, and the In composition may fluctuate. Therefore, a nitride semiconductor activity having a single quantum well (SQW) structure in which a layer made of a group III nitride semiconductor represented by the formula Ga 1 -z6 In z6 N (0 <z6 <0.4) is used as a well layer The temperature of the substrate 1 when forming the layer 11 is preferably 700 ° C. or higher and 900 ° C. or lower, and more preferably 750 ° C. or higher and 850 ° C. or lower.

また、窒化物半導体活性層11としては、たとえば、Ga1-z6Inz6N(0<z6<0.4)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる量子井戸層と、量子井戸層よりもバンドギャップの大きいAlx7Gay7Inz7N(0≦x7≦1、0≦y7≦1、0≦z7≦1、x7+y7+z7≠0)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる量子障壁層と、を交互に1層ずつ積層した多重量子井戸(MQW)構造を有するものを用いることもできる。なお、上記の量子井戸層および/または量子障壁層にはn型またはp型のドーパントがドーピングされていてもよい。 Further, as the nitride semiconductor active layer 11, for example, a quantum well layer made of a group III nitride semiconductor represented by a formula Ga 1 -z6 In z6 N (0 <z6 <0.4) and a quantum well layer Quantum barrier layer made of a group III nitride semiconductor represented by the formula of Al x7 Ga y7 In z7 N (0 ≦ x7 ≦ 1, 0 ≦ y7 ≦ 1, 0 ≦ z7 ≦ 1, x7 + y7 + z7 ≠ 0) And having a multiple quantum well (MQW) structure in which one layer is stacked alternately. The above quantum well layer and / or quantum barrier layer may be doped with an n-type or p-type dopant.

次に、たとえばMOCVD法によって、窒化物半導体活性層11の表面上にp型窒化物半導体クラッド層13を形成する。   Next, a p-type nitride semiconductor cladding layer 13 is formed on the surface of the nitride semiconductor active layer 11 by, for example, MOCVD.

p型窒化物半導体クラッド層13としては、たとえば、Alx8Gay8Inz8N(0≦x8≦1、0≦y8≦1、0≦z8≦1、x8+y8+z8≠0)の式で表わされるIII族窒化物半導体にp型ドーパントをドーピングした層などを積層することができる。なかでも、p型窒化物半導体クラッド層13としては、Alx8Ga1-x8N(0<x8≦0.4、好ましくは0.1≦x8≦0.3)の式で表わされるIII族窒化物半導体にp型ドーパントをドーピングした層を積層することが好ましい。なお、p型ドーパントとしては、たとえばマグネシウムなどを用いることができる。 The p-type nitride semiconductor clad layer 13 is, for example, a group III represented by the formula of Al x8 Ga y8 In z8 N (0 ≦ x8 ≦ 1, 0 ≦ y8 ≦ 1, 0 ≦ z8 ≦ 1, x8 + y8 + z8 ≠ 0). A layer in which a nitride semiconductor is doped with a p-type dopant can be stacked. In particular, the p-type nitride semiconductor cladding layer 13 is a group III nitride represented by the formula of Al x8 Ga 1-x8 N (0 <x8 ≦ 0.4, preferably 0.1 ≦ x8 ≦ 0.3). It is preferable to stack a layer doped with a p-type dopant in a physical semiconductor. In addition, as a p-type dopant, magnesium etc. can be used, for example.

p型窒化物半導体クラッド層13のバンドギャップは、窒化物半導体活性層11への光閉じ込めの観点から、窒化物半導体活性層11のバンドギャップよりも大きくすることが好ましい。   The band gap of the p-type nitride semiconductor cladding layer 13 is preferably larger than the band gap of the nitride semiconductor active layer 11 from the viewpoint of optical confinement in the nitride semiconductor active layer 11.

p型窒化物半導体クラッド層13の厚さは、特に限定されないが、0.01μm以上0.4μm以下であることが好ましく、0.02μm以上0.1μm以下であることがより好ましい。   The thickness of the p-type nitride semiconductor cladding layer 13 is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more and 0.4 μm or less, and more preferably 0.02 μm or more and 0.1 μm or less.

p型窒化物半導体クラッド層13へのp型ドーパントのドーピング濃度は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下であることが好ましく、1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体クラッド層13へのp型ドーパントのドーピング濃度が1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下である場合、特に1×1019cm-3以上1×1020cm-3以下である場合には、良好な結晶性のp型窒化物半導体クラッド層13を得ることができる傾向にある。 The doping concentration of the p-type dopant into the p-type nitride semiconductor cladding layer 13 is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, and preferably 1 × 10 19 cm −3 or more and 1 ×. More preferably, it is 10 20 cm −3 or less. When the doping concentration of the p-type dopant into the p-type nitride semiconductor clad layer 13 is 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, particularly 1 × 10 19 cm −3 or more and 1 × 10 20 When it is cm −3 or less, it tends to be possible to obtain a p-type nitride semiconductor clad layer 13 with good crystallinity.

また、p型窒化物半導体クラッド層13としては、たとえば、Alx8aGa1-x8aN(0<x8a≦0.4、好ましくは0.1≦x8a≦0.3)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層(A層)と、A層よりもバンドギャップの小さいAlx8bGay8bInz8bN(0≦x8b≦1、0≦y8b≦1、0≦z8b≦1、x8b+y8b+z8b≠
0)の式で表わされるIII族窒化物半導体からなる層(B層)とを交互に1層ずつ積層した超格子構造を有する層を用いることができる。なお、当該超格子構造においては、A層およびB層のそれぞれにp型ドーパントがドーピングされていてもよく、A層またはB層の一方のみにp型ドーパントがドーピングされていてもよい。
Further, as the p-type nitride semiconductor clad layer 13, for example, a group III represented by the formula of Al x8a Ga 1-x8a N (0 <x8a ≦ 0.4, preferably 0.1 ≦ x8a ≦ 0.3). a nitride semiconductor layer as the (a layer), a small Al x8b band gap than the layer a Ga y8b In z8b N (0 ≦ x8b ≦ 1,0 ≦ y8b ≦ 1,0 ≦ z8b ≦ 1, x8b + y8b + z8b ≠
A layer having a superlattice structure in which layers (B layers) made of a group III nitride semiconductor represented by the formula (0) are alternately stacked one by one can be used. In the superlattice structure, each of the A layer and the B layer may be doped with a p-type dopant, and only one of the A layer and the B layer may be doped with a p-type dopant.

次に、たとえばMOCVD法によって、p型窒化物半導体クラッド層13の表面上にp型窒化物半導体コンタクト層15を形成する。   Next, the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is formed on the surface of the p-type nitride semiconductor cladding layer 13 by, for example, MOCVD.

p型窒化物半導体コンタクト層15としては、たとえば、Alx9Gay9Inz9N(0≦x9≦1、0≦y9≦1、0≦z9≦1、x9+y9+z9≠0)の式で表わされるIII族窒化物半導体にp型ドーパントをドーピングした層などを積層することができる。なかでも、p型窒化物半導体コンタクト層15としては、GaN層にp型ドーパントをドーピングした層を用いることが好ましい。この場合には、p型窒化物半導体コンタクト層15の良好な結晶性を維持し、かつ透光性電極層19と良好なオーミック接触を得ることができる傾向にある。 The p-type nitride semiconductor contact layer 15, for example, III-group of the formula of Al x9 Ga y9 In z9 N ( 0 ≦ x9 ≦ 1,0 ≦ y9 ≦ 1,0 ≦ z9 ≦ 1, x9 + y9 + z9 ≠ 0) A layer in which a nitride semiconductor is doped with a p-type dopant can be stacked. In particular, as the p-type nitride semiconductor contact layer 15, it is preferable to use a layer obtained by doping a GaN layer with a p-type dopant. In this case, good crystallinity of the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is maintained, and good ohmic contact with the translucent electrode layer 19 tends to be obtained.

p型窒化物半導体コンタクト層15へのp型ドーパントのドーピング濃度は、1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下であることが好ましく、5×1019cm-3以上5×1020cm-3以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体コンタクト層15へのp型ドーパントのドーピング濃度が1×1018cm-3以上1×1021cm-3以下である場合、特に5×1019cm-3以上5×1020cm-3以下である場合には、透光性電極層19との良好なオーミック接触を維持し、p型窒化物半導体コンタクト層15におけるクラックの発生を抑制し、p型窒化物半導体コンタクト層15の良好な結晶性を維持することができる傾向にある。 The doping concentration of the p-type dopant into the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is preferably 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, and 5 × 10 19 cm −3 or more and 5 ×. More preferably, it is 10 20 cm −3 or less. When the doping concentration of the p-type dopant into the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is 1 × 10 18 cm −3 or more and 1 × 10 21 cm −3 or less, it is particularly 5 × 10 19 cm −3 or more and 5 × 10 20. If it is cm −3 or less, good ohmic contact with the translucent electrode layer 19 is maintained, cracking in the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is suppressed, and the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is suppressed. The good crystallinity tends to be maintained.

p型窒化物半導体コンタクト層15の厚さは、特に限定されるものではないが、0.01μm以上0.5μm以下であることが好ましく、0.05μm以上0.2μm以下であることがより好ましい。p型窒化物半導体コンタクト層15の厚さが0.01μm以上0.5μm以下である場合、特に0.05μm以上0.2μm以下である場合には、窒化物半導体発光ダイオード素子100の発光出力を向上させることができる傾向にある。   The thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is not particularly limited, but is preferably 0.01 μm or more and 0.5 μm or less, and more preferably 0.05 μm or more and 0.2 μm or less. . When the thickness of the p-type nitride semiconductor contact layer 15 is 0.01 μm or more and 0.5 μm or less, particularly when it is 0.05 μm or more and 0.2 μm or less, the light emission output of the nitride semiconductor light emitting diode device 100 is reduced. It tends to be improved.

なお、n型窒化物半導体コンタクト層7、n型窒化物半導体クラッド層9、窒化物半導体活性層11、p型窒化物半導体クラッド層13およびp型窒化物半導体コンタクト層15がそれぞれIII族窒化物半導体から構成される場合には、これらの層はそれぞれたとえば以下のガスを用いたMOCVD法によって積層することができる。   The n-type nitride semiconductor contact layer 7, the n-type nitride semiconductor clad layer 9, the nitride semiconductor active layer 11, the p-type nitride semiconductor clad layer 13 and the p-type nitride semiconductor contact layer 15 are each a group III nitride. When composed of a semiconductor, these layers can be laminated by, for example, MOCVD using the following gases.

すなわち、MOCVD装置の反応炉の内部に、たとえばトリメチルガリウム(TMG)、トリメチルアルミニウム(TMA)およびトリメチルインジウム(TMI)からなる群から選択された少なくとも1つのIII族元素の有機金属原料ガスと、たとえばアンモニアなどの窒素原料ガスとを供給して、これらを熱分解し、反応させることによって上記の層をそれぞれ積層することができる。   That is, an organic metal source gas of at least one group III element selected from the group consisting of trimethylgallium (TMG), trimethylaluminum (TMA), and trimethylindium (TMI), for example, inside the reactor of the MOCVD apparatus, Each of the above layers can be laminated by supplying a nitrogen source gas such as ammonia, thermally decomposing them, and reacting them.

また、n型ドーパントであるシリコンをドーピングする場合には、MOCVD装置の反応炉の内部に、たとえばシラン(SiH4)あるいはジシラン(Si26)をドーピングガスとして上記の原料ガスに加えて供給することにより、シリコンをドーピングすることが可能である。 In addition, when doping silicon which is an n-type dopant, for example, silane (SiH 4 ) or disilane (Si 2 H 6 ) is added as a doping gas to the inside of the reactor of the MOCVD apparatus and supplied. By doing so, it is possible to dope silicon.

また、p型ドーパントであるマグネシウムをドーピングする場合には、MOCVD装置の反応炉の内部に、たとえばビスシクロペンタジエニルマグネシウム(CP2Mg)をドーピングガスとして上記の原料ガスに加えて供給することにより、マグネシウムをドーピングすることが可能である。 In addition, when doping with p-type dopant magnesium, biscyclopentadienyl magnesium (CP 2 Mg), for example, is added as a doping gas to the inside of the reactor of the MOCVD apparatus and supplied. Thus, it is possible to dope magnesium.

次に、p型窒化物半導体コンタクト層15の表面上にたとえばITO(Indium Tin Oxide)からなる透光性電極層19を形成した後に、透光性電極層19の表面上にp側電極21を形成する。p側電極21としては、たとえば、ニッケル層、アルミニウム層、チタン層および金層の積層膜を形成することができる。   Next, after forming a translucent electrode layer 19 made of, for example, ITO (Indium Tin Oxide) on the surface of the p-type nitride semiconductor contact layer 15, a p-side electrode 21 is formed on the surface of the translucent electrode layer 19. Form. As the p-side electrode 21, for example, a laminated film of a nickel layer, an aluminum layer, a titanium layer, and a gold layer can be formed.

次に、p側電極21の形成後の積層体の一部をエッチングにより除去することによって、n型窒化物半導体コンタクト層7の表面の一部を露出させる。   Next, a part of the stacked body after the formation of the p-side electrode 21 is removed by etching, so that a part of the surface of the n-type nitride semiconductor contact layer 7 is exposed.

次に、n型窒化物半導体コンタクト層7の露出した表面上にn側電極20を形成する。n側電極20としては、たとえば、ニッケル層、アルミニウム層、チタン層および金層の積層膜を形成することができる。   Next, the n-side electrode 20 is formed on the exposed surface of the n-type nitride semiconductor contact layer 7. As the n-side electrode 20, for example, a laminated film of a nickel layer, an aluminum layer, a titanium layer, and a gold layer can be formed.

その後、n側電極20の形成後の積層体の全面にSiO2などの絶縁保護膜23を形成し、p側電極21およびn側電極20が露出するように絶縁保護膜23に開口部を設け、複数の窒化物半導体発光ダイオード素子100が形成されたウエハを個別の素子に分割することによって、実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100を作製することができる。 Thereafter, an insulating protective film 23 such as SiO 2 is formed on the entire surface of the stacked body after the n-side electrode 20 is formed, and an opening is provided in the insulating protective film 23 so that the p-side electrode 21 and the n-side electrode 20 are exposed. The nitride semiconductor light-emitting diode device 100 of the first embodiment can be manufactured by dividing the wafer on which the plurality of nitride semiconductor light-emitting diode devices 100 are formed into individual devices.

ここで、ウエハの分割は、たとえば、基板1上に上記の構造を形成したウエハの裏面を研削および研磨してミラー状の面とした後に、ウエハを280μm×550μm角の長方形状のチップに分割することによって行なうことができる。   Here, for example, the wafer is divided by, for example, grinding and polishing the back surface of the wafer having the above structure formed on the substrate 1 to form a mirror-like surface, and then dividing the wafer into rectangular chips of 280 μm × 550 μm square It can be done by doing.

以上のようにして作製した実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100は、平坦な表面を有し、結晶性が高く、反りが抑えられて、大きな成長速度で製造された第3の窒化物半導体下地層5の上面5U上にn型窒化物半導体コンタクト層7、n型窒化物半導体クラッド層9、窒化物半導体活性層11、p型窒化物半導体クラッド層13およびp型窒化物半導体コンタクト層15がこの順序で積層されている。   The nitride semiconductor light emitting diode device 100 of the first embodiment manufactured as described above has a flat surface, high crystallinity, low warpage, and a third nitride manufactured at a high growth rate. N-type nitride semiconductor contact layer 7, n-type nitride semiconductor clad layer 9, nitride semiconductor active layer 11, p-type nitride semiconductor clad layer 13, and p-type nitride semiconductor contact on upper surface 5U of nitride semiconductor underlayer 5 Layers 15 are stacked in this order.

そのため、n型窒化物半導体コンタクト層7、n型窒化物半導体クラッド層9、窒化物半導体活性層11、p型窒化物半導体クラッド層13およびp型窒化物半導体コンタクト層15については転位密度が低くなり、優れた結晶性を有している。   Therefore, the n-type nitride semiconductor contact layer 7, the n-type nitride semiconductor clad layer 9, the nitride semiconductor active layer 11, the p-type nitride semiconductor clad layer 13 and the p-type nitride semiconductor contact layer 15 have a low dislocation density. It has excellent crystallinity.

したがって、このような優れた結晶性を有する窒化物半導体層から形成された実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100は、動作電圧が低く、発光出力の高い素子となり、さらに効率良く製造することができる。   Therefore, the nitride semiconductor light-emitting diode device 100 of the first embodiment formed from such a nitride semiconductor layer having excellent crystallinity is a device having a low operating voltage and a high light-emission output, and is manufactured more efficiently. be able to.

なお、ケース1の条件で作成された窒化物半導体発光ダイオード素子100をベアチップ(後述の樹脂封止を行わない)評価用素子とし、10個の素子に30mAの電流を流したところ、平均して光出力39mW、動作電圧3.0Vおよび発光波長455nmの動作電圧が低く、発光出力の高い素子が得られることが確認された。   The nitride semiconductor light-emitting diode element 100 created under the conditions of Case 1 was used as a bare chip (no resin sealing described later) evaluation element, and a current of 30 mA was passed through 10 elements. It was confirmed that an element with a high light output was obtained with a low light output of 39 mW, an operating voltage of 3.0 V, and a light emitting wavelength of 455 nm.

(発光装置)
また、実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100を用いて、図19に示す構成の実施の形態1の発光装置110を製造してもよい。
(Light emitting device)
Further, the light emitting device 110 of the first embodiment having the configuration shown in FIG. 19 may be manufactured using the nitride semiconductor light emitting diode element 100 of the first embodiment.

ここで、実施の形態1の発光装置110は、たとえば、実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100を第2のリードフレーム31上に設置し、窒化物半導体発光ダイオード素子100のp側電極21と第1のリードフレーム30とを第1のワイヤ33で電気的に接続するとともに、窒化物半導体発光ダイオード素子100のn側電極20と第2のリードフレーム31とを第2のワイヤ34で電気的に接続する。そして、透明なモールド樹脂35で窒化物半導体発光ダイオード素子100をモールドすることによって、砲弾型の形状の発光装置110を製造することができる。   Here, in the light emitting device 110 according to the first embodiment, for example, the nitride semiconductor light emitting diode element 100 according to the first embodiment is installed on the second lead frame 31, and the p-side electrode of the nitride semiconductor light emitting diode element 100 is provided. 21 and the first lead frame 30 are electrically connected by the first wire 33, and the n-side electrode 20 of the nitride semiconductor light emitting diode element 100 and the second lead frame 31 are connected by the second wire 34. Connect electrically. The bullet-shaped light emitting device 110 can be manufactured by molding the nitride semiconductor light emitting diode element 100 with the transparent mold resin 35.

図19に示す構成の実施の形態1の発光装置110は、実施の形態1の窒化物半導体発光ダイオード素子100を用いていることから、動作電圧が低く、発光出力が高く、効率良く製造することができる発光装置とすることができる。   The light-emitting device 110 according to the first embodiment having the configuration shown in FIG. 19 uses the nitride semiconductor light-emitting diode element 100 according to the first embodiment, so that the operating voltage is low, the light emission output is high, and the light-emitting device 110 is efficiently manufactured. A light emitting device capable of producing

<実施の形態2>
実施の形態2は、実施の形態1により製造された窒化物半導体構造を用いた電子デバイスである窒化物半導体トランジスタ素子であることを特徴としている。
<Embodiment 2>
The second embodiment is characterized in that it is a nitride semiconductor transistor element that is an electronic device using the nitride semiconductor structure manufactured according to the first embodiment.

図20に、実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子300の模式的な断面図を示す。窒化物半導体トランジスタ素子300は、凸部1aが等価な3つのa(sub)軸方向に配されたc面を主面とするサファイア基板からなる基板1と、基板1の表面上に、順次積層された、AlNなどからなる窒化物半導体中間層2と、アンドープGaNなどからなる第1の窒化物半導体下地層3と、アンドープGaNなどからなる第2の窒化物半導体下地層4と、アンドープGaNなどからなる第3の窒化物半導体下地層5とからなる窒化物半導体構造を有している。   FIG. 20 is a schematic cross-sectional view of the nitride semiconductor transistor element 300 according to the second embodiment. The nitride semiconductor transistor device 300 includes a substrate 1 made of a sapphire substrate having a c-plane as a main surface and arranged in three a (sub) axial directions in which the convex portions 1a are equivalent, and a substrate 1 sequentially stacked on the surface. The nitride semiconductor intermediate layer 2 made of AlN or the like, the first nitride semiconductor underlayer 3 made of undoped GaN, the second nitride semiconductor underlayer 4 made of undoped GaN, undoped GaN, or the like A nitride semiconductor structure comprising a third nitride semiconductor underlayer 5 made of

そして、結晶欠陥の少ない良好な結晶性を有する第2の窒化物半導体下地層5の平坦な上面5a上にアンドープGaNなどからなる窒化物半導体電子走行層71が積層され、窒化物半導体電子走行層71の表面上にn型AlGaNなどからなるn型窒化物半導体電子供給層73が積層されている。   A nitride semiconductor electron transit layer 71 made of undoped GaN or the like is laminated on the flat upper surface 5a of the second nitride semiconductor underlayer 5 having good crystallinity with few crystal defects, and the nitride semiconductor electron transit layer is formed. An n-type nitride semiconductor electron supply layer 73 made of n-type AlGaN or the like is laminated on the surface of 71.

n型窒化物半導体電子供給層73の表面上にはゲート電極77が備えられており、ゲート電極77の両側にn型GaNなどからなるソースコンタクト層75Sとドレインコンタクト層75Dとが備えられている。また、ソースコンタクト層75S上にソース電極78Sが備えられており、ドレインコンタクト層75D上にドレイン電極78Dが備えられている。   A gate electrode 77 is provided on the surface of the n-type nitride semiconductor electron supply layer 73, and a source contact layer 75S and a drain contact layer 75D made of n-type GaN or the like are provided on both sides of the gate electrode 77. . A source electrode 78S is provided on the source contact layer 75S, and a drain electrode 78D is provided on the drain contact layer 75D.

以下、実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子300の製造方法の一例について説明する。まず、実施の形態1と同様にして、凸部1aおよび凹部1bを有する基板1の表面上に、反応性スパッタ法によってAlNからなる窒化物半導体中間層2を形成する。   Hereinafter, an example of a method for manufacturing the nitride semiconductor transistor element 300 of the second embodiment will be described. First, in the same manner as in the first embodiment, the nitride semiconductor intermediate layer 2 made of AlN is formed on the surface of the substrate 1 having the convex portions 1a and the concave portions 1b by reactive sputtering.

次に、実施の形態1と同様の条件のMOCVD法によって、窒化物半導体中間層2の表面上に、アンドープGaNからなる第1の窒化物半導体下地層3と、アンドープGaNからなる第1の窒化物半導体下地層4とをこの順序で成長させる。ここで、第2の窒化物半導体下地層4は、第1の窒化物半導体下地層4の表面の平面視において、a(sub)軸方向に現れる2つの斜めファセット面4rと、a(sub)軸方向に対して+60°の角度で傾いた方向およびa(sub)軸方向に対して−60°の角度で傾いた方向にそれぞれ2つずつ現れる斜めファセット面4rと、が現れる条件(たとえば、ケース1の条件)で成長させる。   Next, the first nitride semiconductor underlayer 3 made of undoped GaN and the first nitride made of undoped GaN are formed on the surface of the nitride semiconductor intermediate layer 2 by the MOCVD method under the same conditions as in the first embodiment. The physical semiconductor underlayer 4 is grown in this order. Here, the second nitride semiconductor foundation layer 4 includes two oblique facet surfaces 4r appearing in the a (sub) axis direction in a plan view of the surface of the first nitride semiconductor foundation layer 4, and a (sub) Two oblique facet surfaces 4r appearing in each of a direction inclined at an angle of + 60 ° with respect to the axial direction and a direction inclined at an angle of −60 ° with respect to the a (sub) axial direction (for example, Growing under condition 1).

次に、実施の形態1と同様の条件のMOCVD法によって、第2の窒化物半導体下地層4の表面上にアンドープGaNからなる第3の窒化物半導体下地層5を成長させる。ここで、第3の窒化物半導体下地層5は、第1の窒化物半導体下地層4の斜めファセット面4rを埋め込んで平坦な上面5Uが現れる条件で成長させる。   Next, the third nitride semiconductor base layer 5 made of undoped GaN is grown on the surface of the second nitride semiconductor base layer 4 by the MOCVD method under the same conditions as in the first embodiment. Here, the third nitride semiconductor underlayer 5 is grown under the condition that the oblique facet surface 4r of the first nitride semiconductor underlayer 4 is buried and a flat upper surface 5U appears.

次に、MOCVD法によって、第3の窒化物半導体下地層5の平坦な上面5U上にn型AlxGa1-xNからなる窒化物半導体電子走行層71を積層し、窒化物半導体電子走行層71の表面上にn型窒化物半導体電子供給層73を積層する。 Next, a nitride semiconductor electron transit layer 71 made of n-type Al x Ga 1-x N is stacked on the flat upper surface 5U of the third nitride semiconductor underlayer 5 by MOCVD, and nitride semiconductor electron transit is achieved. An n-type nitride semiconductor electron supply layer 73 is stacked on the surface of the layer 71.

その後、n型窒化物半導体電子供給層73の表面上に、ソースコンタクト層75Sおよびドレインコンタクト層75Dを形成した後に、ソース電極78S、ドレイン電極78Dおよびゲート電極77をそれぞれ形成する。以上により、実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子300を作製することができる。   Then, after forming the source contact layer 75S and the drain contact layer 75D on the surface of the n-type nitride semiconductor electron supply layer 73, the source electrode 78S, the drain electrode 78D, and the gate electrode 77 are formed, respectively. Thus, the nitride semiconductor transistor element 300 of the second embodiment can be manufactured.

実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子300においても、実施の形態1と同様に、結晶性が高く、反りが抑えられて、大きな成長速度で製造された第3の窒化物半導体下地層5の平坦な上面5U上に、窒化物半導体電子走行層71およびn型窒化物半導体電子供給層73などの窒化物半導体層を積層している。これにより、特に、窒化物半導体電子走行層71の最上面の2次元電子走行領域における結晶欠陥が低減するため、電子の移動度を向上させることができる。   Similarly to the first embodiment, the nitride semiconductor transistor element 300 according to the second embodiment also has a high crystallinity, the warpage is suppressed, and the third nitride semiconductor base layer 5 manufactured at a high growth rate. Nitride semiconductor layers such as the nitride semiconductor electron transit layer 71 and the n-type nitride semiconductor electron supply layer 73 are stacked on the flat upper surface 5U. Thereby, in particular, since crystal defects in the two-dimensional electron traveling region on the uppermost surface of the nitride semiconductor electron traveling layer 71 are reduced, the electron mobility can be improved.

したがって、実施の形態2の窒化物半導体トランジスタ素子300においても、第3の窒化物半導体下地層5の表面上に積層されたそれぞれの層については転位密度が低く結晶性に優れた層とすることができるため、電子移動度などの特性が向上した素子とすることができる。   Therefore, also in the nitride semiconductor transistor element 300 of the second embodiment, each layer stacked on the surface of the third nitride semiconductor underlayer 5 is a layer having a low dislocation density and excellent crystallinity. Therefore, an element with improved characteristics such as electron mobility can be obtained.

<実施例>
まず、口径6インチで厚さ1.3mmのサファイア単結晶からなる基板を準備した。次に、その基板上に図3に示す凸部の平面配置を規定するマスクを形成し、当該マスクを用いて基板の表面をドライエッチングして図3に示す平面配置に凹部を形成した。
<Example>
First, a substrate made of a sapphire single crystal having a diameter of 6 inches and a thickness of 1.3 mm was prepared. Next, a mask for defining the planar arrangement of the convex portions shown in FIG. 3 was formed on the substrate, and the surface of the substrate was dry-etched using the mask to form concave portions in the planar arrangement shown in FIG.

これにより、基板の表面の凸部は、基板の表面のa(sub)軸方向(<11−20>方向)に配列されるとともに、基板の表面のa(sub)軸方向に対して+60°の傾きを為す方向および基板の表面のa(sub)軸方向に対して−60°の傾きを為す方向(いずれもu方向)にそれぞれ配列されていた。ここで、凸部は、基板の表面の平面視において、図3に示す仮想の三角形1tの頂点にそれぞれ位置しており、仮想の三角形の3辺のそれぞれの辺の方向に周期的に配列されていた。さらに、凸部の底面における平面形状は円形であった。また、基板の表面の平面視において、隣り合う凸部の間隔は2μmであって、凸部の底面における平面形状である円形の円の直径は1.2μm程度であり、凸部の高さは0.6μm程度であった。さらに、基板の表面の凸部および凹部はそれぞれ図4に示す断面を有しており、凸部は先端部1cを有していた。   Accordingly, the convex portions on the surface of the substrate are arranged in the a (sub) axis direction (<11-20> direction) of the surface of the substrate, and + 60 ° with respect to the a (sub) axis direction of the surface of the substrate. And a direction (−u direction) that makes an inclination of −60 ° with respect to the a (sub) axis direction of the surface of the substrate. Here, the convex portions are respectively located at the vertices of the virtual triangle 1t shown in FIG. 3 in a plan view of the surface of the substrate, and are periodically arranged in the direction of each of the three sides of the virtual triangle. It was. Furthermore, the planar shape at the bottom surface of the convex portion was circular. Further, in the plan view of the surface of the substrate, the interval between the adjacent convex portions is 2 μm, the diameter of the circular circle that is a planar shape on the bottom surface of the convex portion is about 1.2 μm, and the height of the convex portion is It was about 0.6 μm. Furthermore, the convex part and the concave part on the surface of the substrate each had a cross section shown in FIG. 4, and the convex part had a tip 1c.

次に、凸部および凹部の形成後の基板の表面のRCA洗浄を行なった。そして、チャンバーに上記のRCA洗浄後の基板を設置し、N2とArとを導入し、基板を650℃に加熱して、N2とArとの混合雰囲気においてAlターゲットをスパッタする反応性スパッタ法により、凸部および凹部を有する基板の表面上に、基板の表面の法線方向に伸長する結晶粒の揃った柱状結晶の集合体からなるAlN結晶からなる厚さ30nmの窒化物半導体中間層を形成した。 Next, RCA cleaning was performed on the surface of the substrate after the formation of the convex portions and the concave portions. Then, the substrate after the above RCA cleaning is placed in the chamber, N 2 and Ar are introduced, the substrate is heated to 650 ° C., and reactive sputtering is performed to sputter an Al target in a mixed atmosphere of N 2 and Ar. 30 nm-thick nitride semiconductor intermediate layer made of an AlN crystal consisting of an aggregate of columnar crystals with aligned crystal grains extending in the normal direction of the surface of the substrate on the surface of the substrate having projections and depressions Formed.

上記のようにして窒化物半導体中間層までを形成したウエハを縦型MOCVD装置内に設置し、ウエハの基板の温度を1000℃に加熱しながら、ウエハの基板を回転数600RPMで回転させ、縦型MOCVD装置内の雰囲気の圧力を66.6kPaとした状態で、縦型MOCVD装置内に、原料ガスとしてV族原料ガスであるアンモニアガスとIII族原料ガスであるTMG(トリメチルガリウム)との混合ガスを供給するとともに、キャリアガスとして水素ガスのみ(流量:129slm)を供給することによって、MOCVD法により、アンドープGaN結晶を5分間成長させて、厚さ300nmの第1の窒化物半導体下地層を形成した。   The wafer having the nitride semiconductor intermediate layer formed as described above is placed in a vertical MOCVD apparatus, and the wafer substrate is rotated at a rotational speed of 600 RPM while the wafer substrate temperature is heated to 1000 ° C. In a state where the atmospheric pressure in the MOCVD apparatus is 66.6 kPa, a mixture of ammonia gas as a group V source gas and TMG (trimethylgallium) as a group III source gas in the vertical MOCVD apparatus By supplying only hydrogen gas (flow rate: 129 slm) as a carrier gas, an undoped GaN crystal is grown for 5 minutes by MOCVD to form a first nitride semiconductor underlayer having a thickness of 300 nm. Formed.

ここで、原料ガスは、原料ガスのV/III比が1165となるようにして供給した。なお、キャリアガスとしては水素ガスのみ供給されていることから、第1の窒化物半導体下地層の成長時のキャリアガスの全体積に対する水素ガスの体積比が1であることは明らかである。   Here, the source gas was supplied such that the V / III ratio of the source gas was 1165. Since only hydrogen gas is supplied as the carrier gas, it is clear that the volume ratio of hydrogen gas to the total volume of carrier gas during the growth of the first nitride semiconductor underlayer is 1.

その後、引き続き、上記と同一の条件で、アンドープGaN結晶をさらに成長させて、厚さ1.8μmの実施例1の第2の窒化物半導体下地層を形成した。   Thereafter, an undoped GaN crystal was further grown under the same conditions as described above to form a second nitride semiconductor underlayer of Example 1 having a thickness of 1.8 μm.

その後、基板の回転数を1200RPMまで上昇させ、縦型MOCVD装置の成長室内の雰囲気の圧力を26.6kPaと低減した状態で、原料ガスとしてV族原料ガスであるアンモニアガス(アンモニアガス流量:25slm)とIII族原料ガスであるTMG(トリメチルガリウム流量:340sccm)との混合ガスを供給(V/III比:656)するとともに、キャリアガスとして水素ガスのみ(流量:153slm)を供給することによって、MOCVD法により、アンドープGaN結晶を72分間成長させて、第2の窒化物半導体下地層上に厚さ5.0μmの第3の窒化物半導体下地層を形成(成長速度:4.17μm/時)して、実施例の窒化物半導体構造を作製した。そして、実施例の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層上に厚さ2.8μmのn型GaNからなるn型窒化物半導体コンタクト層を積層した。   Thereafter, the substrate rotation speed is increased to 1200 RPM, and the pressure of the atmosphere in the growth chamber of the vertical MOCVD apparatus is reduced to 26.6 kPa, and ammonia gas that is a group V source gas (ammonia gas flow rate: 25 slm) ) And a group III source gas TMG (trimethylgallium flow rate: 340 sccm) is supplied (V / III ratio: 656), and only hydrogen gas (flow rate: 153 slm) is supplied as a carrier gas. An undoped GaN crystal is grown for 72 minutes by MOCVD to form a third nitride semiconductor underlayer having a thickness of 5.0 μm on the second nitride semiconductor underlayer (growth rate: 4.17 μm / hour) Thus, the nitride semiconductor structure of the example was manufactured. Then, an n-type nitride semiconductor contact layer made of n-type GaN having a thickness of 2.8 μm was stacked on the third nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the example.

その後、従来から用いられている方法によって、n型窒化物半導体コンタクト層上に、n型窒化物半導体超格子層、窒化物半導体発光層、p型窒化物半導体クラッド層、p型窒化物半導体コンタクト層および透光性電極層をこの順に積層した。   Thereafter, an n-type nitride semiconductor superlattice layer, a nitride semiconductor light emitting layer, a p-type nitride semiconductor cladding layer, and a p-type nitride semiconductor contact are formed on the n-type nitride semiconductor contact layer by a conventionally used method. A layer and a translucent electrode layer were laminated in this order.

その後、従来から用いられている方法によって、n型窒化物半導体コンタクト層の表面を露出させ、n型窒化物半導体コンタクト層の露出表面にn側電極を形成し、透光性電極層の表面上にp側電極を形成した。   Thereafter, the surface of the n-type nitride semiconductor contact layer is exposed by a conventionally used method, an n-side electrode is formed on the exposed surface of the n-type nitride semiconductor contact layer, and the surface of the translucent electrode layer is formed. A p-side electrode was formed.

その後、透光性電極層、p型窒化物半導体コンタクト層、p型窒化物半導体クラッド層、窒化物半導体発光層、n型窒化物半導体超格子層およびn型窒化物半導体コンタクト層のそれぞれの表面をSiO2からなる絶縁保護膜で覆った。 Thereafter, the respective surfaces of the translucent electrode layer, the p-type nitride semiconductor contact layer, the p-type nitride semiconductor cladding layer, the nitride semiconductor light emitting layer, the n-type nitride semiconductor superlattice layer, and the n-type nitride semiconductor contact layer Was covered with an insulating protective film made of SiO 2 .

その後、従来から用いられている方法によって、チップ状に分割して、実施例の窒化物半導体発光ダイオード素子を作製した。   Thereafter, the nitride semiconductor light-emitting diode device of the example was fabricated by dividing into chips by a conventionally used method.

<比較例>
第3の窒化物半導体下地層を以下のようにして作製したこと以外は実施例と同様にして比較例の窒化物半導体構造を作製した。
<Comparative example>
A comparative nitride semiconductor structure was fabricated in the same manner as in the example except that the third nitride semiconductor underlayer was fabricated as follows.

基板の回転数を1200RPMまで上昇させ、縦型MOCVD装置の成長室内の雰囲気の圧力を17.2kPaとした状態で、原料ガスとしてV族原料ガスであるアンモニアガス(アンモニアガス流量:25slm)とIII族原料ガスであるTMG(トリメチルガリウム流量:274sccm)との混合ガスを供給(V/III比:814)するとともに、キャリアガスとして水素ガスのみ(流量:198slm)を供給することによって、MOCVD法により、アンドープGaN結晶を140分間成長させて、第2の窒化物半導体下地層上に厚さ5.0μmの第3の窒化物半導体下地層を形成(成長速度:2.14μm/時)して、比較例の窒化物半導体構造を作製した。その後、実施例と同様にして、比較例の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層上に厚さ2.8μmのn型GaNからなるn型窒化物半導体コンタクト層を積層した。   In a state where the rotation speed of the substrate is increased to 1200 RPM and the pressure of the atmosphere in the growth chamber of the vertical MOCVD apparatus is 17.2 kPa, ammonia gas (ammonia gas flow rate: 25 slm) which is a group V source gas and III By supplying a mixed gas with TMG (trimethylgallium flow rate: 274 sccm) which is a group source gas (V / III ratio: 814) and supplying only hydrogen gas (flow rate: 198 slm) as a carrier gas, Then, an undoped GaN crystal is grown for 140 minutes to form a third nitride semiconductor underlayer having a thickness of 5.0 μm on the second nitride semiconductor underlayer (growth rate: 2.14 μm / hour), A nitride semiconductor structure of a comparative example was produced. Thereafter, in the same manner as in the example, an n-type nitride semiconductor contact layer made of n-type GaN having a thickness of 2.8 μm was laminated on the third nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the comparative example.

<評価>
上記のようにして作製した実施例の窒化物半導体構造と、比較例の窒化物半導体構造とについて、第3の窒化物半導体下地層上にn型窒化物半導体コンタクト層を形成した段階で、(1)層厚の面内分布、(2)シート抵抗の面内分布、(3)結晶性、(4)反りの大きさ、および(5)表面モフォロジーおよび結晶欠陥について、それぞれ評価した。
<Evaluation>
Regarding the nitride semiconductor structure of the example manufactured as described above and the nitride semiconductor structure of the comparative example, at the stage of forming the n-type nitride semiconductor contact layer on the third nitride semiconductor underlayer ( 1) In-plane distribution of layer thickness, (2) In-plane distribution of sheet resistance, (3) Crystallinity, (4) Warpage magnitude, and (5) Surface morphology and crystal defects were evaluated.

(1)層厚の面内分布
第1の窒化物半導体下地層からn型窒化物半導体コンタクト層までの層厚の面内分布をフォトルミネッセンス測定法により測定した。層厚は、分光干渉を利用し、分光器で波長ごとの分光反射率を決定して算出した。図21(a)に実施例の層厚の面内分布を示し、図21(b)に比較例の層厚の面内分布を示す。
(1) In-plane distribution of layer thickness The in-plane distribution of the layer thickness from the first nitride semiconductor underlayer to the n-type nitride semiconductor contact layer was measured by a photoluminescence measurement method. The layer thickness was calculated by determining spectral reflectance for each wavelength with a spectroscope using spectral interference. FIG. 21A shows the in-plane distribution of the layer thickness of the example, and FIG. 21B shows the in-plane distribution of the layer thickness of the comparative example.

図21(a)と図21(b)とを比較すると、図21(b)に示す比較例の層厚の面内分布は、n型窒化物半導体コンタクト層の表面の中心から端部にかけて等高線状に層厚が厚くなっていた。しかしながら、図21(a)に示す実施例の層厚の面内分布においては、そのような等高線状の分布とはなっていなかった。また、実施例の層厚の面内分布の層厚の偏差には大きな差が現れておらず、比較例の層厚の面内分布では現れていたオリエンテーションフラットから時計方向にかけて存在する端部の層厚部もその発生が抑制されていた。したがって、この結果から、実施例の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層は、比較例の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層と比べて、表面が平坦であると考えられる。   When comparing FIG. 21A and FIG. 21B, the in-plane distribution of the layer thickness of the comparative example shown in FIG. 21B is a contour line from the center to the end of the surface of the n-type nitride semiconductor contact layer. The layer thickness was thick. However, in the in-plane distribution of the layer thickness in the example shown in FIG. 21A, such a contour distribution was not obtained. In addition, a large difference does not appear in the deviation of the layer thickness of the in-plane distribution of the layer thickness of the example, and the end portion existing from the orientation flat to the clockwise direction that appeared in the in-plane distribution of the layer thickness of the comparative example is not shown. The generation of the layer thickness portion was also suppressed. Therefore, from this result, the surface of the third nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the example is flatter than that of the third nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the comparative example. Conceivable.

(2)シート抵抗の面内分布
図22(a)に実施例のシート抵抗の面内分布を示し、図22(b)に比較例のシート抵抗の面内分布を示す。ここで、シート抵抗は、非接触のシート抵抗測定器を用いて測定した。
(2) In-plane distribution of sheet resistance FIG. 22A shows the in-plane distribution of sheet resistance of the example, and FIG. 22B shows the in-plane distribution of sheet resistance of the comparative example. Here, the sheet resistance was measured using a non-contact sheet resistance measuring instrument.

図22(a)と図22(b)とを比較すると、図22(a)に示す実施例のシート抵抗の面内分布の方が、図22(b)に示す比較例のシート抵抗の面内分布のと比べて、均一性が高かいように見受けられたが、シート抵抗の平均値には差異が見られなかった。   When comparing FIG. 22A and FIG. 22B, the in-plane distribution of the sheet resistance of the embodiment shown in FIG. 22A is more in the surface of the sheet resistance of the comparative example shown in FIG. Although it seemed that the uniformity was higher than that of the internal distribution, there was no difference in the average value of the sheet resistance.

(3)結晶性
実施例と比較例の窒化物半導体構造の第3の窒化物半導体下地層上に形成されたn型窒化物半導体コンタクト層の結晶性をX線ロッキングカーブ回折法(XRC)によって評価した。
(3) Crystallinity The crystallinity of the n-type nitride semiconductor contact layer formed on the third nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the example and the comparative example is determined by X-ray rocking curve diffraction (XRC). evaluated.

ω測定によるGaN(0004)面のピーク半値幅は、実施例が30arcsec、比較例が30arcsecであり、GaN(10−12)面のピーク半値幅は、実施例が116arcsec、比較例が113arcsecであり、両者に大きな差は見られなかった。この結果から、実施例および比較例のいずれの窒化物半導体構造においても、第3の窒化物半導体下地層は良好な結晶性を有しているものと考えられる。   The peak half-value width of the GaN (0004) plane by ω measurement is 30 arcsec for the example and 30 arcsec for the comparative example, and the peak half-value width for the GaN (10-12) plane is 116 arcsec for the example and 113 arcsec for the comparative example. There was no significant difference between the two. From this result, it is considered that the third nitride semiconductor underlayer has good crystallinity in any of the nitride semiconductor structures of the example and the comparative example.

これは、実施例と比較例の窒化物半導体構造の第1の窒化物半導体下地層および第2の窒化物半導体下地層の成長条件が同一であるため、実施例と比較例とにおいて、これらの層のファセット面の形状に差異が無かったためと考えられる。   This is because the growth conditions of the first nitride semiconductor underlayer and the second nitride semiconductor underlayer of the nitride semiconductor structure of the example and the comparative example are the same. This is probably because there was no difference in the shape of the facets of the layers.

(4)反りの大きさ
実施例と比較例のそれぞれについて、n型窒化物半導体コンタクト層の形成後のウエハの反りについて測定した。ウエハの反りは、図23の模式的側面図に示すように、基準平面を最小二乗平面として非吸着での全測定点データの最大値と最小値の差の値を反りの大きさとした。
(4) Warpage magnitude The warpage of the wafer after the formation of the n-type nitride semiconductor contact layer was measured for each of the example and the comparative example. As shown in the schematic side view of FIG. 23, the warpage of the wafer was determined by setting the difference between the maximum value and the minimum value of all the measurement point data in the non-adsorption state as the reference plane as the least square plane.

その結果、実施例のウエハの反りは97μmであり、比較例のウエハの反りは100μmであって、実施例の方が比較例よりも反りが抑制できていることが確認された。したがって、この結果から、実施例の窒化物半導体構造の方が、比較例の窒化物半導体構造よりも反りが抑制できていると考えられる。   As a result, the warpage of the wafer of the example was 97 μm, the warpage of the wafer of the comparative example was 100 μm, and it was confirmed that the warpage of the example was suppressed more than that of the comparative example. Therefore, from this result, it is considered that the warpage of the nitride semiconductor structure of the example can be suppressed more than the nitride semiconductor structure of the comparative example.

(5)表面モフォロジーおよび結晶欠陥
実施例と比較例のそれぞれについて、n型窒化物半導体コンタクト層の形成後のウエハの表面モフォロジーおよび結晶欠陥を観察した。ここで、表面モフォロジーは、微分干渉顕微鏡(金属顕微鏡)によって観察することにより評価した。また、結晶欠陥は、EPD(エッチピット密度)測定により評価した。
(5) Surface morphology and crystal defects The surface morphology and crystal defects of the wafer after the formation of the n-type nitride semiconductor contact layer were observed for each of the examples and comparative examples. Here, the surface morphology was evaluated by observing with a differential interference microscope (metal microscope). The crystal defects were evaluated by EPD (etch pit density) measurement.

図24(a)および図24(b)に、実施例のウエハの表面モフォロジーの微分干渉顕微鏡(金属顕微鏡)による観察像を示し、図24(c)および図24(d)に、実施例のウエハのEPD測定による結晶欠陥の観察像を示す。ここで、図24(a)および図24(c)がそれぞれ5倍の倍率での観察像であり、図24(b)および図24(d)がそれぞれ20倍の倍率での観察像である。   FIGS. 24A and 24B show observation images of the surface morphology of the wafer of the example using a differential interference microscope (metal microscope), and FIGS. 24C and 24D show the example. The observation image of the crystal defect by the EPD measurement of a wafer is shown. Here, FIG. 24A and FIG. 24C are observation images at a magnification of 5 times, respectively, and FIG. 24B and FIG. 24D are observation images at a magnification of 20 times, respectively. .

図25(a)および図25(b)に、比較例のウエハの表面モフォロジーの微分干渉顕微鏡(金属顕微鏡)による観察像を示し、図25(c)および図25(d)に、比較例のウエハのEPD測定による結晶欠陥の観察像を示す。ここで、図25(a)および図25(c)がそれぞれ5倍の倍率での観察像であり、図25(b)および図25(d)がそれぞれ20倍の倍率での観察像である。   25 (a) and 25 (b) show images of the surface morphology of the wafer of the comparative example observed with a differential interference microscope (metal microscope), and FIGS. 25 (c) and 25 (d) show the comparative example. The observation image of the crystal defect by the EPD measurement of a wafer is shown. Here, FIG. 25 (a) and FIG. 25 (c) are observation images at a magnification of 5 times, respectively, and FIG. 25 (b) and FIG. 25 (d) are observation images at a magnification of 20 times, respectively. .

図24(a)〜(d)と、図25(a)〜(d)との比較から明らかなように、実施例と比較例のウエハの表面モフォロジーおよび結晶欠陥にほとんど差異は見られなかった。   As apparent from the comparison between FIGS. 24A to 24D and FIGS. 25A to 25D, there was almost no difference in the surface morphology and crystal defects of the wafers of the example and the comparative example. .

<まとめ>
以上の実施例と比較例との比較から、以下の1)〜3)の条件を満たすことによって、第3の窒化物半導体下地層の成長時間を140分間から72分間に大幅に短縮して、平坦な表面を有し、結晶性が高く、反りが抑えられた第3の窒化物半導体下地層を成長させることができる。これにより、III族原料ガスの使用量を大幅に低減することが可能となり、比較例のように端部に局所的に大きな層厚を有するエッジ部の発生を抑制することができる。
<Summary>
From the comparison between the above example and the comparative example, by satisfying the following conditions 1) to 3), the growth time of the third nitride semiconductor underlayer is greatly reduced from 140 minutes to 72 minutes, A third nitride semiconductor underlayer having a flat surface, high crystallinity, and reduced warpage can be grown. Thereby, it becomes possible to reduce the usage-amount of group III source gas significantly, and generation | occurrence | production of the edge part which has a large layer thickness locally at an edge part like a comparative example can be suppressed.

1)III族原料ガスであるTMGの流量を274sccmから340sccmに増加させる。   1) The flow rate of TMG, which is a group III source gas, is increased from 274 sccm to 340 sccm.

2)キャリアガスである水素ガスの流量を198slmから153slmに減少させる。   2) Decrease the flow rate of hydrogen gas as the carrier gas from 198 slm to 153 slm.

3)第3の窒化物半導体下地層の成長時の圧力を17.2kPaから26.6kPaに増加させる。   3) Increase the pressure during the growth of the third nitride semiconductor underlayer from 17.2 kPa to 26.6 kPa.

また、III族原料ガスの流量を増加させただけでは、上記のような大幅な成長時間の短縮を望むことはできないが、キャリアガスである水素ガスの流量を153slmに減少させることによって、第3の窒化物半導体下地層の成長時における成長室内のIII族原料ガスの濃度を上昇させることによって、上記の大幅な成長時間の短縮を望むことができる。このとき、縦型MOCVD装置の成長室の排気装置の排気速度を低下させて、成長室内でIII族原料ガスを滞留させることにより、第3の窒化物半導体下地層の成長速度をさらに大きくすることができる。   Further, it is not possible to desire a significant reduction in the growth time as described above only by increasing the flow rate of the group III source gas. However, by reducing the flow rate of the hydrogen gas that is the carrier gas to 153 slm, By increasing the concentration of the group III source gas in the growth chamber during the growth of the nitride semiconductor underlayer, it is possible to reduce the growth time. At this time, the growth rate of the third nitride semiconductor underlayer is further increased by lowering the exhaust rate of the exhaust device of the growth chamber of the vertical MOCVD apparatus and retaining the group III source gas in the growth chamber. Can do.

今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。   It should be understood that the embodiments and examples disclosed herein are illustrative and non-restrictive in every respect. The scope of the present invention is defined by the terms of the claims, rather than the description above, and is intended to include any modifications within the scope and meaning equivalent to the terms of the claims.

本発明は、窒化物半導体構造の製造方法に利用することができ、また窒化物半導体発光ダイオード素子および窒化物半導体トランジスタ素子の製造方法に利用することもできる。   The present invention can be used in a method for manufacturing a nitride semiconductor structure, and can also be used in a method for manufacturing a nitride semiconductor light-emitting diode element and a nitride semiconductor transistor element.

1 基板、1a 凸部、1b 凹部、1c 先端部、1t 三角形、2 窒化物半導体中間層、3 第1の窒化物半導体下地層、3c 第1の平坦領域、3d 粗面領域、3f 第1の斜めファセット面、4 第2の窒化物半導体下地層、4c 第2の平坦領域、4r 第2の斜めファセット面、5 第3の窒化物半導体下地層、5U 上面、7 n型窒化物半導体コンタクト層、9 n型窒化物半導体クラッド層、11 窒化物半導体活性層、13 p型窒化物半導体クラッド層、15 p型窒化物半導体コンタクト層、19 透光性電極層、20 n側電極、21 p側電極、23 絶縁保護膜、30 第1のリードフレーム、31 第2のリードフレーム、33 第1のワイヤ、34 第2のワイヤ、35 モールド樹脂、40 表面、71 窒化物半導体電子走行層、73 n型窒化物半導体電子供給層、75S ソースコンタクト層、75D ドレインコンタクト層、77 ゲート電極、78S ソース電極、78D ドレイン電極、100 窒化物半導体発光ダイオード素子、110 発光装置、300 窒化物半導体トランジスタ素子。   1 substrate 1a convex portion 1b concave portion 1c tip portion 1t triangle 2 nitride semiconductor intermediate layer 3 first nitride semiconductor underlayer 3c first flat region 3d rough surface region 3f first Oblique facet surface, 4 second nitride semiconductor underlayer, 4c second flat region, 4r second oblique facet surface, 5 third nitride semiconductor underlayer, 5U upper surface, 7 n-type nitride semiconductor contact layer , 9 n-type nitride semiconductor clad layer, 11 nitride semiconductor active layer, 13 p-type nitride semiconductor clad layer, 15 p-type nitride semiconductor contact layer, 19 translucent electrode layer, 20 n-side electrode, 21 p-side Electrode, 23 Insulating protective film, 30 First lead frame, 31 Second lead frame, 33 First wire, 34 Second wire, 35 Mold resin, 40 Surface, 71 Nitride semiconductor Child traveling layer, 73 n-type nitride semiconductor electron supply layer, 75S source contact layer, 75D drain contact layer, 77 gate electrode, 78S source electrode, 78D drain electrode, 100 nitride semiconductor light emitting diode element, 110 light emitting device, 300 nitride Semiconductor transistor element.

Claims (2)

凹部と前記凹部の間に設けられた凸部とを表面に有する三方晶コランダムまたは六方晶の結晶からなる基板を準備する工程と、
前記基板上に窒化物半導体中間層を形成する工程と、
前記窒化物半導体中間層上に第1の窒化物半導体下地層を形成する工程と、
前記第1の窒化物半導体下地層上に第2の窒化物半導体下地層を形成する工程と、
前記第2の窒化物半導体下地層上に第3の窒化物半導体下地層をMOCVD法により形成する工程と、を含み、
前記第1の窒化物半導体下地層の表面は、第1の斜めファセット面と、第1の平坦領域とを有しており、
前記第1の窒化物半導体下地層の前記表面における前記第1の斜めファセット面の面積割合が、前記第1の平坦領域の面積割合よりも小さく、
前記第2の窒化物半導体下地層は、前記凸部を取り囲む第2の斜めファセット面を有し、
前記第3の窒化物半導体下地層の下面は、前記第2の斜めファセット面に接し、
前記第3の窒化物半導体下地層を形成する工程において、前記第3の窒化物半導体下地層の成長時に単位時間当たりに供給されるV族原料ガスのモル量と単位時間当たりに供給されるIII族原料ガスのモル量との比であるV/III比を700以下とし、前記第3の窒化物半導体下地層の成長時の圧力を26.6kPa以上とし、前記第3の窒化物半導体下地層の成長速度を2.5μm/時以上とする、窒化物半導体構造の製造方法。
Preparing a substrate made of a trigonal corundum or hexagonal crystal having a concave portion and a convex portion provided between the concave portions on the surface;
Forming a nitride semiconductor intermediate layer on the substrate;
Forming a first nitride semiconductor underlayer on the nitride semiconductor intermediate layer;
Forming a second nitride semiconductor underlayer on the first nitride semiconductor underlayer;
Forming a third nitride semiconductor underlayer by MOCVD on the second nitride semiconductor underlayer,
The surface of the first nitride semiconductor underlayer has a first oblique facet surface and a first flat region,
An area ratio of the first oblique facet surface on the surface of the first nitride semiconductor underlayer is smaller than an area ratio of the first flat region;
The second nitride semiconductor underlayer has a second oblique facet surface surrounding the convex portion,
A lower surface of the third nitride semiconductor underlayer is in contact with the second oblique facet surface;
In the step of forming the third nitride semiconductor underlayer, the molar amount of the group V source gas supplied per unit time during the growth of the third nitride semiconductor underlayer and the III supplied per unit time The V / III ratio, which is the ratio to the molar amount of the group source gas, is 700 or less, the pressure during growth of the third nitride semiconductor underlayer is 26.6 kPa or more, and the third nitride semiconductor underlayer A method for manufacturing a nitride semiconductor structure, wherein the growth rate of the semiconductor is 2.5 μm / hour or more.
前記第3の窒化物半導体下地層を形成する工程において、前記第3の窒化物半導体下地層の成長時に198slm未満の水素を供給する、請求項1に記載の窒化物半導体構造の製造方法。   2. The method of manufacturing a nitride semiconductor structure according to claim 1, wherein in the step of forming the third nitride semiconductor underlayer, hydrogen of less than 198 slm is supplied during the growth of the third nitride semiconductor underlayer.
JP2011224623A 2011-10-12 2011-10-12 Method of manufacturing nitride semiconductor structure Pending JP2013084832A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011224623A JP2013084832A (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method of manufacturing nitride semiconductor structure
TW101136604A TWI520325B (en) 2011-10-12 2012-10-03 Manufacture of nitride semiconductor structures
CN201210385352.4A CN103050594B (en) 2011-10-12 2012-10-12 The manufacture method of nitride semiconductor structure

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2011224623A JP2013084832A (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method of manufacturing nitride semiconductor structure

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2013084832A true JP2013084832A (en) 2013-05-09

Family

ID=48063167

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2011224623A Pending JP2013084832A (en) 2011-10-12 2011-10-12 Method of manufacturing nitride semiconductor structure

Country Status (3)

Country Link
JP (1) JP2013084832A (en)
CN (1) CN103050594B (en)
TW (1) TWI520325B (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3007237A1 (en) * 2013-05-31 2016-04-13 Asahi Kasei E-Materials Corporation Led pattern wafer, led epitaxial wafer, and production method for led epitaxial wafer
JP2017139253A (en) * 2016-02-01 2017-08-10 パナソニック株式会社 Method of manufacturing epitaxial substrate
US10353286B2 (en) 2014-10-07 2019-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Imprint method, imprint apparatus, and article manufacturing method

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20180083163A1 (en) * 2016-09-21 2018-03-22 Tqyqda Gosei Co. , Ltd. Light-emitting device and method of manufacturing the same
JP6995304B2 (en) * 2016-12-06 2022-01-14 株式会社サイオクス Nitride semiconductor template manufacturing method, nitride semiconductor template and nitride semiconductor device

Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002289540A (en) * 2001-03-27 2002-10-04 Mitsubishi Cable Ind Ltd METHOD FOR PRODUCING GaN-BASED SEMICONDUCTOR CRYSTAL AND GaN-BASED SEMICONDUCTOR BASIC MATERIAL
JP2003324069A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Substrate for growing gallium nitride, method of manufacturing substrate for growing gallium nitride and method of manufacturing gallium nitride substrate
JP2006013476A (en) * 1997-09-01 2006-01-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Iii-v compound semiconductor and its manufacturing method, and semiconductor device
JP2006278751A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd Garium nitride-based semiconductor light emitting element
JP2006352084A (en) * 2005-05-16 2006-12-28 Sony Corp Light emitting diode, manufacturing method thereof, integrated light emitting diode and manufacturing method thereof, growth method of nitride iii-v compound semiconductor, light source cell unit, light emitting diode backlight, light emitting diode display, and electronic apparatus
JP2007184503A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Mitsubishi Chemicals Corp Semiconductor member and manufacturing method thereof
JP2007254258A (en) * 2005-06-06 2007-10-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor substrate and method for producing the same
JP2007266625A (en) * 2000-09-18 2007-10-11 Mitsubishi Cable Ind Ltd Semiconductor base material
WO2009142265A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 昭和電工株式会社 Iii nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same, and lamp

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100453712C (en) * 2003-08-28 2009-01-21 日立电线株式会社 III-V nitride semiconductor substrate and its production method
KR20060127743A (en) * 2005-06-06 2006-12-13 스미토모덴키고교가부시키가이샤 Nitride semiconductor substrate and method for manufacturing the same
CN1992359B (en) * 2005-09-22 2012-12-12 索尼株式会社 Light-emitting diode and method for manufacturing the same

Patent Citations (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006013476A (en) * 1997-09-01 2006-01-12 Sumitomo Chemical Co Ltd Iii-v compound semiconductor and its manufacturing method, and semiconductor device
JP2007266625A (en) * 2000-09-18 2007-10-11 Mitsubishi Cable Ind Ltd Semiconductor base material
JP2002289540A (en) * 2001-03-27 2002-10-04 Mitsubishi Cable Ind Ltd METHOD FOR PRODUCING GaN-BASED SEMICONDUCTOR CRYSTAL AND GaN-BASED SEMICONDUCTOR BASIC MATERIAL
JP2003324069A (en) * 2002-04-30 2003-11-14 Sumitomo Electric Ind Ltd Substrate for growing gallium nitride, method of manufacturing substrate for growing gallium nitride and method of manufacturing gallium nitride substrate
JP2006278751A (en) * 2005-03-29 2006-10-12 Mitsubishi Cable Ind Ltd Garium nitride-based semiconductor light emitting element
JP2006352084A (en) * 2005-05-16 2006-12-28 Sony Corp Light emitting diode, manufacturing method thereof, integrated light emitting diode and manufacturing method thereof, growth method of nitride iii-v compound semiconductor, light source cell unit, light emitting diode backlight, light emitting diode display, and electronic apparatus
JP2007254258A (en) * 2005-06-06 2007-10-04 Sumitomo Electric Ind Ltd Nitride semiconductor substrate and method for producing the same
JP2007184503A (en) * 2006-01-10 2007-07-19 Mitsubishi Chemicals Corp Semiconductor member and manufacturing method thereof
WO2009142265A1 (en) * 2008-05-21 2009-11-26 昭和電工株式会社 Iii nitride semiconductor light emitting element and method for manufacturing the same, and lamp

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
F. SHAHEDIPOUR-SANDVIK, 外7名: "Strain dependent facet stabilization in selective-area heteroepitaxial growth of GaN nanostructures", APPLIED PHYSICS LETTERS, vol. 87, JPN7016000556, 29 November 2005 (2005-11-29), US, pages 233108 - 1, ISSN: 0003269892 *
M. SUMIYA, 外9名: "Growth mode and surface morphology of a GaN film deposited along the N-face polar direction on c-pla", JOURNAL OF APPLIED PHYSICS, vol. 88, no. 2, JPN7016000557, 15 July 2000 (2000-07-15), US, pages 1158 - 1165, XP012051168, ISSN: 0003269893, DOI: 10.1063/1.373791 *

Cited By (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP3007237A1 (en) * 2013-05-31 2016-04-13 Asahi Kasei E-Materials Corporation Led pattern wafer, led epitaxial wafer, and production method for led epitaxial wafer
EP3007237A4 (en) * 2013-05-31 2016-04-27 Asahi Kasei E Materials Corp Led pattern wafer, led epitaxial wafer, and production method for led epitaxial wafer
US9660141B2 (en) 2013-05-31 2017-05-23 Asahi Kasei E-Materials Corporation Pattern wafer for LEDs, epitaxial wafer for LEDs and method of manufacturing the epitaxial wafer for LEDs
KR101843627B1 (en) * 2013-05-31 2018-03-29 아사히 가세이 가부시키가이샤 Led pattern wafer, led epitaxial wafer, and production method for led epitaxial wafer
US10353286B2 (en) 2014-10-07 2019-07-16 Canon Kabushiki Kaisha Imprint method, imprint apparatus, and article manufacturing method
US10416553B2 (en) 2014-10-07 2019-09-17 Canon Kabushiki Kaisha Imprint method, imprint apparatus, and article manufacturing method
JP2017139253A (en) * 2016-02-01 2017-08-10 パナソニック株式会社 Method of manufacturing epitaxial substrate

Also Published As

Publication number Publication date
TWI520325B (en) 2016-02-01
TW201320330A (en) 2013-05-16
CN103050594A (en) 2013-04-17
CN103050594B (en) 2015-09-30

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5955226B2 (en) Nitride semiconductor structure, nitride semiconductor light emitting device, nitride semiconductor transistor device, method for manufacturing nitride semiconductor structure, and method for manufacturing nitride semiconductor device
KR101409112B1 (en) Production of Semiconductor Devices
JP5489117B2 (en) Nitride semiconductor device, method for manufacturing nitride semiconductor device, method for manufacturing nitride semiconductor layer, and nitride semiconductor light emitting device
JP6218728B2 (en) Nitride semiconductor device structure and manufacturing method thereof
JP2011084469A (en) METHOD AND INGOT FOR MANUFACTURING GaN SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE
KR20020071787A (en) Group ⅲ-ⅴ compound semiconductor crystal structure and method of epitaxial growth of the same as well as semiconductor device including the same
JP4055304B2 (en) Method for producing gallium nitride compound semiconductor
JP4644942B2 (en) Crystal film, crystal substrate, and method of manufacturing semiconductor device
JP2001185493A (en) Method of manufacturing group iii nitride-based compound semiconductor, and group iii nitride based compound semiconductor device
JP5065625B2 (en) Manufacturing method of GaN single crystal substrate
TWI520325B (en) Manufacture of nitride semiconductor structures
JP4406999B2 (en) Group III nitride compound semiconductor manufacturing method and group III nitride compound semiconductor device
JP4581478B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor
JP4482490B2 (en) Group III nitride semiconductor substrate and group III nitride semiconductor substrate manufacturing method
JP2005213075A (en) GaN SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE, ITS PRODUCING METHOD, AND LIGHT EMITTING DEVICE
JP4055303B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor and semiconductor device
JP6124740B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device manufacturing method, nitride semiconductor light emitting device, and base substrate for nitride semiconductor light emitting device
JP3438675B2 (en) Method for growing nitride semiconductor
JP4140595B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor
JP4172444B2 (en) Method for producing gallium nitride compound semiconductor
JP4055763B2 (en) Gallium nitride compound semiconductor and semiconductor substrate
JP5027743B2 (en) Semiconductor device, nitride semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP4900254B2 (en) Method for producing epitaxial wafer
JP2005060227A (en) Gallium nitride-based compound semiconductor and semiconductor substrate
JP2006013051A (en) Nitride semiconductor element and its manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20141001

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20150611

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20150616

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20150803

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20160315