JP2013502728A5 - - Google Patents

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Claims (30)

発光デバイスをファブリケートする方法であって、
表面領域を有する非極性又は半極性のバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することと
前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に第1の厚さの第1のエピタキシャル材料を形成することであって、前記第1のエピタキシャル材料は、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に疑似形態的に形成されることと
前記第1のエピタキシャル材料上に第2の厚さの1つ以上の第2のエピタキシャル材料を形成することであって、前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料は前記第1のエピタキシャル材料と前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料とを備えたエピタキシャルスタック構造を形成するように構成されることと;
を含み、
前記エピタキシャルスタック構造の合計厚さは2ミクロン未満であり前記エピタキシャルスタック構造はn型ガリウム及び窒素含有層とp型ガリウム及び窒素含有層とを備えており;
前記第1のエピタキシャル材料と前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料とを形成することは4ミクロン/時間以上の成長速度によって特徴づけられ;
前記第1のエピタキシャル材料と前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料とを形成することは大気圧で行われ;
前記発光デバイスは2.5時間未満でファブリケートされる
方法。
A light-emitting device a way to Fabry Kate,
Providing a nonpolar or semipolar bulk gallium and nitrogen containing substrate having a surface region ;
Forming a first epitaxial material of a first thickness on the surface region of the bulk gallium and nitrogen containing substrate, wherein the first epitaxial material is the surface of the bulk gallium and nitrogen containing substrate. Being formed pseudomorphically on the region ;
Forming one or more second epitaxial materials of a second thickness on the first epitaxial material, the one or more second epitaxial materials comprising the first epitaxial material and the first epitaxial material; Being configured to form an epitaxial stack structure comprising one or more second epitaxial materials;
Including
The total thickness of the epitaxial stacked structure is less than 2 microns; said epitaxial stacked structure has an n-type gallium and nitrogen containing layer and a p-type gallium and nitrogen containing layer;
Forming the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is characterized by a growth rate of 4 microns / hour or more;
Forming the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is performed at atmospheric pressure;
The method wherein the light emitting device is fabricated in less than 2.5 hours .
前記第1の厚さは1ミクロン未満である請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the first thickness is less than 1 micron.
前記第2の厚さは1ミクロン未満である請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the second thickness is less than 1 micron.
前記第2の厚さは100nm未満である請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the second thickness is less than 100 nm.
前記第1のエピタキシャル材料はスタッッキング欠陥密度が1E4cm−1以下であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the first epitaxial material has a stacking defect density of 1E4 cm −1 or less.
前記第1のエピタキシャル材料は、貫通転位密度が1E8cm−2下であることを特徴とする請求項1に記載の方法。
Said first epitaxial material The method of claim 1, wherein the threading dislocation density is -2 hereinafter 1E8cm.
前記第1のエピタキシャル材料は第1の領域から第2の領域への実質的に均一な欠陥密度を特徴とする請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the first epitaxial material has a substantially uniform defect density from a first region to a second region.
前記第1のエピタキシャル材料と前記表面領域との間に界面を有し、前記界面は1つ以上の核形成層を実質的に含まない請求項1に記載の方法。
Said first epitaxial material and having an interface between the surface region, the method according the interface to I請 Motomeko 1 such contain one or more nucleation layer substantially.
前記合計厚さは1ミクロン未満である請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the total thickness is less than 1 micron.
前記エピタキシャルスタック構造はガリウム及び窒素含有エピタキシャル材料の形成によって特徴付けられる合計成長時間内に形成される請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the epitaxial stack structure is formed within a total growth time characterized by the formation of gallium and nitrogen containing epitaxial materials.
前記合計成長時間は2時間未満である請求項10に記載の方法。
The method of claim 10 , wherein the total growth time is less than 2 hours.
前記エピタキシャルスタック構造は合計成長時間及び温度ランピング時間によって特徴付けられるチャンバ時間内に設けられる請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the epitaxial stack structure is provided within a chamber time characterized by a total growth time and a temperature ramping time.
前記チャンバ時間は1.5時間未満である請求項12に記載の方法。
The chamber time is 1 . 13. The method of claim 12 , wherein the method is less than 5 hours.
前記エピタキシャルスタック構造はチャンバ時間とローディング及びアンローディング時間とによって特徴付けられるサイクル時間内に設けられる請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the epitaxial stack structure is provided within a cycle time characterized by chamber time and loading and unloading times.
前記サイクル時間は2時間未満である請求項14に記載の方法。
The method of claim 14 wherein the cycle time is less than 2 hours.
前記第1のエピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料は単一のチャンバ内において堆積される請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials are deposited in a single chamber.
前記第1のエピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料は、複数のチャンバ内において独立に堆積される請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials are independently deposited in a plurality of chambers.
前記第1のエピタキシャル材料の形成及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料の形成時に決定された温度を維持することを更に含んだ請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, further comprising maintaining a temperature determined during formation of the first epitaxial material and formation of the one or more second epitaxial materials.
オートカセットMOCVDリアクタを用いることを更に含み、前記オートカセットMOCVDリアクタは、2個以上の単一のウエハ又はマルチウエハリアクタのためのウエハプラッタを保持するように構成されている請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, further comprising using an autocassette MOCVD reactor, wherein the autocassette MOCVD reactor is configured to hold wafer platters for two or more single wafer or multi-wafer reactors. Method.
前記エピタキシャルスタック構造は、390〜420nmの波長範囲、420〜460nmの波長範囲、460〜500nmの波長範囲、又は500〜600nmの波長範囲におけるLED発光を形成する請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the epitaxial stack structure forms LED emissions in a wavelength range of 390-420 nm, a wavelength range of 420-460 nm, a wavelength range of 460-500 nm, or a wavelength range of 500-600 nm .
前記ガリウム及び窒素含有基板は非極性表面配向によって特徴付けられる請求項1に記載の方法。
The method of claim 1, wherein the gallium and nitrogen containing substrate is characterized by a nonpolar surface orientation.
前記ガリウム及び窒素含有基板は半極性表面配向によって特徴付けられる請求項1に記載の方法。
The method of claim 1 wherein the gallium and nitrogen containing substrate is thus characterized by a semi-polar surface Oriented.
発光デバイスをファブリケートする方法であって、
表面領域を有する非極性又は半極性のバルクガリウム及び窒素含有基板を提供することと;
第1の厚さの第1のエピタキシャル材料をある成長速度で前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に形成することであって、前記第1のエピタキシャル材料は、前記バルクガリウム及び窒素含有基板の前記表面領域上に疑似形態的に形成されることと
前記第1のエピタキシャル材料上に1つ以上の第2のエピタキシャル材料を形成することであって、前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料はエピタキシャルスタック構造を形成するように構成されることと
を含み、
前記エピタキシャルスタック構造は2ミクロン未満の合計厚さで特徴づけられ、前記エピタキシャルスタック構造は、n型ガリウム及び窒素含有層、少なくとも1つの(Al,Ga,In)N層及び複数の量子井戸構造を含んだ活性領域、AlGaN電子ブロッキング層、並びにp型ガリウム及び窒素含有層を備え;
前記第1エピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2エピタキシャル材料の形成は4ミクロン/時間以上の成長速度によって特徴づけられ;
前記第1のエピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料の形成は大気圧で行われ;
前記発光デバイスは2.5時間未満でファブリケートされる
方法。
A light-emitting device a way to Fabry Kate,
Providing a nonpolar or semipolar bulk gallium and nitrogen containing substrate having a surface region;
Forming a first epitaxial material of a first thickness on the surface region of the bulk gallium and nitrogen containing substrate at a growth rate, the first epitaxial material comprising the bulk gallium and nitrogen containing Being quasi-morphically formed on the surface region of the substrate ;
Forming one or more second epitaxial materials on the first epitaxial material, wherein the one or more second epitaxial materials are configured to form an epitaxial stack structure ;
Only including,
The epitaxial stack structure is characterized by a total thickness of less than 2 microns, the epitaxial stack structure comprising an n-type gallium and nitrogen containing layer, at least one (Al, Ga, In) N layer and a plurality of quantum well structures. Comprising a contained active region, an AlGaN electron blocking layer, and a p-type gallium and nitrogen containing layer;
Formation of the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is characterized by a growth rate of 4 microns / hour or more;
Forming the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is performed at atmospheric pressure;
The light emitting device is fabricated in less than 2.5 hours
Method.
前記第1のエピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料の形成は950℃〜1,200℃の温度範囲において行われる請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23 , wherein the formation of the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is performed in a temperature range of 950C to 1,200C .
前記提供はチャンバ内において維持されたオートカセットから前記バルクガリウム及び窒素含有基板を選択することを含んでいる請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23 , wherein the providing includes selecting the bulk gallium and nitrogen containing substrate from an autocassette maintained in a chamber.
前記第1のエピタキシャル材料及び前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料の形成は大気圧MOCVDチャンバ内において行われる請求項23に記載の方法。
24. The method of claim 23 , wherein the formation of the first epitaxial material and the one or more second epitaxial materials is performed in an atmospheric pressure MOCVD chamber.
記第1のエピタキシャル材料は、5×5平方ミクロンにおける表面粗さが2nmRMS以下であることを特徴とする請求項23に記載の方法。
Before SL first epitaxial material The method of claim 23, wherein the surface roughness of 5 × 5 square microns is 2 NmRMS less.
1のエピタキシャル材料はn型材料である請求項23に記載の方法。
The method of claim 23 , wherein the first epitaxial material is an n-type material.
前記1つ以上の第2のエピタキシャル材料はp型材料を含んでいる請求項23に記載の方法。
The method of claim 23 wherein the one or more second epitaxial material containing a p-type material.
前記第1のエピタキシャル材料はスタッッキング欠陥密度が1E4cm−1以下であることを特徴とする請求項23に記載の方法。 24. The method of claim 23 , wherein the first epitaxial material has a stacking defect density of 1E4 cm < -1 > or less.
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