JP2018067722A - 窒化物半導体素子およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】サファイア基板10のc面側の表面にマスクMを設けてドライエッチングすることで、底面が円形状の凸部11を複数形成する第1エッチング工程と、凸部が形成されたサファイア基板をウェットエッチングすることで、凸部の底面を円形状に維持したまま先端を三角錐状に形成する第2エッチング工程と、サファイア基板の凸部が形成された側の面上に半導体層を成長させる半導体層成長工程と、を含む。
【選択図】図4
Description
そして、前記したような凸部の傾斜面からの窒化物半導体の成長は、サファイア基板のc面からの窒化物半導体の横方向の成長に対して影響し、当該c面からの成長を阻害する。
本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子の構成について、図1〜図3を参照しながら説明する。窒化物半導体素子1は、例えばLEDであり、図1に示すように、窒化物半導体素子用基板であるサファイア基板10と、バッファ層20と、半導体層30とが積層された構造を備えている。
以下、サファイア基板10上における窒化物半導体の結晶成長メカニズムと凸部11との関係について、詳細に説明する。
以下、本発明の実施形態に係る窒化物半導体素子1の製造方法について、図4および図5を参照しながら説明する。なお、以下では、窒化物半導体素子1がLEDである場合の製造方法を説明する。
凸部11が柱状や錐台形状等の上面(c面)のある形状であると、上面から窒化物半導体が成長してしまうため、半球状等の上面のない形状であることが好ましい。
10 サファイア基板(窒化物半導体素子用基板)
10a 基板上面(結晶成長面)
11 凸部
111 下凸部
112 上凸部
112a 傾斜面(結晶成長抑制面)
20 バッファ層
30 半導体層
30a 窒化物半導体
31 n型半導体層
32 活性層
33 p型半導体層
40 n電極
50 透明電極
60 p電極
M マスク
SC サファイア結晶
なお、本明細書の開示内容は、以下の態様を含み得る。
(態様1)
サファイア基板のc面側の表面にマスクを設けてドライエッチングすることで、底面が円形状の凸部を複数形成する第1エッチング工程と、
前記凸部が形成された前記サファイア基板をウェットエッチングすることで、前記凸部の底面を円形状に維持したまま先端を三角錐状に形成する第2エッチング工程と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上に窒化物半導体からなる半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
を含む窒化物半導体素子の製造方法。
(態様2)
前記第2エッチング工程は、前記凸部のうち三角錐状に形成される部分である上凸部の高さが前記凸部全体の高さの10%以上を占めるように、前記サファイア基板をウェットエッチングする態様1に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
(態様3)
前記第1エッチング工程は、前記凸部の形状が円錐状またはドーム状になるようにドライエッチングする態様1または態様2に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
(態様4)
底面が円形状で先端は頂点から3つの稜線が伸びた三角錐状であり、かつ前記稜線は上面視においてm軸方向に伸びている凸部を、c面側の表面に複数形成したサファイア基板を準備する基板準備工程と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上に窒化物半導体からなる半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
を含む窒化物半導体素子の製造方法。
(態様5)
前記半導体層成長工程の前に、前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を行う態様1から態様4のいずれか一つに記載の窒化物半導体素子の製造方法。
(態様6)
c面側の表面に、底面が円形状であり、先端は頂点から3つの稜線が伸びた三角錐状であり、かつ前記稜線は上面視においてm軸方向に伸びている凸部が複数形成されたサファイア基板と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された面上に設けられた窒化物半導体からなる半導体層と、
を備える窒化物半導体素子。
(態様7)
前記凸部のうち前記稜線が存在する部分である上凸部の高さは、前記凸部全体の高さの10%以上を占める態様6に記載の窒化物半導体素子。
Claims (7)
- サファイア基板のc面側の表面にマスクを設けてドライエッチングすることで、底面が円形状の凸部を複数形成する第1エッチング工程と、
前記凸部が形成された前記サファイア基板をウェットエッチングすることで、前記凸部の底面を円形状に維持したまま先端を三角錐状に形成する第2エッチング工程と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上に窒化物半導体からなる半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
を含む窒化物半導体素子の製造方法。 - 前記第2エッチング工程は、前記凸部のうち三角錐状に形成される部分である上凸部の高さが前記凸部全体の高さの10%以上を占めるように、前記サファイア基板をウェットエッチングする請求項1に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
- 前記第1エッチング工程は、前記凸部の形状が円錐状またはドーム状になるようにドライエッチングする請求項1または請求項2に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
- 底面が円形状で先端は頂点から3つの稜線が伸びた三角錐状であり、かつ前記稜線は上面視においてm軸方向に伸びている凸部を、c面側の表面に複数形成したサファイア基板を準備する基板準備工程と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上に窒化物半導体からなる半導体層を成長させる半導体層成長工程と、
を含む窒化物半導体素子の製造方法。 - 前記半導体層成長工程の前に、前記サファイア基板の前記凸部が形成された側の面上にバッファ層を形成するバッファ層形成工程を行う請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の窒化物半導体素子の製造方法。
- c面側の表面に、底面が円形状であり、先端は頂点から3つの稜線が伸びた三角錐状であり、かつ前記稜線は上面視においてm軸方向に伸びている凸部が複数形成されたサファイア基板と、
前記サファイア基板の前記凸部が形成された面上に設けられた窒化物半導体からなる半導体層と、
を備える窒化物半導体素子。 - 前記凸部のうち前記稜線が存在する部分である上凸部の高さは、前記凸部全体の高さの10%以上を占める請求項6に記載の窒化物半導体素子。
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