JP2987111B2 - Semiconductor device and manufacturing method thereof - Google Patents

Semiconductor device and manufacturing method thereof

Info

Publication number
JP2987111B2
JP2987111B2 JP23051296A JP23051296A JP2987111B2 JP 2987111 B2 JP2987111 B2 JP 2987111B2 JP 23051296 A JP23051296 A JP 23051296A JP 23051296 A JP23051296 A JP 23051296A JP 2987111 B2 JP2987111 B2 JP 2987111B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
semiconductor
sapphire substrate
semiconductor device
conductivity type
cladding layer
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.)
Expired - Lifetime
Application number
JP23051296A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPH09129928A (en
Inventor
康一 新田
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.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba 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 Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP23051296A priority Critical patent/JP2987111B2/en
Publication of JPH09129928A publication Critical patent/JPH09129928A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP2987111B2 publication Critical patent/JP2987111B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Mechanical Treatment Of Semiconductor (AREA)
  • Dicing (AREA)
  • Semiconductor Memories (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】この発明はサファイア基板を
用いた半導体装置、特にサファイア基板を用いた発光ダ
イオード素子や集積回路等の半導体装置及びその製造方
法に関する。
The present invention relates to a semiconductor device using a sapphire substrate, and more particularly to a semiconductor device using a sapphire substrate, such as a light emitting diode element or an integrated circuit, and a method of manufacturing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、GaN、Inx Ga1-x N、Ga
x Al1-x Nといった、窒化ガリウム(GaN)系 III
−V族化合物半導体が、青色LEDや青色レーザーダイ
オード(LD)の材料として、注目されている。このG
aN系化合物半導体を使うことによって、ある程度の発
光強度の青色素子を得ることが可能となってきた。これ
らのGaN系化合物半導体を使った青色発光素子は基板
としてサファイア基板を用いており、例えば、特開平4
−321280号公報その他に幾つかの提案がされてい
る。図6に、このような従来のLEDの基本構造の一例
を示す。すなわち、青色発光素子2は、サファイヤ基板
100の上にバッファ層201を介して積層されたn型
GaN半導体層202、p型GaN半導体層203から
なっている。これらn型GaN半導体層202、p型G
aN半導体層203間のpn接合領域に、キャリアを注
入することによって発光を行うことができる。
2. Description of the Related Art In recent years, GaN, In x Ga 1 -xN, Ga
such x Al 1-x N, gallium nitride (GaN) based III
-Group V compound semiconductors are drawing attention as materials for blue LEDs and blue laser diodes (LDs). This G
By using an aN-based compound semiconductor, it has become possible to obtain a blue device having a certain luminous intensity. These blue light-emitting devices using a GaN-based compound semiconductor use a sapphire substrate as a substrate.
Some proposals have been made in, for example, JP-A-320280. FIG. 6 shows an example of the basic structure of such a conventional LED. That is, the blue light emitting element 2 includes the n-type GaN semiconductor layer 202 and the p-type GaN semiconductor layer 203 that are stacked on the sapphire substrate 100 via the buffer layer 201. These n-type GaN semiconductor layers 202 and p-type G
Light emission can be performed by injecting carriers into a pn junction region between the aN semiconductor layers 203.

【0003】このような青色発光素子を製造するには、
所定のサファイヤ基板100を用意し、このサファイア
基板100をMO−CVD法等の反応室(成長室)内に
セットし、サファイア基板100の上にGaNの半導体
の各層201,202,203を積層していく。その
後、その積層基板を反応室から取り出して、適当な大き
さに切り分けて個々のチップに分離する。最後に、その
チップをワイヤーフレームに接続し、必要な配線やモー
ルディング等を行って製品にする。
[0003] In order to manufacture such a blue light emitting device,
A predetermined sapphire substrate 100 is prepared, the sapphire substrate 100 is set in a reaction chamber (growth chamber) such as an MO-CVD method, and the GaN semiconductor layers 201, 202, and 203 are stacked on the sapphire substrate 100. To go. Thereafter, the laminated substrate is taken out of the reaction chamber, cut into an appropriate size, and separated into individual chips. Finally, the chip is connected to a wire frame, and necessary wiring and molding are performed to produce a product.

【0004】一方、近年の半導体集積回路、特にキガビ
ット時代に突入を開始したダイナミックランダムアクセ
スメモリ(DRAM)技術における高集積化には著しい
ものがある。しかし、集積度の進展にともない、DRA
Mのメモリセル面積は益々減少する傾向にあり、自然界
に存在するアルファ線により引き起こされる記憶内容の
消失、すなわち、いわゆるソフトエラーを防ぐためのセ
ル容量の確保が難しくなっている。そこで、図7に示す
ようなサファイア基板上の単結晶シリコン膜上に半導体
素子を作ることが行われている。シリコンの結晶格子間
隔をサファイアの格子間隔と整合することが可能であ
り、良質なシリコン膜が得られるからである。図7に示
すいわゆるSOS(Silicon−On−Sapph
ire)素子は、微細化が容易でかつ高速動作が可能で
あり、高性能素子として有望である。つまり、SOS素
子は、サファイア基板の上に形成された単結晶Si層を
活性領域として作成されている構造のため、この活性領
域中のトランジスタ等の素子が完全に分離され、さらに
は集積回路等を作成した場合に、基板との結合容量が少
なく、CMOSにおけるラッチアップの抑制も可能であ
る等の利点が期待されているからである。また同時にS
OS素子はアルファ線により発生する電子・正孔対を、
サファイア基板上の薄い単結晶シリコン膜内に制限する
ことができるためDRAMセル等におけるソフトエラー
耐性は飛躍的に向上する。図7はSOS構造のDRAM
セルを示す図で、サファイア基板100の上にエピタキ
シャル成長したシリコン膜303中に形成されたn+
ース領域306の上部にはコンタクト電極408を介し
てデータ線(ビット線)409が形成さされている。
又、n+ ドレイン領域306の上部にはコンタクト電極
410を介して蓄積電極405、容量絶縁膜406、対
向電極407が形成されている。又、n+ ソース領域3
06とn+ ドレイン領域306との間のチャンネル領域
とシリコン膜303の上部にはゲート酸化膜304を介
してポリシリコン等のゲート電極305が形成され、こ
のゲート電極305は同時にDRAMのワード線として
機能する。
On the other hand, there is a remarkable increase in the degree of integration in recent semiconductor integrated circuits, particularly in dynamic random access memory (DRAM) technology which has entered the gigabit era. However, with the progress of integration, DRA
The memory cell area of M tends to decrease more and more, and it is difficult to secure a cell capacity for preventing loss of stored contents caused by alpha rays existing in nature, that is, a so-called soft error. Therefore, a semiconductor element is formed on a single crystal silicon film on a sapphire substrate as shown in FIG. This is because the crystal lattice spacing of silicon can be matched with the lattice spacing of sapphire, and a high-quality silicon film can be obtained. A so-called SOS (Silicon-On-Sapph) shown in FIG.
The ire) element can be easily miniaturized and can operate at high speed, and is promising as a high-performance element. That is, since the SOS element has a structure in which a single crystal Si layer formed on a sapphire substrate is used as an active region, elements such as a transistor in the active region are completely separated, and furthermore, an integrated circuit or the like is formed. This is because, in the case where is formed, advantages such as a small coupling capacitance with the substrate and suppression of latch-up in CMOS are expected. At the same time, S
The OS element generates electron-hole pairs generated by alpha rays,
The soft error resistance in a DRAM cell or the like is greatly improved because it can be limited to a thin single crystal silicon film on a sapphire substrate. FIG. 7 shows a DRAM having an SOS structure.
FIG. 2 is a diagram showing a cell, in which a data line (bit line) 409 is formed via a contact electrode 408 above an n + source region 306 formed in a silicon film 303 epitaxially grown on a sapphire substrate 100. .
Further, a storage electrode 405, a capacitor insulating film 406, and a counter electrode 407 are formed above the n + drain region 306 via a contact electrode 410. Also, n + source region 3
A gate electrode 305 of polysilicon or the like is formed via a gate oxide film 304 on the channel region between the channel region 06 and the n + drain region 306 and the upper portion of the silicon film 303. Function.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】このような従来のサフ
ァイア基板を用いたLEDやSOS−DRAM等の半導
体装置では、サファイヤ基板の硬度はかなり大きいた
め、半導体層が積層された状態でのカットは非常に困難
であった。通常、ダイアモンドカッターで切り分ける
が、それでもサファイヤ基板は予め非常に薄く、例えば
厚くとも250μm以下、場合によっては100μm程
度まで、研磨しておく必要があった。しかし、このよう
な薄さまで研磨することは機械的強度等の点で非常に困
難であり、発光素子の発光層やDRAMのスイッチング
トランジスタのチャンネル領域となる成長層に歪を与え
る心配がある。さらに硬度の高い基板を薄く研磨するこ
とは、かなりの処理時間を必要とするという現実的な問
題があった。従って、生産コストがかさむことになり、
量産を行う場合の1つの障害となっていた。
In a semiconductor device such as an LED or an SOS-DRAM using such a conventional sapphire substrate, the hardness of the sapphire substrate is considerably large, so that the cut in a state in which the semiconductor layers are laminated cannot be performed. It was very difficult. Usually, the sapphire substrate is cut with a diamond cutter. However, the sapphire substrate has to be polished in advance so as to be very thin, for example, 250 μm or less at most and about 100 μm in some cases. However, it is very difficult to polish to such a thinness in terms of mechanical strength and the like, and there is a concern that a light emitting layer of a light emitting element or a growth layer which becomes a channel region of a switching transistor of a DRAM may be strained. Polishing a harder substrate thinly has a practical problem that a considerable processing time is required. Therefore, the production cost increases,
This has been an obstacle to mass production.

【0006】上記問題点に鑑み、本発明は、製作の容易
なサファイア基板を用いた半導体装置及びその製造方法
を提供することを目的とする。
In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a semiconductor device using a sapphire substrate that is easy to manufacture and a method of manufacturing the same.

【0007】本発明の他の目的は、歩留まりのよいLE
D等の発光素子あるいはSOS−DRAMなどの集積回
路及びその製造方法を提供することである。
Another object of the present invention is to provide a high yield LE.
An object of the present invention is to provide an integrated circuit such as a light emitting element such as D or an SOS-DRAM and a method of manufacturing the same.

【0008】本発明の更に他の目的は、量産に適した発
光素子やSOS集積回路等の半導体装置及びその製造方
法を提供することである。
Still another object of the present invention is to provide a semiconductor device such as a light emitting element or an SOS integrated circuit suitable for mass production and a method of manufacturing the same.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するめた
めに、本発明はサファイア基板上に形成されたLEDや
SOS−DRAM等の半導体装置であって、このサファ
イア基板の表面粗さを所定の平坦度、すなわちプローブ
(Probe)法で測定した場合において30nm以下
の凹凸となる平坦度に相当するまで仕上げてあることを
特徴とする。プローブ法とは、たとえば直径0.6〜1
μmφのタングステン針(プローブ)を触針として、試
料の表面の凹凸を測定する方法をいう。
In order to achieve the above-mentioned object, the present invention relates to a semiconductor device such as an LED or an SOS-DRAM formed on a sapphire substrate, wherein the surface roughness of the sapphire substrate is reduced to a predetermined value. It is characterized in that it is finished to a degree of flatness, that is, a level of flatness of 30 nm or less when measured by a probe method. The probe method means, for example, a diameter of 0.6 to 1
This method refers to a method of measuring unevenness on the surface of a sample using a tungsten needle (probe) having a diameter of μm as a stylus.

【0010】すなわち本発明の半導体装置は図1および
図5に例示するようにサファイア基板100の上に形成
された第1導電型の半導体単結晶層101,102,1
03,あるいは303と、この半導体単結晶層の上部に
形成された第2導電型の半導体領域105,106,又
はこの半導体単結晶層の内部に形成された第2導電型の
半導体領域306とから少なとも構成される半導体装置
であって、サファイア基板100の表面粗さが、上記平
坦度であることを特徴とする。
That is, as shown in FIGS. 1 and 5, a semiconductor device according to the present invention has a first conductivity type semiconductor single crystal layer 101, 102, 1 formed on a sapphire substrate 100.
03 or 303 and the second conductivity type semiconductor regions 105 and 106 formed above the semiconductor single crystal layer or the second conductivity type semiconductor region 306 formed inside the semiconductor single crystal layer. A semiconductor device having at least a structure, wherein the surface roughness of the sapphire substrate 100 is the flatness described above.

【0011】より具体的に説明するために、図1に示す
青色発光ダイオードを例に説明すれば、以下のようであ
る。すなわち、本発明の一例としての青色発光ダイオー
ドは、第1導電型を持つ窒化ガリウム(GaN)系半導
体から成る第1のクラッド層と、実質的に真性なGaN
系半導体から成る活性層と、第1導電型とは反対の第2
導電型のGaN系半導体から成る第2のクラッド層が、
サファイヤ基板上に積層されたダブルヘテロ構造(DH
構造)のLEDで、前記サファイヤ基板の表面粗さは、
プローブ法で30nm以下となっていることを特徴とす
る。第1導電型とはたとえばn型を言い、第2導電型と
はn型とは反対のp型を言うが、n型とp型を逆にして
もよい。
For more specific description, a blue light emitting diode shown in FIG. 1 will be described as an example. That is, a blue light-emitting diode as an example of the present invention includes a first cladding layer made of a gallium nitride (GaN) -based semiconductor having a first conductivity type and a substantially intrinsic GaN.
An active layer made of a base semiconductor and a second layer opposite to the first conductivity type.
A second cladding layer made of a conductive GaN-based semiconductor,
Double heterostructure (DH) laminated on a sapphire substrate
Structure), the surface roughness of the sapphire substrate is:
It is characterized by being 30 nm or less by a probe method. The first conductivity type refers to, for example, n-type, and the second conductivity type refers to p-type opposite to n-type. However, the n-type and p-type may be reversed.

【0012】又、本発明による半導体装置の製造方法を
発光ダイオードを例に説明すれば、第1導電型の窒化ガ
リウム系半導体から成るバッファ層と、第1導電型の窒
化ガリウム系半導体から成る第1のクラッド層と、実質
的に真正な窒化ガリウム系半導体から成る活性層と、第
1導電型とは反対の第2導電型の窒化ガリウム系半導体
から成る第2のクラッド層を、この順番でサファイア基
板上に連続的に積層し、前記サファイア基板を、表面が
滑らかになるように所定の厚さに至るまで研磨すること
を特徴とする。具体的にはその透過率が60%以上にな
るまで研磨し、その後複数のチップに切り分けて製造さ
れる。この研磨は260μm〜400μm程度の厚さで
終了すればよく、あまり薄くする必要はない。
The method of manufacturing a semiconductor device according to the present invention will be described by taking a light emitting diode as an example. A buffer layer made of a first conductivity type gallium nitride based semiconductor and a first conductivity type gallium nitride based semiconductor made of a first conductivity type gallium nitride based semiconductor will be described. A first cladding layer, an active layer substantially composed of a true gallium nitride based semiconductor, and a second cladding layer composed of a second conductivity type gallium nitride based semiconductor opposite to the first conductivity type. The sapphire substrate is continuously laminated on the sapphire substrate, and the sapphire substrate is polished to a predetermined thickness so as to have a smooth surface. Specifically, it is polished until its transmittance becomes 60% or more, and then cut into a plurality of chips for manufacture. This polishing may be completed with a thickness of about 260 μm to 400 μm, and does not need to be made too thin.

【0013】以上のような構成により、本発明の半導体
装置は、サファイア基板が厚くても、容易に切り分ける
ことができる。その為、サファイア基板の研磨は、非常
に簡略化される。また活性層やチャネル領域に歪が加わ
ることもない。
With the above configuration, the semiconductor device of the present invention can be easily separated even if the sapphire substrate is thick. Therefore, polishing of the sapphire substrate is greatly simplified. Further, no strain is applied to the active layer and the channel region.

【0014】従って、製品としての半導体装置の歩留ま
りは大幅に向上する。
Therefore, the yield of the semiconductor device as a product is greatly improved.

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の実
施の形態を説明する。図1は本発明の第1の実施の形態
に係る窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体青色発光
ダイオードの断面図である。本発明のGaN系化合物半
導体青色発光ダイオード1は、サファイヤ基板100の
上に、GaN系半導体から成るバッファ層101、n型
のGaN系半導体からなるn型コンタクト層102が形
成され、その上に、n型のGaN系半導体から成る第1
のクラッド層103、GaN系半導体から成る活性層1
04、p型のGaN系半導体から成る第2のクラッド層
105、p型のGaN系半導体から成るp型コンタクト
層106及びn型半導体コンタクト層102に接続した
n型電極108と第2のクラッド層105に接続したp
側電極107が形成されている。n側電極108はp型
コンタクト層106,第2のクラッド層(p型クラッド
層)105,活性層104,第2のクラッド層(n型ク
ラッド層)103をエッチングして形成した溝部の底部
に形成されている。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a sectional view of a gallium nitride (GaN) -based compound semiconductor blue light emitting diode according to a first embodiment of the present invention. In the GaN-based compound semiconductor blue light emitting diode 1 of the present invention, a buffer layer 101 made of a GaN-based semiconductor and an n-type contact layer 102 made of an n-type GaN-based semiconductor are formed on a sapphire substrate 100. First of n-type GaN-based semiconductor
Active layer 1 made of GaN-based semiconductor
04, a second clad layer 105 made of a p-type GaN-based semiconductor, an n-type electrode 108 connected to a p-type contact layer 106 made of a p-type GaN-based semiconductor, and an n-type semiconductor contact layer 102, and a second clad layer P connected to 105
The side electrode 107 is formed. The n-side electrode 108 is formed on the bottom of a groove formed by etching the p-type contact layer 106, the second clad layer (p-type clad layer) 105, the active layer 104, and the second clad layer (n-type clad layer) 103. Is formed.

【0016】本発明では、GaN系半導体として、In
x Alx Ga1-x-y N化合物半導体を用いた。これは、
その組成x,yを調整することで、広範囲の青色発光を
実現することができる。以下に具体的な組成の例を記載
する。ここで、組成x,yは、0≦x≦1、0≦y≦1
と、x+y=1を満たしている。GaN系半導体から成
るバッファ層101は、n型のGaN系半導体からなる
n型コンタクト層102と、サファイヤ基板100との
格子間の不整合を緩和するものである。InxAly
1-x-y Nの各パラメータの値は、例えば、0≦x≦
1、0≦y≦1,好ましくは、0≦x≦0.5、0≦y
≦0.5に選ばれる。n型半導体コンタクト層102
は、n側電極108へのコンタクト面を設けるためのも
のである。Inx Aly Ga1-x-y Nの各パラメータの
値は、n型コンタクト層102の場合、例えば、0≦x
≦1、0≦y≦1好ましくは、0≦x≦0.3、0≦y
≦0.3に選ばれる。やはり、n型とするために、シリ
コン(Si)やセレン(Se)といった不純物が添加さ
れているが、その不純物密度は、6×1018cm-3であ
る。n型クラッド層(第1のクラッド層)103は、発
光領域を形成するpin接合のn側を構成する。n型ク
ラッド層103のInx Aly Ga1-x-y Nの各パラメ
ータの値は、発光させたい波長によって適宜調整される
が、例えば、0≦x≦1、0≦y≦1好ましくは、0≦
x≦0.3、0.1≦y≦1に選ばれる。又、やはり、
n型とするために、SiやSeといった不純物が添加さ
れているが、その不純物密度は、3×1018cm-3であ
る。
In the present invention, In as a GaN-based semiconductor, In
x Al x Ga 1-xy N compound semiconductor was used. this is,
By adjusting the compositions x and y, a wide range of blue light emission can be realized. Hereinafter, examples of specific compositions will be described. Here, the composition x, y is 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1
And x + y = 1. The buffer layer 101 made of a GaN-based semiconductor reduces the mismatch between the lattice of the n-type contact layer 102 made of the n-type GaN-based semiconductor and the sapphire substrate 100. In x Al y G
The value of each parameter of a 1-xy N is, for example, 0 ≦ x ≦
1, 0 ≦ y ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.5, 0 ≦ y
≦ 0.5. n-type semiconductor contact layer 102
Is for providing a contact surface to the n-side electrode 108. In the case of the n-type contact layer 102, the value of each parameter of In x Al y Ga 1-xy N is, for example, 0 ≦ x
≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.3, 0 ≦ y
≤ 0.3. Again, impurities such as silicon (Si) and selenium (Se) are added in order to obtain the n-type, and the impurity density is 6 × 10 18 cm −3 . The n-type cladding layer (first cladding layer) 103 forms the n-side of the pin junction forming the light emitting region. The value of each parameter of In x Al y Ga 1-xy N of the n-type cladding layer 103 is appropriately adjusted depending on the wavelength to be emitted. For example, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, preferably 0 ≤
x ≦ 0.3 and 0.1 ≦ y ≦ 1 are selected. Also,
Impurities such as Si and Se are added in order to obtain the n-type, and the impurity density is 3 × 10 18 cm −3 .

【0017】GaN系半導体から成る活性層104は、
発光領域の中心となる領域を形成する実質的に真性な半
導体の層である。活性層104のInx Aly Ga
1-x-y Nの各パラメータの値は、発光させたい波長によ
って適宜調整されるが、例えば、0≦x≦1、0≦y≦
1好ましくは、0≦x≦0.5、0≦y≦0.6に選ば
れる。p型のGaN系半導体から成る第2のクラッド層
(p型クラッド層)105は、発光領域を形成するpi
n接合のp側を構成する。p型クラッド層105のIn
x Aly Ga1-x-y Nの各パラメータの値は、n型クラ
ッド層103及び活性層104との関係で、発光させた
い波長によって適宜調整されるが、例えば、0≦x≦
0、0≦y≦1好ましくは、0≦x≦0.3、0.1≦
y≦1.0に選ばれる。又、p型とするために、マグネ
シューム(Mg)、ベリリューム(Be)、亜鉛(Z
n)といった不純物が添加されている。不純物密度は、
3×1018cm-3である。p型のGaN系半導体から成
るp型コンタクト層106は、電極107へのコンタク
ト面を設けるためのものである。p型コンタクト層10
6のInx Aly Ga1-x-y Nの各パラメータの値は、
例えば、0≦x≦1、0≦y≦1好ましくは、0≦x≦
0.3、0≦y≦0.3に選ばれる。又、p型とするた
めに、やはりMg、Be、Znといった不純物が添加さ
れている。不純物密度は、6×1018cm-3である。
The active layer 104 made of a GaN-based semiconductor is
This is a substantially intrinsic semiconductor layer that forms a central region of the light emitting region. In x Al y Ga of the active layer 104
The value of each parameter of 1-xy N is appropriately adjusted depending on the wavelength to emit light. For example, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦
1 Preferably, 0 ≦ x ≦ 0.5 and 0 ≦ y ≦ 0.6 are selected. A second cladding layer (p-type cladding layer) 105 made of a p-type GaN-based semiconductor is used to form a pi for forming a light emitting region.
Constructs the p-side of the n-junction. In of the p-type cladding layer 105
Values of the parameters x Al y Ga 1-xy N, in relation to the n-type cladding layer 103 and the active layer 104, is adjusted appropriately by wavelength to emit light, for example, 0 ≦ x ≦
0, 0 ≦ y ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦
It is selected so that y ≦ 1.0. In order to obtain a p-type, magnesium (Mg), beryllium (Be), zinc (Z
n) is added. The impurity density is
It is 3 × 10 18 cm −3 . The p-type contact layer 106 made of a p-type GaN-based semiconductor is for providing a contact surface to the electrode 107. p-type contact layer 10
The value of each parameter of In x Al y Ga 1-xy N of No. 6 is:
For example, 0 ≦ x ≦ 1, 0 ≦ y ≦ 1, preferably 0 ≦ x ≦
0.3, 0 ≦ y ≦ 0.3. In addition, impurities such as Mg, Be, and Zn are added to obtain a p-type. The impurity density is 6 × 10 18 cm −3 .

【0018】p側電極107は、GaN系半導体から成
る活性層104の発光にたいして透明な電極である。具
体的には、ITO(インジューム・ティン・オキサイ
ド)のような金属と酸素の化合物から形成されるが、A
l、Ni等の金属を十分薄く形成してもよい。n側電極
108は、もう一方の電極であるが、特に透明である必
要はない。例えばTi,Au,Ni等の金属で形成して
もよい。
The p-side electrode 107 is a transparent electrode for emitting light from the active layer 104 made of a GaN-based semiconductor. Specifically, it is formed from a compound of a metal and oxygen such as ITO (indium tin oxide).
Metals such as l and Ni may be formed sufficiently thin. The n-side electrode 108 is the other electrode, but need not be particularly transparent. For example, it may be formed of a metal such as Ti, Au, and Ni.

【0019】以上の設定では、Inx Aly Ga1-x-y
Nの各組成x,yの値は、n型クラッド層103及びp
型クラッド層105のバンドギャップが、活性層104
のバンドギャップよりも大きくなるよう決められてい
る。このようにすることによって、GaN系半導体から
成る活性層104へ注入されるキャリアの量を多くし、
発光強度を更に向上させることができる。
In the above setting, In x Al y Ga 1-xy
The value of each composition x and y of N is determined by the n-type cladding layer 103 and p
The band gap of the mold cladding layer 105 is
Is determined to be larger than the band gap. By doing so, the amount of carriers injected into the active layer 104 made of a GaN-based semiconductor is increased,
The emission intensity can be further improved.

【0020】次に青色LEDの製造方法を2(a)〜
(d)および図3を用いて説明する。
Next, the method of manufacturing the blue LED is described in 2 (a) to
This will be described with reference to FIG.

【0021】(a)まず所定の厚みのサファイア基板1
00上にMOCVD法等を用いて図2(a)に示すよう
にn−Inx Aly Ga1-x-y Nバッファ層101、n
−Inx Aly Ga1-x-y Nコンタクト層102、n−
Inx Aly Ga1-x-y Nクラッド層103,ノンドー
プInx Aly Ga1-x-y N活性層104,p−Inx
Aly Ga1-x-y Nクラッド層105,p−Inx Al
y Ga1-x-y Nコンタクト層106を連続的に積層す
る。常圧MO−CVD法で成長する場合は反応ガスとし
て、例えば、Ga(CH3 3 、In(CH3 3 ,A
l(CH3 3 及びNH3 を用い、水素や窒素からなる
キャリアガスとともに導入すればよい。成長圧力は、常
圧MOCVD法では当然ながら1気圧(約100kP
a)である。減圧MOCVD法で成長しても良いことは
勿論である。このようにして、バッファ層101〜コン
タクト層106までのGaN系半導体連続成長を行う。
その際、反応ガスの各々の成分比率を切り替えて、各層
の組成比を調節すればよい。又、不純物を添加するため
には、適宜SiH4 やCP2 Mg 等を導入すればよい。
(A) First, a sapphire substrate 1 having a predetermined thickness
00 on using the MOCVD method or the like as shown in FIG. 2 (a) n-In x Al y Ga 1-xy N buffer layer 101, n
-In x Al y Ga 1-xy N contact layer 102, n-
In x Al y Ga 1-xy N cladding layer 103, an undoped In x Al y Ga 1-xy N active layer 104, p-In x
Al y Ga 1-xy N cladding layer 105, p-In x Al
The y Ga 1-xy N contact layer 106 is continuously laminated. In the case of growing by the normal pressure MO-CVD method, for example, Ga (CH 3 ) 3 , In (CH 3 ) 3 , A
It may be introduced using l (CH 3 ) 3 and NH 3 together with a carrier gas composed of hydrogen or nitrogen. The growth pressure is naturally 1 atmosphere (about 100 kP) in the atmospheric pressure MOCVD method.
a). Of course, the growth may be performed by the low pressure MOCVD method. Thus, the GaN-based semiconductor is continuously grown from the buffer layer 101 to the contact layer 106.
In that case, the composition ratio of each layer may be adjusted by switching the respective component ratios of the reaction gas. In addition, in order to add impurities, SiH 4 , CP 2 Mg, or the like may be appropriately introduced.

【0022】(b)次に、その上部にバッファ層101
〜コンタクト層106が連続的に堆積したサファイア基
板100をCVD炉から取り出し、U溝エッチングの準
備をする。すなわち、p−Inx Aly Ga1-x-y Nコ
ンタクト層106の上部にスパッタリング法又はCVD
法を用いてエッチングマスクとして用いる酸化膜(Si
2 膜)を形成する。そして所定のフォトリソグラフィ
技術により酸化膜の上にフォトレジストのパターンを形
成し、酸化膜を選択的にエッチングする。
(B) Next, a buffer layer 101 is formed on the
-The sapphire substrate 100 on which the contact layer 106 is continuously deposited is taken out of the CVD furnace, and preparation for U-groove etching is performed. That, p-In x Al y Ga 1-xy N top to the sputtering method or CVD contact layer 106
Oxide film (Si) used as an etching mask
O 2 film). Then, a photoresist pattern is formed on the oxide film by a predetermined photolithography technique, and the oxide film is selectively etched.

【0023】(c)酸化膜エッチングに用いたフォトレ
ジストを残留し、フォトレジストおよびSiO2 膜から
なるエッチング用マスクを用いてp型コンタクト層10
6、p型クラッド層105、ノンドープ活性層104、
n型クラッド層103をエッチングし、図2(b)に示
すようなU溝118を形成し、U溝118の底部にn型
コンタクト層102を露出させる。n型コンタクト層1
02の一部をさらにエッチングしてもよい。
(C) The photoresist used for etching the oxide film is left, and the p-type contact layer 10 is formed using an etching mask composed of the photoresist and the SiO 2 film.
6, p-type cladding layer 105, non-doped active layer 104,
The n-type cladding layer 103 is etched to form a U-shaped groove 118 as shown in FIG. 2B, and the n-type contact layer 102 is exposed at the bottom of the U-shaped groove 118. n-type contact layer 1
02 may be further etched.

【0024】(d)エッチング用マスク材を除去後、基
板を洗浄し、所定のスライトエッチング等を行ない、I
TO膜等の透明電極材料からなるp型電極107をp型
コンタクト層106の上に形成する。p側電極107は
いわゆるリフトオフ法を用いてITO膜等を図2(b)
に示すようにパターニングする。ITO膜はスパッタリ
ング又はCVD法等で堆積すればよい。
(D) After removing the etching mask material, the substrate is washed, and a predetermined slight etching or the like is performed.
A p-type electrode 107 made of a transparent electrode material such as a TO film is formed on the p-type contact layer. As the p-side electrode 107, an ITO film or the like is formed by using a so-called lift-off method as shown in FIG.
Is patterned as shown in FIG. The ITO film may be deposited by sputtering or CVD.

【0025】(e)次に基板を洗浄し、スパッタリング
法又は真空蒸着法によりTi,Al,Ni等のn側電極
108用の金属材料を全面に堆積する。そしてフォトリ
ソグラフィ法、あるいはリフトオフ法を用いてU溝11
8の底部に図2(b)に示すようにp側電極108のパ
ターンニングを行う。リフトオフ法の場合は、金属薄膜
の堆積前にフォトレジストパターンを形成することはも
ちろんである。
(E) Next, the substrate is washed, and a metal material for the n-side electrode 108 such as Ti, Al, or Ni is deposited on the entire surface by a sputtering method or a vacuum evaporation method. Then, the U-groove 11 is formed by using a photolithography method or a lift-off method.
As shown in FIG. 2B, patterning of the p-side electrode 108 is performed on the bottom of the electrode 8. In the case of the lift-off method, of course, a photoresist pattern is formed before depositing a metal thin film.

【0026】(f)次に積層体101〜106の表面を
保護してワックス14を用いサファイア基板100を図
2(c),(d)に示すように所定の研磨治具13に取
り付け、サファイア基板100の表面が所定の滑らかさ
に達するまで研磨する。なお、サファイア基板の研磨に
ついては、後述する。
(F) Next, the sapphire substrate 100 is attached to a predetermined polishing jig 13 as shown in FIGS. Polishing is performed until the surface of the substrate 100 reaches a predetermined smoothness. The polishing of the sapphire substrate will be described later.

【0027】(g)このようにして、青色発光素子の基
本構造が完成した後、ダイヤモンドカッターで適当な大
きさに切り分けて多数のチップを得る。そしてこれらの
チップを所定のステムにマウントし、ワイヤボンディン
グ後モールディングすれば本発明の青色LEDが完成す
る。
(G) After the basic structure of the blue light emitting device is completed in this way, a large number of chips are obtained by cutting the blue light emitting device into an appropriate size with a diamond cutter. Then, these chips are mounted on a predetermined stem, and are molded after wire bonding, whereby the blue LED of the present invention is completed.

【0028】以下においてサファイア基板100の研磨
について説明する。本発明ではサファイア基板100の
研磨をその厚みが260μm以上、例えば280μmか
ら400μm程度までで研磨を終える。従来技術におい
てはこのままでは、ダイアモンドカッターを使ってもう
まくカットできないことは当業者の周知のことである
が、本発明者は試行錯誤の末、本発明の所定の表面処理
を行うことによって、このような厚いサファイア基板1
00であっても、楽にカットを行うことができる条件を
求めたのである。すなわち、表面を光学的に非常に滑ら
かにすることによって、厚いサファイア基板であっても
カットが容易となるのである。
The polishing of the sapphire substrate 100 will be described below. In the present invention, polishing of the sapphire substrate 100 is completed when its thickness is 260 μm or more, for example, from 280 μm to about 400 μm. It is well known to those skilled in the art that, as it is in the prior art, it is not possible to cut well using a diamond cutter, but the inventor has performed a predetermined surface treatment of the present invention after trial and error. Thick sapphire substrate 1
Even if it was 00, the condition for easily cutting was determined. In other words, by making the surface optically very smooth, it becomes easy to cut even a thick sapphire substrate.

【0029】その方法を図2(c),(d)および図3
を参照して説明する。先ず、図3に示すようにガラス基
板11に布12を敷き、その上に水を流し研磨剤を置
く。研磨剤の粒子粗さは2000番から4000番程度
である。一方、図2(c),(d)に示すようにGaN
系半導体の積層体の形成された面を上にしてサファイア
基板100を、回転可能なホルダ13に固定する。そし
て、ホルダ13上のサファイア基板100の下面を回転
させながら研磨剤に押し当てて研磨を行う。
FIGS. 2 (c) and 2 (d) and FIG.
This will be described with reference to FIG. First, as shown in FIG. 3, a cloth 12 is laid on a glass substrate 11, and water is poured on the cloth 12 to put an abrasive. The abrasive has a particle size of about 2000 to 4000. On the other hand, as shown in FIGS.
The sapphire substrate 100 is fixed to the rotatable holder 13 with the surface on which the stacked body of the system semiconductor is formed facing upward. Then, the lower surface of the sapphire substrate 100 on the holder 13 is pressed against the abrasive while rotating, and polishing is performed.

【0030】このような研磨を、表面粗さが、プローブ
(Probe)法で測定した場合に30nm以下好まし
くは10nm以下相当になるまで行う。プローブ法は触
針(探針)を用いた表面の凹凸測定手段のことで、たと
えば商品名「アルフアステップ」,又は「タリステッ
プ」等の装置を用いればよい。実際にはプローブ法を使
わなくても、この表面の滑らかさは、基板の透過率で判
断することができる。すなわち、表面の滑らかさと、光
の透過率には一定の関係があることを本発明者は見い出
したので、この事実を用いる。具体的には、基板の研磨
後の透過率が60%より小さい場合は表面粗さが大きす
ぎ、チップの切り分けがうまくいかず、歩留まりが低下
することを用いる。すなわち研磨後の透過率が60%以
上となるように研磨すればよい。図4に、基板の透過率
と、チップの歩留まりとの関係を示す。図4から分かる
ように、本発明において、チップ化工程の歩留まりを良
くするには、透過率60%以上、好ましくは70%以上
になるまで研磨を行うことが好ましいことがわかる。図
4に示す事実は、サファイア基板表面の微細なクラック
等を除去し、表面を十分になめらかにしておけば、サフ
ァイア基板が厚くてもダイヤモンドカッターによるカッ
ティングが高い歩留まりを得ることができることを示す
ものである。
Such polishing is performed until the surface roughness becomes equal to or less than 30 nm, preferably equal to or less than 10 nm as measured by a probe method. The probe method is a means for measuring surface unevenness using a stylus (probe), and for example, an apparatus such as “Alpha Step” or “Tari Step” may be used. Actually, even without using the probe method, the smoothness of this surface can be determined by the transmittance of the substrate. That is, the present inventors have found that there is a certain relationship between the smoothness of the surface and the light transmittance, and use this fact. Specifically, when the transmittance of the substrate after polishing is smaller than 60%, it is used that the surface roughness is too large, the chips are not separated well, and the yield is reduced. That is, polishing may be performed so that the transmittance after polishing is 60% or more. FIG. 4 shows the relationship between the substrate transmittance and the chip yield. As can be seen from FIG. 4, in the present invention, in order to improve the yield of the chip forming process, it is preferable to perform polishing until the transmittance becomes 60% or more, preferably 70% or more. The fact shown in FIG. 4 indicates that if fine cracks and the like on the surface of the sapphire substrate are removed and the surface is sufficiently smooth, cutting with a diamond cutter can achieve a high yield even if the sapphire substrate is thick. It is.

【0031】以上説明したように、本発明によるGaN
系化合物半導体青色発光素子は、研磨は短時間でよいの
で製造工程が非常に簡略となる。特にサファイア基板を
薄くすることなく、一定の厚さを保ったまま、光学的に
滑らかにすればサファイア基板を所定の、チップに切り
分けることが容易となり、量産にも適している。従っ
て、本発明の製造方法によれば製品としてのGaN系青
色発光素子の歩留まりは大幅に向上する。
As described above, the GaN according to the present invention
The polishing of the blue light-emitting device based on a compound semiconductor requires only a short time, so that the manufacturing process is greatly simplified. In particular, if the sapphire substrate is optically smoothed while keeping a certain thickness without being thinned, it becomes easy to cut the sapphire substrate into predetermined chips, which is suitable for mass production. Therefore, according to the manufacturing method of the present invention, the yield of the GaN-based blue light emitting device as a product is greatly improved.

【0032】以上の説明では青色発光ダイオードついて
説明したが、本発明はサファイア基板を用いる半導体装
置ならば適用可能であり、赤色、黄色、赤外の発光ダイ
オードや半導体レーザーでもよい。またサファイア基板
を用いたpinフォトダイオード等の光検出器にも適用
可能である。
Although the blue light emitting diode has been described above, the present invention is applicable to any semiconductor device using a sapphire substrate, and may be a red, yellow, or infrared light emitting diode or a semiconductor laser. Further, the present invention can be applied to a photodetector such as a pin photodiode using a sapphire substrate.

【0033】図5は本発明の第2の実施の形態に係るS
OS−DRAMの概略断面図である。すなわち、本発明
は第1の実施の形態に示した発光素子に限らず、図5に
示すようなDRAM等のSOS集積回路に用いてもよ
い。図5に示す本発明のSOS−DRAMは厚さ260
μm〜400μmのサファイア基板の上にエピタキシャ
ル成長した厚さ0.5〜3μmのシリコン薄膜303中
にスイッチングトランジスタを構成するn+ ソース領域
306、n+ ドレイン領域306が形成されている。こ
のn+ ソース領域306の上部にはコンタクト電極(プ
ラグ)408を介してデータ線(ビット線)409が形
成されている。また、n+ ドレイン領域306の上部に
はコンタクト電極410を介して蓄積電極405、絶縁
膜406、対向電極(プレート電極)407が形成され
ている。又、n+ ソース領域306とn+ ドレイン領域
306との間がスイッチングトランジスタのチャンネル
領域となるシリコン膜303である。このチャンネル領
域303の上部にはゲート酸化膜304を介してポリシ
リコン等のスイッチングトランジスタのゲート電極30
5が形成されている。ゲート電極305は同時にDRA
Mのワード線として機能する。サファイア基板として
(1012)面を選べば、このサファイア基板100の
上に良好な結晶性を有したシリコン(100)面が成長
する。図5に示すSOS−DRAMはサファイア基板1
00の表面粗さをプローブ法で測定して30nm以下の
凹凸に相当するように滑らかにしてあるので、その後の
ダイヤモンドカッターによるチップの切り出しの歩留り
が極めて高い。したがって図5に示すSOS−DRAM
はラッチアップ耐性に強く、浮遊容量も小さく、高速、
低消費電力動作が可能である。チップの切り出しの歩留
りが高いので量産に適している。またサファイア基板を
薄くしたことによるチャネル領域303に対する歪もな
く、低いリーク電流であり、保持特性にもすぐれてい
る。
FIG. 5 is a block diagram of a second embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a schematic sectional view of an OS-DRAM. That is, the present invention is not limited to the light emitting element shown in the first embodiment, but may be used for an SOS integrated circuit such as a DRAM as shown in FIG. The SOS-DRAM of the present invention shown in FIG.
An n + source region 306 and an n + drain region 306 constituting a switching transistor are formed in a silicon thin film 303 having a thickness of 0.5 to 3 μm epitaxially grown on a sapphire substrate of μm to 400 μm. A data line (bit line) 409 is formed above the n + source region 306 via a contact electrode (plug) 408. Further, a storage electrode 405, an insulating film 406, and a counter electrode (plate electrode) 407 are formed above the n + drain region 306 via a contact electrode 410. A portion between the n + source region 306 and the n + drain region 306 is a silicon film 303 serving as a channel region of the switching transistor. A gate electrode 30 of a switching transistor such as polysilicon is formed above the channel region 303 via a gate oxide film 304.
5 are formed. The gate electrode 305 is simultaneously DRA
It functions as the M word line. If the (1012) plane is selected as the sapphire substrate, a silicon (100) plane having good crystallinity grows on the sapphire substrate 100. The SOS-DRAM shown in FIG.
Since the surface roughness of No. 00 was measured by a probe method and smoothed so as to correspond to irregularities of 30 nm or less, the yield of cutting chips by a diamond cutter thereafter was extremely high. Therefore, the SOS-DRAM shown in FIG.
Has high latch-up resistance, small stray capacitance, high speed,
Low power consumption operation is possible. It is suitable for mass production because the yield of chip cutting is high. Further, there is no distortion to the channel region 303 due to the thin sapphire substrate, a low leak current, and excellent retention characteristics.

【0034】[0034]

【発明の効果】従って、本発明による半導体装置ではサ
ファイア基板の研磨工程が短時間でよいので製造工程が
非常に簡略化され、生産コストが低減する。
As described above, in the semiconductor device according to the present invention, the polishing process of the sapphire substrate can be performed in a short time, so that the manufacturing process is greatly simplified and the production cost is reduced.

【0035】又、特にサファイア基板を薄くする必要が
ないので、機械的にも安定で、ストレス、ストレイン等
の影響も心配する必要がない。このため、組み立て工程
の歩留りが高くサファイア基板から、容易に切り分ける
ことができ。従って、製品として高い発光効率や低いリ
ーク電流といった高性能が保証されると同時にその製造
歩留まりは大幅に向上する。
Since the sapphire substrate does not need to be particularly thin, it is mechanically stable, and there is no need to worry about the influence of stress, strain and the like. For this reason, the yield of the assembling process is high, and the sapphire substrate can be easily separated. Therefore, high performance such as high luminous efficiency and low leak current is guaranteed as a product, and the manufacturing yield is greatly improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の第1実施の形態に係る窒化ガリウム
(GaN)系化合物半導体青色発光ダイオード(LE
D)の半導体チップの層構造を示す断面図である。
FIG. 1 shows a gallium nitride (GaN) compound semiconductor blue light emitting diode (LE) according to a first embodiment of the present invention.
FIG. 4D is a cross-sectional view illustrating a layer structure of the semiconductor chip.

【図2】本発明の第1の実施の形態に係る青色LEDの
製造方法を示す説明図である。
FIG. 2 is an explanatory diagram showing a method for manufacturing a blue LED according to the first embodiment of the present invention.

【図3】本発明の第1の実施の形態に係る青色LLED
の研磨方法を説明する図である。
FIG. 3 is a blue LLED according to the first embodiment of the present invention.
It is a figure explaining the grinding method of.

【図4】本発明の第1の実施の形態に係る青色LEDの
歩留まりと、サファイア基板の透過率の関係を示す図で
ある。
FIG. 4 is a diagram showing a relationship between the yield of the blue LED and the transmittance of the sapphire substrate according to the first embodiment of the present invention.

【図5】本発明の第2の実施の形態に係るSOS−DR
AMの断面図である。
FIG. 5 shows an SOS-DR according to a second embodiment of the present invention.
It is sectional drawing of AM.

【図6】従来の青色LEDの半導体チップの層構造を示
す断面図である。
FIG. 6 is a sectional view showing a layer structure of a semiconductor chip of a conventional blue LED.

【図7】従来のSOS−DRAMの断面図である。FIG. 7 is a sectional view of a conventional SOS-DRAM.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,2 窒化ガリウム(GaN)系化合物半導体青色発
光ダイオードの半導体チップ 11 ガラス基板 12 布 13 研磨治具 14 ワックス 100 サファイア基板 101 GaN系n型半導体バッファ層 102 GaN系n型半導体コンタクト層 103 GaN系n型半導体層 104 GaN系n型半導体活性層 105 GaN系p型半導体層 106 GaN系p型半導体コンタクト層 107,108,204,205 電極 303 チャンネル領域 304 ゲート酸化膜 305 ワード線 306 n+ ソース/ドレイン領域 405 蓄積電極 406 絶縁膜 407 対向電極(プレート電極) 408 コンタクト電極(プラグ) 409 データ線(ビット線)
1, 2 semiconductor chip of gallium nitride (GaN) based compound semiconductor blue light emitting diode 11 glass substrate 12 cloth 13 polishing jig 14 wax 100 sapphire substrate 101 GaN-based n-type semiconductor buffer layer 102 GaN-based n-type semiconductor contact layer 103 GaN-based n-type semiconductor layer 104 GaN-based n-type semiconductor active layer 105 GaN-based p-type semiconductor layer 106 GaN-based p-type semiconductor contact layer 107, 108, 204, 205 electrode 303 channel region 304 gate oxide film 305 word line 306 n + source / Drain region 405 Storage electrode 406 Insulating film 407 Counter electrode (plate electrode) 408 Contact electrode (plug) 409 Data line (bit line)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01L 27/108 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01L 33/00 H01L 21/304 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (51) Int.Cl. 6 identification code FI H01L 27/108 (58) Fields investigated (Int.Cl. 6 , DB name) H01L 33/00 H01L 21/304

Claims (16)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 サファイア基板と、該サファイア基板の
上部に形成された第1導電型の半導体単結晶層と、該第
1導電型の半導体単結晶層の上部又は内部に設けられた
第2導電型の半導体領域とを少なくとも具備し、 該サファイア基板の表面粗さは、プローブ法で10nm
以下の凹凸に相当する表面粗さを有していることを特徴
とする半導体装置。
1. A sapphire substrate, a first conductivity type semiconductor single crystal layer formed on the sapphire substrate, and a second conductivity type provided on or inside the first conductivity type semiconductor single crystal layer. At least a semiconductor region of a mold type, and the surface roughness of the sapphire substrate is 10 nm by a probe method.
A semiconductor device having a surface roughness corresponding to the following irregularities.
【請求項2】 前記第2導電型の半導体領域は複数個あ
ることを特徴とする請求項1記載の半導体装置。
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein there are a plurality of semiconductor regions of the second conductivity type.
【請求項3】 前記第2導電型の半導体領域はMOSト
ランジスタのソース領域およびドレイン領域であり、該
ソース領域とドレイン領域の間の前記第1の半導体単結
晶層が該MOSトランジスタのチャネル領域であること
を特徴とする請求項2記載の半導体装置。
3. The semiconductor region of the second conductivity type is a source region and a drain region of a MOS transistor, and the first semiconductor single crystal layer between the source region and the drain region is a channel region of the MOS transistor. 3. The semiconductor device according to claim 2, wherein:
【請求項4】 サファイア基板の厚みは260μm〜4
00μmであることを特徴とする請求項1記載の半導体
装置。
4. The sapphire substrate has a thickness of 260 μm to 4 μm.
2. The semiconductor device according to claim 1, wherein the thickness is 00 μm.
【請求項5】 サファイア基板と、該サファイア基板の
上部に形成された第1導電型の化合物半導体から成る第
1のクラッド層と、該クラッド層の上部に形成された実
質的に真性な化合物半導体から成る活性層と、該活性層
の上部に形成された該第1導電型とは反対の第2導電型
の化合物半導体から成る第2のクラッド層とを少なくと
も具備し、 該サファイア基板の表面粗さはプローブ法で10nm以
下の凹凸に相当する表面粗さである特徴とする半導体装
置。
5. A sapphire substrate, a first cladding layer made of a first conductivity type compound semiconductor formed on the sapphire substrate, and a substantially intrinsic compound semiconductor formed on the cladding layer. At least a second cladding layer formed on the active layer and made of a compound semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type, the surface of the sapphire substrate being roughened. The semiconductor device has a surface roughness corresponding to unevenness of 10 nm or less measured by a probe method.
【請求項6】 前記サファイア基板の厚みは260μm
以上である特徴とする請求項5記載の半導体装置。
6. The sapphire substrate has a thickness of 260 μm.
6. The semiconductor device according to claim 5, wherein:
【請求項7】 前記サファイア基板と前記第1導電型ク
ラッド層の間にさらに第1導電型の化合物半導体から成
るバッファ層を具備することを特徴とする請求項5記載
の半導体装置。
7. The semiconductor device according to claim 5, further comprising a buffer layer made of a first conductivity type compound semiconductor between said sapphire substrate and said first conductivity type cladding layer.
【請求項8】 前記サファイア基板の透過率は60%以
上であることを特徴とする請求項5記載の半導体装置。
8. The semiconductor device according to claim 5, wherein said sapphire substrate has a transmittance of 60% or more.
【請求項9】 前記第1のクラッド層,活性層、第2の
クラッド層を構成する各化合物半導体は III−V族化合
物半導体であることを特徴とする請求項5記載の半導体
装置。
9. The semiconductor device according to claim 5, wherein each of the compound semiconductors constituting the first cladding layer, the active layer, and the second cladding layer is a group III-V compound semiconductor.
【請求項10】 III−V族化合物半導体は窒化ガリウ
ム系化合物半導体であることを特徴とする請求項9記載
の半導体装置。
10. The semiconductor device according to claim 9, wherein the group III-V compound semiconductor is a gallium nitride-based compound semiconductor.
【請求項11】 前記窒化ガリウム系化合物半導体はI
x Aly Ga1-x- y Nであることを特徴とする請求項
10記載の半導体装置。
11. The gallium nitride-based compound semiconductor comprises I
n x Al y Ga 1-x- semiconductor device according to claim 10, characterized in that the y N.
【請求項12】 前記Inx Aly Ga1-x-y Nの各組
成x,yの値は、前記第1のクラッド層については、0
≦X≦0.3、0.1≦y≦1、前記活性層について
は、0≦x≦0.6、0≦y≦0.5、前記第2のクラ
ッド層については、0≦x≦0.3、0.1≦y≦1.
0であることを特徴とする請求項11記載の半導体装
置。
12. The value of each composition x and y of In x Al y Ga 1-xy N is 0 for the first cladding layer.
≦ X ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 1, for the active layer, 0 ≦ x ≦ 0.6, 0 ≦ y ≦ 0.5, for the second cladding layer, 0 ≦ x ≦ 0.3, 0.1 ≦ y ≦ 1.
12. The semiconductor device according to claim 11, wherein the value is zero.
【請求項13】 次の各工程を少なくとも含むことを特
徴とする半導体装置の製造方法。 (イ)第1導電型の窒化ガリウム系半導体から成るバッ
ファ層と、第1導電型の窒化ガリウム系半導体から成る
第1のクラッド層と、実質的に真性な窒化ガリウム系半
導体からなる活性層と、第1導電型とは反対の第2導電
型の窒化ガリウム系半導体から成る第2のクラッド層
を、サファイア基板上に積層する工程 (ロ)該サファイア基板を、その透過率60%以上にな
るまで研磨する工程 (ハ)該サファイア基板を切断し複数のチップに切り分
ける工程
13. A method for manufacturing a semiconductor device, comprising at least the following steps. (A) a buffer layer made of a first conductivity type gallium nitride based semiconductor, a first cladding layer made of a first conductivity type gallium nitride based semiconductor, and an active layer made of a substantially intrinsic gallium nitride based semiconductor. Laminating a second cladding layer made of a gallium nitride based semiconductor of a second conductivity type opposite to the first conductivity type on a sapphire substrate. (B) The sapphire substrate has a transmittance of 60% or more. (C) a step of cutting the sapphire substrate and cutting it into a plurality of chips
【請求項14】 前記研磨はサファイア基板の研磨後の
厚みが、260μm以上となるように研磨することを特
徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。
14. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the polishing is performed so that the polished thickness of the sapphire substrate becomes 260 μm or more.
【請求項15】 前記研磨はサファイア基板の表面粗さ
は、プローブ法での測定において10nm以下相当とな
る表面粗さまで研磨することを特徴とする請求項13記
載の半導体装置の製造方法。
15. The method of manufacturing a semiconductor device according to claim 13, wherein the polishing is performed until the surface roughness of the sapphire substrate becomes equal to or less than 10 nm when measured by a probe method.
【請求項16】 前記窒化ガリウム系半導体はInx
y Ga1-x-y Nであり、各組成x,yの値は、前記バ
ッファ層については、0≦X≦0.5、0.5≦y≦
1、前記第1のクラッド層については、0≦x≦0.
3、0.1≦y≦1、前記活性層については、0≦x≦
0.6、0≦y≦0.5、前記第2のクラッド層につい
ては、0≦x≦0.3、0.1≦y≦1.0であること
を特徴とする請求項13記載の半導体装置の製造方法。
16. The gallium nitride-based semiconductor is In x A
l y Ga 1-xy N, and the values of the compositions x and y are 0 ≦ X ≦ 0.5 and 0.5 ≦ y ≦
1. For the first cladding layer, 0 ≦ x ≦ 0.
3, 0.1 ≦ y ≦ 1, 0 ≦ x ≦ for the active layer
14. The method according to claim 13, wherein 0.6, 0≤y≤0.5, and 0≤x≤0.3 and 0.1≤y≤1.0 for the second cladding layer. A method for manufacturing a semiconductor device.
JP23051296A 1995-08-31 1996-08-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof Expired - Lifetime JP2987111B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP23051296A JP2987111B2 (en) 1995-08-31 1996-08-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP7-223989 1995-08-31
JP22398995 1995-08-31
JP23051296A JP2987111B2 (en) 1995-08-31 1996-08-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH09129928A JPH09129928A (en) 1997-05-16
JP2987111B2 true JP2987111B2 (en) 1999-12-06

Family

ID=26525788

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP23051296A Expired - Lifetime JP2987111B2 (en) 1995-08-31 1996-08-30 Semiconductor device and manufacturing method thereof

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2987111B2 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10032959B2 (en) 2001-10-26 2018-07-24 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure
US10147841B2 (en) 2001-07-17 2018-12-04 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having high brightness and method thereof

Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7326477B2 (en) 2003-09-23 2008-02-05 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Spinel boules, wafers, and methods for fabricating same
US7045223B2 (en) 2003-09-23 2006-05-16 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Spinel articles and methods for forming same
JP4583060B2 (en) * 2004-03-26 2010-11-17 京セラ株式会社 Method for manufacturing single crystal sapphire substrate and method for manufacturing nitride semiconductor light emitting device
US20080070380A1 (en) * 2004-06-11 2008-03-20 Showda Denko K.K. Production Method of Compound Semiconductor Device Wafer
US7919815B1 (en) 2005-02-24 2011-04-05 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Spinel wafers and methods of preparation
KR20140131598A (en) * 2006-12-28 2014-11-13 생-고뱅 세라믹스 앤드 플라스틱스, 인코포레이티드 A sapphire substrate
US8740670B2 (en) 2006-12-28 2014-06-03 Saint-Gobain Ceramics & Plastics, Inc. Sapphire substrates and methods of making same
JP2010045262A (en) * 2008-08-15 2010-02-25 Showa Denko Kk Method of manufacturing semiconductor light emitting device
JP2010056366A (en) * 2008-08-29 2010-03-11 Showa Denko Kk Grinder of wafer, and manufacturing method of semiconductor light emitting element

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10147841B2 (en) 2001-07-17 2018-12-04 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having high brightness and method thereof
US10553744B2 (en) 2001-07-17 2020-02-04 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having high brightness and method thereof
US10032959B2 (en) 2001-10-26 2018-07-24 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure
US10326055B2 (en) 2001-10-26 2019-06-18 Lg Innotek Co., Ltd. Diode having vertical structure

Also Published As

Publication number Publication date
JPH09129928A (en) 1997-05-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5900650A (en) Semiconductor device and method of manufacturing the same
EP1730790B1 (en) Fabrication of semiconductor devices
US6646292B2 (en) Semiconductor light emitting device and method
US7071494B2 (en) Light emitting device with enhanced optical scattering
JP4869470B2 (en) AlGaInN-based LED with epitaxial layer
JP5312797B2 (en) Method for producing optoelectronic substrate
KR101060830B1 (en) Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor light emitting device, gallium nitride compound semiconductor light emitting device and lamp using same
US20080017878A1 (en) Semiconductor light-emitting diode
JP3700872B2 (en) Nitride III-V compound semiconductor device and method for manufacturing the same
JP2002232003A (en) Gallium nitride based group iii-v nitride semiconductor light emitting element and its manufacturing method
US7846753B2 (en) Vertical light emitting diode and method of making a vertical light emitting diode
JP2987111B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
KR20100099477A (en) Light emitting device and method for fabricating the same
US7135713B2 (en) Light emitting diode and method for manufacturing the same
US8536599B2 (en) Semiconductor light emitting device and method of fabricating thereof
US20210343902A1 (en) Optoelectronic semiconductor component having a sapphire support and method for the production thereof
CN214672653U (en) Semiconductor structure and application thereof
JP2003158295A (en) GaN-BASED SEMICONDUCTOR FILM, METHOD FOR MANUFACTURING THE SAME, SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING DIODE
KR20060079243A (en) Fabrication of conductive metal layer on semiconductor devices
TWI415300B (en) Semiconductor wafers and semiconductor devices and methods of making semiconductor wafers and devices
CN115347092A (en) Light emitting diode chip and preparation method thereof
Leung Technological assessment of silicon on lattice engineered substrate (SOLES) for optical applications
JP2004304047A (en) Light emitting diode and its manufacturing method
KR20080033665A (en) Led having vertical structure and method of making the same
JPH0567075B2 (en)

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081001

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081001

Year of fee payment: 9

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091001

Year of fee payment: 10

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101001

Year of fee payment: 11

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111001

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111001

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121001

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131001

Year of fee payment: 14

EXPY Cancellation because of completion of term