JP3375064B2 - Method for growing nitride semiconductor - Google Patents

Method for growing nitride semiconductor

Info

Publication number
JP3375064B2
JP3375064B2 JP09707199A JP9707199A JP3375064B2 JP 3375064 B2 JP3375064 B2 JP 3375064B2 JP 09707199 A JP09707199 A JP 09707199A JP 9707199 A JP9707199 A JP 9707199A JP 3375064 B2 JP3375064 B2 JP 3375064B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
protective film
nitride semiconductor
layer
plane
selective 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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP09707199A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2000294827A (en
Inventor
裕之 清久
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.)
Nichia Corp
Original Assignee
Nichia 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 Nichia Corp filed Critical Nichia Corp
Priority to JP09707199A priority Critical patent/JP3375064B2/en
Publication of JP2000294827A publication Critical patent/JP2000294827A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP3375064B2 publication Critical patent/JP3375064B2/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E10/00Energy generation through renewable energy sources
    • Y02E10/50Photovoltaic [PV] energy

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は基板となり得るような結
晶欠陥の少ない窒化物半導体(InXAlYGa
1-X-YN、0≦X、0≦Y、X+Y≦1)の成長方法と、発
光ダイオード(LED)、レーザダイオード(LD)、
太陽電池、光センサー等の発光素子、受光素子、あるい
はトランジスタ、パワーデバイス等の電子デバイスに使
用される窒化物半導体素子に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to a nitride semiconductor (In X Al Y Ga) having a small number of crystal defects that can be used as a substrate.
1-XY N, 0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) growth method, light emitting diode (LED), laser diode (LD),
The present invention relates to a nitride semiconductor element used for a light emitting element such as a solar cell and an optical sensor, a light receiving element, or an electronic device such as a transistor and a power device.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般に半導体を基板上に成長させる際、
成長させる半導体と格子整合した基板を用いると半導体
の結晶欠陥が少なくなって結晶性が向上することが知ら
れている。しかし、窒化物半導体は格子整合する基板が
現在世の中に存在しないことから、一般にサファイア、
スピネル、炭化ケイ素のような窒化物半導体と格子整合
しない異種基板の上に成長されている。
2. Description of the Related Art Generally, when a semiconductor is grown on a substrate,
It is known that when a substrate lattice-matched with a semiconductor to be grown is used, crystal defects of the semiconductor are reduced and crystallinity is improved. However, since nitride-matched substrates do not currently exist in the world, nitride semiconductors are generally sapphire,
It is grown on heterogeneous substrates that are not lattice matched to nitride semiconductors such as spinel and silicon carbide.

【0003】そのため、良好な窒化物半導体素子を得る
ため、窒化物半導体の成長方法について様々な方法が検
討されている。その中で、保護膜を形成して窒化物半導
体を選択成長させる方法が盛んに研究されている。
Therefore, in order to obtain a good nitride semiconductor device, various methods for growing a nitride semiconductor have been studied. Among them, a method of forming a protective film and selectively growing a nitride semiconductor has been actively studied.

【0004】この選択成長とは、例えばサファイア上に
成長させたGaN層上に、SiO2よりなる保護膜を部
分的に形成し、その保護膜上から再度GaNを有機金属
気相成長法(MOVPE)等の気相成長法により成長さ
せることで、保護膜が形成されていない部分(以下、窓
部という)から成長が開始し、次第に保護膜上部でGa
Nの横方向の成長が生じ、隣接する窓部から横方向に成
長したGaN同士が保護膜上で接合して成長を続け、結
晶欠陥の極めて少ない窒化物半導体を得ることができ
る。
This selective growth means, for example, a protective film made of SiO 2 is partially formed on a GaN layer grown on sapphire, and GaN is again grown on the protective film by metalorganic vapor phase epitaxy (MOVPE). ) Or the like, the growth starts from a portion where the protective film is not formed (hereinafter referred to as a window portion), and the Ga film is gradually formed on the upper portion of the protective film.
Lateral growth of N occurs, and GaN grown laterally from adjacent windows are joined to each other on the protective film to continue growth, so that a nitride semiconductor with extremely few crystal defects can be obtained.

【0005】このような保護膜を形成した後、窒化物半
導体の横方向の成長を利用して窒化物半導体を成長させ
る方法は、エピタキシャルラテラルオーバーグロウス
(Epitaxially lateral over growth : ELOG)と呼
ばれている。
A method of growing a nitride semiconductor by utilizing the lateral growth of the nitride semiconductor after forming such a protective film is called an epitaxial lateral over growth (ELOG). There is.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】上述したような選択成
長層を有する基板を、例えばレーザ素子に用いる場合に
は、基板の状態がそれにより得られる素子の特性を大き
く左右するものである。すなわち、結晶性、表面モフォ
ロジーの良好な基板であれば、素子特性が向上できるた
め、基板をそのように改良することは重要である。
When the substrate having the selective growth layer as described above is used for a laser device, for example, the state of the substrate greatly influences the characteristics of the device obtained thereby. That is, if the substrate has good crystallinity and surface morphology, the device characteristics can be improved. Therefore, it is important to improve the substrate as such.

【0007】しかし、このような選択成長にも問題点が
ある。それは、選択成長層は上述したように保護膜上部
で横方向に成長して選択成長層が結合して形成されるた
め、保護膜上部と、窓部上部の選択成長層はその成長機
構が異なるため、結晶性に違いが生まれる。これは、選
択成長層表面において、保護膜の上方と、保護膜と保護
膜との間にある窓部の上方では、結晶性が異なるため、
基板表面が結晶性の異なる領域が分布することになる。
この時、素子構造を形成に好ましい領域は、保護膜上方
であり、この領域を有効に利用する必要がある。
However, such selective growth also has a problem. This is because the selective growth layer is formed by laterally growing on the upper part of the protective film and combining the selective growth layers as described above, so that the selective growth layers on the upper part of the protective film and the window part have different growth mechanisms. Therefore, a difference in crystallinity occurs. This is because, on the surface of the selective growth layer, the crystallinity is different between above the protective film and above the window portion between the protective films,
Areas of different crystallinity are distributed on the substrate surface.
At this time, a preferable region for forming the element structure is above the protective film, and it is necessary to effectively use this region.

【0008】しかし、そのような素子形成に良好な領域
が占める割合を多くするために、保護膜の面積を大きく
すると別の問題が発生する。それは、上述した選択成長
層の結合部で、保護膜との間に空隙が形成されることで
あり、この保護膜上での空隙の発生は、保護膜の幅を広
くすると多くなり、大きくなる傾向がある。このような
空隙は、基板に悪影響を及ぼす存在となることがあるた
め、良好な基板の形成にはそれを制御する必要がある。
However, another problem occurs when the area of the protective film is increased in order to increase the proportion of the good region for forming such an element. That is, a void is formed between the protective film and the above-mentioned selective growth layer joint, and the number of voids generated on this protective film increases and increases as the width of the protective film increases. Tend. Since such voids may adversely affect the substrate, it is necessary to control them in order to form a good substrate.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明は、上記事情に鑑
み成されたものであり、選択成長を好ましい状態に制御
し、良好な窒化物半導体基板を提供するものである。
The present invention has been made in view of the above circumstances and provides a favorable nitride semiconductor substrate by controlling selective growth to a preferable state.

【0010】すなわち、本発明の窒化物半導体の成長方
法は、サファイア若しくはスピネルよりなり、第1の主
面とそれに垂直な第2の結晶の面とを有する異種基板の
該第1の主面上に、第1の窒化物半導体を成長させる第
1の工程と、ストライプ方向が前記異種基板の第2の結
晶の面に垂直な方向から0.1〜0.4°の範囲となる
ように、前記第1の窒化物半導体表面に部分的にストラ
イプ状の保護膜を形成する第2の工程と、前記第1の窒
化物半導体表面に前記保護膜を介して窒化物半導体より
なる選択成長層を成長させる第3の工程とを具備するも
のであって、前記異種基板の第1の主面がサファイアA
面、C面、M面、R面から選ばれる1つの面で、前記第
2の結晶の面がサファイアA面、C面、M面、R面から
選ばれる1つの面であること、又は前記異種基板の第1
の主面がスピネル(111)面であって、前記第2の結
晶の面がスピネル(110)面であることを特徴とす
る。このように、保護膜のストライプ方向を上記範囲内
とすることで、ストライプ方向において結合位置がほぼ
一定となる均一な選択成長層が形成されるため、良好な
結晶性、表面モフォロジーの窒化物半導体が得られる。
That is, the method for growing a nitride semiconductor of the present invention is made of sapphire or spinel, and has a first main surface and a second crystal plane perpendicular to the first main surface of a different type substrate. In the first step of growing the first nitride semiconductor, the stripe direction is in the range of 0.1 to 0.4 ° from the direction perpendicular to the plane of the second crystal of the foreign substrate. A second step of partially forming a stripe-shaped protective film on the surface of the first nitride semiconductor; and a selective growth layer made of a nitride semiconductor on the surface of the first nitride semiconductor via the protective film. And a third step of growing, wherein the first main surface of the heterogeneous substrate is sapphire A.
Plane, C plane, M plane, R plane, and the second crystal plane is one plane selected from sapphire A plane, C plane, M plane, R plane, or The first of different substrates
Is a spinel (111) plane, and the second crystal plane is a spinel (110) plane. In this way, by setting the stripe direction of the protective film within the above range, a uniform selective growth layer in which the bonding position is substantially constant in the stripe direction is formed, and thus a nitride semiconductor having good crystallinity and surface morphology. Is obtained.

【0011】更に、好ましくは、前記異種基板の第1の
主面と前記第2の結晶の面との組み合わせが、サファイ
アC面とA面、サファイアA面とR面、スピネル(11
1)面と(110)面から選ばれる1組であることであ
る。この組み合わせでは、顕著に良好な選択成長がなさ
れ、より好ましい窒化物半導体が得られる。
Further preferably, the combination of the first main surface of the different type of substrate and the surface of the second crystal is sapphire C surface and A surface, sapphire A surface and R surface, and spinel (11).
It is one set selected from the 1) plane and the (110) plane. With this combination, remarkably favorable selective growth is achieved, and a more preferable nitride semiconductor is obtained.

【0012】また、前記保護膜のストライプ幅が10μ
m以上であることにより、従来では困難であった広い幅
の保護膜を用いた成長も好適になされるため、好ましく
素子形成に用いることができる保護膜上部の領域が、大
きな面積の窒化物半導体が得られる。このため、素子形
成においてその設計自由度が高いものとなる。
The stripe width of the protective film is 10 μm.
When the thickness is at least m, the growth using a protective film having a wide width, which has been difficult in the past, can be favorably performed. Therefore, the region above the protective film, which can be preferably used for device formation, has a large area. Is obtained. Therefore, the degree of freedom in designing the device is high.

【0013】加えて、前記保護膜のストライプ幅W
sと、窓部の幅Wwとの比Ww/Wsが0.2〜0.5の範
囲であることにより、上記多用される保護膜上部の領域
(面積)が、それ以外の窓部の領域(面積)に比べて大
きくすることができる。これは、保護膜の幅と窓部の幅
との比において、保護膜の幅の比率が高い上記範囲で、
良好な選択成長が可能で、素子形成に有利な窒化物半導
体が得られる。
In addition, the stripe width W of the protective film
s and, by the ratio W w / W s of the width W w of the window portion is in the range of 0.2 to 0.5, the protective film top of the area to be the frequently used (area), the other window It can be made larger than the area (area) of the part. This is in the above range where the ratio of the width of the protective film is high in the ratio of the width of the protective film and the width of the window portion,
A nitride semiconductor that enables favorable selective growth and is advantageous for device formation can be obtained.

【0014】[0014]

【発明の実施の形態】以下、本発明について、詳細に説
明する。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The present invention will be described in detail below.

【0015】本発明は、異種基板上に選択成長させた窒
化物半導体の成長を好ましく制御することで、素子形成
に有利な基板を形成するものである。具体的には、異種
基板として本発明では、サファイア、スピネルの基板を
用いたときの窒化物半導体の成長を制御するものであ
る。
According to the present invention, a substrate advantageous for device formation is formed by preferably controlling the growth of a nitride semiconductor selectively grown on a heterogeneous substrate. Specifically, the present invention controls the growth of a nitride semiconductor when a sapphire or spinel substrate is used as a heterogeneous substrate.

【0016】異種基板上に窒化物半導体を選択成長させ
ると、その条件により多様な形態で選択成長層が形成さ
れる。図1は、選択成長により窒化物半導体が成長する
様子を示すものである。選択成長は、基板の一部を窒化
物半導体と反応しない保護膜で覆い(図1(a))、保
護膜が覆われていない一部の基板表面から窒化物半導体
を成長させるものである(図1(b),(c))。上述
した窒化物半導体基板として着目されているELOG成
長は、一般的に基板にストライプ状の保護膜を形成し
て、保護膜の設けられていない窓部から窒化物半導体を
成長させて、隣り合う選択成長層が互いに保護膜上部で
結合して成膜されるものである(図1)。しかし、この
選択成長層同士が結合する際に、図1,2に観るような
空隙が形成される。本発明は、このような空隙を制御で
きるものであり、以下そのことについて詳しく説明す
る。
When a nitride semiconductor is selectively grown on a heterogeneous substrate, the selective growth layer is formed in various forms depending on the conditions. FIG. 1 shows how a nitride semiconductor grows by selective growth. In the selective growth, a part of the substrate is covered with a protective film that does not react with the nitride semiconductor (FIG. 1A), and the nitride semiconductor is grown from a part of the substrate surface not covered with the protective film ( 1 (b), (c)). In the ELOG growth which is focused on as the above-mentioned nitride semiconductor substrate, generally, a stripe-shaped protective film is formed on the substrate, and the nitride semiconductor is grown from the window portion where the protective film is not provided, and adjacent to each other. The selective growth layers are formed by bonding with each other on the protective film (FIG. 1). However, when the selective growth layers are bonded to each other, voids are formed as seen in FIGS. The present invention can control such voids, which will be described in detail below.

【0017】本発明における異種基板としては、サファ
イア(Al23)、スピネル(MgAl24)の単結晶
基板を用いる。選択成長層の保護膜のストライプ方向を
決定するために用いる異種基板の主面及び結晶の面と
は、結晶構造に対する面方位のことである。具体的に
は、サファイア基板であれば、A面、C面、M面、R
面、スピネルであれば(111)、(110)面に対し
て、窒化物半導体を形成する面(主面)上記保護膜のス
トライプ方向を決定するもの(結晶の面)である。詳し
くは、上記結晶の面に垂直な方向と、異種基板の主面上
に形成された窒化物半導体表面に設ける上記保護膜のス
トライプ方向は、後述する範囲の角度を成すものであ
る。この時、保護膜は、上記異種基板の主面上に成長さ
せた窒化物半導体層表面に形成されるものである。ま
た、上記結晶の面方位は、具体的には、図7にサファイ
アのユニットセル図に示すように、上記A面としては、
(112-0),(1-1-20),(21-1-0),(2-11
0),(12-10),(121-0)、M面は(11-0
0),(01-10),(1-010),(1-100),
(011-0),(101-0)、R面は、(11-02),
(1-102),(01-12),(011-2),(101-
2),(1-012)、C面は(0001)、スピネルは
(111)(110)である。ここで、この面指数の表
記は、図8に示す実際の面指数に対応する明細書中の表
記に従うものである。
As the heterogeneous substrate in the present invention, a sapphire (Al 2 O 3 ) or spinel (MgAl 2 O 4 ) single crystal substrate is used. The main surface of the heterogeneous substrate and the crystal plane used for determining the stripe direction of the protective film of the selective growth layer are plane orientations with respect to the crystal structure. Specifically, if it is a sapphire substrate, A surface, C surface, M surface, R surface
In the case of the plane, the spinel is the (111) or (110) plane, the plane on which the nitride semiconductor is formed (main plane), and the stripe direction of the protective film is determined (the crystal plane). Specifically, the direction perpendicular to the crystal plane and the stripe direction of the protective film provided on the surface of the nitride semiconductor formed on the main surface of the heterogeneous substrate form an angle in the range described later. At this time, the protective film is formed on the surface of the nitride semiconductor layer grown on the main surface of the heterogeneous substrate. Further, the plane orientation of the crystal is, as shown in the unit cell diagram of sapphire in FIG.
(112-0), (1-1-20), (21-1-0), (2-11
0), (12-10), (121-0), M-plane is (11-0)
0), (01-10), (1-010), (1-100),
(011-0), (101-0), the R plane is (11-02),
(1-102), (01-12), (011-2), (101-
2), (1-012), C-plane is (0001), and spinel is (111) (110). Here, the notation of this surface index follows the notation in the specification corresponding to the actual surface index shown in FIG.

【0018】より具体的には、窒化物半導体を形成する
異種基板の主面とストライプ方向を決定する結晶の面
(以下、わかりやすくオリフラ面として記す)との組み
合わせは、サファイア基板において、C面を主面とし、
オリエンテーションフラット面(以下、オリフラ面と記
す)をA面とする場合には、このオリフラ面(A面)に
垂直な方向に対して、保護膜のストライプ方向を決定す
る。更に、サライアの主面がA面でオリフラ面がR面で
ある、若しくはスピネルの主面が(111)面でオリフ
ラ面が(110)である場合に良好な選択成長層が形成
される。すなわち、良好な選択成長が成されることであ
り、これはウェーハ内では、成長速度など一般的に成長
形態が異なるが、そのような状況下においても、上記組
み合わせであれば、ウェーハ面内において、どの位置に
あっても後述するような、結合位置の安定性、近接の成
長層のELOG(横方向)成長時の均一性に優れるもの
となる。
More specifically, the combination of the principal surface of the heterogeneous substrate forming the nitride semiconductor and the crystal plane (hereinafter referred to as an orientation flat surface) which determines the stripe direction is the C plane in the sapphire substrate. As the main surface,
When the orientation flat surface (hereinafter referred to as the orientation flat surface) is the A surface, the stripe direction of the protective film is determined with respect to the direction perpendicular to the orientation flat surface (A surface). Further, when the main surface of the salia is the A surface and the orientation flat surface is the R surface, or when the main surface of the spinel is the (111) surface and the orientation flat surface is the (110) surface, a favorable selective growth layer is formed. That is, good selective growth is achieved, which generally differs in the growth mode such as the growth rate in the wafer, but even under such circumstances, if the above combination, in the plane of the wafer At any position, the stability of the bonding position and the uniformity at the time of ELOG (lateral direction) growth of the adjacent growth layers are excellent, as will be described later.

【0019】ここで、上記オリフラ面は特に基板結晶の
面に対応して設けられている必要はなく、予め保護膜の
ストライプの方向を考慮して、上記結晶の面からずれて
形成しても良い。実際に保護膜を設ける場合には、どち
らの異種基板を用いても良く、基板結晶の面に対応する
のであれば、そのオリフラ面に垂直な方向からの角度で
もってストライプ方向を決定し、ストライプの方向がオ
リフラ面に垂直になるように基板結晶の面からずれてオ
リフラ面が形成されていればそれに垂直にストライプの
方向を取れば良く、製造において特に差異はない。
Here, the orientation flat surface does not have to be provided in particular corresponding to the surface of the substrate crystal, and may be formed deviating from the surface of the crystal in consideration of the stripe direction of the protective film in advance. good. When actually providing a protective film, either of different types of substrates may be used, and if it corresponds to the surface of the substrate crystal, the stripe direction is determined by the angle from the direction perpendicular to the orientation flat surface. If the orientation flat surface is formed deviating from the surface of the substrate crystal so that the direction of is perpendicular to the orientation flat surface, the stripe direction may be taken perpendicular to it, and there is no particular difference in manufacturing.

【0020】本発明において、選択成長層形成に用いる
保護膜は、結晶成長させる面(窒化物半導体表面)に部
分的に形成されるもので、保護膜が設けられていない領
域(窓部)から選択的に半導体層を成長させるものであ
る。この時、保護膜の形状としては、ストライプ状に形
成され、部分的に設けられていればよく、本発明ではこ
のストライプ方向を後述する範囲内に設けることで、好
ましい選択成長層が形成される。基板に成長させた窒化
物半導体の表面に形成されるそのストライプ方向とは、
上記単結晶基板の結晶の面に垂直な方向から0.1〜
0.4°の範囲でずれていることである。
In the present invention, the protective film used for forming the selective growth layer is partially formed on the surface (nitride semiconductor surface) on which the crystal is grown, and from the region (window portion) where the protective film is not provided. The semiconductor layer is selectively grown. At this time, the protective film may be formed in a stripe shape and partially provided. In the present invention, a preferred selective growth layer is formed by providing the stripe direction within the range described later. . The stripe direction formed on the surface of the nitride semiconductor grown on the substrate is
From the direction perpendicular to the crystal plane of the single crystal substrate, 0.1 to
That is, the deviation is in the range of 0.4 °.

【0021】詳しく説明すると、従来は基板結晶の面、
例えば図4において、その面に対応するオリフラ面3に
垂直(AA方向)に、保護膜1のストライプが形成され
ていた(θ=0°)。しかし、それでは、図1(b)の
窒化物半導体14が横方向に成長する際に(ELO
G)、図1(c)に示すように、隣り合う窓部から成長
した窒化物半導体が結合せず、途中でその横方向の成長
が止まり、平坦な表面が形成されない。また、図4にお
いて上記結晶の面に垂直な方向(AA方向)と、保護膜
1のストライプ方向とのなす角θが0.1°未満である
と、上述した垂直な場合(θ=0°)と同様に、横方向
の成長が十分でなく、平坦な表面が形成されない。θが
0.4°を超えると、図5に示すように選択成長層5が
形成されるが、図中の矢印方向から観察すると、図3に
模式的に示すように、空隙5はジグザク模様として観察
される。すなわち、図3に示すように、形成される空隙
が安定せず、このような空隙の形成は良好な選択成長が
成されていないことを示すものである。
More specifically, conventionally, the plane of the substrate crystal,
For example, in FIG. 4, a stripe of the protective film 1 was formed (θ = 0 °) perpendicularly to the orientation flat surface 3 (AA direction) corresponding to that surface. However, then, when the nitride semiconductor 14 in FIG. 1B grows laterally (ELO
G), as shown in FIG. 1C, the nitride semiconductors grown from the adjacent windows do not bond, the lateral growth stops midway, and a flat surface is not formed. Further, when the angle θ formed by the direction perpendicular to the crystal plane (AA direction) in FIG. 4 and the stripe direction of the protective film 1 is less than 0.1 °, the above-mentioned vertical case (θ = 0 ° Similarly, the lateral growth is insufficient and a flat surface is not formed. When θ exceeds 0.4 °, the selective growth layer 5 is formed as shown in FIG. 5, but when observed from the direction of the arrow in the figure, as shown schematically in FIG. 3, the void 5 has a zigzag pattern. Be observed as. That is, as shown in FIG. 3, the voids formed are not stable, and the formation of such voids indicates that favorable selective growth is not performed.

【0022】この従来の選択成長層に観られる空隙の折
れ曲がり(図3)は、選択成長が均一に成されていない
ために起こるものであり、このような状態で例えその表
面が鏡面となっていてもその上に成長させる半導体層に
は表面上の不均一な結晶性が引き継がれるため、良好な
成長層を得ることができない。通常、上記ELOGによ
る選択成長層は、図1(b)に示すように、保護膜の設
けられていない窓部から縦方向に成長した後、横方向に
成長することにより隣の窓部から成長した成長層が、保
護膜の上部でつながることにより成膜されるものである
(図1(b))。このため、上記空隙によるジグザグ模
様は、隣り合う窓部から成長した層の結合する位置が異
なることを示すものであり、均一な成長が成されていな
いことを示す。すなわち、従来の選択成長層は、保護膜
のストライプ方向において図5に観るように、空隙6が
折れ曲がり、その幅も大きく異なり、選択成長時の結合
位置がバラバラであるため、その選択成長層には多くの
ひずみが内在しており、良好な結晶性の窒化物半導体と
ならない。若しくは、上述した様に、結晶の面に対し保
護膜のストライプ方向をほぼ垂直とすると、横方向の成
長が不十分となる部分があり、こちらも良好な結晶性の
窒化物半導体とはならない。
The bending of the voids (see FIG. 3) observed in the conventional selective growth layer occurs because the selective growth is not uniformly performed. In such a state, the surface thereof is a mirror surface. However, since the non-uniform crystallinity on the surface is inherited in the semiconductor layer grown thereon, a good growth layer cannot be obtained. Normally, the selective growth layer formed by ELOG grows vertically from a window portion not provided with a protective film and then grows horizontally from the adjacent window portion as shown in FIG. 1B. The grown layer is formed by connecting the upper part of the protective film (FIG. 1B). Therefore, the zigzag pattern due to the voids indicates that the positions of the layers grown from the adjacent window portions are different from each other, and that the uniform growth is not achieved. That is, in the conventional selective growth layer, as shown in FIG. 5 in the stripe direction of the protective film, the voids 6 are bent and the widths thereof are greatly different, and the bonding positions at the selective growth are different. Has a large amount of strain and does not become a good crystalline nitride semiconductor. Alternatively, as described above, if the stripe direction of the protective film is substantially perpendicular to the crystal plane, there is a portion where the lateral growth is insufficient, and this also does not provide a good crystalline nitride semiconductor.

【0023】本発明者は、上記空隙の形状に着目するこ
とで、良好な選択成長層の形成方法を見いだすことがで
きたものである。すなわち、選択成長層を形成した後、
ウェーハを観察することで、選択成長層の成長形態を判
断できることを見いだした。詳しくは、図4において窒
化物半導体4表面に部分的にストライプ状の保護膜1
を、基板2の結晶の面に垂直な方向(AA方向)からθ
(0.1°<θ<0.4°)だけ傾けて形成し、図5に
おける選択成長層5を形成して、図中の矢印の方向から
観察することである。図2,3に観るように、選択成長
により形成させる空隙は、その成長形態により様々な形
態が観察される。このような違いが生まれる背景には、
図1(b)に示すように、選択成長時の横方向の成長に
おいて、隣り合う選択成長層の成長速度、成長形態がほ
ぼ同一であれば、図2に示すように保護膜のストライプ
方向において、空隙に折れ曲がりがなく、結合位置がほ
ぼ一定で、良好な成長形態でもって選択成長層が形成さ
れるため、得られる窒化物半導体の結晶性も良好なもの
となる。しかし、図1(a)に観る選択成長時の横方向
の成長において、その成長がほぼ同等に成されない場合
には、図3に観るように、空隙5の形状が折れ曲がり、
その空隙5の幅もまちまちであり、保護膜1のストライ
プ方向において、不均一な結合位置でもって選択成長層
が形成されるため、得られる窒化物半導体の結晶性にも
同様な傾向がみられ、上記ストライプ方向において結晶
性にばらつきの分布を有するものとなり、これが上記θ
>0.4の状態に該当ものである。更には、この横方向
の成長が不十分であると、成長層同士が結合せずにその
まま縦方向(膜厚方向)に成長し、結果として、ウェー
ハの窒化物半導体は、表面に亀裂を有するものとなり、
これが上記0°<θ<0.1°に該当し、その部分にお
いては素子の形成が不可能となる。
The present inventor was able to find a good method for forming a selective growth layer by paying attention to the shape of the void. That is, after forming the selective growth layer,
It was found that the growth morphology of the selective growth layer can be judged by observing the wafer. Specifically, in FIG. 4, the protective film 1 is partially striped on the surface of the nitride semiconductor 4.
From the direction perpendicular to the crystal plane of the substrate 2 (AA direction) to θ
It is formed by inclining by (0.1 ° <θ <0.4 °) to form the selective growth layer 5 in FIG. 5 and observing from the direction of the arrow in the figure. As seen in FIGS. 2 and 3, various forms of the voids formed by selective growth are observed depending on the growth form. The background behind this difference is
As shown in FIG. 1B, in the lateral growth during the selective growth, if the adjacent selective growth layers have substantially the same growth rate and growth form, as shown in FIG. 2, in the stripe direction of the protective film. Since the void has no bending, the bonding position is almost constant, and the selective growth layer is formed with a good growth morphology, the crystallinity of the obtained nitride semiconductor is also good. However, in the lateral growth during the selective growth seen in FIG. 1A, when the growth is not substantially equal, as shown in FIG. 3, the shape of the void 5 is bent,
The widths of the voids 5 are also different, and the selective growth layer is formed at nonuniform bonding positions in the stripe direction of the protective film 1. Therefore, the crystallinity of the obtained nitride semiconductor has the same tendency. , Has a distribution of variations in crystallinity in the stripe direction, which is the θ
It corresponds to the state of> 0.4. Furthermore, if the lateral growth is insufficient, the growth layers do not bond to each other and grow in the vertical direction (thickness direction) as they are, and as a result, the nitride semiconductor of the wafer has cracks on the surface. Become a thing,
This corresponds to the above 0 ° <θ <0.1 °, and the element cannot be formed in that portion.

【0024】従って、本発明は、保護膜のストライプ方
向が上記基板の結晶の面に対し、垂直な方向から0.1
〜0.4°の範囲にあることで、上述した良好な選択成
長、特に安定した横方向の成長、ストライプ方向におけ
る均一な成長が可能となり、良好な結晶性の窒化物半導
体が得られるものである。
Therefore, according to the present invention, the stripe direction of the protective film is 0.1 from the direction perpendicular to the crystal plane of the substrate.
Within the range of up to 0.4 °, the above-described favorable selective growth, particularly stable lateral growth and uniform growth in the stripe direction are possible, and a nitride semiconductor with good crystallinity can be obtained. is there.

【0025】以上、選択成長の形態を説明するため、そ
の空隙を観察して判断する方法を示したが、本発明は特
にその空隙が必ず形成されるものに限定されるものでは
ない。これは、上記空隙は、選択成長時の横方向の成長
において、保護膜の表面に比較的近い上方で、選択成長
層の結合が成されないために生まれるものであり、結晶
の組成、成長温度などの成長条件によっては、空隙がほ
ぼ形成されない場合があることを示すものである。すな
わち、このように空隙が観察されない場合であっても、
上述したような、不均一な選択成長による結合位置の乱
れの発生は、同様な傾向にあるため、本発明のように、
保護膜のストライプ方向を限定することで、それを解決
する効果は、非常に有効なものである。従って、例え従
来のように上記結晶の面に対して垂直に保護膜を設け、
そして上記空隙が発生してない場合であっても、上述し
たような空隙の観察によりわかった不均一な選択成長そ
のものは何ら解決されるものでなく、本発明のように保
護膜のストライプ方向を上記範囲とすることで、均一な
選択成長、特に保護膜を覆う形態の横方向の成長が、良
好なものとなり、結果として得られる選択成長層も良好
なものとなる。
In the above, the method of observing and determining the voids has been shown in order to explain the mode of selective growth, but the present invention is not particularly limited to the one in which the voids are necessarily formed. This is because the above-mentioned voids are formed in the lateral growth during selective growth because the selective growth layer is not bonded above the surface of the protective film, which is relatively close to the surface of the protective film. This indicates that voids may not be formed depending on the growth conditions of. That is, even when no void is observed in this way,
The occurrence of the disorder of the bonding position due to the non-uniform selective growth as described above has a similar tendency.
The effect of solving the problem by limiting the stripe direction of the protective film is very effective. Therefore, for example, as in the conventional case, a protective film is provided perpendicularly to the crystal plane,
Even if the voids do not occur, the uneven selective growth itself found by observing the voids as described above is not solved at all, and the stripe direction of the protective film is changed as in the present invention. Within the above range, uniform selective growth, particularly lateral growth in a form covering the protective film, becomes good, and the resulting selective growth layer also becomes good.

【0026】本発明において、保護膜の幅と、保護膜ス
トライプの間隔(窓部の幅)とは、好ましくは以下のよ
うにすることである。保護膜の幅は、好ましくは10μ
m以上とすることで、良好な選択成長層が形成される。
これは、保護膜ストライプの幅が10μmを超えると、
上記ELOG成長時に形成される空隙が大きくなるが、
本発明ではその空隙を良好な形状に制御できるためであ
る。すなわち、選択成長層は保護膜の上部で横方向に成
長し、隣り合う選択成長層同士が結合して平坦な表面を
形成するため、保護膜の幅が広くなると必然的に横方向
の成長の距離が長くなり、横方向への成長速度が選択成
長層に大きく影響するためである。これは、保護膜の幅
が広くなるため、隣り合う選択成長層が横方向に均一に
成長しなければ上述した従来例のように、結合位置が保
護膜のストライプ方向において異なることとなり、結果
空隙がジグザグ模様となる。従って、本発明では、上記
範囲でストライプ方向を決定することにより、従来のも
のに比べて、選択成長時の保護膜上部を覆う横方向の成
長が、均一に形成され、結合位置、また空隙が存在する
場合にはその形態もストライプ方向において、ほぼ同等
な形態を示すこととなり(図2)、ストライプの幅が1
0μm以上と広くなることで従来のものと顕著な差が生
まれるものである。本発明は、ストライプの幅が10μ
m以下であるような場合においても選択成長層の形成に
有利に働くものである。具体的に10μm以下である場
合には、従来例の様に上記結晶面に垂直に形成された保
護膜のストライプでは、図3に示すような選択成長の不
均一な成長形態は、全てにあらわれず、実際にはウェー
ハ全体において、部分的にそのような不均一な成長によ
るジグザグ模様が観察されるに過ぎない。しかし、保護
膜のストライプが10μmを超えると、ほとんどの領域
でそのような選択成長の不均一が観察され、本発明では
10μmを境にしてそのような変化は観察されず、10
μm以上であっても図2に示すように良好で、均一な選
択成長層が形成されるものである。更に、保護膜の幅が
15μmを超えると、更に顕著なものとなり、従来のも
のは、ほぼ全ての領域で上記不均一な選択成長が成され
るが、本発明ではそのようなことはない。結果として、
本発明では、保護膜の幅が10μmを超えるような広い
場合において、その効果は顕著なものとなり、更に15
μmを超えると更に顕著なものとなる。
In the present invention, the width of the protective film and the interval between the protective film stripes (width of the window portion) are preferably set as follows. The width of the protective film is preferably 10μ
When it is at least m, a good selective growth layer is formed.
This is because when the width of the protective film stripe exceeds 10 μm,
Although the voids formed during the ELOG growth become large,
This is because the voids can be controlled to have a good shape in the present invention. That is, the selective growth layer grows laterally on the protective film, and the adjacent selective growth layers bond to each other to form a flat surface. This is because the distance becomes longer and the lateral growth rate greatly affects the selective growth layer. This is because, since the width of the protective film is wide, the bonding positions are different in the stripe direction of the protective film as in the above-described conventional example unless the adjacent selective growth layers grow uniformly in the lateral direction. Becomes a zigzag pattern. Therefore, in the present invention, by determining the stripe direction in the above range, the lateral growth covering the upper portion of the protective film during the selective growth is uniformly formed, and the bonding position and the void are formed, as compared with the conventional one. When present, the morphology also shows almost the same morphology in the stripe direction (FIG. 2), and the stripe width is 1
When the width is increased to 0 μm or more, a remarkable difference from the conventional one is created. In the present invention, the stripe width is 10 μm.
Even when it is less than or equal to m, it works favorably for forming the selective growth layer. Specifically, when the thickness is 10 μm or less, in the stripe of the protective film formed perpendicular to the crystal plane as in the conventional example, the uneven growth pattern of the selective growth as shown in FIG. 3 appears in all. In fact, a zigzag pattern due to such uneven growth is only partially observed in the entire wafer. However, when the stripe of the protective film exceeds 10 μm, such nonuniformity of selective growth is observed in almost all regions, and in the present invention, such a change is not observed with 10 μm as the boundary.
Even if the thickness is not less than μm, a good and uniform selective growth layer is formed as shown in FIG. Further, when the width of the protective film exceeds 15 μm, it becomes more remarkable, and in the conventional case, the above-mentioned non-uniform selective growth is performed in almost all regions, but this is not the case in the present invention. as a result,
In the present invention, the effect becomes remarkable when the width of the protective film is as wide as more than 10 μm.
When it exceeds μm, it becomes more remarkable.

【0027】以上説明してきた保護膜の幅を広くするこ
とは、その上に形成する素子構造に非常に重要な効果を
もたらすものである。これは、得られる選択成長層は、
保護膜上部と、窓部上部とでは、上述したようにその成
長形態が異なることから、結晶性も異なり、一般的に保
護膜上部の方が、転位などの結晶欠陥若しくはその結晶
欠陥の伝播が少ないため、保護膜上部に導波路などデバ
イスに重要な領域を形成されている。又は、保護膜の上
部だけを素子の形成領域として、素子を製造することも
できる。このため、保護膜を広くすることは、素子構造
の設計及びその製造において、自由度を高めるものであ
り、本発明はその広い幅の保護膜でも良好な選択成長層
が形成されるために、非常に有用なものである。
Increasing the width of the protective film described above has a very important effect on the device structure formed thereon. This is because the obtained selective growth layer is
Since the upper part of the protective film and the upper part of the window have different growth forms as described above, the crystallinity is also different. In general, the upper part of the protective film is more susceptible to crystal defects such as dislocations or the propagation of the crystal defects. Since the number is small, a region important for the device such as a waveguide is formed above the protective film. Alternatively, the element can be manufactured by using only the upper portion of the protective film as the element formation region. Therefore, widening the protective film increases the degree of freedom in designing and manufacturing the device structure, and the present invention forms a good selective growth layer even with the wide protective film, It is very useful.

【0028】加えて、本発明において、保護膜のストラ
イプ幅が、窓部の幅よりも広く取ることで、素子の形成
に非常に有利な窒化物半導体の形成が可能である。これ
は、上述した良好な選択成長が可能になることにより、
実現できるものであり、好ましい選択成長が成されない
場合には、後述する保護膜と窓部の幅の比により、特に
保護膜の幅の比率が高い領域で、良好な窒化物半導体を
得ることができない。より詳しくは、本発明において保
護膜のストライプ幅Wsと、窓部の幅Wwとの比Ww/Ws
が0.2〜0.5の範囲にあると、良好な選択成長がな
され、保護膜の面積比の高い窒化物半導体となる。すな
わち、本発明において、Ww/Wsが0.5以上である
と、保護膜の面積比が小さく、素子形成時に結晶性の良
好な領域が少なくなるため、ウェーハ内での素子特性の
ばらつきが多くなり、歩留まりが低下する。Ww/Ws
0.2以下であると、選択成長の開始表面である窓部が
狭くなるため、良好な選択成長が成されない傾向にある
ためである。
In addition, in the present invention, the stripe width of the protective film is set to be wider than the width of the window portion, so that it is possible to form a nitride semiconductor which is very advantageous for forming an element. This is because the favorable selective growth described above becomes possible.
When the preferable selective growth is not achieved, it is possible to obtain a good nitride semiconductor especially in a region where the ratio of the width of the protective film is high due to the ratio of the width of the protective film and the width of the window described later. Can not. More specifically, in the present invention, the ratio W w / W s between the stripe width W s of the protective film and the window width W w.
Is in the range of 0.2 to 0.5, good selective growth is achieved, and the nitride semiconductor has a high area ratio of the protective film. That is, in the present invention, when W w / W s is 0.5 or more, the area ratio of the protective film is small, and the region having good crystallinity is small at the time of device formation, so that variations in device characteristics within the wafer are reduced. Yield increases and yield decreases. This is because if W w / W s is 0.2 or less, the window portion that is the starting surface of the selective growth becomes narrow, and good selective growth tends to be not achieved.

【0029】保護膜の材料としては、保護膜表面に窒化
物半導体が成長しないか、若しくは成長しにくい性質を
有する材料を好ましく選択し、例えば酸化ケイ素(Si
X)、窒化ケイ素(SiXY)、酸化チタン(Ti
X)、酸化ジルコニウム(ZrOX)等の酸化物、窒化
物、またこれらの多層膜の他、1200℃以上の融点を
有する金属等を用いることができる。これらの保護膜材
料は、窒化物半導体の成長温度600℃〜1100℃の
温度にも耐え、その表面に窒化物半導体が成長しない
か、成長しにくい性質を有している。保護膜材料を窒化
物半導体表面に形成するには、例えば蒸着、スパッタ、
CVD等の気相製膜技術を用いることができる。また、
部分的(選択的)に形成するためには、フォトリソグラ
フィー技術を用いて、所定の形状を有するフォトマスク
を作製し、そのフォトマスクを介して、前記材料を気相
製膜することにより、所定の形状を有する保護膜を形成
できる。
As the material of the protective film, a material having a property that the nitride semiconductor does not grow or hardly grows on the surface of the protective film is preferably selected, and for example, silicon oxide (Si
O x ), silicon nitride (Si x N y ), titanium oxide (Ti
O X), an oxide such as zirconium oxide (ZrO X), nitrides, or other of these multilayer films, it is possible to use a metal or the like having a 1200 ° C. or more melting point. These protective film materials withstand the growth temperature of the nitride semiconductor of 600 ° C. to 1100 ° C., and have the property that the nitride semiconductor does not grow on the surface or hardly grows. To form the protective film material on the surface of the nitride semiconductor, for example, vapor deposition, sputtering,
A vapor deposition technique such as CVD can be used. Also,
In order to form the film partially (selectively), a photomask having a predetermined shape is formed by using a photolithography technique, and the material is vapor-phase-deposited through the photomask to obtain a predetermined film. A protective film having the shape of can be formed.

【0030】また、保護膜の形状としては、上述したよ
うにストライプ状となっていることであり、上述したE
LOGによる選択成長層が形成され、具体的には選択成
長時に上記横方向の成長が成されて、隣り合う成長層同
士が結合して成膜されるように、保護膜を形成すること
である。具体例として、ストライプ状の保護膜を一定間
隔でもって繰り返し形成することである。本発明は、特
にこれに限定されるものでなく、保護膜と保護膜との間
隔がバラバラであってもよいが、上記保護膜のストライ
プ方向は、全ての保護膜に対して適用することで、均一
に選択成長層の形成がなされ、さらに好ましくは上記一
定間隔を置いて保護膜を繰り返し形成することで、これ
もウェーハ全体に均一な窒化物半導体の形成に寄与する
ものである。
Further, the shape of the protective film is that it has a stripe shape as described above.
A protective film is formed so that a selective growth layer by LOG is formed, specifically, the lateral growth is performed at the time of selective growth, and adjacent growth layers are bonded to each other to form a film. . As a specific example, stripe-shaped protective films are repeatedly formed at regular intervals. The present invention is not particularly limited to this, and the intervals between the protective films may be different, but the stripe direction of the protective film can be applied to all the protective films. The selective growth layer is uniformly formed, and more preferably, the protective film is repeatedly formed at the above-mentioned constant intervals, which also contributes to the formation of a uniform nitride semiconductor on the entire wafer.

【0031】本発明において、異種基板の上に成長させ
る窒化物半導体、選択成長層は、InXAlYGa1-X-Y
N(0≦X、0≦Y、X+Y≦1)窒化物半導体である。好
ましくは、アンドープのGaNとすることで最も結晶性
の良好な選択成長層となり、またn型不純物をドープし
た窒化物半導体、より好ましくはGaNとすることで、
良好なn型導電性の窒化物半導体層が形成される。ま
た、選択成長層の膜厚は、特に限定されないが、上述し
た隣り合う窓部から成長した窒化物半導体層が保護膜上
部で結合し、平坦な表面を形成するためには、少なくと
も1μm以上の膜厚が必要である。膜厚の上限は特に限
定されないが、10μm程度あれば十分であり、上述し
たように、選択成長時に保護膜上部で結合し、平坦な表
面が得られれば、その上に別の層を形成しても良い。
In the present invention, the nitride semiconductor and the selective growth layer grown on the heterogeneous substrate are made of In X Al Y Ga 1 -XY.
N (0 ≦ X, 0 ≦ Y, X + Y ≦ 1) nitride semiconductor. Preferably, undoped GaN provides a selective growth layer with the best crystallinity, and a nitride semiconductor doped with an n-type impurity, more preferably GaN,
A nitride semiconductor layer having good n-type conductivity is formed. Further, the film thickness of the selective growth layer is not particularly limited, but in order to combine the nitride semiconductor layers grown from the adjacent window portions at the upper portion of the protective film to form a flat surface, it is at least 1 μm or more. A film thickness is necessary. The upper limit of the film thickness is not particularly limited, but about 10 μm is sufficient, and as described above, if a flat surface is obtained by bonding at the upper part of the protective film during selective growth, another layer is formed thereon. May be.

【0032】また、本発明において、異種基板の上に成
長させる第1の窒化物半導体としては、特に限定されな
いが、結晶性の良好なアンドープの窒化物半導体を、更
に好ましくはアンドープのGaNを用いることである。
In the present invention, the first nitride semiconductor grown on the heterogeneous substrate is not particularly limited, but an undoped nitride semiconductor having good crystallinity, more preferably undoped GaN is used. That is.

【0033】[0033]

【実施例】[実施例1]本実施例はMOVPE(有機金
属気相成長法)を用いて窒化物半導体を成長させる例を
示すものであるが、本発明の方法は、MOVPE法に限
るものではなく、例えばHVPE(ハライド気相成長
法)、MBE(分子線気相成長法)等、窒化物半導体を
成長させるのに知られている全ての方法を適用できる。
EXAMPLES Example 1 This example shows an example of growing a nitride semiconductor using MOVPE (metal organic chemical vapor deposition), but the method of the present invention is not limited to the MOVPE method. Instead, all known methods for growing a nitride semiconductor, such as HVPE (halide vapor phase epitaxy) and MBE (molecular beam vapor phase epitaxy) can be applied.

【0034】図1は以下に示す各工程のウェーハの模式
断面図である。C面を主面とし、オリフラ面をA面とす
るサファイア基板を反応容器内にセットし、温度を51
0℃にして、キャリアガスに水素、原料ガスにアンモニ
アとTMG(トリメチルガリウム)とを用い、サファイ
ア基板11上にGaNよりなるバッファ層を200オン
グストロームの膜厚で成長させる。バッファ層成長後、
TMGのみ止めて、温度を1050℃まで上昇させ、1
050℃になったら、原料ガスにTMG、アンモニア、
シランガスを用い、アンドープGaN層12(第1の窒
化物半導体)を5μmの膜厚で成長させる。バッファ層
とGaN層12とを積層した後、そのGaN層12の上
にストライプ状のフォトマスクを形成し、CVD装置に
よりストライプ幅14μm、窓部6μmのSiO2より
なる保護膜を0.1μmの膜厚で形成する(図1
(a))。なお、保護膜13のストライプ方向は、図4
に示すように、サファイアA面(オリフラ面3)に対し
て垂直な方向AAに対し、θ=0.2°の方向である。
FIG. 1 is a schematic sectional view of a wafer in each step shown below. A sapphire substrate having the C surface as the main surface and the orientation flat surface as the A surface is set in the reaction vessel and the temperature is set to 51.
At 0 ° C., hydrogen is used as a carrier gas, ammonia and TMG (trimethylgallium) are used as source gases, and a buffer layer made of GaN is grown to a thickness of 200 Å on the sapphire substrate 11. After growing the buffer layer,
Stop only TMG, raise the temperature to 1050 ° C, 1
When it reaches 050 ° C, TMG, ammonia,
An undoped GaN layer 12 (first nitride semiconductor) is grown to a thickness of 5 μm using silane gas. After stacking the buffer layer and the GaN layer 12, a stripe-shaped photomask is formed on the GaN layer 12, and a protective film made of SiO 2 having a stripe width of 14 μm and a window portion of 6 μm of 0.1 μm is formed by a CVD apparatus. It is formed with a film thickness (Fig. 1
(A)). The stripe direction of the protective film 13 is as shown in FIG.
As shown in, the direction is θ = 0.2 ° with respect to the direction AA perpendicular to the sapphire A surface (orientation flat surface 3).

【0035】保護膜13形成後、ウェーハを反応容器に
移し、1050℃にて、原料ガスにTMG、アンモニア
を用い、アンドープGaNよりなる選択成長層14を1
5μmの膜厚で成長させる(図1(b))。アンドープ
GaNの選択成長層14は、ある程度の膜厚まで図1に
対して縦方向に成長した後、横方向に成長し(図1
(b))、隣り合う窓部から成長した選択成長層同士が
結合して、成膜される(図1(c))。
After the protective film 13 is formed, the wafer is transferred to a reaction container, and TMG and ammonia are used as source gases at 1050 ° C., and the selective growth layer 14 made of undoped GaN 1 is formed.
The film is grown to a film thickness of 5 μm (FIG. 1 (b)). The undoped GaN selective growth layer 14 grows to a certain thickness in the vertical direction with respect to FIG. 1 and then in the horizontal direction (see FIG.
(B)), the selective growth layers grown from the adjacent window portions are combined to form a film (FIG. 1C).

【0036】得られた窒化物半導体は、良好な表面を有
するものであった。この時、図5の矢印の方向から観察
したところ、選択成長層に形成された図1(c)の空隙
15は、図2に示すように観察され、保護膜のストライ
プ方向に対して、空隙15は、ほぼ同等に形成されてい
た。すなわち、これは、保護膜のストライプ方向に対し
て、選択成長層の結合位置が、ほぼ一定であることを示
し、安定して均一に選択成長層が形成され、良好な結晶
性の窒化物半導体基板となることを示唆するものであ
る。
The obtained nitride semiconductor had a good surface. At this time, when observed from the direction of the arrow in FIG. 5, the voids 15 of FIG. 1C formed in the selective growth layer are observed as shown in FIG. 2, and the voids are observed in the stripe direction of the protective film. No. 15 was formed almost equally. That is, this indicates that the bonding position of the selective growth layer is substantially constant with respect to the stripe direction of the protective film, and the selective growth layer is stably and uniformly formed, and the nitride semiconductor of good crystallinity is obtained. It suggests that it will be a substrate.

【0037】[実施例2]実施例1において、保護膜の
ストライプ方向を、A面に垂直な方向に対する角度θが
θ=0.4°(図4)、保護膜のストライプ幅が10μ
m、窓部の幅が4μmであることを除いて、同様に窒化
物半導体を形成した。
Example 2 In Example 1, the stripe direction of the protective film was θ = 0.4 ° (FIG. 4) with respect to the direction perpendicular to the plane A, and the stripe width of the protective film was 10 μm.
m, and a nitride semiconductor was formed in the same manner except that the width of the window portion was 4 μm.

【0038】得られた窒化物半導体は、実施例1に比べ
て僅かに空隙の折れ曲がり箇所が観察されるものの、ウ
ェーハ全体においてそのほとんどは、ほぼ同様に良好な
もので、その空隙の形状も図2に観るような、保護膜の
ストライプ方向に対し、ほぼ均一な形状であり、その表
面も均一に良好なものであった。
In the obtained nitride semiconductor, although a slightly bent portion of the void is observed as compared with Example 1, most of the entire wafer is almost as good and the shape of the void is also shown in FIG. As seen in No. 2, the protective film had a substantially uniform shape in the stripe direction, and its surface was also uniformly good.

【0039】[実施例3]実施例1において、保護膜の
ストライプ方向がθ=0.1°であることを除いて同様
にして形成した。
Example 3 A film was formed in the same manner as in Example 1, except that the stripe direction of the protective film was θ = 0.1 °.

【0040】得られた窒化物半導体は、その空隙の形状
が保護膜のストライプ方向において、実施例1に比べ僅
かに横方向の成長が不十分なことによる亀裂が確認され
る箇所があるものの、ウェーハ全体ではその部分は端部
に僅かにみられるだけであり、そのほとんどは実施例1
と同様に、ほぼ図2に観るような均一な空隙の形成が観
察された。また、その表面は、良好で均一な結晶性であ
った。
In the obtained nitride semiconductor, the void shape has some cracks due to insufficient lateral growth in the stripe direction of the protective film as compared with Example 1, but In the whole wafer, that part is only slightly seen at the edge, and most of them are the same as in Example 1.
Similarly, the formation of uniform voids as observed in FIG. 2 was observed. Further, the surface thereof had good and uniform crystallinity.

【0041】[実施例4]異種基板が、A面を主面と
し、オリフラ面をR面とするサファイア基板である他
は、実施例1と同様にして選択成長層を形成した。
[Example 4] A selective growth layer was formed in the same manner as in Example 1 except that the heterogeneous substrate was a sapphire substrate having the A-plane as the main surface and the orientation flat surface as the R-plane.

【0042】得られた窒化物半導体は、実施例1と同様
に良好な結晶性 [実施例5]異種基板として、(111)面を主面と
し、オリフラ面を(110)面とするスピネル基板を用
いる他は、実施例1と同様にして、選択成長層を形成し
た。この時、保護膜のストライプ方向は、(110)面
に垂直な方向から0.2°ずれた方向であった。
The obtained nitride semiconductor has good crystallinity as in Example 1 [Example 5] As a heterogeneous substrate, a spinel substrate having a (111) plane as a main plane and an orientation flat plane as a (110) plane A selective growth layer was formed in the same manner as in Example 1 except that At this time, the stripe direction of the protective film was a direction deviated from the direction perpendicular to the (110) plane by 0.2 °.

【0043】得られた窒化物半導体は、実施例1と同様
に良好な結晶性のものが得られ、またその空隙の形状も
同様に、保護膜のストライプ方向において、ほぼ一定に
形成され、良好な選択成長がなされているものである。
このため、得られる窒化物半導体の表面は、良好な均一
性を有しており、窒化物半導体素子形成に良好な基板と
なるものである。
The obtained nitride semiconductor had a good crystallinity as in Example 1, and the voids were also formed in a substantially uniform manner in the stripe direction of the protective film, which was good. That is, selective growth is being made.
Therefore, the surface of the obtained nitride semiconductor has good uniformity, and it becomes a good substrate for forming a nitride semiconductor element.

【0044】[実施例6]実施例1において、選択成長
層を成長させた後、図8に示すように、新たにその表面
に、保護膜16を形成して、選択成長層17を形成す
る。図8(a)に示すように、下地層12の窓部を覆う
ように、選択成長層14の表面に保護膜を儲け、選択成
長層17を成長させた。この時、保護膜のストライプ方
向は、最初に形成した保護膜13と平行に形成し、スト
ライプ幅14μm、窓部の幅6μmであった。
[Sixth Embodiment] In the first embodiment, after the selective growth layer is grown, a protective film 16 is newly formed on the surface thereof to form a selective growth layer 17 as shown in FIG. . As shown in FIG. 8A, a protective film was provided on the surface of the selective growth layer 14 so as to cover the window portion of the underlayer 12, and the selective growth layer 17 was grown. At this time, the stripe direction of the protective film was formed in parallel with the protective film 13 formed first, and the stripe width was 14 μm and the width of the window portion was 6 μm.

【0045】得られた窒化物半導体は、実施例1と同様
に良好な結晶性を有しており、またその選択成長時も良
好な成長形態を取るため、結合位置が保護膜のストライ
プ方向においてほぼ均一であった。また、このように、
本発明では、選択成長層を2回若しくはそれ以上の回数
で形成しても良く、その時には、以上の実施例のよう
に、既に形成された選択成長層における窓部を覆うよう
に、保護膜を形成することで、比較的結晶性の悪い窓部
からの結晶欠陥の伝播を防止でき好ましい。また、本発
明では形成できる保護膜の幅を広く取ることができるた
め、図8に示すように、2回目以降に形成する保護膜を
その下の窓部を覆うに十分な程度に形成し、1回目より
も保護膜の幅を狭く形成することもできる。
The obtained nitride semiconductor has a good crystallinity as in Example 1, and also has a good growth morphology during the selective growth thereof, so that the bonding position is in the stripe direction of the protective film. It was almost uniform. Also, like this,
In the present invention, the selective growth layer may be formed twice or more times. At that time, as in the above embodiments, the protective film is formed so as to cover the window portion in the already formed selective growth layer. By forming, it is possible to prevent the propagation of crystal defects from the window having relatively poor crystallinity, which is preferable. Further, in the present invention, since the width of the protective film that can be formed can be widened, as shown in FIG. 8, the protective film formed after the second time is formed to an extent sufficient to cover the window portion thereunder, The width of the protective film can be narrower than that of the first time.

【0046】[実施例7]実施例1により得られた窒化
物半導体を基板として、以下に説明する各層を積層し
て、図9に示すレーザ素子を形成する。
[Embodiment 7] Using the nitride semiconductor obtained in Embodiment 1 as a substrate, the layers described below are laminated to form the laser device shown in FIG.

【0047】実施例1において異種基板101の上に形
成された選択成長層は、以下に形成する各層の窒化物半
導体基板102として用いる。この上に先ず、アンドー
プのGaN104を15μmの膜厚で成長させ、これも
窒化物半導体基板とする。
The selective growth layer formed on the heterogeneous substrate 101 in Example 1 is used as the nitride semiconductor substrate 102 of each layer formed below. First, undoped GaN 104 is grown to a thickness of 15 μm on this, and this is also used as a nitride semiconductor substrate.

【0048】(n側コンタクト層105)次に、アンモ
ニアとTMG、不純物ガスとしてシランガスを用い、窒
化物半導体基板104の上に、1050℃でSiを3×
1018/cm3ドープしたGaNよりなるn側コンタクト
層105を4μmの膜厚で成長させる。
(N-side contact layer 105) Next, using ammonia and TMG, and silane gas as an impurity gas, Si is 3 × at 1050 ° C. on the nitride semiconductor substrate 104.
An n-side contact layer 105 made of GaN doped with 10 18 / cm 3 is grown to a film thickness of 4 μm.

【0049】(クラック防止層106)次に、TMG、
TMI(トリメチルインジウム)、アンモニアを用い、
温度を800℃にしてIn0.06Ga0.94Nよりなるクラ
ック防止層106を0.15μmの膜厚で成長させる。
なお、このクラック防止層は省略可能である。
(Crack prevention layer 106) Next, TMG,
Using TMI (trimethylindium), ammonia,
The temperature is set to 800 ° C., and the crack prevention layer 106 made of In 0.06 Ga 0.94 N is grown to a film thickness of 0.15 μm.
The crack prevention layer can be omitted.

【0050】(n側クラッド層107)続いて、105
0℃でTMA(トリメチルアルミニウム)、TMG、ア
ンモニアを用い、アンドープAl0.16Ga0.84Nよりな
る層を25Åの膜厚で成長させ、続いてTMAを止め
て、シランガスを流し、Siを1×1019/cm3ドープ
したn型GaNよりなる層を25Åの膜厚で成長させ
る。それらの層を交互に積層して超格子層を構成し、総
膜厚1.2μmの超格子よりなるn側クラッド層107
を成長させる。
(N-side clad layer 107) Subsequently, 105
A layer of undoped Al 0.16 Ga 0.84 N was grown to a thickness of 25 Å using TMA (trimethylaluminum), TMG, and ammonia at 0 ° C., then TMA was stopped, and silane gas was flown to Si at 1 × 10 19 / Cm 3 -doped layer of n-type GaN is grown to a film thickness of 25Å. An n-side clad layer 107 made of a superlattice having a total film thickness of 1.2 μm is formed by alternately stacking these layers.
Grow.

【0051】(n側光ガイド層108)続いて、シラン
ガスを止め、1050℃でアンドープGaNよりなるn
側光ガイド層108を0.1μmの膜厚で成長させる。
このn側光ガイド層108にn型不純物をドープしても
良い。
(N-side light guide layer 108) Subsequently, the silane gas is stopped, and n made of undoped GaN is formed at 1050 ° C.
The side light guide layer 108 is grown to a film thickness of 0.1 μm.
The n-side light guide layer 108 may be doped with an n-type impurity.

【0052】(活性層109)次に、温度を800℃に
して、SiドープIn0.05Ga0.95Nよりなる障壁層を
100Åの膜厚で成長させ、続いて同一温度で、アンド
ープIn0.2Ga0.8Nよりなる井戸層を40Åの膜厚で
成長させる。障壁層と井戸層とを2回交互に積層し、最
後に障壁層で終わり、総膜厚380Åの多重量子井戸構
造(MQW)の活性層を成長させる。活性層は本実施例
のようにアンドープでもよいし、またn型不純物及び/
又はp型不純物をドープしても良い。不純物は井戸層、
障壁層両方にドープしても良く、いずれか一方にドープ
してもよい。なお障壁層にのみn型不純物をドープする
と閾値が低下しやすい。
(Active layer 109) Next, at a temperature of 800 ° C., a barrier layer made of Si-doped In 0.05 Ga 0.95 N is grown to a film thickness of 100 Å, and subsequently, at the same temperature, undoped In 0.2 Ga 0.8 N. The well layer is made to have a thickness of 40 Å. The barrier layer and the well layer are alternately laminated twice, and finally, the barrier layer is finished, and an active layer of a multiple quantum well structure (MQW) having a total film thickness of 380 Å is grown. The active layer may be undoped as in this embodiment, or may have n-type impurities and / or
Alternatively, p-type impurities may be doped. Impurities are well layers,
Both the barrier layers may be doped, or either one may be doped. It should be noted that if the barrier layer is doped with n-type impurities, the threshold value tends to decrease.

【0053】(p側キャップ層110)次に、温度を1
050℃に上げ、TMG、TMA、アンモニア、Cp2
Mg(シクロペンタジエニルマグネシウム)を用い、p
側光ガイド層111よりもバンドギャップエネルギーが
大きい、Mgを1×1020/cm3ドープしたp型Al0.3
Ga0.7Nよりなるp側キャップ層107を300Åの
膜厚で成長させる。
(P-side cap layer 110) Next, the temperature is set to 1
Raise to 050 ℃, TMG, TMA, ammonia, Cp 2
Using Mg (cyclopentadienyl magnesium), p
A p-type Al 0.3 doped with Mg at 1 × 10 20 / cm 3 and having a bandgap energy larger than that of the side light guide layer 111.
A p-side cap layer 107 made of Ga 0.7 N is grown to a film thickness of 300Å.

【0054】(p側光ガイド層111)続いてCp2
g、TMAを止め、1050℃で、バンドギャップエネ
ルギーがp側キャップ層110よりも小さい、アンドー
プGaNよりなるp側光ガイド層111を0.1μmの
膜厚で成長させる。
(P-side light guide layer 111) Subsequently, Cp 2 M
g, TMA is stopped, and at 1050 ° C., a p-side optical guide layer 111 made of undoped GaN having a bandgap energy smaller than that of the p-side cap layer 110 is grown to a film thickness of 0.1 μm.

【0055】(p側クラッド層112)続いて、105
0℃でアンドープAl0.16Ga0.84Nよりなる層を25
Åの膜厚で成長させ、続いてCp2Mg、TMAを止
め、アンドープGaNよりなる層を25Åの膜厚で成長
させ、総膜厚0.6μmの超格子層よりなるp側クラッ
ド層112を成長させる。p側クラッド層は少なくとも
一方がAlを含む窒化物半導体層を含み、互いにバンド
ギャップエネルギーが異なる窒化物半導体層を積層した
超格子で作製した場合、不純物はいずれか一方の層に多
くドープして、いわゆる変調ドープを行うと結晶性が良
くなる傾向にあるが、両方に同じようにドープしても良
い。クラッド層112は、Alを含む窒化物半導体層、
好ましくはAlXGa1-XN(0<X<1)を含む超格子
構造とすることが望ましく、さらに好ましくはGaNと
AlGaNとを積層した超格子構造とする。p側クラッ
ド層112を超格子構造とすることによって、クラッド
層全体のAl混晶比を上げることができるので、クラッ
ド層自体の屈折率が小さくなり、さらにバンドギャップ
エネルギーが大きくなるので、閾値を低下させる上で非
常に有効である。さらに、超格子としたことにより、ク
ラッド層自体に発生するピットが超格子にしないものよ
りも少なくなるので、ショートする確率も低くなる。
(P-side clad layer 112) Then, 105
A layer of undoped Al 0.16 Ga 0.84 N was deposited at 0 ° C.
Then, Cp 2 Mg and TMA are stopped, and a layer of undoped GaN is grown to a film thickness of 25Å to form a p-side clad layer 112 made of a superlattice layer having a total film thickness of 0.6 μm. Grow. When the p-side clad layer includes a nitride semiconductor layer containing at least one of Al and is formed by a superlattice in which nitride semiconductor layers having different bandgap energies are stacked, one of the layers is heavily doped with impurities. The so-called modulation doping tends to improve the crystallinity, but both may be similarly doped. The cladding layer 112 is a nitride semiconductor layer containing Al,
A superlattice structure containing Al x Ga 1 -xN (0 <x <1) is preferable, and a superlattice structure in which GaN and AlGaN are stacked is more preferable. By forming the p-side cladding layer 112 with a superlattice structure, the Al mixed crystal ratio of the entire cladding layer can be increased, so that the refractive index of the cladding layer itself becomes small and the bandgap energy becomes large. It is very effective in lowering it. Furthermore, since the superlattice is used, the number of pits generated in the cladding layer itself is smaller than that in the case where the superlattice is not formed.

【0056】(p側コンタクト層113)最後に、10
50℃で、p側クラッド層109の上に、Mgを1×1
20/cm 3ドープしたp型GaNよりなるp側コンタク
ト層113を150Åの膜厚で成長させる。p側コンタ
クト層はp型のInXAlYGa1-X-YN(0≦X、0≦
Y、X+Y≦1)で構成することができ、好ましくはMg
をドープしたGaNとすれば、p電極120と最も好ま
しいオーミック接触が得られる。コンタクト層113は
電極を形成する層であるので、1×1017/cm3以上の
高キャリア濃度とすることが望ましい。1×1017/cm
3よりも低いと電極と好ましいオーミックを得るのが難
しくなる傾向にある。さらにコンタクト層の組成をGa
Nとすると、電極材料と好ましいオーミックが得られや
すくなる。
(P-side contact layer 113) Finally, 10
Mg at 1 × 1 on the p-side cladding layer 109 at 50 ° C.
020/cm 3P-side contact made of doped p-type GaN
The growth layer 113 is grown to a film thickness of 150Å. p side contour
Layer is p-type InXAlYGa1-XYN (0 ≦ X, 0 ≦
Y, X + Y ≦ 1), preferably Mg
If GaN is doped, it is most preferable as the p-electrode 120.
A good ohmic contact is obtained. The contact layer 113 is
Since it is a layer that forms an electrode, 1 × 1017/cm3More than
A high carrier concentration is desirable. 1 x 1017/cm
3If it is lower than that, it is difficult to obtain a preferable ohmic contact with the electrode.
It tends to be difficult. Further, the composition of the contact layer is Ga
When N is set, a preferable ohmic contact with the electrode material can be obtained.
I'm getting better.

【0057】以上のようにして窒化物半導体を成長させ
たウェーハを反応容器から取り出し、最上層のp側コン
タクト層の表面にSiO2よりなる保護膜を形成して、
RIE(反応性イオンエッチング)を用いSiCl4
スによりエッチングし、n電極を形成すべきn側コンタ
クト層105の表面を露出させる。このように窒化物半
導体を深くエッチングするには保護膜としてSiO2
最適である。
The wafer on which the nitride semiconductor has been grown as described above is taken out of the reaction vessel, and a protective film made of SiO 2 is formed on the surface of the p-side contact layer which is the uppermost layer.
Etching is performed with SiCl 4 gas using RIE (reactive ion etching) to expose the surface of the n-side contact layer 105 on which the n-electrode is to be formed. Thus, SiO 2 is optimal as a protective film for deeply etching a nitride semiconductor.

【0058】次に、ストライプ状の導波路領域を、エッ
チングにより、p側クラッド層の膜厚が0.01μmと
なる深さで、幅2μmのリッジストライプを形成する。
この時、上述したように、選択成長層は、保護膜のスト
ライプに垂直な方向において、結晶性の分布があり、比
較的結晶性の良好な保護膜上部に、導波路領域が形成さ
れるようにすることで、良好な素子耐久性を有するもの
となる。また、選択成長層が結合時に空隙を有する場合
には、その空隙の上部を避けるように、導波路領域を形
成することが好ましく、こうすることで空隙から伸びる
結晶欠陥を防止できる。
Next, the stripe-shaped waveguide region is etched to form a ridge stripe having a width of 2 μm and a depth such that the p-side cladding layer has a film thickness of 0.01 μm.
At this time, as described above, the selective growth layer has a crystallinity distribution in a direction perpendicular to the stripe of the protective film, and the waveguide region is formed on the protective film having relatively good crystallinity. By so doing, good element durability can be obtained. Further, when the selective growth layer has a void at the time of bonding, it is preferable to form the waveguide region so as to avoid the upper portion of the void, and by doing so, crystal defects extending from the void can be prevented.

【0059】リッジストライプ形成後、リッジの側面及
び露出されたp側クラッド層表面にZrO2よりなる保
護膜を形成し、これを覆ってp側コンタクト層113の
表面にNi/Auよりなるp電極120を形成する。n
側コンタクト層105の表面にはTi/Alよりなるn
電極121をストライプと平行な方向で形成する。
After forming the ridge stripe, a protective film made of ZrO 2 is formed on the side surface of the ridge and the exposed surface of the p-side cladding layer, and a p-electrode made of Ni / Au is formed on the surface of the p-side contact layer 113 so as to cover the protective film. 120 is formed. n
On the surface of the side contact layer 105, n made of Ti / Al
The electrode 121 is formed in a direction parallel to the stripe.

【0060】以上のようにして、n電極とp電極とを形
成したウェーハのサファイア基板を研磨して70μmと
した後、ストライプ状の電極に垂直な方向で、基板側か
らバー状に劈開し、劈開面((11−00)面、六方晶
系の側面に相当する面=M面)に共振器を作製する。こ
の共振器面にSiO2とTiO2よりなる誘電体多層膜を
形成し、最後にp電極に平行な方向で、バーを切断して
図9に示すようなレーザ素子とする。なおこの時の共振
器長は800μmであった。
As described above, the sapphire substrate of the wafer on which the n electrode and the p electrode were formed was polished to 70 μm, and then cleaved in a bar shape from the substrate side in the direction perpendicular to the stripe electrodes, A resonator is formed on the cleavage plane ((11-00) plane, plane corresponding to side surface of hexagonal system = M plane). A dielectric multilayer film made of SiO 2 and TiO 2 is formed on this resonator surface, and finally the bar is cut in a direction parallel to the p electrode to obtain a laser device as shown in FIG. The resonator length at this time was 800 μm.

【0061】得られたレーザ素子は、良好な素子特性を
有し、またウェーハにおいて、素子特性のばらつきが少
なく、歩留まりを大幅に向上させるものであった。
The obtained laser device had good device characteristics, and there were few variations in the device characteristics on the wafer, and the yield was greatly improved.

【0062】[比較例1]実施例1において、保護膜の
ストライプの方向を、A面(オリフラ面)に垂直に形成
する以外は、同様にして選択成長層を形成した。得られ
た窒化物半導体は、その保護膜の幅が14μmと広いた
め、図1(a)に示す横方向の成長段階において、それ
が十分に成されず、成長層同士の結合が成されず、得ら
れたウェーハを観察したところ、そのほとんどの領域
に、そのことによる亀裂が観察された。このような窒化
物半導体は、それ以上窒化物半導体を形成しても、縦方
向(膜厚方向)の成長だけが起こり、横方向の成長が成
されないため、当然ながら素子の形成も不可能である。
[Comparative Example 1] A selective growth layer was formed in the same manner as in Example 1, except that the stripe direction of the protective film was perpendicular to the plane A (orientation plane). Since the width of the protective film of the obtained nitride semiconductor is as wide as 14 μm, it is not sufficiently formed in the lateral growth stage shown in FIG. 1A, and the growth layers are not bonded to each other. When the obtained wafer was observed, cracks due to it were observed in most of the area. In such a nitride semiconductor, even if more nitride semiconductors are formed, only vertical growth (in the film thickness direction) occurs, and lateral growth does not occur. Therefore, it is naturally impossible to form an element. is there.

【0063】[比較例2]実施例1において、θ=0.
5°であることを除いて、同様にして窒化物半導体を形
成した。得られた窒化物半導体は、実施例1に比べて安
定した空隙の形成が崩れた図3に示すような空隙の形状
が観察され、結晶性は実施例1に比べて大きく悪化して
いた。これは、図3に観るように、空隙が折れ曲がり、
その幅も不均一で、このことは保護膜のストライプ方向
において、選択成長時の結合位置がばらつき、不均一な
形成が成されていることを示すものである。このため、
その表面は実施例1と同様に平坦であっても、図3に観
る空隙の折れ曲がり部分で多くのひずみが確認され、こ
のような窒化物半導体を用いて、素子を形成しても良好
な特性を示さずに、信頼性に劣るものとなる。
Comparative Example 2 In Example 1, θ = 0.
A nitride semiconductor was formed in the same manner except that the angle was 5 °. In the obtained nitride semiconductor, the formation of stable voids was broken as compared with Example 1, and the void shape as shown in FIG. 3 was observed, and the crystallinity was significantly deteriorated as compared with Example 1. This is because the void bends, as seen in Figure 3.
The width is also non-uniform, which means that the bonding position during selective growth varies in the stripe direction of the protective film, resulting in non-uniform formation. For this reason,
Even if the surface is flat as in Example 1, a large amount of strain was confirmed at the bent portion of the void seen in FIG. 3, and even if a device was formed using such a nitride semiconductor, good characteristics were obtained. Will not be shown and will be less reliable.

【0064】[0064]

【発明の効果】本発明の窒化物半導体の成長方法は、E
LOG成長において、良好な成長がなされ、その保護膜
上部で結合する位置が一定で、隣り合う選択成長の成長
形態がほぼ同等であるため、保護膜のストライプ方向に
おいて、均一な選択成長がなされ、ウェーハ全体にわた
り良好な結晶性の窒化物半導体が得られる。
The method of growing a nitride semiconductor according to the present invention is E
In the LOG growth, good growth is achieved, the bonding position on the upper part of the protective film is constant, and the growth forms of the adjacent selective growth are almost the same. Therefore, uniform selective growth is performed in the stripe direction of the protective film. A good crystalline nitride semiconductor is obtained over the entire wafer.

【0065】また、保護膜のストライプ幅が広くなって
も、安定した選択成長の成長形態は持続されるため、広
い面積の保護膜を用いた成長が可能となり、その上に形
成する素子にとっても極めて有用なものとなる。
Further, even if the stripe width of the protective film is wide, the stable selective growth pattern is maintained, so that the growth using the protective film having a large area is possible, and the device formed on it can be grown. It will be extremely useful.

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

【図1】選択成長を説明する模式断面図。FIG. 1 is a schematic cross-sectional view illustrating selective growth.

【図2】本発明における成長形態を説明する模式図。FIG. 2 is a schematic diagram illustrating a growth mode in the present invention.

【図3】従来例における成長形態を説明する模式図。FIG. 3 is a schematic diagram illustrating a growth mode in a conventional example.

【図4】本発明における選択成長を説明する模式的な斜
視図。
FIG. 4 is a schematic perspective view illustrating selective growth in the present invention.

【図5】本発明における選択成長を説明する模式的な斜
視図。
FIG. 5 is a schematic perspective view illustrating selective growth in the present invention.

【図6】サファイアの代表的な面方位を説明するユニッ
トセル図。
FIG. 6 is a unit cell diagram for explaining a typical plane orientation of sapphire.

【図7】本明細書中の面指数の表記を示す対照図。FIG. 7 is a control diagram showing the notation of surface index in the present specification.

【図8】本発明における一実施形態を説明する模式断面
図。
FIG. 8 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【図9】本発明における一実施形態を説明する模式断面
図。
FIG. 9 is a schematic sectional view illustrating an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1,13,16・保護膜 2,11・・・・異種基板 4,12・・・・第1の窒化物半導体 5,14,17・選択成長層 6,15・・・・空隙 1, 13, 16, protective film 2, 11 ... Heterogeneous substrate 4, 12 ... First nitride semiconductor 5,14,17 ・ Selective growth layer 6,15 ...

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01L 33/00 H01L 21/205 H01S 5/00 - 5/50 H01L 31/04 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (58) Fields surveyed (Int.Cl. 7 , DB name) H01L 33/00 H01L 21/205 H01S 5/00-5/50 H01L 31/04

Claims (4)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】サファイア若しくはスピネルよりなり、第
1の主面とそれに垂直な第2の結晶の面とを有する異種
基板の該第1の主面上に、第1の窒化物半導体を成長さ
せる第1の工程と、ストライプ方向が前記異種基板の第
2の結晶の面に垂直な方向から0.1〜0.4°の範囲
となるように、前記第1の窒化物半導体表面に部分的に
ストライプ状の保護膜を形成する第2の工程と、前記第
1の窒化物半導体表面に前記保護膜を介して窒化物半導
体よりなる選択成長層を成長させる第3の工程とを具備
するものであって、前記異種基板の第1の主面がサファ
イアA面、C面、M面、R面から選ばれる1つの面で、
前記第2の結晶の面がサファイアA面、C面、M面、R
面から選ばれる1つの面であること、又は前記異種基板
の第1の主面がスピネル(111)面であって、前記第
2の結晶の面がスピネル(110)面であることを特徴
とする窒化物半導体の成長方法。
1. A first nitride semiconductor is grown on a first major surface of a heterogeneous substrate made of sapphire or spinel and having a first major surface and a second crystal plane perpendicular thereto. The first step is partially performed on the surface of the first nitride semiconductor so that the stripe direction is in the range of 0.1 to 0.4 ° from the direction perpendicular to the plane of the second crystal of the heterogeneous substrate. And a second step of forming a stripe-shaped protective film on the first nitride semiconductor layer, and a third step of growing a selective growth layer made of a nitride semiconductor on the surface of the first nitride semiconductor via the protective film. And the first main surface of the heterogeneous substrate is one surface selected from sapphire A surface, C surface, M surface and R surface,
The faces of the second crystal are sapphire A face, C face, M face, and R face.
One of the planes, or the first major surface of the heterogeneous substrate is a spinel (111) plane and the second crystal plane is a spinel (110) plane. Method for growing nitride semiconductor.
【請求項2】前記異種基板の第1の主面と前記第2の結
晶の面との組み合わせが、サファイアC面とA面、サフ
ァイアA面とR面、スピネル(111)面と(110)
面から選ばれる1組であることを特徴とする請求項1記
載の窒化物半導体の成長方法。
2. The combination of the first major surface of the heterogeneous substrate and the surface of the second crystal is sapphire C plane and A plane, sapphire A plane and R plane, spinel (111) plane and (110) plane.
2. The method for growing a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the number is one set selected from the planes.
【請求項3】前記保護膜のストライプ幅が10μm以上
であることを特徴とする請求項1乃至3記載の窒化物半
導体の成長方法。
3. The method for growing a nitride semiconductor according to claim 1, wherein the protective film has a stripe width of 10 μm or more.
【請求項4】前記保護膜のストライプ幅Wsと、窓部の
幅Wwとの比Ww/Wsが0.2〜0.5の範囲であるこ
とを特徴とする請求項1乃至3記載の窒化物半導体の成
長方法。
4. The ratio W w / W s of the stripe width W s of the protective film and the width W w of the window portion is in the range of 0.2 to 0.5. 4. The method for growing a nitride semiconductor according to 3.
JP09707199A 1999-04-02 1999-04-02 Method for growing nitride semiconductor Expired - Fee Related JP3375064B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09707199A JP3375064B2 (en) 1999-04-02 1999-04-02 Method for growing nitride semiconductor

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP09707199A JP3375064B2 (en) 1999-04-02 1999-04-02 Method for growing nitride semiconductor

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2000294827A JP2000294827A (en) 2000-10-20
JP3375064B2 true JP3375064B2 (en) 2003-02-10

Family

ID=14182421

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP09707199A Expired - Fee Related JP3375064B2 (en) 1999-04-02 1999-04-02 Method for growing nitride semiconductor

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3375064B2 (en)

Families Citing this family (12)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
AU2003223563A1 (en) * 2002-04-15 2003-11-03 The Regents Of The University Of California NON-POLAR (A1,B,In,Ga) QUANTUM WELL AND HETEROSTRUCTURE MATERIALS AND DEVICES
JP2007048869A (en) 2005-08-09 2007-02-22 Sony Corp METHOD FOR MANUFACTURING GaN SEMICONDUCTOR LIGHT-EMITTING ELEMENT
JP2008047850A (en) * 2006-07-19 2008-02-28 Mitsubishi Cable Ind Ltd Nitride semiconductor light emitting diode
WO2007055262A1 (en) * 2005-11-09 2007-05-18 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Nitride semiconductor light-emitting diode device
EA200601025A1 (en) * 2006-05-04 2007-06-29 Николай Иванович Блецкан METHOD OF MANUFACTURING A SOLAR PHOTOELECTRIC CONVERTER BY THE METHOD OF N. BLACKSCAN
JP4363415B2 (en) * 2006-06-08 2009-11-11 ソニー株式会社 Crystal film, crystal substrate and semiconductor device
JP2008091942A (en) * 2007-11-22 2008-04-17 Mitsubishi Cable Ind Ltd Nitride semiconductor light emitting diode
JP5313651B2 (en) * 2008-12-17 2013-10-09 スタンレー電気株式会社 Manufacturing method of semiconductor device
JP5726640B2 (en) * 2011-05-27 2015-06-03 株式会社東芝 Nitride semiconductor device and nitride semiconductor layer growth substrate
JP2013033794A (en) * 2011-08-01 2013-02-14 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Solar cell and manufacturing method thereof
EP2743966B1 (en) * 2012-12-14 2020-11-25 Seoul Viosys Co., Ltd. Epitaxial layer wafer having void for separating growth substrate therefrom and semiconductor device fabricated using the same
WO2022181584A1 (en) * 2021-02-26 2022-09-01 京セラ株式会社 Template substrate, method and equipment for manufacturing same, semiconductor substrate, and method and equipment for manufacturing same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2000294827A (en) 2000-10-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3372226B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP3436128B2 (en) Method for growing nitride semiconductor and nitride semiconductor device
EP1184913B1 (en) Nitride semiconductor laser diode
JP4288743B2 (en) Nitride semiconductor growth method
JP3491538B2 (en) Method for growing nitride semiconductor and nitride semiconductor device
US7109049B2 (en) Method for fabricating a nitride semiconductor light-emitting device
JP3571641B2 (en) Nitride semiconductor device
JP4304750B2 (en) Nitride semiconductor growth method and nitride semiconductor device
JP2000277437A5 (en)
JP3375064B2 (en) Method for growing nitride semiconductor
JP3446660B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP3395631B2 (en) Nitride semiconductor device and method of manufacturing nitride semiconductor device
JP3925127B2 (en) Nitride semiconductor substrate and growth method thereof
JP3329753B2 (en) Nitride semiconductor laser device
JP2000196199A (en) Nitride semiconductor laser element
JP2001044570A (en) Nitride semiconductor laser element
JP2001196702A (en) Iii nitride compound semiconductor light-emitting element
JP4784012B2 (en) Nitride semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP4628651B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor light emitting device
JP3906739B2 (en) Manufacturing method of nitride semiconductor substrate
JP3438675B2 (en) Method for growing nitride semiconductor
JP4318501B2 (en) Nitride semiconductor light emitting device
JP2000004063A (en) Nitride semiconductor laser element and formation of electrode thereof
JP3589185B2 (en) Method for growing nitride semiconductor and nitride semiconductor substrate
JP3307218B2 (en) Method for manufacturing nitride semiconductor laser device

Legal Events

Date Code Title Description
R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20081129

Year of fee payment: 6

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091129

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091129

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20091129

Year of fee payment: 7

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101129

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20101129

Year of fee payment: 8

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111129

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20111129

Year of fee payment: 9

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121129

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121129

Year of fee payment: 10

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

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131129

Year of fee payment: 11

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees