JP4766071B2 - 半導体基材及びその製造方法 - Google Patents
半導体基材及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP4766071B2 JP4766071B2 JP2008129635A JP2008129635A JP4766071B2 JP 4766071 B2 JP4766071 B2 JP 4766071B2 JP 2008129635 A JP2008129635 A JP 2008129635A JP 2008129635 A JP2008129635 A JP 2008129635A JP 4766071 B2 JP4766071 B2 JP 4766071B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- substrate
- growth
- crystal
- convex
- 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 - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
Description
さらに、Alを含む半導体材料、例えばAlGaNをSiO2マスク層付き基板上に成長させた場合、マスク層上にも結晶成長し、選択成長自体が効果的に行えないという問題もあった。
また、本発明の製造方法は、単一材料からなり結晶成長面が格子状の凸部を有する凹凸面とされた基板を準備し、該基板の凸部の上方部からAl x Ga 1-x-y In y N(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶層を気相成長させ上記の凹凸面が該上方部から気相成長した結晶層にて覆われてなる構造を形成することを特徴とする、半導体基材の製造方法である。
さらに空洞部の利用による反射率向上や、残留歪の現象などの効果もあり特性向上、低コスト化の面から非常に価値のある発明である。
図1(a)乃至(c)は本発明に係る半導体基材の結晶成長状態を説明するための断面図である。図において、1は基板であり、2は該基板1上に気相成長された半導体結晶をそれぞれ示している。基板1の結晶成長面には凸部11及び凹部12が形成されており、前記凸部11の上方部から専ら結晶成長が行われるよう構成されている。
本発明にあっては、この凸部11の幅aが、0<a<1μmとされる。このように、サブミクロンオーダーに凸部11の幅aを抑制するのは、前述の通り、基板の凹凸面を覆うに要する結晶の厚さを薄肉化するため、並びに、凸部の基板表面に占める面積割合と相俟って、転位欠陥を減少させることにある。この観点より、凸部11の幅aを1μm以上とした場合は、薄肉化の目的が十分達成できないことから好ましくない。従って、幅aは可及的に細い方が望ましいが、凹凸加工の作業性を考慮すると細すぎる幅は逆に好ましくなく、0.1<a<0.7μm程度の範囲で選定することが望ましい。なお、本発明でいう「凸部の幅」とは一般的には凸部頂面の幅を指すが、凸部の頂面幅と立ち上がり基底部の幅が相違する場合等においては、基底部の幅を指す場合も有る。また、溝深さ(凸部高さh)は本発明の効果が出る範囲内で適宜選べば良い。
図1(a)に示したものは、凸部の幅が0.5μm、基板表面に占める面積割合が50%程度で、凸部高さhも同程度とした場合を表している。この場合原料ガスは凹部12及びその近傍にまで到達し得るため凹部12での成長も生じる。また、凸部11の上方部からも結晶成長が生じ、図1(b)に示すように、凸部11の上方部と凹部12表面に、それぞれ結晶単位20、21が生成される状態となる。このような状況下、結晶成長が続くと凸部11の上方部を起点とし横方向に成長した膜がつながって、やがて図1(c)のように基板1の凹凸面を覆うことになる。この場合、凹部12上部には低転位領域が形成され、作製した膜の高品質化が図れている。なおこの時の凹部が覆われ平坦になるまでに要する厚みは0.5μmであった。
具体的には、上述したような溝幅Bに対し溝深さ(凸部高さ)hが深い場合、溝幅Bに対し溝深さ(凸部高さ)hが浅い場合、さらに溝幅Bに対し溝深さ(凸部高さ)hが非常に浅い場合、もしくは凸部11の幅Aに対し溝幅Bが非常に広い場合など種々の組み合わせを行う事ができる。特に溝幅Bに対し溝深さ(凸部高さ)hが深い場合、気相成長時に原料ガスが実質的に底部まで拡散できないため原料が効率良く凸部11上部の成長に寄与する点で好ましい。また凸部11の幅Aに対し溝幅Bが広い場合、横方向成長の領域が多くなり低転位領域が広く形成される点で好ましい。
これら凸部の態様の中でも、ストライプ型の凸条を設ける態様のものは、その作製工程を簡略化できると共に、規則的なパターンが作製容易である点で好ましい。ストライプの長手方向は任意であってよいが、基板上に成長させる材料をGaNとし、GaN系材料の<1−100>方向にした場合{1−101}面などの斜めファセットが形成され難いため横方向成長(ラテラル成長)が早くなる。この結果凹凸面を覆うのが速くなる点で特に好ましい。
c面サファイア基板上にフォトレジストのパターニング(幅:0.3μm、周期:4μm、ストライプ方位:ストライプ延伸方向がサファイア基板の<11−20>方向)を行い、RIE(Reactive Ion Etching)装置で3μmの深さまで断面方形型にエッチングした。フォトレジストを除去後、MOVPE装置に基板を装着した。その後、水素雰囲気下で1100℃まで昇温し、サーマルエッチングを行った。その後温度を500℃まで下げ、3族原料としてトリメチルガリウム(以下TMG)を、N原料としてアンモニアを流し、GaN低温バッファー層を成長した。つづいて温度を1000℃に昇温し原料としてTMG・アンモニアを、ドーパントとしてシランを流しn型GaN層を成長した。その時の成長時間は、通常の凹凸の施していない場合のGaN成長における4μmに相当する時間とした。
この膜の上にInGaN(InN混晶比=0.2、100nm厚)を続けて成長して現れるピット(転位に対応している)をカウントして転位密度の評価を行ったところ2×106cm-3と転位密度が通常報告例に比べ低減していた。
実施例1で得られた膜に連続してn型AlGaNクラッド層、InGaN発光層、p型AlGaNクラッド層、p型GaNコンタクト層を順に形成し、発光波長370nmの紫外LEDウエハーを作製した。
その後、電極形成、素子分離を行い、LED素子とした。ウェハ全体で採取されたLEDチップの出力の平均値と逆電流特性を評価した。比較対象としては、通常のサファイア基板を使って上記構造を作製した紫外LEDチップである。これらの評価結果を表1に示す。
実施例1で作製したGaN結晶を第一結晶とし、その上に第二結晶を成長させた。まずGaN第一結晶にフォトレジストのパターニング(幅:2μm、周期:4μm、ストライプ方位:GaN基板の<1−100>)を行い、RIE装置で2μmの深さまで断面方形型にエッチングした。この時のパターニングは基板凸部の上に第一結晶の凹部がくるような配置とした。この時のアスペクト比は1であった。フォトレジストを除去後、MOVPE装置に基板を装着した。その後、窒素、水素、アンモニア混合雰囲気下で1000℃まで昇温した。その後、原料としてTMG・アンモニアを、ドーパントとしてシランを流しn型GaN層を成長した。その時の成長時間は、通常の凹凸の施していない場合のGaN成長における4μmに相当する時間とした。
11 凸部
12 凹部
13 空洞部
2 半導体層
Claims (2)
- 単一材料からなり結晶成長面が格子状の凸部を有する凹凸面とされた基板を備え、該基板の凸部の上方部から気相成長したAlxGa1-x-yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶層にて上記の凹凸面が覆われてなることを特徴とする半導体基材。
- 単一材料からなり結晶成長面が格子状の凸部を有する凹凸面とされた基板を準備し、該基板の凸部の上方部からAlxGa1-x-yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)結晶層を気相成長させ上記の凹凸面が該上方部から気相成長した結晶層にて覆われてなる構造を形成することを特徴とする、半導体基材の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2008129635A JP4766071B2 (ja) | 1999-03-17 | 2008-05-16 | 半導体基材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP7213399 | 1999-03-17 | ||
JP1999072133 | 1999-03-17 | ||
JP2008129635A JP4766071B2 (ja) | 1999-03-17 | 2008-05-16 | 半導体基材及びその製造方法 |
Related Parent Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2003193119A Division JP2004006931A (ja) | 1999-03-17 | 2003-07-07 | 半導体基材及びその作製方法 |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2008211250A JP2008211250A (ja) | 2008-09-11 |
JP2008211250A5 JP2008211250A5 (ja) | 2008-11-20 |
JP4766071B2 true JP4766071B2 (ja) | 2011-09-07 |
Family
ID=39787224
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2008129635A Expired - Fee Related JP4766071B2 (ja) | 1999-03-17 | 2008-05-16 | 半導体基材及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP4766071B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015114712A1 (de) | 2014-09-16 | 2016-03-17 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Substrat und dessen Herstellungsverfahren, Halbleiterbauelement und dessen Herstellungsverfahren und Laserbearbeitungsgerät |
Families Citing this family (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2013070369A2 (en) * | 2011-10-10 | 2013-05-16 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group iii nitride layer growth |
US9806228B2 (en) | 2011-10-10 | 2017-10-31 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group III nitride layer growth |
US10622515B2 (en) | 2011-10-10 | 2020-04-14 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group III nitride layer growth |
US10153396B2 (en) | 2011-10-10 | 2018-12-11 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group III nitride layer growth |
US9397260B2 (en) | 2011-10-10 | 2016-07-19 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group III nitride layer growth |
US9691939B2 (en) | 2011-10-10 | 2017-06-27 | Sensor Electronic Technology, Inc. | Patterned layer design for group III nitride layer growth |
KR101798062B1 (ko) * | 2013-03-21 | 2017-11-16 | 삼성전자주식회사 | 광추출층, 광추출층을 지닌 발광 소자 및 그 제조 방법 |
Family Cites Families (12)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5925217A (ja) * | 1982-07-31 | 1984-02-09 | Sony Corp | 半導体装置の製法 |
JP2569099B2 (ja) * | 1987-12-25 | 1997-01-08 | 株式会社日立製作所 | エピタキシャル成長方法 |
JPH04137521A (ja) * | 1990-09-28 | 1992-05-12 | Toshiba Corp | 半導体超格子及びその製造方法 |
JPH05267175A (ja) * | 1992-03-20 | 1993-10-15 | Sumitomo Metal Ind Ltd | 化合物半導体基板 |
JP3805883B2 (ja) * | 1997-12-26 | 2006-08-09 | 東芝電子エンジニアリング株式会社 | 窒化ガリウム系半導体ウエハおよび窒化ガリウム系半導体素子、ならびにそれらの製造方法 |
JP3252779B2 (ja) * | 1998-01-16 | 2002-02-04 | 松下電器産業株式会社 | 半導体発光素子及び半導体発光装置 |
US6265289B1 (en) * | 1998-06-10 | 2001-07-24 | North Carolina State University | Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers by lateral growth from sidewalls into trenches, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby |
JP3987660B2 (ja) * | 1998-07-31 | 2007-10-10 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体構造とその製法および発光素子 |
JP3201475B2 (ja) * | 1998-09-14 | 2001-08-20 | 松下電器産業株式会社 | 半導体装置およびその製造方法 |
JP3592553B2 (ja) * | 1998-10-15 | 2004-11-24 | 株式会社東芝 | 窒化ガリウム系半導体装置 |
JP3471700B2 (ja) * | 1999-03-17 | 2003-12-02 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体基材 |
JP3471685B2 (ja) * | 1999-03-17 | 2003-12-02 | 三菱電線工業株式会社 | 半導体基材及びその製造方法 |
-
2008
- 2008-05-16 JP JP2008129635A patent/JP4766071B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102015114712A1 (de) | 2014-09-16 | 2016-03-17 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Substrat und dessen Herstellungsverfahren, Halbleiterbauelement und dessen Herstellungsverfahren und Laserbearbeitungsgerät |
JP2016062956A (ja) * | 2014-09-16 | 2016-04-25 | アイシン精機株式会社 | 基板及びその製造方法、半導体素子及びその製造方法、並びにレーザ加工装置 |
US9396942B2 (en) | 2014-09-16 | 2016-07-19 | Aisin Seiki Kabushiki Kaisha | Substrate and manufacturing method thereof, and semiconductor device |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2008211250A (ja) | 2008-09-11 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP3471685B2 (ja) | 半導体基材及びその製造方法 | |
JP3556916B2 (ja) | 半導体基材の製造方法 | |
JP3471700B2 (ja) | 半導体基材 | |
US7504324B2 (en) | Semiconductor base and its manufacturing method, and semiconductor crystal manufacturing method | |
JP4766071B2 (ja) | 半導体基材及びその製造方法 | |
JP2009132613A (ja) | Iii−v族窒化物系半導体基板及びその製造方法、iii−v族窒化物系半導体デバイス、iii−v族窒化物系半導体基板のロット | |
US20050156175A1 (en) | High quality nitride semiconductor thin film and method for growing the same | |
JP2010512301A (ja) | 様々な基板上の(Al,In,Ga,B)NのM面および半極性面の結晶成長 | |
JP3441415B2 (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
JP2005340747A (ja) | Iii−v族窒化物系半導体基板及びその製造方法、iii−v族窒化物系半導体デバイス、iii−v族窒化物系半導体基板のロット | |
US7005685B2 (en) | Gallium-nitride-based compound semiconductor device | |
JP4780113B2 (ja) | 半導体発光素子 | |
JP4788665B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
JP3927218B2 (ja) | 半導体基材 | |
JP4612617B2 (ja) | 半導体基材 | |
JP3471687B2 (ja) | 半導体基材及びその製造方法 | |
JP3811144B2 (ja) | 半導体結晶の製造方法 | |
JP2004006931A (ja) | 半導体基材及びその作製方法 | |
JP2001267623A (ja) | 半導体受光素子 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080613 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20080527 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20081003 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20110517 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20110530 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 4766071 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20140624 Year of fee payment: 3 |
|
S531 | Written request for registration of change of domicile |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
S111 | Request for change of ownership or part of ownership |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113 |
|
R350 | Written notification of registration of transfer |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |