JP5082210B2 - 窒化物系化合物半導体およびその製造方法 - Google Patents
窒化物系化合物半導体およびその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP5082210B2 JP5082210B2 JP2005217019A JP2005217019A JP5082210B2 JP 5082210 B2 JP5082210 B2 JP 5082210B2 JP 2005217019 A JP2005217019 A JP 2005217019A JP 2005217019 A JP2005217019 A JP 2005217019A JP 5082210 B2 JP5082210 B2 JP 5082210B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride
- layer
- compound semiconductor
- gan
- based compound
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 71
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims description 42
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 title claims description 30
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 14
- -1 nitride compound Chemical class 0.000 claims description 20
- 238000000034 method Methods 0.000 description 23
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 22
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 20
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 18
- 239000011575 calcium Substances 0.000 description 12
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 11
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 9
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 9
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 9
- 230000004888 barrier function Effects 0.000 description 8
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 7
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 7
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 6
- 238000002488 metal-organic chemical vapour deposition Methods 0.000 description 5
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 5
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 5
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 5
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 125000000217 alkyl group Chemical group 0.000 description 4
- 230000015556 catabolic process Effects 0.000 description 4
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 4
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 4
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000000463 material Substances 0.000 description 4
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 4
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 3
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 3
- 229920001187 thermosetting polymer Polymers 0.000 description 3
- JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N trimethylaluminium Chemical compound C[Al](C)C JLTRXTDYQLMHGR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N trimethylindium Chemical compound C[In](C)C IBEFSUTVZWZJEL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 1,1-Dimethyhydrazine Chemical compound CN(C)N RHUYHJGZWVXEHW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N Silane Chemical compound [SiH4] BLRPTPMANUNPDV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 230000002411 adverse Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000003990 capacitor Substances 0.000 description 2
- 238000002109 crystal growth method Methods 0.000 description 2
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 2
- 230000005611 electricity Effects 0.000 description 2
- 125000005843 halogen group Chemical group 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N novaluron Chemical group C1=C(Cl)C(OC(F)(F)C(OC(F)(F)F)F)=CC=C1NC(=O)NC(=O)C1=C(F)C=CC=C1F NJPPVKZQTLUDBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910000077 silane Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003068 static effect Effects 0.000 description 2
- VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N triethylaluminium Chemical compound CC[Al](CC)CC VOITXYVAKOUIBA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 1,2-Dimethylhydrazine Chemical compound CNNC DIIIISSCIXVANO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910001020 Au alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- NWSBZZUWLKYOBO-UHFFFAOYSA-N C1(C=CC=C1)[Ca] Chemical compound C1(C=CC=C1)[Ca] NWSBZZUWLKYOBO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KADIEFRANBIGHU-UHFFFAOYSA-N CC[Mg]C1C=CC=C1 Chemical compound CC[Mg]C1C=CC=C1 KADIEFRANBIGHU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N Ethylenediamine Chemical compound NCCN PIICEJLVQHRZGT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- LZNROSKSIPUXML-UHFFFAOYSA-N [Ca](c1cccc2ccccc12)c1cccc2ccccc12 Chemical compound [Ca](c1cccc2ccccc12)c1cccc2ccccc12 LZNROSKSIPUXML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000002159 abnormal effect Effects 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052790 beryllium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 1
- UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N calcium carbide Chemical compound [Ca+2].[C-]#[C-] UIXRSLJINYRGFQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 125000004432 carbon atom Chemical group C* 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- PNZJBDPBPVHSKL-UHFFFAOYSA-M chloro(diethyl)indigane Chemical compound [Cl-].CC[In+]CC PNZJBDPBPVHSKL-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 1
- 238000011109 contamination Methods 0.000 description 1
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 1
- PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N disilane Chemical compound [SiH3][SiH3] PZPGRFITIJYNEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 230000001747 exhibiting effect Effects 0.000 description 1
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910000078 germane Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 1
- 150000002431 hydrogen Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K indium(iii) chloride Chemical compound Cl[In](Cl)Cl PSCMQHVBLHHWTO-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- 238000010030 laminating Methods 0.000 description 1
- QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N magnesium;cyclopenta-1,3-diene Chemical compound [Mg+2].C1C=CC=[C-]1.C1C=CC=[C-]1 QBJCZLXULXFYCK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000000691 measurement method Methods 0.000 description 1
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 1
- HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N monomethylhydrazine Chemical compound CNN HDZGCSFEDULWCS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000005121 nitriding Methods 0.000 description 1
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 1
- YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N tert-butylamine Chemical compound CC(C)(C)N YBRBMKDOPFTVDT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZRLCXMPFXYVHGS-UHFFFAOYSA-N tetramethylgermane Chemical compound C[Ge](C)(C)C ZRLCXMPFXYVHGS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N triethylindigane Chemical compound CC[In](CC)CC OTRPZROOJRIMKW-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N triisobutylaluminium Chemical compound CC(C)C[Al](CC(C)C)CC(C)C MCULRUJILOGHCJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052720 vanadium Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/005—Processes
- H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
- H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
- H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02367—Substrates
- H01L21/0237—Materials
- H01L21/0242—Crystalline insulating materials
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02439—Materials
- H01L21/02455—Group 13/15 materials
- H01L21/02458—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/02521—Materials
- H01L21/02538—Group 13/15 materials
- H01L21/0254—Nitrides
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/0257—Doping during depositing
- H01L21/02573—Conductivity type
- H01L21/02576—N-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02518—Deposited layers
- H01L21/0257—Doping during depositing
- H01L21/02573—Conductivity type
- H01L21/02579—P-type
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
- H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
- H01L21/02104—Forming layers
- H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
- H01L21/02612—Formation types
- H01L21/02617—Deposition types
- H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/4805—Shape
- H01L2224/4809—Loop shape
- H01L2224/48091—Arched
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48247—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a bond pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2224/00—Indexing scheme for arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies and methods related thereto as covered by H01L24/00
- H01L2224/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L2224/47—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process
- H01L2224/48—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors after the connecting process of an individual wire connector
- H01L2224/481—Disposition
- H01L2224/48151—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive
- H01L2224/48221—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked
- H01L2224/48245—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic
- H01L2224/48257—Connecting between a semiconductor or solid-state body and an item not being a semiconductor or solid-state body, e.g. chip-to-substrate, chip-to-passive the body and the item being stacked the item being metallic connecting the wire to a die pad of the item
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/15—Details of package parts other than the semiconductor or other solid state devices to be connected
- H01L2924/181—Encapsulation
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
- H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Led Device Packages (AREA)
Description
ただし、ノンドープとは本発明においては、意図的に不純物を添加しないことを意味する。
該窒化物系化合物半導体の製造方法としては、種々の公知方法が挙げられるが、有機金属気相成長法(MOVPE法)を用いることが好ましい。以下、MOVPE法による製造方法を説明する。
サファイア基板1の上に、GaNバッファ層2を形成し、さらに該GaNバッファ層上にn型コンタクト層3を形成する。GaNバッファ層2の厚さは10〜100nmとすることが望ましい。また、バッファ層は、AlNバッファ層も用いることができ、一般式GayAl1-yN(ただし、0<y<1)で表されるAlNとGaNとの混晶も用いることができる。
またIn、Alの混晶比が高いと特に低温では結晶品質が低下し、キャリア濃度が高くなるため、In組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。また、Al組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。n型コンタクト層3はGaNであることが最も好ましい。
窒化物系化合物半導体4は、In、Alの混晶比が高いと特に低温では結晶品質が低下し、キャリア濃度が高くなるため、In組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。また、Al組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。最も好ましくはGaNである。
なお、窒化物系化合物半導体層4は、ここでは以下に示すとおり、発光層である井戸層の下に接するバリア層を兼ねているが、n型コンタクト層とバリア層の間に設けても良い。また井戸層の上に接するバリア層を兼ねても良いし、p型コンタクト層とバリア層の間に設けても良い。
ただし、このような低キャリア濃度層が厚すぎると発光素子の直列抵抗成分となるので、半導体層7の膜厚は600nm以下にすることが好ましい。より好ましくは、20〜300nmである。さらに好ましくは、50〜300nmである。
窒化物系化合物半導体7は、In、Alの混晶比が高いと特に低温では結晶品質が低下し、キャリア濃度が高くなるため、In組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。また、Al組成は好ましくは5%以下、より好ましくは1%以下である。最も好ましくはGaNである。
p型コンタクト層6は、Alの混晶比が高いと接触抵抗が高くなる傾向にあるので、Al組成は通常5%以下、好ましくは1%以下である。より好ましくはGaAlN、GaN、最も好ましくはGaNである。
本発明の発光素子は、前記の製造方法によって得られた窒化物系化合物半導体を有することを特徴とする。
例えば、図3は、本発明を適用した窒化物系化合物半導体を有する、発光素子の実施の形態の一例を示す断面図である。該窒化物系化合物半導体に公知の方法で、p型コンタクト層上にp電極を形成し、n型コンタクト層上にn電極を形成し、チップ化加工を施す。
第1リードフレーム34の内端に一体形成された台座部上に、チップ化加工後の該窒化物系化合物半導体が固定されている。第1リードフレーム34に対して第2リードフレーム36が略平行となるように設けられており、発光素子32のn電極が第1接続導体33によって台座部に電気的に接続され、p電極が第2接続導体35によって第2リードフレーム36に電気的に接続されている。そして、第1リードフレーム34及び第2リードフレーム36の内端部は透明な熱硬化性樹脂31によって封されている。したがって、第1リードフレームと第2リードフレームとの間に電圧を印加することにより該発光素子において発光が得られ、該発光素子からの光は透明な熱硬化性樹脂31を通って外部に放出される。
基板としてサファイアのC面を鏡面研磨したものを用いた。結晶成長方法はMOVPE法により実施し、低温成長GaNをバッファ層として用いる2段階成長法を用いた。成長炉内の圧力を1気圧とし、基板温度を550℃、キャリアガスを水素とし、TMG及びアンモニアを供給して、厚みが約50nmのGaNバッファ層を成長した。
次に、基板の温度を1120℃にしたのち、水素キャリアガス、TMG、シラン及びアンモニアを供給して、厚さが約4μmのSiをドープしたn型GaN層を成長し、さらにシランの供給のみ停止し、本発明の窒化物半導体層BとしてのノンドープのGaN層を300nm成長した。
このIn0.12Ga0.88N井戸層(3nm)とノンドープGaN障壁層(15nm)とを成長させる操作をさらに4回繰り返したが、最上部のノンドープGaN障壁層の膜厚のみ18nmとした。
以上により作製した窒化物系化合物半導体試料を反応炉から取り出したのち、窒素中で700℃、20分アニール処理を施し、最上層であるMgをドープしたGaN層を低抵抗のp型層にした。
実施例1において、窒化物半導体層Aの膜厚を200nmとする以外は実施例1に準拠して実施することによりLEDを作製した。このLEDに順方向に20mAの電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。静電耐圧は417Vであった。
実施例1において、窒化物半導体層Bの膜厚を150nmとする以外は実施例1に準拠して実施することによりLEDを作製した。このLEDに順方向に20mAの電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。静電耐圧は200Vであった。
実施例1において、窒化物半導体層Aを成長するときの基板温度を889℃とする以外は実施例1に準拠して実施することによりLEDを作製した。このLEDに順方向に20mAの電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。静電耐圧は75Vであった。
実施例1において、窒化物半導体層Aの膜厚を15nmとする以外は実施例1に準拠して実施することによりLEDを作製した。このLEDに順方向に20mAの電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。静電耐圧は60Vであった。
実施例1において、窒化物半導体層Aを成長するときの基板温度を1124℃とし、膜厚を300nmとする以外は実施例1に準拠して実施することによりLEDを作製した。このLEDに順方向に20mAの電流を流したところ、明瞭な青色発光を示した。静電耐圧は88Vであった。
窒化物半導体層Aのキャリア濃度は、サファイア基板上に低温バッファー層を成長させその上にキャリア濃度が1×1016 cm-3以下であることが既知であるGaN下地層を約3000nmの膜厚で成長させ、その上に目的の窒化物半導体層Aを約200nmの膜厚で成長させた試料をホール測定法で測定し、窒化物半導体層Aのキャリア濃度を算出した値である。
比較例1〜3の青色発光ダイオード素子では、静電耐圧値は100V未満であった。
一方、実施例1および2の場合、静電耐圧値は417V、実施例3では、静電耐圧値は200Vであった。つまり、本発明の製造方法で作製したLEDでは、静電破壊に至る耐圧が著しく改善されていること、実施例1、2では約300V以上改善されていることが確認された。
02 低温バッファ層
03 n型コンタクト層
04 窒化物系化合物半導体層A
05 発光層
5A〜5F 障壁層
5G〜5K 井戸層
06 p型コンタクト層
07 窒化物系化合物半導体層B
31 熱硬化性樹脂
32 発光素子(LEDチップ)
33 第一の接続導体(発光素子のカソード電極に接続する)
34 第一のリードフレーム
35 第二の接続導体(発光素子のアノード電極に接続する)
36 第二のリードフレーム
Claims (3)
- 一般式InxGayAlzN(ただし、x+y+z=1、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦z≦1)で表される発光ダイオード用窒化物系化合物半導体の製造方法であって、発光層とn型GaNからなるn型コンタクト層との間に、550〜850℃の範囲で60〜300nm膜厚のノンドープのGaNからなる窒化物系化合物半導体(A)を設け、かつ前記窒化物系化合物半導体(A)と前記GaNからなるn型コンタクト層との間に、900〜1200℃の範囲で50〜300nm膜厚のノンドープのGaNからなる窒化物系化合物半導体(B)を設けることを特徴とする発光ダイオード用窒化物系化合物半導体の製造方法。
- 請求項1の製造方法によって得られた発光ダイオード用窒化物系化合物半導体。
- 請求項2記載の発光ダイオード用窒化物系化合物半導体を有する発光ダイオード。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2005217019A JP5082210B2 (ja) | 2004-07-30 | 2005-07-27 | 窒化物系化合物半導体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2004223439 | 2004-07-30 | ||
JP2004223439 | 2004-07-30 | ||
JP2005217019A JP5082210B2 (ja) | 2004-07-30 | 2005-07-27 | 窒化物系化合物半導体およびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2006066900A JP2006066900A (ja) | 2006-03-09 |
JP5082210B2 true JP5082210B2 (ja) | 2012-11-28 |
Family
ID=35786402
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2005217019A Expired - Fee Related JP5082210B2 (ja) | 2004-07-30 | 2005-07-27 | 窒化物系化合物半導体およびその製造方法 |
Country Status (8)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US20090008745A1 (ja) |
JP (1) | JP5082210B2 (ja) |
KR (1) | KR101331317B1 (ja) |
CN (1) | CN100527453C (ja) |
DE (1) | DE112005001865T5 (ja) |
GB (1) | GB2432047B (ja) |
TW (1) | TWI427828B (ja) |
WO (1) | WO2006011675A1 (ja) |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP5349737B2 (ja) * | 2006-02-27 | 2013-11-20 | シャープ株式会社 | 窒化物半導体発光素子の製造方法 |
TWI398016B (zh) * | 2007-02-07 | 2013-06-01 | Advanced Optoelectronic Tech | 具三族氮化合物半導體緩衝層之光電半導體元件及其製造方法 |
WO2017132283A1 (en) * | 2016-01-25 | 2017-08-03 | The Regents Of The University Of California | Nano-scale pixelated filter-free color detector |
Family Cites Families (16)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11340580A (ja) * | 1997-07-30 | 1999-12-10 | Fujitsu Ltd | 半導体レーザ、半導体発光素子、及び、その製造方法 |
KR19990014304A (ko) * | 1997-07-30 | 1999-02-25 | 아사구사 나오유끼 | 반도체 레이저, 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법 |
JP3603598B2 (ja) * | 1997-08-04 | 2004-12-22 | 住友化学株式会社 | 3−5族化合物半導体の製造方法 |
TW385493B (en) * | 1997-08-04 | 2000-03-21 | Sumitomo Chemical Co | Method for manufacturing group III-V compound semiconductor |
JPH11238945A (ja) * | 1997-12-18 | 1999-08-31 | Nichia Chem Ind Ltd | 窒化物半導体発光素子 |
EP2273572B1 (en) * | 1998-03-12 | 2015-04-29 | Nichia Corporation | A nitride semiconductor device |
JP3372226B2 (ja) * | 1999-02-10 | 2003-01-27 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体レーザ素子 |
US6838705B1 (en) * | 1999-03-29 | 2005-01-04 | Nichia Corporation | Nitride semiconductor device |
JP2000286448A (ja) * | 1999-03-31 | 2000-10-13 | Toyoda Gosei Co Ltd | Iii族窒化物系化合物半導体発光素子 |
JP2001053336A (ja) * | 1999-08-05 | 2001-02-23 | Toyoda Gosei Co Ltd | Iii族窒化物系化合物半導体発光素子 |
JP5145617B2 (ja) * | 2000-07-03 | 2013-02-20 | 日亜化学工業株式会社 | n型窒化物半導体積層体およびそれを用いる半導体素子 |
JP3803696B2 (ja) * | 2000-11-21 | 2006-08-02 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化物半導体素子 |
JP4734786B2 (ja) * | 2001-07-04 | 2011-07-27 | 日亜化学工業株式会社 | 窒化ガリウム系化合物半導体基板、及びその製造方法 |
JP2003289176A (ja) * | 2002-01-24 | 2003-10-10 | Sony Corp | 半導体発光素子およびその製造方法 |
US7242705B2 (en) * | 2003-12-17 | 2007-07-10 | Palo Alto Research Center, Incorporated | Grating-outcoupled cavity resonator having uni-directional emission |
US7307291B2 (en) * | 2005-01-22 | 2007-12-11 | Formosa Epitaxy Incorporation | Gallium-nitride based ultraviolet photo detector |
-
2005
- 2005-07-27 JP JP2005217019A patent/JP5082210B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2005-07-27 TW TW094125495A patent/TWI427828B/zh not_active IP Right Cessation
- 2005-07-28 WO PCT/JP2005/014270 patent/WO2006011675A1/en active Application Filing
- 2005-07-28 CN CNB2005800241083A patent/CN100527453C/zh not_active Expired - Fee Related
- 2005-07-28 GB GB0701937A patent/GB2432047B/en not_active Expired - Fee Related
- 2005-07-28 KR KR1020077003062A patent/KR101331317B1/ko active IP Right Grant
- 2005-07-28 US US11/658,865 patent/US20090008745A1/en not_active Abandoned
- 2005-07-28 DE DE112005001865T patent/DE112005001865T5/de not_active Withdrawn
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
WO2006011675A8 (en) | 2007-03-08 |
US20090008745A1 (en) | 2009-01-08 |
TW200618348A (en) | 2006-06-01 |
GB2432047A8 (en) | 2007-06-05 |
GB0701937D0 (en) | 2007-03-14 |
TWI427828B (zh) | 2014-02-21 |
GB2432047A (en) | 2007-05-09 |
CN1989626A (zh) | 2007-06-27 |
WO2006011675A1 (en) | 2006-02-02 |
GB2432047B (en) | 2008-10-08 |
KR20070043001A (ko) | 2007-04-24 |
CN100527453C (zh) | 2009-08-12 |
JP2006066900A (ja) | 2006-03-09 |
KR101331317B1 (ko) | 2013-11-20 |
DE112005001865T5 (de) | 2007-05-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR100902576B1 (ko) | N형 ⅲ족 질화물 반도체 적층구조 | |
CN100511737C (zh) | Ⅲ-ⅴ族化合物半导体及其制备方法 | |
JP6079628B2 (ja) | 窒化物半導体発光素子 | |
TWI467801B (zh) | 半導體發光元件之製造方法及半導體發光元件、燈、電子設備、機械裝置 | |
US6346720B1 (en) | Layered group III-V compound semiconductor, method of manufacturing the same, and light emitting element | |
TW201332151A (zh) | 半導體裝置製造方法 | |
JPH05110139A (ja) | 窒化ガリウムアルミニウム半導体の結晶成長方法。 | |
JP3598591B2 (ja) | 3−5族化合物半導体の製造方法 | |
JP5082210B2 (ja) | 窒化物系化合物半導体およびその製造方法 | |
JP2008235758A (ja) | 化合物半導体エピタキシャル基板の製造方法 | |
JP2985908B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法 | |
JP2713094B2 (ja) | 半導体発光素子およびその製造方法 | |
JP2012038958A (ja) | 半導体発光素子 | |
US20090140286A1 (en) | Production Method of Group III Nitride Semiconductor Element | |
JPH09116130A (ja) | 3−5族化合物半導体とその製造方法および発光素子 | |
JP2006186005A (ja) | 窒化物系化合物半導体、その製造方法及びその用途 | |
JP3713751B2 (ja) | 3−5族化合物半導体および発光素子 | |
JP5834495B2 (ja) | 窒化物半導体素子 | |
JP2006108535A (ja) | 窒化物系化合物半導体、その製造方法及びその用途 | |
JP2007067397A (ja) | 3−5族化合物半導体の製造方法 | |
JP2004200723A (ja) | 3−5族化合物半導体の結晶性向上方法 | |
JP3788344B2 (ja) | 3−5族化合物半導体の生産性向上方法 | |
JP2005228789A (ja) | 半導体デバイスの製造方法およびそれにより得られる半導体発光素子 | |
GB2445114A (en) | Producing a nitride compound semiconductor | |
KR19980023903A (ko) | 3족-5족 화합물 반도체 및 광 방출 장치 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20080131 |
|
RD05 | Notification of revocation of power of attorney |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7425 Effective date: 20080514 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20080623 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20101026 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20101102 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20101220 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20111004 |
|
A601 | Written request for extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A601 Effective date: 20111128 |
|
A602 | Written permission of extension of time |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A602 Effective date: 20111201 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20111227 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A821 Effective date: 20111227 |
|
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: 20120807 |
|
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20120820 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 5082210 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20150914 Year of fee payment: 3 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |