JP5940375B2 - 気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法 Download PDF

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本発明は、気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法に関する。
GaN、AlN、InNおよび、これらの混晶に代表される窒化物半導体材料を用いて、青色発光半導体素子(以下「LED」と記す。LEDはLight Emitting Diodeの略語である)が製造されている。このようなLEDは、液晶テレビ用LEDバックライト用光源またはLED照明用光源として実用化されており、今後ますます需要が期待されるデバイスである。特に照明用光源として使用されるLEDには、大量のLEDチップが必要となるため、普及を進めるために更なるコストダウンが要求されている。
しかし、LEDの製造歩留まりは決して高くなく、製造歩留まりの低さがコストアップの要因の1つとなっている。よって、LEDには、製造歩留まりの向上が要求されている。たとえば特許文献1および2などには、LEDの製造歩留まりの向上を目的とした半導体結晶の成長方法が記載されている。
特開2001−23902号公報 特開2006−173346号公報
特許文献1および2に記載の技術を採用した場合であっても、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりの向上を図ることが難しい場合があった。
本発明は、かかる点に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、製造歩留まりに優れた窒化物半導体発光素子を提供可能な気相成長装置と製造歩留まりに優れた窒化物半導体発光素子の製造方法とを提案することにある。
本発明に係る気相成長装置は、基板の上に膜を形成するための反応炉と、反応炉の内部に設けられ、基板を保持するための基板保持部と、基板保持部に保持される基板と基板に対向する反応炉の内壁面との間に設けられ、反応炉の内部に供給された原料ガスを基板の上に搬送するための天板と、基板に対向する反応炉の内壁面と天板との間に流す第1ガスの流量(以下「第1ガスの流量」と記すことがある)を制御することにより、基板の上に膜を形成するとき(以下「成膜時」と記すことがある)における天板の温度を一定に保持するための温度制御部とを備える。
ここで、「第1ガスの流量を制御する」とは、たとえば、天板の温度に応じて第1ガスの流量を増加または減少させることを意味する。
また、「基板の上に膜を形成するとき」とは、膜の成長開始から当該膜の成長終了までを意味する。基板の上に2つ以上の膜を形成する場合、「基板の上に膜を形成するとき」は、特定の膜の成長開始から当該膜の成長終了までを意味することもあれば、最も基板側に位置する膜の成長開始から基板とは最も離れた位置に設けられる膜の成長終了までを意味することもある。
反応炉には、原料ガスを反応炉の内部に供給するための原料ガス供給口と、反応炉の内部のガスを反応炉の外へ排気するための排気口とが、形成されていることが好ましい。基板保持部は、回転可能であることが好ましい。基板保持部に対して天板とは反対側には、基板を加熱するためのヒータが設けられていることが好ましい。
本発明に係る窒化物半導体発光素子の製造方法は、本発明に係る気相成長装置を用いて基板の上に窒化物半導体層を形成する工程を含むことが好ましい。
温度制御部は、窒化物半導体層を形成する工程では、基板保持部の温度が下がったときには第1ガスの流量を減らし、基板保持部の温度が上がったときには第1ガスの流量を増やすことが好ましい。
温度制御部は、窒化物半導体層を形成する工程では、天板の温度を550℃以上または250℃以下に保持することが好ましい。
窒化物半導体層を形成する工程は、基板の上にn型窒化物半導体層を形成する工程と、n型窒化物半導体層の上に活性層を形成する工程と、活性層の上にp型窒化物半導体層を形成する工程とを含むことが好ましい。
温度制御部は、n型窒化物半導体層を形成する工程およびp型窒化物半導体層を形成する工程の少なくとも一方の工程では天板の温度を550℃以上に保持することが好ましく、活性層を形成する工程では天板の温度を250℃以下に保持することが好ましい。
温度制御部は、基板の温度がn型窒化物半導体層の成長温度から活性層の成長温度に到達するまで、および、基板の温度が活性層の成長温度からp型窒化物半導体層の成長温度に到達するまでのうちの少なくとも一方では、天板の温度を1.5℃毎秒以下の速度で変化させることが好ましい。ここで、「天板の温度を変化させる」とは、天板の温度を上昇または降下させることを意味する。
温度制御部は、基板の温度がn型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、天板の温度を1.0℃毎秒以下の速度で上昇させることが好ましい。
本発明によれば、製造歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造可能な気相成長装置を提供することができ、また、製造歩留まりに優れた窒化物半導体発光素子の製造方法を提供することができる。
従来のMOCVD装置の構成の一例を示す断面図である。 従来における窒化物半導体層の成長時間に対する基板温度、天板温度およびパージガスの流量の各変化の一例を示すグラフである。 窒化物半導体発光素子の構成の一例を示す断面図である。 表面検査装置で測定されたウエハあたりのPit数とウエハテスタで測定された不良率(%)との関係を示すグラフである。 本発明に係る気相成長装置の構成の一例を示す断面図である。 天板の温度と窒化物半導体発光素子の製造歩留まりとの関係を示すグラフである。 n型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層の成長時における天板の温度と活性層の成長時における天板の温度との温度差と窒化物半導体発光素子の製造歩留まりとの関係を示すグラフである。 本発明に係る窒化物半導体層の成長時間に対する基板温度、天板温度および第1ガスの流量の各変化の一例を示すグラフである。
以下では、本発明を完成させるにあたり本発明者らが検討した事項を示してから、本発明の気相成長装置および窒化物半導体層の製造方法を示す。
窒化物系III−V族化合物半導体材料からなる発光素子の発光層を形成するためには、一般的に、MOCVD(Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法が用いられる。MOCVD法では、III族元素を含む有機金属原料(例えば、トリメチルガリウム(TMG(Tri-Methyl Gallium))またはトリメチルインジウム(TMI(Tri-Methyl Indium))が含まれた原料ガスとV族元素を含む原料(例えば、アンモニア(NH3)が含まれた原料ガスとが反応室の内部に導入されて、加熱された基板(例えば、サファイヤ結晶、SiC結晶またはGaN結晶からなる基板)付近で熱分解される。これにより、基板の上面上にIII−V族化合物半導体結晶からなる薄膜が形成される。このMOCVD法を用いて結晶膜を形成するために使用する気相成長装置は、MOCVD装置と呼ばれている。
図1は、従来のMOCVD装置の構成の一例を示す断面図である。反応室110にはガス導入管111が挿入されており、反応室110の下方には回転機構121を備えたサセプタ120が設けられており、サセプタ120から一定の距離だけ離れた位置には天板113が設けられている。基板124の上面上に形成される膜の原料となる原料ガスは、ガス導入管111に形成された原料ガス供給口111aから反応室110の内部に導入され、排気口112に向かってサセプタ120と天板113との間を流れる。このとき、反応室110の内部には天板113が設けられているので、原料ガス114は基板124の上面上へ効率的に誘導される。ガス導入管111には、原料ガス供給口111aとは別にパージガス供給口111bも形成されており、パージガス供給口111bからは、反応室110の内壁への反応生成物の付着を防止するためのパージガス115が導入される。パージガス115は、天板113よりも上側を流れて排気口112から排出される。
サセプタ120には、さらに、基板124を保持するための基板保持部123が設けられている。サセプタ120よりも下方には加熱手段であるヒータ122が設けられており、これにより、所望の結晶膜が最適な反応状態となるように基板124を加熱することができる。ここで、加熱手段であるヒータ122の加熱方式としては、一般的には、抵抗加熱方式によりヒータ122自体が発熱することによってサセプタ120と基板保持部123と基板124とを加熱する方式、および、ヒータ122を高周波コイルで構成することによりサセプタ120と基板保持部123とを高周波誘導加熱させて発熱させ、その結果、基板124を加熱する方式などが用いられている。
基板124の温度は、サセプタ120の温度を制御することにより制御される。具体的には、サセプタ120の下方には熱電対126が設けられており、熱電対126によりサセプタ120の温度が制御されている。サセプタ120の温度は、温度観測用穴130の上方に形成されたビューポート131の上に配置されたパイロメータ132でモニターされている。なお、温度観測用穴130は、基板124の温度を観測するために天板113に形成された穴である。
図1に示す反応室110では、原料ガス供給口111aから導入された原料ガス114は基板124付近で熱分解され、これにより、基板124の上面上には結晶からなる薄膜が形成される。薄膜の形成に寄与しなかった原料ガスは、排気口112から反応室110の外へ排出される。しかしながら、薄膜の形成に寄与しなかった原料ガスの一部は反応室110の外へ排出されず、サセプタ120の表面、天板113の表面、排気口112の周縁、および、基板保持部123の表面などに付着して低級な反応生成物を形成する。
図2は、従来のMOCVD法を用いて図3に示す窒化物半導体発光素子を製造する場合における成長時間に対する基板の温度(サセプタの温度)、天板の温度およびパージガスの流量の各変化を示すグラフである。図2において、L21はサセプタの温度の変化を示し、L22は天板の温度の変化を示し、L23はパージガスの流量の変化を示す。図3は、窒化物半導体発光素子の構成の一例を示す断面図である。以下では、図2を用いて図3に示す窒化物半導体発光素子の製造方法の一例を示す。
まず、プロセス201で、厚さが7μmのGaN層(不図示)が予め形成された基板31の温度を1050℃まで上げる。
次に、プロセス202で、基板31の上面上にSiドープn型GaN層32を成長させる。プロセス202では、基板31の温度は1050℃に保持されている。
次に、プロセス203で、基板31の温度を800℃に下げる。
次に、プロセス204で、Siドープn型GaN層32の上面上にInGaN層とGaN層とからなる多重量子井戸発光層(活性層)33を成長させる。プロセス204では、基板31の温度は800℃に保持されている。
次に、プロセス205で、基板31の温度を1030℃まで上げる。
次に、プロセス206で、多重量子井戸発光層33の上面上にMgドープp型AlGaN層34およびMgドープp型GaN層35を順次成長させる。
その後、プロセス207で、基板31の温度を室温まで下げる。このようにして、基板31の上面上にSiドープn型GaN層32と多重量子井戸発光層33とMgドープp型AlGaN層34とMgドープp型GaN層35とが順に成長されたウエハが得られる。
上記プロセス201〜207では、パージガス115の流量を変化させないので(L23)、天板113の温度はサセプタ120の温度変化に伴い変化する(L22)。
続いて、得られたウエハの成長層の一部をフォトリソグラフィー法とドライエッチング法とによりSiドープn型GaN層32の表面が露出するまでエッチングする。
続いて、エッチングにより露出したSiドープn型GaN層32の表面にn型電極36を形成し、Mgドープp型GaN層35の表面にp型透光性電極37およびp型電極38を形成する。n型電極36、p型透光性電極37およびp型電極38は蒸着により形成されることが好ましい。その後、ウエハをチップに分割して樹脂で封じれば、窒化物半導体発光素子が得られる。
本発明者らは、上記方法にしたがって複数枚のウエハを製造し、得られたウエハをチップに分割して樹脂で封じた。そして、得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。すると、ウエハ毎の良品率は70〜90%の間でバラつくことがわかった。また、エピタキシャル成長毎に良品率を求めた場合も、その良品率はバラつくことがわかった。
ウエハ毎またはエピタキシャル成長毎に良品率がバラつく原因を調べるために、本発明者らは、表面検査装置を用いて各ウエハにおける欠陥数および欠陥の種類を調べた。図4は、表面検査装置で測定されたウエハあたりのPit数とウエハテスタで測定された不良率との関係を示すグラフである。ここで、Pitとは、欠陥面積が1000μm2程度の欠陥を意味する。図4から、Pit数と不良率とが比例していることが分かった。さらに、これら欠陥部分の断面を透過型電子顕微鏡(TEM(Transmission Electron Microscope))で解析した結果、基板31とSiドープn型GaN層32との界面、Siドープn型GaN層32と多重量子井戸発光層33との界面、および、多重量子井戸発光層33とMgドープp型AlGaN層34との界面に、ダストによる欠陥が確認された。つまり、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを悪化させている原因はダストであり、また、製造歩留まりの原因であるダストはプロセス201以前、プロセス201、プロセス203、および、プロセス205などで発生していることが分かった。つまり、ダストは、成長温度の変更時またはMOCVD装置への基板の入替時(以下では「基板の入替時」と記すことがある)などにおいて発生していると考えられる。
ダストは、サセプタ120の表面、天板113の表面、排気口112の周縁、および、基板保持部123の表面などに付着した低級な反応生成物が窒化物半導体層の成長中または基板の入替時などに剥がれて反応室110の内部を飛散したものである。このダストが基板の上面上に落下することにより成膜不良が発生するため、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりの悪化を招くと考えられる。なお、基板の上面上に落下するダストは表面積が1000μm2前後であるため、ダストを視認することは難しい。以上より、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを向上させるためには、目に見えないダストの発生を防止する必要がある。
本発明者らは、ダストの発生を防止するため、成膜毎に、サセプタ120の表面、天板113の表面、排気口112の周縁、および、基板保持部123の表面の1箇所ずつに対して、付着した反応生成物を除去した。つまり、ダストを意図的に発生させた。そして、表面検査装置を用いて、基板の上面および基板に形成された膜の表面などにおける欠陥数(以下では単に「欠陥数」と記すことがある)の増減を調査した。その結果、サセプタ120の表面および基板保持部123の表面に対して清掃(反応生成物の除去)を行なっても、欠陥数の増減はほとんど見られなかった。よって、サセプタ120の表面および基板保持部123の表面から剥離したダストが窒化物半導体発光素子の製造歩留まりに与える影響は少ないと考えられる。
次に、排気口112の周縁に対して反応生成物の清掃を行なうと、清掃の前後において欠陥数の増減が見られた。よって、排気口112の周縁から剥離したダストが窒化物半導体発光素子の製造歩留まりに与える影響は小さくないと考えられる。しかし、排気口112の周縁を清掃する必要性は低い。そのため、排気口112の周縁に対して反応生成物の清掃を積極的に行なわなければ、ダストが排気口112の周縁から剥離するおそれは極めて低いと考えられる。よって、排気口112の周縁から剥離したダストが窒化物半導体発光素子の製造歩留まりに与える実質的な影響は小さいと言える。
しかし、天板113の表面に対して反応生成物の清掃を行なうと、清掃の前後において欠陥数は大きく変化した。この結果から、本発明者らは、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを悪化させるダストの主たる発生源は天板113の表面に付着した反応生成物であると考えた。そして、本発明者らは、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを向上させるためには、反応生成物が天板113の表面から剥離し難くする必要があると考え、本発明を完成させた。本発明に係る気相成長装置および窒化物半導体発光素子の製造方法について以下に示す。
<気相成長装置の構成>
図5は、本発明に係る気相成長装置の構成の一例を示す断面図である。なお、図5における破線は、互いの構成要素が電気的に接続されていることを表わす。
図5に示す気相成長装置は、反応室510と基板保持部523と天板513と温度制御部556とを備える。反応室510では、基板524の上に膜(不図示)を形成する。基板保持部523は、反応室510の内部に設けられ、基板524を保持する。天板513は、基板保持部523に保持される基板524と基板524に対向する反応室510の内壁面との間に設けられ、反応室510の内部に供給された原料ガスを基板524の上面上に搬送する。温度制御部556は、第1ガス515の流量を制御することにより成膜時における天板513の温度を一定に保持する。
反応室510の下方には、サセプタ520が設けられていることが好ましい。基板保持部523は、サセプタ520に設けられていることが好ましく、サセプタ520が回転機構521を備えていることにより回転可能に構成されていることが好ましい。基板保持部523に対して天板513とは反対側には、基板524を加熱するためのヒータ522が設けられていることが好ましく、これにより、所望の結晶膜が最適な反応状態となるように基板524を加熱することができる。ここで、ヒータ522の加熱方式の具体例としては、ヒータ122の加熱方式の具体例を挙げることができる。
反応室510には、ガス導入管511が挿入されていることが好ましく、ガス導入管511には、原料ガス供給口511aと第1ガス供給口511bとが形成されていることが好ましい。第1ガス供給源555から供給された第1ガス515は、第1ガス供給口511bから反応室510の内部に導入されることが好ましく、基板524が対向する反応室110の内壁面と天板513との間を流れて排気口512から排出されることが好ましい。原料ガス供給源554から供給された原料ガス514は、原料ガス供給口511aから反応室510の内部に導入されることが好ましく、サセプタ520と天板513との間を流れて排気口512から排出されることが好ましい。
温度制御部556は、天板513の温度をモニターするためのパイロメータ552に電気的に接続されていることが好ましく、パイロメータ552でモニターされた天板513の温度を受信可能に構成されていることが好ましい。また、温度制御部556は、第1ガス供給源555に電気的に接続されていることが好ましく、パイロメータ552から受信した天板513の温度に基づいて第1ガス515の流量を制御可能に構成されていることが好ましい。ここで、パイロメータ552は、天板513の温度を観測するために反応室510の側壁に形成されたビューポート551の上に設けられていることが好ましい。
基板524の温度は、サセプタ520の温度を制御することにより制御されていることが好ましい。サセプタ520の下方には熱電対526が設けられていることが好ましく、熱電対526によりサセプタ520の温度が制御されていることが好ましい。サセプタ520の温度は、温度観測用穴530の上方に形成されたビューポート531の上に配置されたパイロメータ532でモニターされていることが好ましい。なお、温度観測用穴530は、基板524の温度を観測するために天板513に形成された穴である。
図1に示す気相成長装置では、天板113の温度は制御されていないため、基板124の温度に合わせて変化する。つまり、基板124の温度が上昇すると天板113の温度も上昇し、基板124の温度が下降すると天板113の温度も下降する。そのため、天板113と天板113に付着する反応生成物とにおいて熱膨張係数が異なる場合には、天板113の温度上昇に伴って天板113が熱膨張することがあり、天板113の温度下降に伴って天板113が熱収縮することがある。そして、天板113が熱膨張または熱収縮すると、天板113の表面からの反応生成物の剥離を招く。
しかし、図5に示す気相成長装置では、天板513の温度は、成膜時において一定に保持されている。これにより、成膜時における天板513の熱膨張および熱収縮を抑制することができるので、天板513に付着した反応生成物が天板513の表面から剥がれることを防止できる。よって、図5に示す気相成長装置を用いて窒化物半導体発光素子を製造すれば、基板と膜との界面にダストによる欠陥が発生することを防止できる。たとえば、図5に示す気相成長装置を用いてn型窒化物半導体層と活性層とp型窒化物半導体層とからなる窒化物半導体素子を製造すれば、基板とn型窒化物半導体層との界面、n型窒化物半導体層と活性層との界面、および、活性層とp型窒化物半導体層との界面などに、ダストによる欠陥が発生することを防止できる。したがって、製造歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
「天板513の温度を成膜時において一定に保持する」とは、成膜時における天板513の温度差を150℃以下に保持することを意味する。成膜時における天板513の温度差は、温度制御部556により、100℃以下に保持されることが好ましく、0℃に保持されることがさらに好ましい。成膜時における天板513の温度差が小さければ小さいほど、天板513の熱膨張量または天板513の熱収縮量を小さく抑えることができるので、天板513に付着した反応生成物が天板513の表面から剥がれることを防止でき、よって、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりが向上する。
一方、成膜時における天板の温度差が150℃を超えると、天板の熱膨張量または天板の熱収縮量を小さく抑えることができないため、天板に付着した反応生成物が天板の表面から剥がれ易くなる。それだけでなく、成膜時における天板の温度差が150℃を超えると、天板の温度が低いため、天板の表面に付着する反応生成物の結晶性の低下を招き、これによっても、反応生成物が天板の表面から剥がれ易くなる。
成膜時において天板513の温度を一定に保持するためには、温度制御部556は、天板513の温度に応じて第1ガス515の流量を制御することが好ましい。具体的には、基板524の温度(実際には基板保持部523の温度)を下げたときには、基板524の温度下降に伴い天板513の温度も下降すると考えられるので、第1ガス515の流量を減らすことが好ましい。また、基板524の温度を上げたときには、基板524の温度上昇に伴い天板513の温度も上昇すると考えられるので、第1ガス515の流量を増やすことが好ましい。これにより、成膜時において天板513の温度を一定に保持し易くなる。よって、ダストによる欠陥の発生がさらに防止されるので、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
第1ガスは、窒化物半導体層の成長に悪影響を及ぼさないガスであれば制限されず、たとえば、H2ガス、N2ガスまたはNH3ガスなどであれば良く、H2ガス、N2ガスおよびNH3ガスの2つ以上を混合した混合ガスであっても良い。しかし、第1ガスとしてH2ガスを用いれば、天板513の温度を所望通りに制御することができる。よって、第1ガスはH2ガスであることが好ましい。
第1ガス515の流量は、基板524に対向する反応室510の側壁と天板513とで挟まれた領域の体積、または第1ガス515の種類などに応じて決定されることが好ましく、後述の実施例に記載の数値に限定されない。また、基板524の温度が変化するときには、第1ガス515の流量は基板524の温度の変化量に応じて決定されることが好ましく、第1ガス515の流量の変化量は変化前の流量に対して±10%であることがましく、変化前の流量に対して±5%であることがより好ましい。
温度制御部556は、成膜時、第1ガス515の流量を制御することにより、天板513の温度を550℃以上に保持することが好ましく、天板513の温度を600℃以上に保持することがより好ましい。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量を、0.4slm以上5.0slm以下とすることが好ましく、0.4slm以上3.0slm以下とすることがより好ましい。
天板513の温度が550℃未満になると、天板513の表面に付着する反応生成物が針状結晶を形成し易くなる。そのため、天板513の温度変化に伴って天板513が熱膨張および熱収縮するということだけでなく、反応室510へのガス(第1ガスだけでなく原料ガスも含む)の供給量が少し変化しただけでも、反応生成物が天板513の表面から剥がれ易くなる。しかし、天板513の温度が550℃以上であれば天板513の表面に付着する反応生成物が針状結晶を形成し難くなり、天板513の温度が600℃以上であれば天板513の表面に付着する反応生成物が針状結晶を形成することを抑制できる。よって、反応生成物が天板513の表面から剥がれることをさらに防止できるので、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
温度制御部556は、成膜時、第1ガス515の流量を制御することにより、天板513の温度を250℃以下に保持することが好ましく、天板513の温度を200℃以下に保持することがより好ましい。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量を、5.0slm以上25.0slm以下とすることが好ましく、7.0slm以上25.0slm以下とすることがより好ましい。
天板513の温度が250℃以下となると、天板513の表面には反応生成物が付着し難くなる。本発明者らが確認したところ、天板513の温度が250℃以下であれば天板513の表面の所々が黒っぽく汚れるにすぎず、天板513の温度が200℃以下であれば天板513の表面には反応生成物はほとんど付着していなかった。成膜時に天板513の温度を250℃以下に保持すれば、反応生成物が天板513の表面に付着することを防止できるので、反応生成物が天板513の表面から剥がれることを阻止できる。よって、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
本発明者らは、成膜時に天板513の温度を変えて窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを求めた。その結果を図6に示す。図6から分かるように、成膜時における天板513の温度が550℃よりも低くなると、製造歩留まりにバラツキが生じ、成膜時における天板513の温度が350℃〜500℃では、製造歩留まりが70%〜90%の間でバラついて不安定となった。成膜時における天板513の温度が300℃を境に製造歩留まりが回復し始め、成膜時における天板513の温度が250℃以下となると製造歩留まりが95%程度に安定した。
以下では、図5に示す気相成長装置を用いて基板の上面上にn型窒化物半導体層と活性層とp型窒化物半導体層とを順に形成する場合を例に挙げて、温度制御部556による制御をさらに具体的に示す。温度制御部556は、n型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層の少なくとも一方の層を形成するときには天板513の温度を550℃以上に保持することが好ましく、活性層を形成するときには天板513の温度を250℃以下に保持することが好ましい。具体的には、n型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層の少なくとも一方の層を形成するときには、温度制御部556は、第1ガス515の流量を、0.4slm以上5.0slm以下とすることが好ましく、0.4slm以上3.0slm以下とすることがより好ましい。活性層を形成するときには、温度制御部556は、第1ガス515の流量を、5.0slm以上25.0slm以下とすることが好ましく、7.0slm以上25.0slm以下とすることがより好ましい。これにより、n型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層の少なくとも一方の層を形成するときには、反応生成物が天板513の表面から剥がれることを防止でき、活性層を形成するときには、反応生成物が天板513の表面に付着することを防止できる。よって、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
本発明者らは、n型窒化物半導体層およびp型窒化物半導体層の成長時の天板513の温度と活性層の成長時の天板513の温度との差(以下では「温度差」と記すことがあり、図7には「温度差」と記している。)を変えて、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりを求めた。その結果を図7に示す。図7から分かるように、温度差が150℃以内であれば、好ましくは温度差が100℃以下であれば、製造歩留まりが90%以上であり比較的安定していることが分かった。
ところで、図7においては、n−GaN層(n−GaN層はn型窒化物半導体層の一例である)の成長時における天板の温度が700℃である場合(図7には「天板の温度が700℃」と記載)、温度差が450℃付近以上で製造歩留まりが回復傾向にあることが分かった。また、n−GaN層の成長時における天板の温度が900℃である場合(図7には「天板の温度が900℃」と記載)、温度差が650℃付近以上で製造歩留まりが回復傾向にあることが分かった。どちらの場合においても、活性層の成長時における天板513の温度は250℃以下となるため、活性層の成長時には天板513に反応生成物が付着し難いと考えられる。以上のことから、温度差を0℃よりも高くする場合、温度差を150℃以下としなければ、反応生成物の結晶性の低下を招くため、天板の熱膨張および熱収縮により反応生成物の剥がれを招くことがある。しかし、温度差を450℃以上とすることにより天板513の温度を250℃以下とすれば、製造歩留まりが高くなることが分かった。
温度制御部556は、基板524の温度(実際には基板保持部523の温度)がn型窒化物半導体層の成長温度から活性層の成長温度に到達するまで、および、基板524の温度が活性層の成長温度からp型窒化物半導体層の成長温度に到達するまでの少なくとも一方において、天板513の温度を1.5℃毎秒以下の速度で変化(上昇または下降)させることがより好ましく、天板513の温度を0.2℃毎秒以上1.2℃毎秒以下の速度で変化させることがさらに好ましい。具体的には、基板524の温度がn型窒化物半導体層の成長温度から活性層の成長温度に到達するまで、および、基板524の温度が活性層の成長温度からp型窒化物半導体層の成長温度に到達するまでの少なくとも一方において、温度制御部556は、第1ガス515の流量の増加速度または減少速度を、0.01slm毎秒以上1.0slm毎秒以下とすることが好ましく、0.05slm毎秒以上0.5slm毎秒以下とすることがより好ましい。これにより、基板524の温度が変化しても天板513の熱膨張または熱収縮を緩やかにすることができるため、反応生成物が天板513の表面から剥がれることをさらに防止できる。よって、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
温度制御部556は、基板524の温度がn型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、天板513の昇温速度を1.0℃毎秒以下とすることが好ましく、天板513の昇温速度を0.05℃毎秒以上0.5℃毎秒以下とすることがより好ましい。具体的には、基板524の温度がn型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、温度制御部556は、第1ガス515の流量を、0.4slm以上5.0slm以下とすることが好ましく、0.8slm以上3.0slm以下とすることがより好ましい。これにより、基板524の温度が上昇しても天板513の熱膨張を緩やかにすることができるため、反応生成物は天板513の表面から剥がれ難い。よって、窒化物半導体発光素子の製造歩留まりをさらに向上させることができる。
以上説明したように、図5に示す気相成長装置では、成膜時における反応生成物の剥離を防止することができるので、成膜時におけるダスト(欠陥の原因)の発生を防止することができる。したがって、図5に示す気相成長装置を用いれば、製造歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
なお、本発明の気相成長装置は、図5に示す気相成長装置に限定されない。たとえば、原料ガス514と第1ガス515とは異なるガス導入管内を通って反応室510内に供給されても良い。また、基板524の温度または天板513の温度をモニターする方法も上記方法に限定されない。
<窒化物半導体発光素子の製造方法>
図8は、図5に示す気相成長装置を用いて窒化物半導体発光素子を製造する場合における成長時間に対する基板の温度(サセプタの温度)、天板の温度および第1ガスの流量の変化を示すグラフである。図8において、L81はサセプタの温度の変化を示し、L82は天板の温度の変化を示し、L83は第1ガス515の流量の変化を示す。以下では、窒化物半導体発光素子の製造方法の一例として、基板524の上面上に、n型窒化物半導体層、活性層およびp型窒化物半導体層を順に形成する方法を示す。
プロセス801では、基板524の温度がn型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、ヒータ522により基板524の温度を上昇させる。このとき、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の昇温速度が1.0℃毎秒以下となるように、より好ましくは0.05℃毎秒以上0.5℃毎秒以下となるように、第1ガス515の流量を制御することが好ましい。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が0.4slm以上5.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が0.8slm以上3.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。これにより、基板524の温度上昇に伴う天板513の熱膨張が緩やかになる。よって、反応生成物が天板513の表面に付着している場合であっても、その反応生成物が天板513の表面から剥がることを防止できる。
プロセス802では、基板524の上面上にn型窒化物半導体層を成長させる。このとき、ヒータ522により基板524の温度を一定に保持する。また、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の温度が一定に保持されるように第1ガス515の流量を制御する。これにより、プロセス802における天板513の熱膨張および熱収縮を防止することができるので、反応生成物が天板513の表面から剥離することを防止できる。
たとえば、温度制御部556は、天板513の温度が550℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が600℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由は上記<気相成長装置の構成>で示した通りである。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が0.4slm以上5.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が0.4slm以上3.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
別の一例としては、温度制御部556は、天板513の温度が250℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が200℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由は上記<気相成長装置の構成>で示した通りである。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が5.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が7.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
プロセス803では、基板524の温度が活性層の成長温度に到達するまで、基板524の温度を下降させる。このとき、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の温度が一定に保持されるように第1ガス515の流量を制御することが好ましい。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量の減少速度が0.01slm毎秒以上1.0slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量の減少速度が0.05slm毎秒以上0.5slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。これにより、基板524の温度下降に伴う天板513の熱収縮を抑制することができるため、反応生成物が天板513の表面から剥離することを防止できる。
図8には不図示であるが、プロセス803では、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の降温速度が1.5℃毎秒以下となるように、好ましくは0.01℃毎秒以上1.0℃毎秒以下となるように、第1ガス515の流量を制御しても良い。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量の減少速度が0.01slm毎秒以上1.0slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御しても良く、第1ガス515の流量の減少速度が0.05slm毎秒以上0.5slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましい。この場合であっても、基板524の温度下降に伴う天板513の熱収縮が緩やかになる。よって、反応生成物が天板513の表面から剥がれることを防止できる。
プロセス804では、n型窒化物半導体層の上面上に活性層を成長させる。このとき、ヒータ522により基板524の温度を一定に保持する。また、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の温度が一定に保持されるように第1ガス515の流量を制御する。これにより、プロセス804における天板513の熱膨張および熱収縮を防止することができるので、反応生成物が天板513の表面から剥離することを防止できる。
たとえば、温度制御部556は、天板513の温度が550℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が600℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由はプロセス802と同様である。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が0.4slm以上5.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が0.4slm以上3.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
別の一例としては、温度制御部556は、天板513の温度が250℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が200℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由はプロセス802と同様である。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が5.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が7.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
プロセス805では、基板524の温度がp型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、ヒータ522により基板524の温度を上昇させる。このとき、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の温度が一定に保持されるように第1ガス515の流量を制御することが好ましい。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量の増加速度が0.01slm毎秒以上1.0slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量の増加速度が0.05slm毎秒以上0.5slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。これにより、基板524の温度上昇に伴う天板513の熱膨張を抑制することができるため、反応生成物が天板513の表面から剥離することを防止できる。
図8には不図示であるが、プロセス805では、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の昇温速度が1.5℃毎秒以下となるように、好ましくは0.2℃毎秒以上1.2℃毎秒以下となるように、第1ガス515の流量を制御しても良い。具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量の増加速度が0.01slm毎秒以上1.0slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御しても良く、第1ガス515の流量の増加速度が0.05slm毎秒以上0.5slm毎秒以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましい。これにより、基板524の温度上昇に伴う天板513の熱膨張が緩やかになる。よって、反応生成物が天板513の表面から剥がれることを防止できる。
プロセス806では、活性層の上面上にp型窒化物半導体層を成長させる。このとき、ヒータ522により基板524の温度を一定に保持する。また、温度制御部556は、パイロメータ532から受信した天板513の温度が一定に保持されるように第1ガス515の流量を制御する。これにより、プロセス806における天板513の熱膨張および熱収縮を防止することができるので、反応生成物が天板513の表面から剥離することを防止できる。
たとえば、温度制御部556は、天板513の温度が550℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が600℃以上となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由はプロセス802と同様である。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が0.4slm以上5.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が0.4slm以上3.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
別の一例としては、温度制御部556は、天板513の温度が250℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することが好ましく、天板513の温度が200℃以下となるように第1ガス515の流量を制御することがより好ましい。この理由はプロセス802と同様である。より具体的には、温度制御部556は、第1ガス515の流量が5.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することが好ましく、第1ガス515の流量が7.0slm以上25.0slm以下となるように第1ガス供給源555を制御することがより好ましい。
プロセス807では、基板524の温度を室温まで下降させる。このとき、天板513の温度も室温まで下降させることが好ましい。具体的には、第1ガス515の流量を変化させることなく、天板513の温度を徐々に下降させることが好ましい。これにより、ウエハが得られる。
フォトリソグラフィーとドライエッチングの手法を用いて、n型窒化物半導体層の表面が露出するまでウエハをエッチングする。
エッチングにより露出したn型窒化物半導体層の表面上にn型電極を形成し、p型窒化物半導体層の上面上に透光性電極およびp型電極を形成する。そして、ウエハをチップ毎に分割して樹脂で封じる。これにより、窒化物半導体発光素子が得られる。
以上説明したように、図8に示す窒化物半導体発光素子の製造方法では、成膜時における反応生成物の剥離を防止することができる。よって、欠陥の原因となるダストが成膜時に発生することを防止することができる。したがって、製造歩留まり良く窒化物半導体発光素子を製造することができる。
なお、本発明の窒化物半導体発光素子の製造方法は、図8に示す方法に限定されない。たとえば、p型窒化物半導体層を形成してからn型窒化物半導体層を形成しても良い。n型窒化物半導体層、活性層およびp型窒化物半導体層のそれぞれを構成する窒化物半導体材料は後述の実施例に記載の材料に限定されない。
また、温度制御部556は、プロセス802〜806において天板513の温度が一定となるように、第1ガス515の流量を制御することが好ましい。これにより、プロセス802〜806にわたって天板513の熱膨張および熱収縮を抑制することができるため、反応生成物の剥離を抑制することができる。
また、温度制御部556は、プロセス803および805を除くプロセスにおいて第1ガス515の流量を一定とすることが好ましい。これにより、温度制御部556による第1ガス供給源555の制御が複雑になることを防止できる。
以下、実施例を挙げて本発明をより詳細に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。
<実施例1>
実施例1では、図5に示す気相成長装置を用いて図8に示す方法にしたがって図3に示す窒化物半導体発光素子を製造し、その製造歩留まりを求めた。
プロセス801では、厚さが7μmのGaN層を予め成長させた基板31の温度を1050℃まで上昇させた。このとき、天板513の温度を1.5℃毎秒の速度で700℃まで上昇させた。
プロセス802では、基板31の上面上にSiドープn型GaN層32を成長させた。プロセス802では、基板31に対向する反応室510の内壁面と天板513との間に流すH2ガス(第1ガス)の流量を2slm前後とすることにより、天板513の温度を700℃一定にコントロールした。
プロセス803では、基板31の温度を800℃に下げた。また、H2ガスの流量を2slmから1slmへ徐々に減らし、天板513の温度が700℃一定のまま変化しないようにコントロールした。
プロセス804では、Siドープn型GaN層32の上面上にInGaN層とGaN層とからなり多重量子井戸構造を有する活性層33を成長させた。プロセス804では、H2ガスの流量を1slm前後とすることにより、天板513の温度を700℃一定にコントロールした。
プロセス805では、基板31の温度を1030℃まで上げた。また、H2ガスの流量を1slmから1.8slmへ徐々に増やし、天板513の温度が700℃一定のまま変化がないようにコントロールした。
プロセス806では、活性層33の上面上にMgドープp型AlGaN層34およびMgドープp型GaN層35を順次成長させた。プロセス806では、H2ガスの流量を1.8slm前後とすることにより、天板513の温度を700℃一定にコントロールした。
プロセス807では、基板31の温度を室温まで下げた。プロセス807では、H2ガスの流量を1.8slmで変更せずに、天板513の温度を室温まで徐々に冷却した。このようにしてウエハが得られた。
なお、プロセス801〜807では、温度制御部556によりH2ガスの流量を制御した。
フォトリソグラフィー法とドライエッチング法とを用いて成長層の一部をエッチングして、Siドープn型GaN層32の表面を露出させた。
エッチングにより露出したSiドープn型GaN層32の表面にn型電極36を設け、Mgドープp型GaN層35の表面にp型透光性電極37およびp型電極38を順に蒸着させた。そして、ウエハをチップに分割して、樹脂で封じた。このようにして窒化物半導体発光素子を得た。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは92%前後で安定していた。
<実施例2>
実施例2では、プロセス803において基板31の温度を800℃に下げるときにH2ガスの流量を1.5slmにコントロールしたこと、および、プロセス804において天板513の温度を550℃にコントロールしたことを除いては上記実施例1と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは90%前後で安定していた。
<実施例3>
表面検査装置およびTEM(Transmission Electron Microscope)を用いて上記実施例1〜2で得られた窒化物半導体発光素子を解析したところ、基板31とSiドープn型GaN層32との界面にダストによる欠陥が観察された。このことから、成長開始前の室温状態からSiドープn型GaN層32の形成を開始するまでの間にも、天板513の熱膨張に起因して反応生成物が強制的に天板513の表面から剥離されたと考えられる。
実施例3では、プロセス801において基板31の温度を1050℃まで上げるときに天板513の昇温速度を1.0℃毎秒としたことを除いては上記実施例1と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは95%前後で安定していた。
また、得られた窒化物半導体発光素子に対してTEM観察を行なったところ、基板31とSiドープn型GaN層32との界面において、ダストに起因する欠陥数が減少していることが分かった。
なお、本発明者らは、プロセス801における基板31の昇温速度を1.5℃毎秒以上として窒化物半導体発光素子を製造し、表面検査装置を用いて得られた窒化物半導体発光素子における基板31とSiドープn型GaN層32との界面における欠陥数(表面積が1000μm2程度)を調べた。すると、プロセス801における基板31の昇温速度を1.0℃毎秒として窒化物半導体発光素子を製造した場合に比べて、欠陥数が増加していることが分かった。このことから、成長開始前の室温状態からSiドープn型GaN層32の形成を開始するまでの間にも、天板513が熱膨張して反応生成物が天板513の表面から強制的に剥がされていると考えられる。以上のことから、プロセス801における基板31の昇温速度を1.0℃毎秒以下とすれば、天板513の熱膨張が緩やかになり、その結果、反応生成物が天板513の表面から剥がれ難くなったと考えられる。
<実施例4>
基板31の温度を活性層33の成長時の温度からMgドープp型AlGaN層34およびMgドープp型GaN層35の成長時の温度へ変更するとき(プロセス805)における天板513の昇温速度を2.0℃毎秒から1.5℃毎秒以下へ変更したことを除いては上記実施例2と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは92%前後で安定していた。
また、表面検査装置を用いて得られた窒化物半導体発光素子を解析したところ、各界面におけるダスト数は上記実施例2の場合よりも減少していることが分かった。この理由としては、天板513の熱膨張が緩やかになった結果、反応生成物が剥がれにくくなったためであると考えられる。
<実施例5>
基板31の温度をSiドープn型GaN層32の成長時の温度から活性層33の成長時の温度へ変更するとき(プロセス803)における天板513の降温速度を2.0℃毎秒から1.5℃毎秒以下へ変更したことを除いては上記実施例2と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは95%前後で安定していた。
また、表面検査装置を用いて得られた窒化物半導体発光素子を解析したところ、各界面におけるダスト数は上記実施例2の場合よりも減少していることが分かった。この理由としては、天板513の熱収縮が緩やかになった結果、反応生成物が剥がれにくくなったためであると考えられる。
<実施例6>
Siドープn型GaN層32の成長時(プロセス802)における天板513の温度を900℃としたこと、および、活性層33の成長時(プロセス804)における天板513の温度を150℃にコントロールしたことを除いては上記実施例2と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは90%前後で安定していた。この理由としては、活性層33の成長時において反応生成物が天板113の表面に付着し難いためであると考えられる。
<実施例7>
基板31の温度を1050℃に上げるとき(プロセス801)における天板513の昇温速度を1.0℃毎秒とし、基板31の温度を活性層33の成長時の温度からMgドープp型AlGaN層34およびMgドープp型GaN層35の成長時の温度へ変更するとき(プロセス805)における天板513の昇温速度を1.5℃毎秒とし、基板31の温度をSiドープn型GaN層32の成長時の温度から活性層33の成長時の温度へ変更するとき(プロセス803)における天板513の降温速度を1.5℃毎秒としたことを除いては上記実施例4と同様にして、窒化物半導体発光素子を製造した。得られた窒化物半導体発光素子に対して性能評価を行ない、ウエハ毎に良品率を求めた。製造歩留まりは95%前後で安定していた。この理由としては、活性層の成長時における反応生成物の付着量が減少したためであり、天板513の熱膨張および天板513の熱収縮が抑制されたためであると考えられる。
今回開示された実施の形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではないと考えられるべきである。本発明の範囲は上記した説明ではなくて特許請求の範囲によって示され、特許請求の範囲と均等の意味および範囲内でのすべての変更が含まれることが意図される。
31,124,524 基板、32 Siドープn型GaN層、33 活性層、34 Mgドープp型AlGaN層、35 Mgドープp型GaN層、36 n型電極、37 p型透光性電極、38 p型電極、110,510 反応室、111,511 ガス導入管、111a,511a 原料ガス供給口、111b パージガス供給口、112,512 排気口、113,513 天板、114,514 原料ガス、115 パージガス、120,520 サセプタ、122,522 ヒータ、123,523 基板保持部、126,526 熱電対、130,530 温度観測用穴、131,531 ビューポート、132,532 パイロメータ、511b 第1ガス供給口、515 第1ガス、554 原料ガス供給源、555 第1ガス供給源、556 温度制御部。

Claims (9)

  1. 基板の上に膜を形成するための反応室と、
    前記反応室の内部に設けられ、前記基板を保持するための基板保持部と、
    前記基板保持部に保持される基板と前記基板に対向する前記反応室の内壁面との間に設けられ、前記反応室の内部に供給された原料ガスを前記基板の上に搬送するための天板と、
    前記天板に対向する前記反応室の前記内壁面と前記天板との間に流す第1ガスの流量を制御することにより、前記基板の上に前記膜を形成するときにおける前記天板の温度を一定に保持するための温度制御部とを備えた気相成長装置であって、
    基板上に形成される膜が2層以上の窒化物半導体層であり、
    前記温度制御部は、形成する窒化物半導体層に応じて、天板の温度を550℃以上または250℃以下に保持するよう構成されている、気相成長装置。
  2. 前記反応には、前記原料ガスを前記反応の内部に供給するための原料ガス供給口と、前記反応の内部のガスを前記反応の外へ排気するための排気口とが、形成されており、
    前記基板保持部は、回転可能であり、
    前記基板保持部に対して前記天板とは反対側には、前記基板を加熱するためのヒータが設けられている請求項1に記載の気相成長装置。
  3. 請求項1に記載の気相成長装置を用いて前記基板の上に2層以上の窒化物半導体層を形成する工程を含む窒化物半導体発光素子の製造方法であって、
    気相成長装置の温度制御部は、前記窒化物半導体層を形成する工程では、形成する窒化物半導体層に応じて、天板の温度を550℃以上または250℃以下に保持する、窒化物半導体発光素子の製造方法。
  4. 前記温度制御部は、前記窒化物半導体層を形成する工程では、前記基板保持部の温度が下がったときには前記第1ガスの流量を減らし、前記基板保持部の温度が上がったときには前記第1ガスの流量を増やす請求項3に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  5. 前記窒化物半導体層を形成する工程は、前記基板の上にn型窒化物半導体層を形成する工程と、前記n型窒化物半導体層の上に活性層を形成する工程と、前記活性層の上にp型窒化物半導体層を形成する工程とを含む請求項3または4に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  6. 前記温度制御部は、前記n型窒化物半導体層を形成する工程および前記p型窒化物半導体層を形成する工程の少なくとも一方の工程では前記天板の温度を550℃以上に保持し、前記活性層を形成する工程では前記天板の温度を250℃以下に保持する請求項5に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  7. 前記温度制御部は、前記基板の温度が前記n型窒化物半導体層の成長温度から前記活性層の成長温度に到達するまで、および、前記基板の温度が前記活性層の成長温度から前記p型窒化物半導体層の成長温度に到達するまでのうちの少なくとも一方では、前記天板の温度を1.5℃毎秒以下の速度で変化させる請求項5または6に記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  8. 前記温度制御部は、前記基板の温度が前記n型窒化物半導体層の成長温度に到達するまで、前記天板の温度を1.0℃毎秒以下の速度で上昇させる請求項5〜7のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
  9. 前記第1ガスは、H2ガス、N2ガスおよびNH3ガスの少なくとも1つである請求項3〜8のいずれかに記載の窒化物半導体発光素子の製造方法。
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