JP6169292B1 - 13族元素窒化物結晶基板および機能素子 - Google Patents
13族元素窒化物結晶基板および機能素子 Download PDFInfo
- Publication number
- JP6169292B1 JP6169292B1 JP2016563007A JP2016563007A JP6169292B1 JP 6169292 B1 JP6169292 B1 JP 6169292B1 JP 2016563007 A JP2016563007 A JP 2016563007A JP 2016563007 A JP2016563007 A JP 2016563007A JP 6169292 B1 JP6169292 B1 JP 6169292B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- carrier concentration
- crystal
- group
- crystal substrate
- thick film
- 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.)
- Active
Links
- 239000013078 crystal Substances 0.000 title claims abstract description 120
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims abstract description 66
- 229910052795 boron group element Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 43
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 title claims abstract description 36
- 230000007547 defect Effects 0.000 claims abstract description 36
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 39
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 claims description 17
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 11
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 11
- 238000007716 flux method Methods 0.000 claims description 9
- 239000012808 vapor phase Substances 0.000 claims description 4
- 230000000149 penetrating effect Effects 0.000 abstract description 3
- 239000010408 film Substances 0.000 description 56
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 50
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 description 17
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 12
- 239000002019 doping agent Substances 0.000 description 10
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 10
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 10
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 10
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 10
- 239000006061 abrasive grain Substances 0.000 description 9
- 238000005136 cathodoluminescence Methods 0.000 description 8
- 239000000463 material Substances 0.000 description 8
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 7
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 239000002585 base Substances 0.000 description 6
- 230000004907 flux Effects 0.000 description 6
- 238000000227 grinding Methods 0.000 description 6
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 5
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 5
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N Gallium Chemical compound [Ga] GYHNNYVSQQEPJS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910052733 gallium Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000007791 liquid phase Substances 0.000 description 4
- QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N nitrogen group Chemical group [N] QJGQUHMNIGDVPM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 4
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 description 4
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 description 4
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 4
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 3
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 3
- 230000006870 function Effects 0.000 description 3
- 229910052732 germanium Inorganic materials 0.000 description 3
- 238000001451 molecular beam epitaxy Methods 0.000 description 3
- 239000012071 phase Substances 0.000 description 3
- 229910052710 silicon Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 3
- 229910018072 Al 2 O 3 Inorganic materials 0.000 description 2
- XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N Argon Chemical compound [Ar] XKRFYHLGVUSROY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N Hydrazine Chemical compound NN OAKJQQAXSVQMHS-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N Iron Chemical compound [Fe] XEEYBQQBJWHFJM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N Silicon Chemical compound [Si] XUIMIQQOPSSXEZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 235000005811 Viola adunca Nutrition 0.000 description 2
- 240000009038 Viola odorata Species 0.000 description 2
- 235000013487 Viola odorata Nutrition 0.000 description 2
- 235000002254 Viola papilionacea Nutrition 0.000 description 2
- 230000004913 activation Effects 0.000 description 2
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000012298 atmosphere Substances 0.000 description 2
- 238000011088 calibration curve Methods 0.000 description 2
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000000969 carrier Substances 0.000 description 2
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000005253 cladding Methods 0.000 description 2
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 2
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 239000010432 diamond Substances 0.000 description 2
- 229910003460 diamond Inorganic materials 0.000 description 2
- GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N germanium atom Chemical compound [Ge] GNPVGFCGXDBREM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 2
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 2
- 229910052738 indium Inorganic materials 0.000 description 2
- APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N indium atom Chemical compound [In] APFVFJFRJDLVQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000011261 inert gas Substances 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 230000007246 mechanism Effects 0.000 description 2
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 2
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 2
- QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N mercury Chemical compound [Hg] QSHDDOUJBYECFT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052753 mercury Inorganic materials 0.000 description 2
- 150000002739 metals Chemical class 0.000 description 2
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 2
- 229910003465 moissanite Inorganic materials 0.000 description 2
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 2
- 230000003287 optical effect Effects 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 230000006798 recombination Effects 0.000 description 2
- 238000005215 recombination Methods 0.000 description 2
- 238000009877 rendering Methods 0.000 description 2
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 description 2
- 239000010703 silicon Substances 0.000 description 2
- 229910010271 silicon carbide Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 2
- 239000010935 stainless steel Substances 0.000 description 2
- 229910001220 stainless steel Inorganic materials 0.000 description 2
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 description 2
- 229910052716 thallium Inorganic materials 0.000 description 2
- BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N thallium Chemical compound [Tl] BKVIYDNLLOSFOA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N triethylgallium Chemical compound CC[Ga](CC)CC RGGPNXQUMRMPRA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N trimethylgallium Chemical compound C[Ga](C)C XCZXGTMEAKBVPV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910052582 BN Inorganic materials 0.000 description 1
- PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N Boron nitride Chemical compound N#B PZNSFCLAULLKQX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N Chromium Chemical compound [Cr] VYZAMTAEIAYCRO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910010093 LiAlO Inorganic materials 0.000 description 1
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910020068 MgAl Inorganic materials 0.000 description 1
- BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N Silver Chemical compound [Ag] BQCADISMDOOEFD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N Sodium Chemical compound [Na] KEAYESYHFKHZAL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N Tin Chemical compound [Sn] ATJFFYVFTNAWJD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N Titanium Chemical compound [Ti] RTAQQCXQSZGOHL-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000003082 abrasive agent Substances 0.000 description 1
- 230000001133 acceleration Effects 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000000996 additive effect Effects 0.000 description 1
- 239000012790 adhesive layer Substances 0.000 description 1
- 229910052783 alkali metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001340 alkali metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910052784 alkaline earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001342 alkaline earth metals Chemical class 0.000 description 1
- -1 alkyl metal compounds Chemical class 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N aluminium oxide Inorganic materials [O-2].[O-2].[O-2].[Al+3].[Al+3] PNEYBMLMFCGWSK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052786 argon Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 229910052797 bismuth Inorganic materials 0.000 description 1
- JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N bismuth atom Chemical compound [Bi] JCXGWMGPZLAOME-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052804 chromium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011651 chromium Substances 0.000 description 1
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 1
- 239000002131 composite material Substances 0.000 description 1
- 239000012141 concentrate Substances 0.000 description 1
- 238000002425 crystallisation Methods 0.000 description 1
- 230000008025 crystallization Effects 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 238000000151 deposition Methods 0.000 description 1
- 230000008021 deposition Effects 0.000 description 1
- 238000011161 development Methods 0.000 description 1
- 238000001312 dry etching Methods 0.000 description 1
- 230000005284 excitation Effects 0.000 description 1
- PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N gold Chemical compound [Au] PCHJSUWPFVWCPO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052737 gold Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010931 gold Substances 0.000 description 1
- 239000001307 helium Substances 0.000 description 1
- 229910052734 helium Inorganic materials 0.000 description 1
- SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N helium atom Chemical compound [He] SWQJXJOGLNCZEY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 150000004678 hydrides Chemical class 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 229910052742 iron Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 1
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 1
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 description 1
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 1
- 229910052754 neon Inorganic materials 0.000 description 1
- GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N neon atom Chemical compound [Ne] GKAOGPIIYCISHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052758 niobium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010955 niobium Substances 0.000 description 1
- GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N niobium atom Chemical compound [Nb] GUCVJGMIXFAOAE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003960 organic solvent Substances 0.000 description 1
- 238000000059 patterning Methods 0.000 description 1
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 1
- 230000002265 prevention Effects 0.000 description 1
- 229910052761 rare earth metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000012552 review Methods 0.000 description 1
- 238000004645 scanning capacitance microscopy Methods 0.000 description 1
- 238000007790 scraping Methods 0.000 description 1
- 229910052709 silver Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000004332 silver Substances 0.000 description 1
- 239000011029 spinel Substances 0.000 description 1
- 229910052596 spinel Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000005092 sublimation method Methods 0.000 description 1
- 229910052715 tantalum Inorganic materials 0.000 description 1
- GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N tantalum atom Chemical compound [Ta] GUVRBAGPIYLISA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000001931 thermography Methods 0.000 description 1
- 239000010409 thin film Substances 0.000 description 1
- 229910052718 tin Inorganic materials 0.000 description 1
- 229910052719 titanium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010936 titanium Substances 0.000 description 1
- 229910052723 transition metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000003624 transition metals Chemical class 0.000 description 1
- 229910021642 ultra pure water Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012498 ultrapure water Substances 0.000 description 1
- 238000004506 ultrasonic cleaning Methods 0.000 description 1
- 238000007740 vapor deposition Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011701 zinc Substances 0.000 description 1
- 229910052984 zinc sulfide Inorganic materials 0.000 description 1
Images
Classifications
-
- 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
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/02—Liquid-phase epitaxial-layer growth using molten solvents, e.g. flux
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B19/00—Liquid-phase epitaxial-layer growth
- C30B19/12—Liquid-phase epitaxial-layer growth characterised by the substrate
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B25/00—Single-crystal growth by chemical reaction of reactive gases, e.g. chemical vapour-deposition growth
- C30B25/02—Epitaxial-layer growth
- C30B25/18—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate
- C30B25/183—Epitaxial-layer growth characterised by the substrate being provided with a buffer layer, e.g. a lattice matching layer
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/38—Nitrides
-
- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C30—CRYSTAL GROWTH
- C30B—SINGLE-CRYSTAL GROWTH; UNIDIRECTIONAL SOLIDIFICATION OF EUTECTIC MATERIAL OR UNIDIRECTIONAL DEMIXING OF EUTECTOID MATERIAL; REFINING BY ZONE-MELTING OF MATERIAL; PRODUCTION OF A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; SINGLE CRYSTALS OR HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; AFTER-TREATMENT OF SINGLE CRYSTALS OR A HOMOGENEOUS POLYCRYSTALLINE MATERIAL WITH DEFINED STRUCTURE; APPARATUS THEREFOR
- C30B29/00—Single crystals or homogeneous polycrystalline material with defined structure characterised by the material or by their shape
- C30B29/10—Inorganic compounds or compositions
- C30B29/40—AIIIBV compounds wherein A is B, Al, Ga, In or Tl and B is N, P, As, Sb or Bi
- C30B29/403—AIII-nitrides
- C30B29/406—Gallium nitride
-
- 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
- H01L21/02428—Structure
-
- 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
- H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
- H01L21/02494—Structure
-
- 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
- H01L21/02494—Structure
- H01L21/02496—Layer structure
- H01L21/02505—Layer structure consisting of more than two layers
-
- 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
- H01L21/02612—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
- 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
- H01L21/02623—Liquid deposition
- H01L21/02625—Liquid deposition using melted materials
-
- 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
- H01L33/26—Materials of the light emitting region
- H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
- H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
-
- 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
-
- 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
- H01L33/0075—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Computer Hardware Design (AREA)
- Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
- Power Engineering (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
- Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
- Materials Engineering (AREA)
- Metallurgy (AREA)
- Organic Chemistry (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Led Devices (AREA)
- Recrystallisation Techniques (AREA)
Abstract
結晶基板1は、13族元素窒化物結晶からなり、第一の主面2aおよび第二の主面2bを有する下地層2、および、下地層の第一の主面上に設けられた13族元素窒化物からなる厚膜3を備える。下地層2が、第一の主面2aと第二の主面2bとの間を貫通する低キャリア濃度領域5と高キャリア濃度領域4とを含んでおり、低キャリア濃度領域5のキャリア濃度が1017/cm3以下であり、低キャリア濃度領域5の欠陥密度が107/cm2以下であり、高キャリア濃度領域4のキャリア濃度が1019/cm3以上であり、高キャリア濃度領域4の欠陥密度が108/cm2以上であり、厚膜3のキャリア濃度が1018/cm3以上、1019/cm3以下であり、厚膜3の欠陥密度が107/cm2以下である。
Description
本発明は、13族元素窒化物結晶基板およびこれを用いた機能素子に関するものである。本発明は、例えば、高品質であることが要求される技術分野、例えば蛍光灯を置き換える次世代光源といわれている高演色性の青色LEDや高速高密度光メモリ用青紫レーザ、ハイブリッド自動車用のインバータに用いるパワーデバイスなどに用いることができる。
白色LEDの用途拡大に伴い、LEDチップにはより一層の高性能化が求められている。高性能化とは、高効率化、高輝度化である。窒化ガリウム自立基板の製法として、HVPE法がよく知られている。その中でも、高品質な結晶を得る方法として、DEEP法(特許文献1、非特許文献1)やVAS法(特許文献2、3)が開示されている。
フラックス法は、液相法の一つであり、窒化ガリウムの場合、フラックスとして金属ナトリウムを用いることで窒化ガリウムの結晶成長に必要な温度を800℃程度、圧力を数MPaに緩和することができる。具体的には、金属ナトリウムと金属ガリウムとの混合融液中に窒素ガスが溶解し、窒化ガリウムが過飽和状態になって結晶として成長する。こうした液相法では、気相法に比べて転位が発生しにくいため、転位密度の低い高品質な窒化ガリウムを得ることができる(特許文献4)。
SEIテクニカルレビュー2009年7月第175号、P.10〜18"窒化ガリウム基板の開発"
LEDやレーザーダイオードを作製するには、13族元素窒化物結晶層が高い導電性を有することが必要である。このため、本発明者は、この結晶層にSiや酸素などのドーパント(dopant)をドープ(dope)することによって、結晶層の導電性を向上させることで、出力を増大させることを試みた。
しかし、実際に前記結晶層の導電性を改善した場合にも、たとえば縦型構造のLEDにおいて電流を増加させても、光出力が増加しないという現象が見られた。
本発明の課題は、13族元素窒化物結晶基板において所望の導電性を得ると共に、13族元素窒化物結晶の導電性を有効に利用して機能を向上させられるようにすることである。
本発明に係る結晶基板は、
13族元素窒化物結晶からなり、第一の主面および第二の主面を有する下地層、および
前記下地層の前記第一の主面上に設けられた13族元素窒化物結晶からなる厚膜を備える結晶基板であって、
前記下地層が、前記第一の主面と前記第二の主面との間に延びる低キャリア濃度領域と高キャリア濃度領域とを含んでおり、前記低キャリア濃度領域のキャリア濃度が1×10 16 /cm 3 以上、1017/cm3以下であり、前記低キャリア濃度領域の欠陥密度が2×10 6 /cm 2 以上、107/cm2以下であり、前記高キャリア濃度領域のキャリア濃度が1019/cm3以上、5×10 19 /cm 3 以下であり、前記高キャリア濃度領域の欠陥密度が108/cm2以上、5×10 8 /cm 2 以下であり、前記厚膜のキャリア濃度が1018/cm3以上、1019/cm3以下であり、前記厚膜の欠陥密度が107/cm2以下であることを特徴とする。
13族元素窒化物結晶からなり、第一の主面および第二の主面を有する下地層、および
前記下地層の前記第一の主面上に設けられた13族元素窒化物結晶からなる厚膜を備える結晶基板であって、
前記下地層が、前記第一の主面と前記第二の主面との間に延びる低キャリア濃度領域と高キャリア濃度領域とを含んでおり、前記低キャリア濃度領域のキャリア濃度が1×10 16 /cm 3 以上、1017/cm3以下であり、前記低キャリア濃度領域の欠陥密度が2×10 6 /cm 2 以上、107/cm2以下であり、前記高キャリア濃度領域のキャリア濃度が1019/cm3以上、5×10 19 /cm 3 以下であり、前記高キャリア濃度領域の欠陥密度が108/cm2以上、5×10 8 /cm 2 以下であり、前記厚膜のキャリア濃度が1018/cm3以上、1019/cm3以下であり、前記厚膜の欠陥密度が107/cm2以下であることを特徴とする。
また、本発明は、前記結晶基板、および結晶基板上に形成された13族元素窒化物からなる機能層を備えている。
たとえば縦型構造のLEDやレーザーダイオードを作成するには、高い導電性を有することが必要である。ところが、導電性を付与するために、Siや酸素などのドーパントを13族元素窒化物結晶中にドープする際、ウェハーの全面に均一にドープすることが難しいことが判明してきた。また、ドープ量が多い領域は結晶性が劣化しており、転位密度が大きくなっていた。
そして、上述した電流リークのメカニズムを詳細に考察した結果、13族元素窒化物結晶基板の断面構造において、導電性が高い領域は結晶性が劣化している上に、電流が流れやすいために、電流集中が局所的に起こり、その結果、電流リークが発生するということを突き止めた。すなわち、電流集中が起こっている場所の温度が高くなっていることを、顕微鏡サーモグラフィにて観察することに成功した。
更に、結晶基板の断面構造において、相対的に高キャリア濃度領域には欠陥も多く、電流リークが発生しやすくなっている上、こうした高キャリア濃度領域は結晶基板の表面と裏面との間に、基板を貫通するように柱状に伸びていることが確認された。同時に、低キャリア濃度領域も、結晶基板の表面と裏面との間に、基板を貫通するように柱状に伸びていることが確認された。これは、高キャリア濃度領域を通して電流集中が生じやすいことを意味している。
なお、LEDチップに印加する電流の密度を増加させた場合の発光効率の低下減少は、これまでに、効率ドループ(droop)現象として知られており、キャリアオーバーフロー(carrier over flow)、非輻射再結合、オージェ再結合(Auger recombination)などが原因であると報告されている。しかし、これらは、主に横型LED構造における現象である。
本発明者が発見した前記現象は、効率ドループ現象とは別の現象であるが、これまでに全く報告はされておらず、新たに見いだした知見である。上述の観察に基づき、電流集中が局所的に発生しているということは、今回初めてわかったことである。
この発見に基づき、本発明者は、13族元素窒化物からなる下地層上に13族元素窒化物結晶を再育成して厚膜を形成し、この際の育成条件を工夫することで、厚膜中で欠陥の会合を促進できることを見いだした。これによって、結晶基板中の柱状の高キャリア濃度領域が厚膜中で分散してキャリアが比較的均一に分布するようになり、CLにおいて比較的均一な発光を示すことを確認した。こうした断面構造を有する厚膜を下地層上に設けることによって、結晶基板の一対の主面間での電流リークの抑制に成功した。これによって、結晶基板に印加する電圧を増やしても電流リークが抑制されることから、結晶基板の導電性を有効に利用して機能を向上させることができる。
以下、適宜図面を参照しつつ、本発明を更に説明する。
(結晶基板)
好適な実施形態においては、図1(a)に示すように、13族元素窒化物からなる下地層2上に、13族元素窒化物からなる厚膜3が形成されている。下地層2は、第一の主面2aおよび第二の主面2bを有する。下地層2の第一の主面2a上に厚膜3が設けられている。
(結晶基板)
好適な実施形態においては、図1(a)に示すように、13族元素窒化物からなる下地層2上に、13族元素窒化物からなる厚膜3が形成されている。下地層2は、第一の主面2aおよび第二の主面2bを有する。下地層2の第一の主面2a上に厚膜3が設けられている。
下地層2は、第一の主面2aと第二の主面2bとの間を貫通する低キャリア濃度領域5と高キャリア濃度領域4とを含んでいる。各領域4、5は、それぞれ、第一の主面と第二の主面との間で下地層2を貫通して生成していることを確認した。
ここで、低キャリア濃度領域5のキャリア濃度が1017/cm3以下であり、低キャリア濃度領域5の欠陥密度が107/cm2以下である。また、高キャリア濃度領域4のキャリア濃度が1019/cm3以上であり、高キャリア濃度領域4の欠陥密度が108/cm2以上である。前述したメカニズムから、高キャリア濃度領域にドーパントが集中することでキャリア濃度が高くなるのとともに、同じ領域に欠陥も集中し、かつ下地層の主面間に下地層を貫通するように伸びることを見いだした。
ここで、低キャリア濃度領域のキャリア濃度は、8×1016/cm3以下であることが好ましい。また、上述のような高キャリア濃度領域が存在する下地層においては、低キャリア濃度領域のキャリア濃度は、1×1017/cm3以下、1×1016/cm3以上である。また、低キャリア濃度領域の欠陥密度が8×106/cm2以下であることが好ましい。また、低キャリア濃度領域の欠陥密度は2×106/cm2以上である。
また、高キャリア濃度領域4のキャリア濃度は1019/cm3以上であるが、2×1019/cm3以上であることが好ましい。また、上述のような低キャリア濃度領域が存在する下地層においては、高キャリア濃度領域のキャリア濃度は、5×1019/cm3以下である。また、高キャリア濃度領域の欠陥密度は5×10 8 /cm2以下である。
本発明では、厚膜3のキャリア濃度は1018/cm3以上、1019/cm3以下であり、厚膜の欠陥密度が107/cm2以下である。厚膜の欠陥密度は低い方が良いが、前述したような構成の下地層上に設けているので、厚膜の欠陥密度は2×106/cm2以上であることが多い。
ここで、ドーパントがn型ドーパント(Si、Ge、酸素など)である場合には、活性化率が98%以上と高いため、ドーパント濃度=キャリア濃度と見なすことができる。以下、電流集中によるリーク防止という本発明の観点から、「キャリア濃度」として記載をするが、活性化率をほぼ100%とみなして、これを「ドーパント濃度」と読み替えても良い。
本発明においては、高キャリア濃度領域および低キャリア濃度領域は、以下のようにして測定し、識別する。
カソードルミネッセンス測定器(たとえば、 (株)堀場製作所製MPシリーズ)を用い、倍率50〜500倍、画像撮影領域を0.1〜1mm角とする。
キャリア濃度および欠陥密度は、実施例記載の方法および条件にしたがって測定するものとする。
カソードルミネッセンス測定器(たとえば、 (株)堀場製作所製MPシリーズ)を用い、倍率50〜500倍、画像撮影領域を0.1〜1mm角とする。
キャリア濃度および欠陥密度は、実施例記載の方法および条件にしたがって測定するものとする。
下地層および厚膜を構成する13族元素とは、IUPACが策定した周期律表による第13族元素のことである。13族元素は、具体的にはガリウム、アルミニウム、インジウム、タリウム等である。この13族元素窒化物は、特に好ましくは、窒化ガリウム、窒化アルミニウム、窒化ガリウムアルミニウムである。また、添加剤としては、炭素や、低融点金属(錫、ビスマス、銀、金)、高融点金属(鉄、マンガン、チタン、クロムなどの遷移金属)が挙げられる。
厚膜においては、欠陥を会合させ、高キャリア濃度領域が厚膜表面まで貫通するのを防止する必要がある。この観点からは、厚膜の厚さT3は、1μm以上であることが好ましく、50μm以上であることが更に好ましく、100μm以上であることが最も好ましい。また、厚膜の厚さT3が厚くなりすぎると全体としての導電性が低くなるので、厚膜の厚さは、300μm以下であることが好ましく、200μm以下であることが更に好ましい。
下地層の厚さT2は、結晶基板のハンドリングのしやすさという観点からは、50μm以上が好ましい。また、下地層の厚さは、導電性の観点からは、200μm以下であることが好ましい。
また、下地層と厚膜とを合わせた結晶基板の総厚(T2+T3)は、250〜450μmであることが好ましい。
(機能層および機能素子)
厚膜の表面上に所定の機能層を形成することで、機能素子を得ることができる。
厚膜の表面上に所定の機能層を形成することで、機能素子を得ることができる。
こうした機能層は、単一層であってよく、複数層であってよい。また、機能としては、高輝度・高演色性の白色LEDや高速高密度光メモリ用青紫レーザディスク、ハイブリッド自動車用のインバータ用のパワーデバイスなどに用いることができる。
結晶基板上に気相法、好ましくは有機金属化学気相成長(MOCVD)法により半導体発光ダイオード(LED)を作製すると、LED内部の転位密度が結晶基板の厚膜と同等となる。
機能層の成膜温度は、例えば、カーボン等の不要な不純物取り込みを抑制する観点から、950℃以上が好ましく、1000℃以上が更に好ましい。また、欠陥を抑制するという観点からは、機能層の成膜温度は、1200℃以下が好ましく、1150℃以下が更に好ましい。
機能層の材質は、13族元素窒化物が好ましい。13族元素とは、IUPACが策定した周期律表による第13族元素のことである。13族元素は、具体的にはガリウム、アルミニウム、インジウム、タリウム等である。
発光素子構造は、例えば、n型半導体層、このn型半導体層上に設けられた発光領域およびこの発光領域上に設けられたp型半導体層を備えている。図1(b)の発光素子16では、結晶基板の厚膜3上に、n型コンタクト層6a、n型クラッド層6b、活性層6c、p型クラッド層6d、p型コンタクト層6eが形成されており、発光素子構造6を構成する。
また、前記発光素子構造には、更に、図示しないn型半導体層用の電極、p型半導体層用の電極、導電性接着層、バッファ層、導電性支持体などを設けることができる。
本発光素子構造では、半導体層から注入される正孔と電子の再結合によって発光領域で光が発生すると、その光をp型半導体層上の透光性電極又は13族元素窒化物単結晶膜側から取り出す。なお、透光性電極とは、p型半導体層のほぼ全面に形成された金属薄膜又は透明導電膜からなる光透過性の電極のことである。
n型半導体層、p型半導体層を構成する半導体の材質は、III −V 族系化合物半導体からなり、以下を例示できる。
AlyInxGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1)
n型導電性を付与するためのドープ材としては、珪素、ゲルマニウム、酸素を例示できる。また、p型導電性を付与するためのドープ材としては、マグネシウム、亜鉛を例示できる。
AlyInxGa1-x-yN(0≦x≦1、0≦y≦1)
n型導電性を付与するためのドープ材としては、珪素、ゲルマニウム、酸素を例示できる。また、p型導電性を付与するためのドープ材としては、マグネシウム、亜鉛を例示できる。
発光構造を構成する各半導体層の成長方法は、種々の気相成長方法を挙げることができる。例えば、有機金属化学気相成長法(MOCVD(MOVPE)法)、分子線エピタキシー法(MBE法)、ハイドライト気相成長法(HVPE法)等を用いることができる。その中でもMOCVD法によると、各半導体層の結晶性や平坦度の良好なものを得ることができる。MOCVD法では、GaソースとしてTMG(トリメチルガリウム)、TEG(トリエチルガリウム)などのアルキル金属化合物が多く使用され、窒素源としては、アンモニア、ヒドラジンなどのガスが使用される。
発光領域は、量子井戸活性層を含む。量子井戸活性層の材料は、n型半導体層およびp型半導体層の材料よりもバンドギャップが小さくなるように設計される。量子井戸活性層は単一量子井戸(SQW)構造であっても多重量子井戸(MQW)構造であってもよい。量子井戸活性層の材質は以下を例示できる。
量子井戸活性層の好適例として、AlxGa1-xN/AlyGa1-yN系量子井戸活性層(x=0.15、y=0.20)であって、膜厚がそれぞれ3nm/8nmであるものを3〜10周期形成させたMQW構造が挙げられる。
(結晶層の製造)
好適な実施形態においては、種結晶上に下地層、厚膜を順次形成する。種結晶は、それ自体で自立基板(支持基板)を形成していてよく、あるいは別の支持基板上に形成された種結晶膜であってよい。この種結晶膜は、一層であってよく、あるいは支持基板側にバッファ層を含んでいて良い。
好適な実施形態においては、種結晶上に下地層、厚膜を順次形成する。種結晶は、それ自体で自立基板(支持基板)を形成していてよく、あるいは別の支持基板上に形成された種結晶膜であってよい。この種結晶膜は、一層であってよく、あるいは支持基板側にバッファ層を含んでいて良い。
例えば図2(a)に示すように、支持基板11の表面11aに種結晶膜12を形成する。種結晶膜12は13族元素窒化物からなる。
支持基板上に種結晶膜を形成する場合には、支持基板を構成する単結晶の材質は限定されないが、サファイア、AlNテンプレート、GaNテンプレート、GaN自立基板、シリコン単結晶、SiC単結晶、MgO単結晶、スピネル(MgAl2O4)、LiAlO2、LiGaO2、LaAlO3,LaGaO3,NdGaO3等のペロブスカイト型複合酸化物、SCAM(ScAlMgO4)を例示できる。また組成式〔A1−y(Sr1−xBax)y〕〔(Al1−zGaz)1−u・Du〕O3(Aは、希土類元素である;Dは、ニオブおよびタンタルからなる群より選ばれた一種以上の元素である;y=0.3〜0.98;x=0〜1;z=0〜1;u=0.15〜0.49;x+z=0.1〜2)の立方晶系のペロブスカイト構造複合酸化物も使用できる。
13族元素窒化物結晶層の育成方向は、ウルツ鉱構造のc面の法線方向であってよく、またa 面、m面それぞれの法線方向であってもよい。
種結晶の表面12aにおける転位密度は、種結晶上に設ける下地層の転位密度を低減するという観点から、低いことが望ましい。この観点からは、種結晶の表面12aにおける転位密度は、7×108cm−2以下が好ましく、5×108cm−2以下が更に好ましい。また、種結晶の転位密度は品質の点からは低いほど良いので、下限は特にないが、一般的には、5×107cm−2以上であることが多い。
種結晶層の製法は特に限定されないが、有機金属化学気相成長(MOCVD: Metal Organic Chemical Vapor Deposition)法、ハイドライド気相成長(HVPE)法、パルス励起堆積(PXD)法、MBE法、昇華法などの気相法、フラックス法などの液相法を例示できる。
次いで、図2(b)に示すように、種結晶12上に下地層13を形成する。次いで、図2(c)に示すように、下地層13の表面13a上に厚膜14を形成する。
好適な実施形態においては、下地層および厚膜をフラックス法によって育成する。この際、フラックスの種類は、13族元素窒化物を生成可能である限り、特に限定されない。好適な実施形態においては、アルカリ金属とアルカリ土類金属の少なくとも一方を含むフラックスを使用し、ナトリウム金属を含むフラックスが特に好ましい。
好適な実施形態においては、下地層および厚膜をフラックス法によって育成する。この際、フラックスの種類は、13族元素窒化物を生成可能である限り、特に限定されない。好適な実施形態においては、アルカリ金属とアルカリ土類金属の少なくとも一方を含むフラックスを使用し、ナトリウム金属を含むフラックスが特に好ましい。
フラックスには、13族元素の原料物質を混合し、使用する。この原料物質としては、単体金属、合金、化合物を適用できるが、13族元素の単体金属が取扱いの上からも好適である。
下地層をフラックス法で形成する場合には、縦方向の成長を促進するために、なるべく低い過飽和度とし、かつ融液の対流を抑制することによって、できるだけ濃度勾配のみを駆動力として結晶成長させる。これによって、核の形成が抑制され、図3(b)に示すように、核20から上方へと向かって結晶成長する(矢印C)。
具体的には、下地層は、以下の方法で育成することが好ましい。
(1A) ルツボ内の融液の平均育成温度を高めにすることで過飽和度を大きくして核20の形成を抑制する(図3(a)参照)。
(2A) ルツボの上部をルツボの底部よりも高温に保持することによって、ルツボ内での融液の対流を抑制する。
(3A) 融液の攪拌はしないようにするか、あるいは攪拌速度を小さくする。
(4A) 窒素含有ガスの分圧を低くする。
(1A) ルツボ内の融液の平均育成温度を高めにすることで過飽和度を大きくして核20の形成を抑制する(図3(a)参照)。
(2A) ルツボの上部をルツボの底部よりも高温に保持することによって、ルツボ内での融液の対流を抑制する。
(3A) 融液の攪拌はしないようにするか、あるいは攪拌速度を小さくする。
(4A) 窒素含有ガスの分圧を低くする。
例えば、以下のような条件を適用可能である。
(1A) ルツボ内の融液の平均育成温度を870〜885℃とする。
(2A) ルツボの上部の温度を,ルツボの底部の温度よりも0.5〜1℃高く保持する。
(3A) 融液の攪拌はしないようにするか、あるいは攪拌速度を30rpm以下とする。また、攪拌方向を1方向とする。
(4A) 窒素含有ガスの分圧を3.5〜3.8MPaとする。
(1A) ルツボ内の融液の平均育成温度を870〜885℃とする。
(2A) ルツボの上部の温度を,ルツボの底部の温度よりも0.5〜1℃高く保持する。
(3A) 融液の攪拌はしないようにするか、あるいは攪拌速度を30rpm以下とする。また、攪拌方向を1方向とする。
(4A) 窒素含有ガスの分圧を3.5〜3.8MPaとする。
こうした条件では、高キャリア濃度領域内に、より多くの結晶欠陥が存在することになる。これは、柱状に下から上へと向かって結晶成長する構造では、ドーパントが多い部位では、キャリアも結晶欠陥も増加する傾向があるからである。
ここでいう、結晶欠陥とは、貫通転位(Threading Dislocation)を意味する。貫通転位には、螺旋転位(Screw Dislocation)、刃状転位(Edge Dislocation)、およびそれらの混合転位(Mixed Dislocation)の3種類がある。これらの転位は、透過電子顕微鏡(TEM)もしくはカソードルミネッセンス(CL)にて確認することが出来る。
次いで、フラックス法で同じ融液中で13族元素窒化物を再成長させることで、前述のような厚膜を形成可能である。
すなわち、育成条件を変更することによって、結晶成長速度を上げる。この結果、図3(b)に示すように、結晶成長21は横方向への成長が主となる(矢印A、B)。
すなわち、育成条件を変更することによって、結晶成長速度を上げる。この結果、図3(b)に示すように、結晶成長21は横方向への成長が主となる(矢印A、B)。
厚膜形成段階では、以下のようにすることが好ましい。
(1B) ルツボ内の融液の平均育成温度を850〜860℃とする。また、初期段階との平均育成温度の差を10〜25℃とする。
(3B) 融液の攪拌をし、攪拌方向を定期的に変更する。更に、回転方向を変えるときに、ルツボの回転を停止させること。この場合には、回転停止時間は100秒〜6000秒が好ましく、600秒〜3600秒が更に好ましい。また、回転停止時間の前後における回転時間は10秒〜600秒が好ましく、回転速度は10〜30rpmが好ましい。
(4B) 窒素含有ガスの分圧を4.0〜4.2MPaとする。また、初期段階における窒素含有ガスの分圧よりも0.2〜0.5MPa高くする。
(1B) ルツボ内の融液の平均育成温度を850〜860℃とする。また、初期段階との平均育成温度の差を10〜25℃とする。
(3B) 融液の攪拌をし、攪拌方向を定期的に変更する。更に、回転方向を変えるときに、ルツボの回転を停止させること。この場合には、回転停止時間は100秒〜6000秒が好ましく、600秒〜3600秒が更に好ましい。また、回転停止時間の前後における回転時間は10秒〜600秒が好ましく、回転速度は10〜30rpmが好ましい。
(4B) 窒素含有ガスの分圧を4.0〜4.2MPaとする。また、初期段階における窒素含有ガスの分圧よりも0.2〜0.5MPa高くする。
ここで、好ましくは、厚膜形成段階では、製造条件を徐々に変化させことによって、低転位領域とキャリア濃度とのバランスをとる。具体的には、融液の攪拌速度を徐々に上昇させたり、攪拌時の最高回転速度での保持時間を徐々に長くする。
これによって、結晶欠陥は、結晶成長に伴って下地層に接する下側主面から表面に向かって会合しながら伸びていく。これによってキャリア濃度および欠陥密度が比較的に均一に厚膜中に分配され、リーク電流の集中を抑制できる。
フラックス法では、窒素原子を含む気体を含む雰囲気下で単結晶を育成する。このガスは窒素ガスが好ましいが、アンモニアでもよい。雰囲気中の窒素原子を含む気体以外のガスは限定されないが、不活性ガスが好ましく、アルゴン、ヘリウム、ネオンが特に好ましい。
下地層を育成する段階では、前記した(1A)〜(4A)の条件下で、1時間以上保持することが好ましく、2時間以上保持することが更に好ましい。また、下地層を育成する段階での保持時間は10時間以下が好ましい。
融液における13族元素窒化物/フラックス(例えばナトリウム)の比率(mol比率)は、本発明の観点からは、高くすることが好ましく、18mol%以上が好ましく、25mol%以上が更に好ましい。ただし、この割合が大きくなり過ぎると結晶品質が落ちる傾向があるので、40mol%以下が好ましい。
(気相法)
例えばHVPE法の場合には、成長初期段階において、水素混合比を高く(例えば50%以上)し、成長速度を遅く(例えば、10〜20ミクロン/hr)して図3(a)から図3(b)の矢印C方向に優先成長する状態とし、その後、水素混合比を下げ(例えば30%以下)、V/III比を高くする(例えば2000以上)ことで、図3(b)の矢印A、B方向に優先成長する状態とする。
例えばHVPE法の場合には、成長初期段階において、水素混合比を高く(例えば50%以上)し、成長速度を遅く(例えば、10〜20ミクロン/hr)して図3(a)から図3(b)の矢印C方向に優先成長する状態とし、その後、水素混合比を下げ(例えば30%以下)、V/III比を高くする(例えば2000以上)ことで、図3(b)の矢印A、B方向に優先成長する状態とする。
フラックス法で成長した13族元素窒化物は、波長330〜385nmの光(例えば水銀ランプの光)を照射したときに、波長440〜470nmにピークを有する蛍光(青色の蛍光)を発する。これに対して、気相法により作製した13族元素窒化物は、波長330〜385nmの光を照射すると、波長540〜580nmにピークを有する蛍光(黄色の蛍光)を発する。このため、波長330〜385nmの光を照射したときに発する蛍光の色によって、フラックス法による13族元素窒化物か気相法による13族元素窒化物かを区別することができる。
(結晶層の加工および形態)
図2(b)(c)に示すように、種結晶上に結晶基板1Aを形成した後、厚膜14の表面14a上に所定の機能層を形成することができる。あるいは、結晶基板1Aを種結晶12から、研削加工、リフトオフ法等によって除去することによって、図4(a)に示すように結晶基板1Aを得ることができる。この場合には、分離された結晶基板1Aの厚膜14上に所定の機能層を設ける。この際、下地層13の底面13bに研磨加工を施すことで、結晶基板の反りを低減することができる。
図2(b)(c)に示すように、種結晶上に結晶基板1Aを形成した後、厚膜14の表面14a上に所定の機能層を形成することができる。あるいは、結晶基板1Aを種結晶12から、研削加工、リフトオフ法等によって除去することによって、図4(a)に示すように結晶基板1Aを得ることができる。この場合には、分離された結晶基板1Aの厚膜14上に所定の機能層を設ける。この際、下地層13の底面13bに研磨加工を施すことで、結晶基板の反りを低減することができる。
あるいは、厚膜14の表面14aを研磨することによって、図4(b)に示すように厚膜3の表面3aを研磨面とすることができる。また、この際、下地層13の底面13bに研磨加工を施すことで、図4(b)に示すように下地層2の底面2aを研磨面とすることができる。
好適な実施形態においては、13族元素窒化物結晶層が円板状であるが、角板などの他の形態でも良い。また、好適な実施形態においては、結晶層の寸法が、直径φ25mm以上である。これによって、機能素子の量産に適した、取り扱い易い結晶層を提供できる。
13族元素窒化物結晶層の表面を研削、研磨加工する場合について述べる。
研削(グラインディング:grinding)とは、砥粒をボンドで固定した固定砥粒を高速回転させながら対象物に接触させて、対象物の面を削り取ることをいう。かかる研削によって、粗い面が形成される。窒化ガリウム基板の底面を研削する場合、硬度の高いSiC、Al2O3、ダイヤモンドおよびCBN(キュービックボロンナイトライド、以下同じ)などで形成され、粒径が10μm以上100μm以下程度の砥粒を含む固定砥粒が好ましく用いられる。
研削(グラインディング:grinding)とは、砥粒をボンドで固定した固定砥粒を高速回転させながら対象物に接触させて、対象物の面を削り取ることをいう。かかる研削によって、粗い面が形成される。窒化ガリウム基板の底面を研削する場合、硬度の高いSiC、Al2O3、ダイヤモンドおよびCBN(キュービックボロンナイトライド、以下同じ)などで形成され、粒径が10μm以上100μm以下程度の砥粒を含む固定砥粒が好ましく用いられる。
また、研磨(ラッピング:lapping)とは、遊離砥粒(固定されていない砥粒をいう、以下同じ)を介して定盤と対象物とを互いに回転させながら接触させて、または固定砥粒と対象物とを互いに回転させながら接触させて、対象物の面を磨くことをいう。かかる研磨によって、研削の場合よりも面粗さが小さい面であって微研磨(ポリシング)の場合より粗い面が形成される。硬度の高いSiC、Al2O3、ダイヤモンドおよびCBNなどで形成され、粒径が0.5μm以上15μm以下程度の砥粒が好ましく用いられる。
微研磨(ポリッシング:polishing)とは、遊離砥粒を介して研磨パッドと対象物とを互いに回転させながら接触させて、または固定砥粒と対象物とを互いに回転させながら接触させて、対象物の面を微細に磨いて平滑化することをいう。かかる微研磨によって、研磨の場合よりも面粗さが小さい結晶成長面が形成される。
[実施例]
図1〜図4を参照しつつ説明した手順に従い、結晶基板および発光素子を作製した。
図1〜図4を参照しつつ説明した手順に従い、結晶基板および発光素子を作製した。
(種結晶基板の製造)
MOCVD法を用いて、直径2インチ、厚さ500μmのc面サファイア基板11の上に、530℃にて、低温GaNバッファ層を20nm堆積させたのちに、1050℃にて、厚さ2μmのGaNからなる種結晶膜12を積層させた。TEM観察による欠陥密度は、1×109/cm2であった。有機溶剤、超純水でそれぞれ10分間超音波洗浄した後に乾燥させて、これを種結晶基板とした。
MOCVD法を用いて、直径2インチ、厚さ500μmのc面サファイア基板11の上に、530℃にて、低温GaNバッファ層を20nm堆積させたのちに、1050℃にて、厚さ2μmのGaNからなる種結晶膜12を積層させた。TEM観察による欠陥密度は、1×109/cm2であった。有機溶剤、超純水でそれぞれ10分間超音波洗浄した後に乾燥させて、これを種結晶基板とした。
(下地層の成長)
不活性ガスを充填したグローブボックス中で、金属Gaと金属Naをモル比20:80で秤量し、種結晶基板とともに、アルミナ製の坩堝の底に配置した。さらにドーパントとして、液体のゲルマニウム原料をGaに対して1mol/cm3の量を添加した。この坩堝を3段積み重ねて、ステンレス製の保持容器(内々容器)に収納し、さらにこの坩堝が複数段収納された内々容器を4段積み重ねて、ステンレス製の保持容器(内容器)に収納した。
不活性ガスを充填したグローブボックス中で、金属Gaと金属Naをモル比20:80で秤量し、種結晶基板とともに、アルミナ製の坩堝の底に配置した。さらにドーパントとして、液体のゲルマニウム原料をGaに対して1mol/cm3の量を添加した。この坩堝を3段積み重ねて、ステンレス製の保持容器(内々容器)に収納し、さらにこの坩堝が複数段収納された内々容器を4段積み重ねて、ステンレス製の保持容器(内容器)に収納した。
続いて、耐圧容器内部に設置したヒーターを発熱させることで、坩堝内の原料を融解させ、Ga−Na混合融液を生じさせた。坩堝温度が880℃になるように加熱しながら、4.0MPaになるまで窒素ガスボンベから窒素ガスを導入して結晶成長を開始した。5時間後に、坩堝温度を850℃まで20分かけて降温させ、圧力を4.2MPaに変化させると同時に、回転台の連続的な反転による撹拌を開始して、結晶成長モードを変化させた。その後30分かけて圧力を4.0MPaに変化させ、回転台の連続的な反転による撹拌を継続して、結晶成長させた。回転条件は、中心軸周りに20rpmの速度で一定周期の時計回りと反時計回りで回転させた。加速時間=6秒、保持時間=200秒、減速時間=6秒、停止時間=1秒とした。この状態で24時間保持した。GaN結晶の厚さはおよそ300ミクロン増加した。
得られた窒化ガリウム結晶板の表面を研磨加工することで、厚さを250ミクロンとした。カソードルミネッセンス法により表面のダークスポット密度を測定したところ、2x105/cm2であった。このダークスポット密度を欠陥密度とする。この結晶板から6mm角に切り出したサンプルをホール測定によりキャリア濃度を測定したところ、5×1018/cm3であった。
(厚膜の成長)
次いで、液相法を用いて、さらにn-GaNを100ミクロン成長させた。キャリア濃度は、1×1018/cm3となるようにn型ドーパントをドープした。
このときの育成条件は、前述の回転速度を20rpmから40rpmまで4時間掛けてゆっくりと増加させ、その後は35rpmでの保持時間を200秒から600秒まで4時間掛けて100秒ずつ段階的に増加させた。その後、室温まで冷却して結晶を回収した。合計8時間で、約100ミクロンの結晶が成長した。
次いで、液相法を用いて、さらにn-GaNを100ミクロン成長させた。キャリア濃度は、1×1018/cm3となるようにn型ドーパントをドープした。
このときの育成条件は、前述の回転速度を20rpmから40rpmまで4時間掛けてゆっくりと増加させ、その後は35rpmでの保持時間を200秒から600秒まで4時間掛けて100秒ずつ段階的に増加させた。その後、室温まで冷却して結晶を回収した。合計8時間で、約100ミクロンの結晶が成長した。
(ウエハーの作製)
その後、基板をレーザーリフトオフ加工して支持基板および種結晶膜を窒化ガリウム結晶基板から分離した。結晶基板の両面を機械加工およびドライエッチングにて平坦加工を施し、厚さ290ミクロンの2インチウエハー1を作製した。研磨後の厚膜3の厚さは約40ミクロン、下地層2の厚さは250ミクロンであった。
その後、基板をレーザーリフトオフ加工して支持基板および種結晶膜を窒化ガリウム結晶基板から分離した。結晶基板の両面を機械加工およびドライエッチングにて平坦加工を施し、厚さ290ミクロンの2インチウエハー1を作製した。研磨後の厚膜3の厚さは約40ミクロン、下地層2の厚さは250ミクロンであった。
このウエハーの断面構造をCLにより観察した。この結果、下地層2では、明るく発光する領域4と暗い領域5に分かれており、いずれも断面で見て柱状成長していることがわかった。また明るく発光する領域4の中心部には、転位集中部に起因する暗線が確認された。明るく発光する領域4の欠陥密度は、2〜5×108/cm2であり、キャリア濃度は、1×1019/cm3であった。発光強度が弱い領域5の欠陥密度は概ね均一であり、3×106/cm2であり、キャリア濃度は8×1016/cm3であった。
一方、厚膜3では、均一に発光が見られ、転位集中部は観察されなかった。欠陥密度は概ね均一であり、3×106/cm2であり、キャリア濃度は1×1018/cm3であった。
なお、キャリア濃度は、渦電流方式によりあらかじめ測定して判明してある4つのサンプル(1×1017/cm3、1×1018/cm3、5×1018/cm3、1×1019/cm3の4種)を用いてCL測定し、その画像の明るさを8ビット(255階調)で画像処理し、キャリア濃度と、CL画像の明るさとの関係について検量線を作製した。検量線を用いてキャリア濃度を算出した。
また、得られた厚膜3に対して、波長330〜385nmの光を水銀ランプから照射すると、440〜470nmにピークを有するブロードな蛍光(青色の蛍光)を発した。
また、得られた厚膜3に対して、波長330〜385nmの光を水銀ランプから照射すると、440〜470nmにピークを有するブロードな蛍光(青色の蛍光)を発した。
(発光素子の作製)
得られた結晶基板を用いて、MOCVD法により、LED構造を作製し、その後電極パターニング、裏面バックポリッシュした。バックポリッシュ後の下地層の厚さは70ミクロンとした。その後ダイシングにより、1mm角の縦型構造の青色LEDを作成した。350mA駆動時における内部量子効率を測定したところ、約80%と高い値が得られた。発光強度は面内で均一であった。さらに駆動電流を1000mAまで増加させてその内部量子効率を測定したところ、65%と高い値を維持していた。また、2V印加時におけるリーク電流は0.01μAと小さかった。
得られた結晶基板を用いて、MOCVD法により、LED構造を作製し、その後電極パターニング、裏面バックポリッシュした。バックポリッシュ後の下地層の厚さは70ミクロンとした。その後ダイシングにより、1mm角の縦型構造の青色LEDを作成した。350mA駆動時における内部量子効率を測定したところ、約80%と高い値が得られた。発光強度は面内で均一であった。さらに駆動電流を1000mAまで増加させてその内部量子効率を測定したところ、65%と高い値を維持していた。また、2V印加時におけるリーク電流は0.01μAと小さかった。
(比較例1)
実施例1と同様にして結晶基板を作製し、その上にLED構造を作製した。ただし、実施例1と異なり、下地層を形成する段階で結晶育成を停止し、厚膜を形成しなかった。
実施例1と同様にして結晶基板を作製し、その上にLED構造を作製した。ただし、実施例1と異なり、下地層を形成する段階で結晶育成を停止し、厚膜を形成しなかった。
実施例1と同様に下地層の断面観察を行ったところ、明るく発光する領域4と暗い領域5とが、それぞれ成長方向にそって柱状に延びており、交差していなかった。明るく発光する領域4には、転位線と思われる、黒い線が多数観察された。一方で、暗い領域5には転位線はまばらにしか観察されなかった。また、各領域4、5の欠陥密度およびキャリア濃度は、実施例1とほぼ同程度であった。
得られたLED素子について、350mA駆動時における内部量子効率を測定したところ、約75%と比較的高い値が得られたが、発光強度は面内で不均一であった。さらに1000mAまで増加させてその内部量子効率を測定したところ、55%まで低下し、発光強度ムラがさらに顕著となっていた。また、2V印加時におけるリーク電流は1mAであり、実施例1に比べて大きかった。
以上の実験結果から、下地層の明るく発光する領域4における欠陥集中部がリーク電流の原因となっていることがわかる。
以上の実験結果から、下地層の明るく発光する領域4における欠陥集中部がリーク電流の原因となっていることがわかる。
Claims (9)
- 13族元素窒化物結晶からなり、第一の主面および第二の主面を有する下地層、および
前記下地層の前記第一の主面上に設けられた13族元素窒化物結晶からなる厚膜を備える結晶基板であって、
前記下地層が、前記第一の主面と前記第二の主面との間に延びる低キャリア濃度領域と高キャリア濃度領域とを含んでおり、前記低キャリア濃度領域のキャリア濃度が1×10 16 /cm 3 以上、1017/cm3以下であり、前記低キャリア濃度領域の欠陥密度が2×10 6 /cm 2 以上、107/cm2以下であり、前記高キャリア濃度領域のキャリア濃度が1019/cm3以上、5×10 19 /cm 3 以下であり、前記高キャリア濃度領域の欠陥密度が108/cm2以上、5×10 8 /cm 2 以下であり、前記厚膜のキャリア濃度が1018/cm3以上、1019/cm3以下であり、前記厚膜の欠陥密度が107/cm2以下であることを特徴とする、13族元素窒化物結晶基板。
- 前記厚膜の表面の欠陥密度が107/cm2以下であることを特徴とする、請求項1記載の結晶基板。
- 前記厚膜の厚さが1μm以上であり、前記下地層の厚さが50μm以上、200μm以下であることを特徴とする、請求項1または2記載の結晶基板。
- 前記厚膜がフラックス法または気相法によって形成されていることを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一つの請求項に記載の結晶基板。
- 前記厚膜の表面が研磨面であることを特徴とする、請求項1〜4のいずれか一つの請求項に記載の結晶基板。
- 前記下地層を構成する前記13族元素窒化物結晶および前記厚膜を構成する前記13族元素窒化物結晶が窒化ガリウムからなることを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一つの請求項に記載の結晶基板。
- 請求項1〜6のいずれか一つの請求項に記載の結晶基板、および前記結晶基板の前記厚膜上に形成された13族元素窒化物からなる機能層を備えていることを特徴とする、機能素子。
- 前記機能層が発光機能を有することを特徴とする、請求項7記載の機能素子。
- 13族元素窒化物からなる種結晶を更に備えており、この種結晶上に前記結晶基板が設けられていることを特徴とする、請求項7または8記載の機能素子。
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2015242068 | 2015-12-11 | ||
JP2015242068 | 2015-12-11 | ||
PCT/JP2016/075175 WO2017098756A1 (ja) | 2015-12-11 | 2016-08-29 | 13族元素窒化物結晶基板および機能素子 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP6169292B1 true JP6169292B1 (ja) | 2017-07-26 |
JPWO2017098756A1 JPWO2017098756A1 (ja) | 2017-12-07 |
Family
ID=59012957
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016563007A Active JP6169292B1 (ja) | 2015-12-11 | 2016-08-29 | 13族元素窒化物結晶基板および機能素子 |
Country Status (5)
Country | Link |
---|---|
US (1) | US11473212B2 (ja) |
JP (1) | JP6169292B1 (ja) |
CN (1) | CN108291329B (ja) |
DE (1) | DE112016005626B4 (ja) |
WO (1) | WO2017098756A1 (ja) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP6553765B1 (ja) * | 2018-03-20 | 2019-07-31 | 株式会社サイオクス | 結晶基板の製造方法および結晶基板 |
DE112020005284T5 (de) * | 2019-11-21 | 2022-08-11 | Ngk Insulators, Ltd. | Kristallschicht eines nitrids eines elements der gruppe 13, freistehendes substrat und funktionelles element |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008060519A (ja) * | 2005-12-28 | 2008-03-13 | Ngk Insulators Ltd | AlN系III族窒化物エピタキシャル膜の転位低減方法 |
JP2010070430A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 導電性窒化物半導体基板並びにその製造方法 |
WO2013058352A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 三菱化学株式会社 | Iii族窒化物半導体結晶 |
JP2014088272A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Mitsubishi Chemicals Corp | 周期表第13族金属窒化物半導体結晶 |
Family Cites Families (9)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3631724B2 (ja) | 2001-03-27 | 2005-03-23 | 日本電気株式会社 | Iii族窒化物半導体基板およびその製造方法 |
JP3801125B2 (ja) | 2001-10-09 | 2006-07-26 | 住友電気工業株式会社 | 単結晶窒化ガリウム基板と単結晶窒化ガリウムの結晶成長方法および単結晶窒化ガリウム基板の製造方法 |
US7462882B2 (en) * | 2003-04-24 | 2008-12-09 | Sharp Kabushiki Kaisha | Nitride semiconductor light-emitting device, method of fabricating it, and semiconductor optical apparatus |
JP4396816B2 (ja) | 2003-10-17 | 2010-01-13 | 日立電線株式会社 | Iii族窒化物半導体基板およびその製造方法 |
JP4914299B2 (ja) | 2007-06-29 | 2012-04-11 | 住友電気工業株式会社 | Iii族窒化物結晶の製造方法 |
CN101778967A (zh) * | 2007-08-09 | 2010-07-14 | 昭和电工株式会社 | Ⅲ族氮化物半导体外延基板 |
JPWO2013022123A1 (ja) * | 2011-08-10 | 2015-03-05 | 日本碍子株式会社 | 半導体発光素子およびこれを含む積層体 |
CN103814160B (zh) * | 2012-08-30 | 2018-09-14 | 日本碍子株式会社 | 复合基板、其制造方法、13族元素氮化物构成的功能层的制造方法以及功能元件 |
CN203174223U (zh) * | 2013-02-08 | 2013-09-04 | 日本碍子株式会社 | 复合基板以及功能元件 |
-
2016
- 2016-08-29 CN CN201680068330.1A patent/CN108291329B/zh active Active
- 2016-08-29 WO PCT/JP2016/075175 patent/WO2017098756A1/ja active Application Filing
- 2016-08-29 JP JP2016563007A patent/JP6169292B1/ja active Active
- 2016-08-29 DE DE112016005626.5T patent/DE112016005626B4/de active Active
-
2018
- 2018-05-29 US US15/991,317 patent/US11473212B2/en active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2008060519A (ja) * | 2005-12-28 | 2008-03-13 | Ngk Insulators Ltd | AlN系III族窒化物エピタキシャル膜の転位低減方法 |
JP2010070430A (ja) * | 2008-09-22 | 2010-04-02 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 導電性窒化物半導体基板並びにその製造方法 |
WO2013058352A1 (ja) * | 2011-10-21 | 2013-04-25 | 三菱化学株式会社 | Iii族窒化物半導体結晶 |
JP2014088272A (ja) * | 2012-10-29 | 2014-05-15 | Mitsubishi Chemicals Corp | 周期表第13族金属窒化物半導体結晶 |
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
元木健作: "窒化ガリウム基板の開発", SEIテクニカルレビュー, vol. 第175号, JPN6016000155, July 2009 (2009-07-01), pages 10 - 18, ISSN: 0003580550 * |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
US20180274128A1 (en) | 2018-09-27 |
DE112016005626B4 (de) | 2021-03-18 |
DE112016005626T5 (de) | 2018-09-06 |
US20190360119A9 (en) | 2019-11-28 |
CN108291329A (zh) | 2018-07-17 |
JPWO2017098756A1 (ja) | 2017-12-07 |
CN108291329B (zh) | 2019-03-01 |
US11473212B2 (en) | 2022-10-18 |
WO2017098756A1 (ja) | 2017-06-15 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6344987B2 (ja) | 13族元素窒化物結晶層および機能素子 | |
JP6030762B2 (ja) | 窒化ガリウム基板および機能素子 | |
US9045844B2 (en) | Method for peeling group 13 element nitride film | |
KR101936967B1 (ko) | 13족 원소 질화물막 및 그 적층체 | |
JP5832058B1 (ja) | 窒化ガリウム層を含む基板およびその製造方法 | |
US20140158978A1 (en) | Semiconductor Light-Emitting Element and Laminate Containing Same | |
US9287453B2 (en) | Composite substrates and functional device | |
US9941442B2 (en) | Group 13 element nitride crystal substrate and function element | |
JP6169292B1 (ja) | 13族元素窒化物結晶基板および機能素子 | |
US10000864B2 (en) | Group 13 element nitride crystal layer and function element | |
JP5924800B1 (ja) | 13族元素窒化物結晶層および機能素子 | |
JP6385004B2 (ja) | 13族元素窒化物結晶層および機能素子 | |
JP6211087B2 (ja) | 13族元素窒化物の製造方法および融液組成物の製造方法 | |
JP2009096695A (ja) | 窒化物単結晶体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
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: 20170616 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20170627 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6169292 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |