JP7381249B2 - 窒化アルミニウム積層部材および発光デバイス - Google Patents
窒化アルミニウム積層部材および発光デバイス Download PDFInfo
- Publication number
- JP7381249B2 JP7381249B2 JP2019150308A JP2019150308A JP7381249B2 JP 7381249 B2 JP7381249 B2 JP 7381249B2 JP 2019150308 A JP2019150308 A JP 2019150308A JP 2019150308 A JP2019150308 A JP 2019150308A JP 7381249 B2 JP7381249 B2 JP 7381249B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- aluminum nitride
- layer
- less
- aln
- nitride layer
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M copper(1+);methylsulfanylmethane;bromide Chemical compound Br[Cu].CSC PMHQVHHXPFUNSP-UHFFFAOYSA-M 0.000 title claims description 158
- 239000002648 laminated material Substances 0.000 title 1
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 182
- 239000000758 substrate Substances 0.000 claims description 70
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 43
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 43
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 32
- 239000011800 void material Substances 0.000 claims description 18
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 claims description 14
- 238000005259 measurement Methods 0.000 claims description 8
- QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N atomic oxygen Chemical compound [O] QVGXLLKOCUKJST-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 7
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 7
- 239000001301 oxygen Substances 0.000 claims description 7
- 229910052760 oxygen Inorganic materials 0.000 claims description 7
- 239000002356 single layer Substances 0.000 claims description 4
- 230000003746 surface roughness Effects 0.000 claims description 4
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims description 2
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 2
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 17
- MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N Dioxygen Chemical compound O=O MYMOFIZGZYHOMD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- 229910001882 dioxygen Inorganic materials 0.000 description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 description 10
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 6
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 6
- 238000007796 conventional method Methods 0.000 description 5
- 229910002601 GaN Inorganic materials 0.000 description 4
- IZMHKHHRLNWLMK-UHFFFAOYSA-M chloridoaluminium Chemical compound Cl[Al] IZMHKHHRLNWLMK-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 4
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 4
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 3
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 3
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 3
- 238000000879 optical micrograph Methods 0.000 description 3
- PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N Aluminum nitride Chemical compound [Al]#N PIGFYZPCRLYGLF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N Ammonia Chemical compound N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 238000000089 atomic force micrograph Methods 0.000 description 2
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 2
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 2
- 230000000737 periodic effect Effects 0.000 description 2
- 238000001878 scanning electron micrograph Methods 0.000 description 2
- VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N Hydrochloric acid Chemical compound Cl VEXZGXHMUGYJMC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K aluminium trichloride Chemical compound Cl[Al](Cl)Cl VSCWAEJMTAWNJL-UHFFFAOYSA-K 0.000 description 1
- RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N aluminum gallium Chemical compound [Al].[Ga] RNQKDQAVIXDKAG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 1
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 description 1
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 1
- 229910001873 dinitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000000407 epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000000605 extraction Methods 0.000 description 1
- 230000001788 irregular Effects 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 238000001127 nanoimprint lithography Methods 0.000 description 1
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000005498 polishing Methods 0.000 description 1
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 1
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 1
- 238000001947 vapour-phase growth Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Led Devices (AREA)
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
- Chemical Vapour Deposition (AREA)
Description
高さが500nm以下である凸部が周期的に配置された下地面を有するサファイア基板と、
前記下地面上に成長され、表面が平坦面であり、内部にボイドを実質的に含まない、窒化アルミニウム層と、
を備える、窒化アルミニウム積層部材
が提供される。
上記の一態様による窒化アルミニウム積層部材を備える、発光デバイス
が提供される。
本発明の一実施形態による窒化アルミニウム(AlN)積層部材100(以下、積層部材100ともいう)について説明する。図1は、本実施形態による積層部材100の例示的な概略断面図である。積層部材100は、サファイア基板10(以下、基板10ともいう)と、基板10上に成長されたAlN層20(以下、層20ともいう)と、を備える。本実施形態による層20は、その表面21が、成長により形成された平坦面であり、内部にボイドを実質的に含まないことを特徴とする。
本発明は上述の実施形態に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で種々の変更を行ってもよい。また、種々の実施形態は、適宜組み合わせてよい。
以下、本発明の好ましい態様について付記する。
高さが500nm以下である凸部が周期的に配置された下地面を有するサファイア基板と、
前記下地面上に成長され、表面が平坦面であり、内部にボイドを実質的に含まない、窒化アルミニウム層と、
を備える、窒化アルミニウム積層部材。
前記表面は、前記表面の5μm角領域の原子間力顕微鏡測定により求めた二乗平均平方根値として3nm以下の表面粗さを有する、付記1に記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記窒化アルミニウム層の(前記表面と直交する)断面観察像において、前記表面に平行な10μm以上の長さの線を、前記線がボイドを横切る長さが最大になるように記した場合に、前記線の長さに対する、前記ボイドの長さ(前記線が前記ボイドを横切る長さ)の比率であるボイド含有率が、10%以下であり、好ましくは5%以下であり、より好ましくは2%以下であり、さらに好ましくは0%(0.5%未満)である、付記1または2に記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記表面は単一の結晶方位を有し、前記表面に対して最も近い低指数の結晶面が、前記窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムの+c面である、付記1~3のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記表面は、ステップ・テラス構造を有する、付記1~4のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記窒化アルミニウム層は、X線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の半値幅が300秒以下である、付記1~5のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記窒化アルミニウム層は、X線ロッキングカーブ測定による(10-12)回折の半値幅が500秒以下である、付記1~6のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記表面は、前記表面上に他の窒化アルミニウム層をホモエピタキシャル成長させた場合に、前記他の窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムのX線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の(または(10-12)回折の)半値幅の、前記窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムのX線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の(または(10-12)回折の)半値幅に対する増加量が、100秒以下となるように、前記他の窒化アルミニウム層が成長可能な表面である、付記1~7のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記窒化アルミニウム層は、厚さ方向の途中の位置において酸素濃度が階段状に変化する界面を有さないような、単層の窒化アルミニウム層で構成されている、付記1~8のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記窒化アルミニウム層の、前記凸部の下端から前記表面までの厚さが、800nm以下である、付記1~9のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記凸部の高さ方向が、前記サファイア基板を構成するサファイアのc軸方向と平行である、付記1~10のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
前記凸部の各々は、錘状または尾根状であり、前記凸部の各々の斜面の平面視での幅が、500nm以下である、付記1~11のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
最も近くに隣り合う前記凸部同士のピッチが、1000nm以下である、付記1~12のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材。
付記1~13のいずれか1つに記載の窒化アルミニウム積層部材を備える、発光デバイス。
前記窒化アルミニウム層の前記表面上に配置され、III族窒化物半導体層の積層で構成された発光構造を有し、
前記サファイア基板の裏面側から光が取り出される、付記14に記載の発光デバイス。
Claims (9)
- 高さが50nm以上500nm以下である凸部が周期的に配置された下地面を有するサファイア基板と、
前記下地面上に成長され、表面が平坦面であり、内部にボイドを実質的に含まない、窒化アルミニウム層と、
を備え、
前記表面は、前記表面の5μm角領域の原子間力顕微鏡測定により求めた二乗平均平方根値として3nm以下の表面粗さを有し、
前記窒化アルミニウム層の断面観察像において、前記表面に平行な10μm以上の長さの線を、前記線がボイドを横切る長さが最大になるように記した場合に、前記線の長さに対する、前記ボイドの長さの比率であるボイド含有率が、10%以下であり、
前記表面は単一の結晶方位を有し、前記表面に対して最も近い低指数の結晶面が、前記窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムの+c面であり、
前記凸部の高さ方向が、前記サファイア基板を構成するサファイアのc軸方向と平行であり、
前記凸部の各々は、錘状または尾根状であり、前記凸部の各々の斜面の平面視での幅が、500nm以下であり、
最も近くに隣り合う前記凸部同士のピッチが、1000nm以下である、
窒化アルミニウム積層部材。 - 前記表面は、ステップ・テラス構造を有する、請求項1に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 前記窒化アルミニウム層は、X線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の半値幅が300秒以下である、請求項1または2に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 前記窒化アルミニウム層は、X線ロッキングカーブ測定による(10-12)回折の半値幅が500秒以下である、請求項1~3のいずれか1項に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 前記表面は、前記表面上に他の窒化アルミニウム層をホモエピタキシャル成長させた場合に、前記他の窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムのX線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の半値幅の、前記窒化アルミニウム層を構成する窒化アルミニウムのX線ロッキングカーブ測定による(0002)回折の半値幅に対する増加量が、100秒以下となるように、前記他の窒化アルミニウム層が成長可能な表面である、請求項1~4のいずれか1項に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 前記窒化アルミニウム層は、厚さ方向の途中の位置において酸素濃度が階段状に変化する界面を有さないような、単層の窒化アルミニウム層で構成されている、請求項1~5のいずれか1項に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 前記窒化アルミニウム層の、前記凸部の下端から前記表面までの厚さが、800nm以下である、請求項1~6のいずれか1項に記載の窒化アルミニウム積層部材。
- 請求項1~7のいずれか1項に記載の窒化アルミニウム積層部材を備える、発光デバイス。
- 前記窒化アルミニウム層の前記表面上に配置され、III族窒化物半導体層の積層で構成された発光構造を有し、
前記サファイア基板の裏面側から光が取り出される、請求項8に記載の発光デバイス。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
US16/783,916 US11552218B2 (en) | 2019-02-13 | 2020-02-06 | Aluminum nitride laminate member and light-emitting device |
CN202010086455.5A CN111564539A (zh) | 2019-02-13 | 2020-02-11 | 氮化铝层叠构件以及发光器件 |
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019023916 | 2019-02-13 | ||
JP2019023916 | 2019-02-13 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020132513A JP2020132513A (ja) | 2020-08-31 |
JP7381249B2 true JP7381249B2 (ja) | 2023-11-15 |
Family
ID=72262279
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019150308A Active JP7381249B2 (ja) | 2019-02-13 | 2019-08-20 | 窒化アルミニウム積層部材および発光デバイス |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7381249B2 (ja) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011077541A1 (ja) | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 創光科学株式会社 | エピタキシャル成長用テンプレート及びその作製方法 |
JP2013087012A (ja) | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体成長用基板及びその製造方法、窒化物半導体エピタキシャル基板、並びに窒化物半導体素子 |
JP2016064928A (ja) | 2014-09-22 | 2016-04-28 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | AlNテンプレート基板およびその製造方法 |
-
2019
- 2019-08-20 JP JP2019150308A patent/JP7381249B2/ja active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2011077541A1 (ja) | 2009-12-25 | 2011-06-30 | 創光科学株式会社 | エピタキシャル成長用テンプレート及びその作製方法 |
JP2013087012A (ja) | 2011-10-17 | 2013-05-13 | Hitachi Cable Ltd | 窒化物半導体成長用基板及びその製造方法、窒化物半導体エピタキシャル基板、並びに窒化物半導体素子 |
JP2016064928A (ja) | 2014-09-22 | 2016-04-28 | Dowaエレクトロニクス株式会社 | AlNテンプレート基板およびその製造方法 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020132513A (ja) | 2020-08-31 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
KR101374090B1 (ko) | 에피택시 방법들과 그 방법들에 의하여 성장된 템플릿들 | |
US8592800B2 (en) | Optical devices featuring nonpolar textured semiconductor layers | |
Tchernycheva et al. | Growth of GaN free-standing nanowires by plasma-assisted molecular beam epitaxy: structural and optical characterization | |
TWI557936B (zh) | 具能帶結構位變動之高效率紫外光發光二極體 | |
JP5635013B2 (ja) | エピタキシャル成長用テンプレート及びその作製方法 | |
US8659031B2 (en) | Method of producing template for epitaxial growth and nitride semiconductor device | |
KR20090101075A (ko) | 나노구조 템플릿을 사용한 단결정 반도체 물질의 제조 | |
US7776636B2 (en) | Method for significant reduction of dislocations for a very high A1 composition A1GaN layer | |
EP2118921A1 (en) | Production of semiconductor devices | |
EP2641267A1 (en) | Semiconductor wafer comprising gallium nitride layer having one or more silicon nitride interlayer therein | |
TW200419652A (en) | Growth of reduced dislocation density non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy | |
WO2017013729A1 (ja) | 窒化物半導体紫外線発光素子 | |
JP2009535803A (ja) | エピタキシャル横方向異常成長窒化ガリウムテンプレート上での酸化亜鉛膜成長の方法 | |
US20140103292A1 (en) | Gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device and light source apparatus using the device | |
JP4883931B2 (ja) | 半導体積層基板の製造方法 | |
US9705031B2 (en) | Semiconductor material | |
Anuar et al. | Crystal quality and surface structure tuning of semi-polar (11–22) GaN on m-plane sapphire via in-situ multiple ammonia treatment | |
JP2008037665A (ja) | 窒化ガリウムの結晶成長方法 | |
JP7381249B2 (ja) | 窒化アルミニウム積層部材および発光デバイス | |
US11552218B2 (en) | Aluminum nitride laminate member and light-emitting device | |
KR20230019146A (ko) | 광전 소자 및 그 제조방법 | |
Lin et al. | The growth mechanism of micron-size V defects on the hydride vapor phase epitaxy grown undoped GaN films | |
Gangopadhyay et al. | Growth and formation of InGaN and GaN nano-structures studied by STM | |
Rais et al. | Fabrication of InxGa1-xN/GaN Multi-Quantum Well Structure for Green Light Emitting Diode on Patterned Sapphire Substrate by Metal Organic Chemical Vapour Deposition | |
JP6822417B2 (ja) | 半導体発光素子用基板、および、半導体発光素子用基板の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A711 | Notification of change in applicant |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711 Effective date: 20210922 |
|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220610 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20230307 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230404 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230601 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230711 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230824 |
|
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: 20231031 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231102 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7381249 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |