JP7396614B2 - 半導体基板及びその製造方法 - Google Patents
半導体基板及びその製造方法 Download PDFInfo
- Publication number
- JP7396614B2 JP7396614B2 JP2019108822A JP2019108822A JP7396614B2 JP 7396614 B2 JP7396614 B2 JP 7396614B2 JP 2019108822 A JP2019108822 A JP 2019108822A JP 2019108822 A JP2019108822 A JP 2019108822A JP 7396614 B2 JP7396614 B2 JP 7396614B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- layer
- semiconductor
- gan
- semiconductor layer
- gas
- 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
- 239000004065 semiconductor Substances 0.000 title claims description 188
- 239000000758 substrate Substances 0.000 title claims description 108
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 title claims description 31
- 239000013078 crystal Substances 0.000 claims description 56
- 150000004767 nitrides Chemical class 0.000 claims description 40
- 229910052594 sapphire Inorganic materials 0.000 claims description 27
- 239000010980 sapphire Substances 0.000 claims description 27
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 23
- 239000003362 semiconductor superlattice Substances 0.000 claims description 20
- 238000005229 chemical vapour deposition Methods 0.000 claims description 13
- 239000010410 layer Substances 0.000 description 183
- 239000007789 gas Substances 0.000 description 93
- 150000001875 compounds Chemical class 0.000 description 19
- 239000012159 carrier gas Substances 0.000 description 13
- 125000004429 atom Chemical group 0.000 description 12
- 125000004433 nitrogen atom Chemical group N* 0.000 description 10
- IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N Atomic nitrogen Chemical compound N#N IJGRMHOSHXDMSA-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 230000015572 biosynthetic process Effects 0.000 description 8
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 5
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 5
- 238000002248 hydride vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 5
- 229910052757 nitrogen Inorganic materials 0.000 description 4
- 229910002704 AlGaN Inorganic materials 0.000 description 3
- -1 GaN Chemical class 0.000 description 3
- JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N Gallium nitride Chemical compound [Ga]#N JMASRVWKEDWRBT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 238000004140 cleaning Methods 0.000 description 3
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 3
- 238000000927 vapour-phase epitaxy Methods 0.000 description 3
- 229910021617 Indium monochloride Inorganic materials 0.000 description 2
- XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M chlorogallium Chemical compound [Ga]Cl XOYLJNJLGBYDTH-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M indium(1+);chloride Chemical compound [In]Cl APHGZSBLRQFRCA-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 2
- 238000012512 characterization method Methods 0.000 description 1
- 238000000926 separation method Methods 0.000 description 1
- 239000002356 single layer Substances 0.000 description 1
- 230000002269 spontaneous effect Effects 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)
Description
低温バッファ層形成ステップでは、図1Aに示すように、反応室C内のステージSにベース基板10をセットした後、反応室C内にIII族元素源ガス及びN源ガスをキャリアガスとともに供給し、図1Bに示すように、ベース基板10上にIII族窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させて低温バッファ層11を形成する。
中間半導体層形成ステップでは、低温バッファ層形成ステップから条件を変更し、図2Aに示すように、低温バッファ層11上に、低温バッファ層11を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度でIII族窒化物半導体をエピタキシャル結晶成長させて中間半導体層12を形成する。
メイン半導体層形成ステップでは、中間半導体層形成ステップから条件を変更し、図3に示すように、中間半導体層12上に、中間半導体層12を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度で半導体をエピタキシャル結晶成長させてメイン半導体層13を形成する。
以下の実施例1~5の半導体基板の作製を行った。
図4Aは、実施例1の半導体基板の作製におけるタイミングチャートを示す。
図4Bは、実施例2の半導体基板の作製におけるタイミングチャートを示す。
図4Cは、実施例3の半導体基板の作製におけるタイミングチャートを示す。
実施例3の(iv)~(vi)の操作において、InGaNの第1層及びGaNの第2層の積層体を1単位として、その積層数が5である半導体超格子を含む中間半導体層を形成したことを除いて、実施例3で作製したものと同一構成の半導体基板を作製し、それを実施例4とした。
実施例3の(iv)~(vi)の操作において、InGaNの第1層及びGaNの第2層の積層体を1単位として、その積層数が20である半導体超格子を含む中間半導体層を形成したことを除いて、実施例3で作製したものと同一構成の半導体基板を作製し、それを実施例5とした。実施例5の半導体基板では、メイン半導体層のGaNが自発分離していた。
実施例1~4のそれぞれについて、基板表面の曲率半径を測定した。図5は、実施例1~3基づいた、第1層のInGaN中のIII族元素におけるInのモル分率と、半導体基板の基板表面の曲率半径との関係を示す。図6は、実施例1、3、及び4に基づいた、InGaNの第1層及びGaNの第2層の積層体の積層数と、半導体基板の基板表面の曲率半径との関係を示す。なお、実施例1は、中間半導体層が半導体超格子を含まないので、Inのモル分率は0%であり、積層体の積層数は0である。
11 低温バッファ層
12 中間半導体層
121 第1層
122 第2層
13 メイン半導体層
C 反応室
S ステージ
Claims (5)
- 化学気相成長法による半導体基板の製造方法であって、
サファイア基板の直上にGaNを結晶成長させて低温バッファ層を形成し、
前記低温バッファ層の直上に、前記低温バッファ層を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度でIII族窒化物半導体を結晶成長させて中間半導体層を形成し、
前記中間半導体層の直上に、前記中間半導体層を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度でGaNを結晶成長させて厚さが1μm以上10μm以下のメイン半導体層を形成し、
前記中間半導体層がInGaNの第1層とGaNの第2層との交互積層構造を有する半導体超格子を含み、前記第1層のInGaN中のIII族元素におけるInのモル分率が4.0%以上である半導体基板の製造方法。 - 請求項1に記載された半導体基板の製造方法において、
前記交互積層構造において、前記InGaNの第1層及び前記GaNの第2層を1単位として、その積層数が5以上10以下である半導体基板の製造方法。 - 化学気相成長法による半導体基板の製造方法であって、
サファイア基板の直上にGaNを結晶成長させて低温バッファ層を形成し、
前記低温バッファ層の直上に、前記低温バッファ層を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度でIII族窒化物半導体を結晶成長させて中間半導体層を形成し、
前記中間半導体層の直上に、前記中間半導体層を形成するときの結晶成長温度よりも高い結晶成長温度でGaNを結晶成長させて厚さが1μm以上10μm以下のメイン半導体層を形成し、
前記中間半導体層がInGaNの第1層とGaNの第2層との交互積層構造を有する半導体超格子を含み、前記交互積層構造において、前記InGaNの第1層及び前記GaNの第2層を1単位として、その積層数が5以上10以下である半導体基板の製造方法。 - サファイア基板と、
前記サファイア基板の直上に設けられたGaNで形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の直上に設けられたIII族窒化物半導体で形成された中間半導体層と、
前記中間半導体層の直上に設けられたGaNで形成されたメイン半導体層と、
を備え、
前記中間半導体層がInGaNの第1層とGaNの第2層との交互積層構造を有する半導体超格子を含み、前記交互積層構造において、前記InGaNの第1層及び前記GaNの第2層を1単位として、その積層数が5以上10以下である半導体基板。 - サファイア基板と、
前記サファイア基板の直上に設けられたGaNで形成されたバッファ層と、
前記バッファ層の直上に設けられたIII族窒化物半導体で形成された中間半導体層と、
前記中間半導体層の直上に設けられたGaNで形成されたメイン半導体層と、
を備え、
前記中間半導体層がInGaNの第1層とGaNの第2層との交互積層構造を有する半導体超格子を含み、前記第1層のInGaN中のIII族元素におけるInのモル分率が4.0%以上である半導体基板。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019108822A JP7396614B2 (ja) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 半導体基板及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2019108822A JP7396614B2 (ja) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 半導体基板及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2020200222A JP2020200222A (ja) | 2020-12-17 |
JP7396614B2 true JP7396614B2 (ja) | 2023-12-12 |
Family
ID=73742424
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2019108822A Active JP7396614B2 (ja) | 2019-06-11 | 2019-06-11 | 半導体基板及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7396614B2 (ja) |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001093834A (ja) | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子および半導体ウエハならびにその製造方法 |
US20140124734A1 (en) | 2004-03-11 | 2014-05-08 | Epistar Corporation | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
US20140162437A1 (en) | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Method of growing gallium nitride based semiconductor layers and method of fabricating light emitting device therewith |
JP2018050063A (ja) | 2017-11-02 | 2018-03-29 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
-
2019
- 2019-06-11 JP JP2019108822A patent/JP7396614B2/ja active Active
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2001093834A (ja) | 1999-09-20 | 2001-04-06 | Sanyo Electric Co Ltd | 半導体素子および半導体ウエハならびにその製造方法 |
US20140124734A1 (en) | 2004-03-11 | 2014-05-08 | Epistar Corporation | Nitride-based semiconductor light-emitting device |
US20140162437A1 (en) | 2012-12-10 | 2014-06-12 | Seoul Viosys Co., Ltd. | Method of growing gallium nitride based semiconductor layers and method of fabricating light emitting device therewith |
JP2018050063A (ja) | 2017-11-02 | 2018-03-29 | ローム株式会社 | 半導体発光素子 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2020200222A (ja) | 2020-12-17 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5276852B2 (ja) | Iii族窒化物半導体エピタキシャル基板の製造方法 | |
JP4335187B2 (ja) | 窒化物系半導体装置の製造方法 | |
US8283239B2 (en) | Process for growth of low dislocation density GaN | |
JP4563230B2 (ja) | AlGaN基板の製造方法 | |
KR101470809B1 (ko) | 낮은 결함 밀도의 자립형 질화갈륨 기판의 제조 및 이로 제조된 소자 | |
WO2010113423A1 (ja) | 窒化物半導体の結晶成長方法および半導体装置の製造方法 | |
US20060189019A1 (en) | Growth process of a crystalline gallium nitride based compound and semiconductor device including gallium nitride based compound | |
JP2006232639A (ja) | 窒化物系半導体の気相成長方法とそれを用いた窒化物系半導体エピタキシャル基板並びに自立基板、及び半導体装置 | |
JP5056299B2 (ja) | 窒化物半導体下地基板、窒化物半導体積層基板および窒化物半導体下地基板の製造方法 | |
US20100252834A1 (en) | Method for growing group iii-v nitride film and structure thereof | |
JP2011051849A (ja) | 窒化物半導体自立基板とその製造方法 | |
JP2006060164A (ja) | 窒化物半導体デバイスおよび窒化物半導体結晶成長方法 | |
KR20100104997A (ko) | 전위 차단층을 구비하는 질화물 반도체 기판 및 그 제조 방법 | |
JP4679810B2 (ja) | エピタキシャル基板、半導体積層構造、エピタキシャル基板の製造方法、およびエピタキシャル基板表面におけるピット発生抑制方法 | |
JP7396614B2 (ja) | 半導体基板及びその製造方法 | |
JP3976745B2 (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 | |
JP6711975B2 (ja) | 窒化物半導体自立基板作製方法 | |
JP2007227803A (ja) | 窒化物系半導体の気相成長方法とそれを用いた窒化物系半導体エピタキシャル基板並びに自立基板、及び半導体装置 | |
JP2005203418A (ja) | 窒化物系化合物半導体基板及びその製造方法 | |
WO2014136416A1 (ja) | 半導体装置の製造方法及びiii-v族半導体の結晶成長方法 | |
WO2013128892A1 (ja) | 自立基板の製造方法 | |
JP2005057064A (ja) | Iii族窒化物半導体層およびその成長方法 | |
JP2005020026A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体及び半導体基板 | |
KR101094409B1 (ko) | 질화갈륨 단결정 후막의 제조 방법 | |
JP2005020027A (ja) | 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法 |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20220204 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20221110 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20221122 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230425 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230510 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20230801 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20230823 |
|
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: 20231121 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20231122 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 7396614 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |