JPH11121799A - ＧａＮ系半導体素子及びその製造方法 - Google Patents
ＧａＮ系半導体素子及びその製造方法Info
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- JPH11121799A JPH11121799A JP29346497A JP29346497A JPH11121799A JP H11121799 A JPH11121799 A JP H11121799A JP 29346497 A JP29346497 A JP 29346497A JP 29346497 A JP29346497 A JP 29346497A JP H11121799 A JPH11121799 A JP H11121799A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＧａＮ系の半導体素子の発光又は受光効率の
向上、長寿命化、歩留り向上を図る。 【解決手段】 シリコン基板の上にＧａＮ系の第１の半
導体層を形成し、該第１の半導体層の結晶構造にクラッ
クを発生させ、クラックの発生された第１の半導体層の
上に第２の半導体層を形成し、その後、活性層を形成す
る。
向上、長寿命化、歩留り向上を図る。 【解決手段】 シリコン基板の上にＧａＮ系の第１の半
導体層を形成し、該第１の半導体層の結晶構造にクラッ
クを発生させ、クラックの発生された第１の半導体層の
上に第２の半導体層を形成し、その後、活性層を形成す
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は半導体素子及びそ
の製造方法に関する。更に詳しくは、シリコン基板とＧ
ａＮ系半導体からなる発光素子構造とを備えてなり、緑
色乃至青色という短波長領域の光を発光する素子及びそ
の製造方法の改良に関する。また、この発明は受光素子
にも適用できる。
の製造方法に関する。更に詳しくは、シリコン基板とＧ
ａＮ系半導体からなる発光素子構造とを備えてなり、緑
色乃至青色という短波長領域の光を発光する素子及びそ
の製造方法の改良に関する。また、この発明は受光素子
にも適用できる。
【０００２】
【従来の技術】ＧａＮ系の半導体は例えば紫外〜赤色の
発光素子（現在は主として緑色及び青色）として利用で
きることが知られている。かかる発光素子では、基板に
サファイアが用いられ、例えばＡｌＮ製等のバッファ層
を介してＧａＮ系の半導体層が積層されて発光素子構造
が形成される。発光素子構造としては、バッファ層の上
にｎ型の第１の半導体層、活性層（発光層）及びｐ型の
第２の半導体層を順次形成する構成である。成長の方法
として有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ
法」という。）を採用した場合、第１及び第２の半導体
層の成長温度に比べ、活性層の成長温度は低い。例え
ば、緑色発光ダイオードの場合、前者（ＧａＮ層）の成
長温度は約９００℃であるのに対し、活性層の量子井戸
層（ＩｎＧａＮ層）の成長温度は約６００℃である。
発光素子（現在は主として緑色及び青色）として利用で
きることが知られている。かかる発光素子では、基板に
サファイアが用いられ、例えばＡｌＮ製等のバッファ層
を介してＧａＮ系の半導体層が積層されて発光素子構造
が形成される。発光素子構造としては、バッファ層の上
にｎ型の第１の半導体層、活性層（発光層）及びｐ型の
第２の半導体層を順次形成する構成である。成長の方法
として有機金属化合物気相成長法（以下、「ＭＯＶＰＥ
法」という。）を採用した場合、第１及び第２の半導体
層の成長温度に比べ、活性層の成長温度は低い。例え
ば、緑色発光ダイオードの場合、前者（ＧａＮ層）の成
長温度は約９００℃であるのに対し、活性層の量子井戸
層（ＩｎＧａＮ層）の成長温度は約６００℃である。
【０００３】このような素子において、サファイア基板
を他の材料に置換することが望まれている。サファイア
基板は高価であるからである。更には、サファイア基板
は絶縁体であるため同一面側に両電極を形成するために
半導体層をエッチングしなければならず、それに応じて
ボンディングの工程も２倍となる。また、両電極を同一
面側に形成する為、素子サイズの小型化にも限界があっ
た。さらには、チャージアップの問題もあった。
を他の材料に置換することが望まれている。サファイア
基板は高価であるからである。更には、サファイア基板
は絶縁体であるため同一面側に両電極を形成するために
半導体層をエッチングしなければならず、それに応じて
ボンディングの工程も２倍となる。また、両電極を同一
面側に形成する為、素子サイズの小型化にも限界があっ
た。さらには、チャージアップの問題もあった。
【０００４】このようなサファイア基板の不具合を回避
するため、シリコン基板上にＧａＮ系の導体層を成長さ
せる技術が検討されている。特開平８−３１０９００号
公報、特開平９−９２８８２号公報等を参照されたい。
するため、シリコン基板上にＧａＮ系の導体層を成長さ
せる技術が検討されている。特開平８−３１０９００号
公報、特開平９−９２８８２号公報等を参照されたい。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、本発明
者の検討によれば、シリコン基板の上にＧａＮ系の半導
体層を成長させることは非常に困難であった。その原因
の一つに、シリコンとＧａＮ系の半導体の熱膨張率の差
がある。シリコンの線膨張係数が４．７ X １０-6／Ｋ
であるのに対しＧａＮの線膨張係数は５．５９ X １０
-6／Ｋであり、前者が後者より小さい。従って、ＧａＮ
系の半導体を成長させる際に加熱をすると、図１に示す
如く、シリコン基板１が伸長されＧａＮ系の半導体層３
側が圧縮するようにウエハが変形する。このとき、半導
体層３内に引っ張り応力が生じ、その結果クラック５の
発生するおそれがある。発光素子構造についてみれば、
基板の上に形成されるクラッド層の成長温度が活性層の
成長温度より高い。従って、当該クラッド層にクラック
が生じ易い。このようなクラックのある層の上に活性層
を成長させると、活性層に当該クラックの影響が及び、
活性層はその本来の機能を発揮できなくなる。
者の検討によれば、シリコン基板の上にＧａＮ系の半導
体層を成長させることは非常に困難であった。その原因
の一つに、シリコンとＧａＮ系の半導体の熱膨張率の差
がある。シリコンの線膨張係数が４．７ X １０-6／Ｋ
であるのに対しＧａＮの線膨張係数は５．５９ X １０
-6／Ｋであり、前者が後者より小さい。従って、ＧａＮ
系の半導体を成長させる際に加熱をすると、図１に示す
如く、シリコン基板１が伸長されＧａＮ系の半導体層３
側が圧縮するようにウエハが変形する。このとき、半導
体層３内に引っ張り応力が生じ、その結果クラック５の
発生するおそれがある。発光素子構造についてみれば、
基板の上に形成されるクラッド層の成長温度が活性層の
成長温度より高い。従って、当該クラッド層にクラック
が生じ易い。このようなクラックのある層の上に活性層
を成長させると、活性層に当該クラックの影響が及び、
活性層はその本来の機能を発揮できなくなる。
【０００６】
【課題を解決するための手段】この発明は本発明者らが
見いだした上記課題の少なくとも１つを解決するために
なされた。そしてその構成は次の通りである。ＧａＮ系
半導体からなる半導体素子を製造する方法であって、前
記ＧａＮ系半導体よりも熱膨張係数が小さい材料からな
る基板の上に第１の半導体層を形成し、該第１の半導体
層の結晶構造にクラックを発生させ、該クラックの発生
された第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成し、
その後、活性層を形成する、ことを特徴とする半導体素
子の製造方法。
見いだした上記課題の少なくとも１つを解決するために
なされた。そしてその構成は次の通りである。ＧａＮ系
半導体からなる半導体素子を製造する方法であって、前
記ＧａＮ系半導体よりも熱膨張係数が小さい材料からな
る基板の上に第１の半導体層を形成し、該第１の半導体
層の結晶構造にクラックを発生させ、該クラックの発生
された第１の半導体層の上に第２の半導体層を形成し、
その後、活性層を形成する、ことを特徴とする半導体素
子の製造方法。
【０００７】上記のようにして半導体素子を形成すれ
ば、図２に示すように、予め第１の半導体層１３の結晶
構造にクラック１２が発生されているため、その後の半
導体層を形成する際の引張り応力は第１の半導体層１３
内に既にあるクラック１２によって吸収緩和される。従
って、第２の半導体層１４においてクラックは殆ど発生
することがない。よって、活性層１５はクラック１２の
影響を何ら受けることなく成長し、このようにして形成
された活性層１５はその本来の機能を発揮できる。即
ち、発光効率が向上し、寿命が向上し、歩留まりが向上
する。第１の半導体層１３にクラック１２が発生してそ
の応力が逃がされるので、ウエハの反り返りが緩和され
る。従って、最終段階においてウエハは平板状に近くな
り、これを所望の形状に切り分ける作業が容易になる。
ば、図２に示すように、予め第１の半導体層１３の結晶
構造にクラック１２が発生されているため、その後の半
導体層を形成する際の引張り応力は第１の半導体層１３
内に既にあるクラック１２によって吸収緩和される。従
って、第２の半導体層１４においてクラックは殆ど発生
することがない。よって、活性層１５はクラック１２の
影響を何ら受けることなく成長し、このようにして形成
された活性層１５はその本来の機能を発揮できる。即
ち、発光効率が向上し、寿命が向上し、歩留まりが向上
する。第１の半導体層１３にクラック１２が発生してそ
の応力が逃がされるので、ウエハの反り返りが緩和され
る。従って、最終段階においてウエハは平板状に近くな
り、これを所望の形状に切り分ける作業が容易になる。
【０００８】上記において、ＧａＮ系の半導体とはIII
属窒化物半導体であって、一般的にはＡｌXＩｎYＧａ
1ーXーYＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）で表さ
れる。発光素子及び受光素子では、周知のように、活性
層が異なる導電型の半導体層（クラッド層）で挟まれる
構成であり、活性層には超格子構造やダブルヘテロ構造
等が採用される。かかるＧａＮ系半導体層は例えばＭＯ
ＶＰＥ法により形成される。
属窒化物半導体であって、一般的にはＡｌXＩｎYＧａ
1ーXーYＮ（Ｘ＝０、Ｙ＝０、Ｘ＝Ｙ＝０を含む）で表さ
れる。発光素子及び受光素子では、周知のように、活性
層が異なる導電型の半導体層（クラッド層）で挟まれる
構成であり、活性層には超格子構造やダブルヘテロ構造
等が採用される。かかるＧａＮ系半導体層は例えばＭＯ
ＶＰＥ法により形成される。
【０００９】基板１１はシリコン製のものを考慮してい
るが、ＧａＮ系半導体より熱膨張係数の小さいものあれ
ば、他の材料で形成された基板にもこの発明が適用でき
ることは言うまでもない。
るが、ＧａＮ系半導体より熱膨張係数の小さいものあれ
ば、他の材料で形成された基板にもこの発明が適用でき
ることは言うまでもない。
【００１０】第１の半導体層１３の材質は、ＧａＮ系の
ものであれば、特に限定されない。この第１の半導体層
１３とシリコン基板１１との間に、バッファ層を形成す
ることが好ましい。
ものであれば、特に限定されない。この第１の半導体層
１３とシリコン基板１１との間に、バッファ層を形成す
ることが好ましい。
【００１１】かかる第１の半導体層を基板上に形成する
と、両者の熱膨張係数の違いから、ウエハは図１に示す
ように変形する。そして、この第１の半導体層にクラッ
クを確実に発生させるには、これを基板とともに冷却
（降温）する。発光素子構造の中で活性層、特に量子井
戸層の成長温度（第４の温度）が最も低いことをを考慮
して、ここでは当該活性層の成長温度（第４の温度）よ
り低い温度（第２の温度）まで冷却する。これにより、
当該クラックを発生させるために冷却する工程でウエハ
は一旦図１の状態から平板状に戻り、第１の半導体層の
圧縮応力が解放される。このときにも、第１の半導体層
の結晶構造がずれてクラックを生じさせる（図２参
照）。
と、両者の熱膨張係数の違いから、ウエハは図１に示す
ように変形する。そして、この第１の半導体層にクラッ
クを確実に発生させるには、これを基板とともに冷却
（降温）する。発光素子構造の中で活性層、特に量子井
戸層の成長温度（第４の温度）が最も低いことをを考慮
して、ここでは当該活性層の成長温度（第４の温度）よ
り低い温度（第２の温度）まで冷却する。これにより、
当該クラックを発生させるために冷却する工程でウエハ
は一旦図１の状態から平板状に戻り、第１の半導体層の
圧縮応力が解放される。このときにも、第１の半導体層
の結晶構造がずれてクラックを生じさせる（図２参
照）。
【００１２】その後、再度昇温して残りの半導体層１
４、１５を形成するときには、ＧａＮ系半導体とシリコ
ン基板との熱膨張係数の違いからウエハが変形するが、
半導体層内の引っ張り応力は主に第１の半導体層１３に
集中し、他の半導体層１４、１５にはクラックが殆ど発
生しない。第１の半導体層１３には既にクラック１２が
生じており、その結晶構造がずれやすくなっているから
である。
４、１５を形成するときには、ＧａＮ系半導体とシリコ
ン基板との熱膨張係数の違いからウエハが変形するが、
半導体層内の引っ張り応力は主に第１の半導体層１３に
集中し、他の半導体層１４、１５にはクラックが殆ど発
生しない。第１の半導体層１３には既にクラック１２が
生じており、その結晶構造がずれやすくなっているから
である。
【００１３】温度制御の容易さを考慮すると、第１の半
導体層は室温まで冷却することが好ましい。
導体層は室温まで冷却することが好ましい。
【００１４】第１の半導体層１３内により積極的にクラ
ック１２を発生させるため、急速冷却とすることもでき
る。また、第１の半導体層１３を基板１１と共にその成
長温度よりも高い温度まで昇温し、より強い圧縮応力を
第１の半導体層１３に与え、その後冷却することによっ
ても当該第１の半導体層１３内にクラック１２を発生さ
せることができる。この場合、冷却後の温度は次の半導
体層１４を形成する温度でよい。好ましくは、冷却後の
温度を活性層１５の成長温度よりも低くする。更に好ま
しくは、冷却後の温度を室温とする。また、ウエハに物
理的な力、例えばウエハが図１の様に撓むようにウエハ
を両側から圧縮する、第１の半導体層１３に衝撃を加え
る、ことによって第１の半導体層１３にクラック１２を
発生させることもできる。熱履歴と物理的な力との両者
を組み合わせて第１の半導体層１３にクラック１２を発
生させることもできる。
ック１２を発生させるため、急速冷却とすることもでき
る。また、第１の半導体層１３を基板１１と共にその成
長温度よりも高い温度まで昇温し、より強い圧縮応力を
第１の半導体層１３に与え、その後冷却することによっ
ても当該第１の半導体層１３内にクラック１２を発生さ
せることができる。この場合、冷却後の温度は次の半導
体層１４を形成する温度でよい。好ましくは、冷却後の
温度を活性層１５の成長温度よりも低くする。更に好ま
しくは、冷却後の温度を室温とする。また、ウエハに物
理的な力、例えばウエハが図１の様に撓むようにウエハ
を両側から圧縮する、第１の半導体層１３に衝撃を加え
る、ことによって第１の半導体層１３にクラック１２を
発生させることもできる。熱履歴と物理的な力との両者
を組み合わせて第１の半導体層１３にクラック１２を発
生させることもできる。
【００１５】第１の半導体層１３は活性層１５より厚く
することが好ましい。膜厚は１〜５μｍとすることが好
ましい。また、結晶構造にクラックを持った第１の半導
体層は１層に限られるものではなく、図３に示すように
２層、及び２層以上、とすることができる。図３では、
下側の第１の半導体層１３にクラック１２を発生させた
後、上側の第１の半導体層１３’の材料を成長させ、そ
の後クラック１２’を発生させる。このとき、上下の第
１の半導体層１３及び１３’の材料及びクラック１２及
び１２’の発生条件は、制御を容易にする見地から、同
一とすることが好ましい。
することが好ましい。膜厚は１〜５μｍとすることが好
ましい。また、結晶構造にクラックを持った第１の半導
体層は１層に限られるものではなく、図３に示すように
２層、及び２層以上、とすることができる。図３では、
下側の第１の半導体層１３にクラック１２を発生させた
後、上側の第１の半導体層１３’の材料を成長させ、そ
の後クラック１２’を発生させる。このとき、上下の第
１の半導体層１３及び１３’の材料及びクラック１２及
び１２’の発生条件は、制御を容易にする見地から、同
一とすることが好ましい。
【００１６】第２の半導体層１４はクラック１２の発生
した第１の半導体層１３の直上に連続して形成される。
この第２の半導体層１４は活性層１５の下地層となり、
活性層１５を形成するときに第１の半導体層１３のクラ
ック１２を埋め、このクラック１２が活性層１５に影響
しないようにする。そのためには、第１の半導体層１３
の材料となじみのよい材料で第２の半導体層１４を形成
することが好ましい。実施例では第２の半導体層１４
を、第１の半導体層１３と同じの、ｎクラッド層の材料
で形成した。第２の半導体層１４の膜厚は特に限定され
ないが、クラック１２の影響を隠し、第２の半導体層１
４の表面がフラットとなるようにするには、この膜厚を
２〜４μｍとすることが好ましい。
した第１の半導体層１３の直上に連続して形成される。
この第２の半導体層１４は活性層１５の下地層となり、
活性層１５を形成するときに第１の半導体層１３のクラ
ック１２を埋め、このクラック１２が活性層１５に影響
しないようにする。そのためには、第１の半導体層１３
の材料となじみのよい材料で第２の半導体層１４を形成
することが好ましい。実施例では第２の半導体層１４
を、第１の半導体層１３と同じの、ｎクラッド層の材料
で形成した。第２の半導体層１４の膜厚は特に限定され
ないが、クラック１２の影響を隠し、第２の半導体層１
４の表面がフラットとなるようにするには、この膜厚を
２〜４μｍとすることが好ましい。
【００１７】
【実施例】以下、この発明の一の実施例を説明する。こ
の実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図４
に示す。
の実施例は発光ダイオード２０であり、その構成を図４
に示す。
【００１８】各半導体層のスペックは次の通りである。 層 ： 組成：ドーパント （膜厚） ｐクラッド層２６ ： ｐ−ＧａＮ:Ｍｇ （0.3μm） 活性層 ２５ ： 超格子構造 量子井戸層 ： Ｉｎ0.15Ｇａ0.85Ｎ （3.5nm） バリア層 ： ＧａＮ （3.5nm） 量子井戸層とバリア層の繰り返し数：1〜10 第２の半導体層２４ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （2〜4μm） 第１の半導体層２３ ： ｎ−ＧａＮ：Ｓｉ （1〜5μm） バッファ層２２ ： ＡｌＮ （50〜200nm） 基板２１ ： シリコン （300μm）
【００１９】上記において、第１及び第２の半導体層２
３、２４によってｎクラッド層が構成される。バッファ
層はＡｌＧａＮ（１０％以上）から形成することもでき
る。第２の半導体層２４は活性層２５側の低電子濃度ｎ
層とバッファ層２２側の高電子濃度ｎ+層とからなる２
層構造とすることができる。活性層２５は超格子構造の
ものに限定されず、シングルへテロ型、ダブルへテロ型
及びホモ接合型のものなどを用いることができる。活性
層２５とｐクラッド層２６との間にマグネシウム等のア
クセプタをドープしたバンドギャップの広いＡｌXＩｎY
Ｇａ1-X-YＮ（X=0,Y=0,X=Y=0を含む）層を介在させるこ
とができる。これは活性層２５中に注入された電子がｐ
クラッド層２６に拡散するのを防止するためである。ｐ
クラッド層２６を活性層２５側の低ホール濃度ｐ層と電
極２７側の高ホール濃度ｐ+層とからなる２層構造とす
ることができる。
３、２４によってｎクラッド層が構成される。バッファ
層はＡｌＧａＮ（１０％以上）から形成することもでき
る。第２の半導体層２４は活性層２５側の低電子濃度ｎ
層とバッファ層２２側の高電子濃度ｎ+層とからなる２
層構造とすることができる。活性層２５は超格子構造の
ものに限定されず、シングルへテロ型、ダブルへテロ型
及びホモ接合型のものなどを用いることができる。活性
層２５とｐクラッド層２６との間にマグネシウム等のア
クセプタをドープしたバンドギャップの広いＡｌXＩｎY
Ｇａ1-X-YＮ（X=0,Y=0,X=Y=0を含む）層を介在させるこ
とができる。これは活性層２５中に注入された電子がｐ
クラッド層２６に拡散するのを防止するためである。ｐ
クラッド層２６を活性層２５側の低ホール濃度ｐ層と電
極２７側の高ホール濃度ｐ+層とからなる２層構造とす
ることができる。
【００２０】各半導体層は周知のＭＯＶＰＥ法により形
成される。この成長法においては、アンモニアガスと３
族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱さ
れた基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結
晶を基板の上に成長させる。
成される。この成長法においては、アンモニアガスと３
族元素のアルキル化合物ガス、例えばトリメチルガリウ
ム（ＴＭＧ)、トリメチルアルミニウム（ＴＭＡ）やト
リメチルインジウム（ＴＭＩ）とを適当な温度に加熱さ
れた基板上に供給して熱分解反応させ、もって所望の結
晶を基板の上に成長させる。
【００２１】第１の半導体層２３を形成した後、この半
導体層を基板と共に室温まで放冷する。これにより、第
１の半導体層２３の結晶構造にクラックが発生する。そ
の後、第２の半導体層２４の成膜温度まで基板及び半導
体層を昇温し、第２の半導体層２４を成長させる。以下
の半導体層は一般的な方法で形成される。
導体層を基板と共に室温まで放冷する。これにより、第
１の半導体層２３の結晶構造にクラックが発生する。そ
の後、第２の半導体層２４の成膜温度まで基板及び半導
体層を昇温し、第２の半導体層２４を成長させる。以下
の半導体層は一般的な方法で形成される。
【００２２】透光性電極２７は金を含む薄膜であり、ｐ
クラッド層２６の上面の実質的な全面を覆って積層され
る。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着
により透光性電極２７の上に形成される。ｎ電極２９
は、蒸着により基板２１へ取り付けられる。
クラッド層２６の上面の実質的な全面を覆って積層され
る。ｐ電極２８も金を含む材料で構成されており、蒸着
により透光性電極２７の上に形成される。ｎ電極２９
は、蒸着により基板２１へ取り付けられる。
【００２３】従来技術では、前述の課題により実現不可
能であったが、実施例の発光ダイオード２０の作製が可
能となった。
能であったが、実施例の発光ダイオード２０の作製が可
能となった。
【００２４】この発明は上記発明の実施の形態及び実施
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る種々の変形態
様を包含する。
例の記載に何ら限定されるものではなく、特許請求の範
囲を逸脱しない範囲で当業者が想到し得る種々の変形態
様を包含する。
【００２５】以下、次の事項を開示する。 (7) ＧａＮ系半導体からなる素子を製造する方法であ
って、シリコン基板の上に、バッファ層を介して、第１
の温度でｎ伝導型の第１の半導体層を成長させる第１の
ステップと、前記シリコン基板と前記第１の半導体層を
第２の温度まで降温する第２のステップと、再び前記第
１の温度まで昇温して、前記第１の半導体層の上に更に
ｎ伝導型の第１の半導体層を成長させる第３のステップ
と、前記第１の温度より低くかつ前記第２の温度より高
い第４の温度で活性層を形成する第４のステップと、を
含んでなるＧａＮ系半導体素子の製造方法。
って、シリコン基板の上に、バッファ層を介して、第１
の温度でｎ伝導型の第１の半導体層を成長させる第１の
ステップと、前記シリコン基板と前記第１の半導体層を
第２の温度まで降温する第２のステップと、再び前記第
１の温度まで昇温して、前記第１の半導体層の上に更に
ｎ伝導型の第１の半導体層を成長させる第３のステップ
と、前記第１の温度より低くかつ前記第２の温度より高
い第４の温度で活性層を形成する第４のステップと、を
含んでなるＧａＮ系半導体素子の製造方法。
【００２６】(8) 前記第２のステップでは、前記シリ
コン基板と前記第１の半導体層とを放冷により室温まで
降温する、ことを特徴とする(7)に記載のＧａＮ系半導
体素子の製造方法。
コン基板と前記第１の半導体層とを放冷により室温まで
降温する、ことを特徴とする(7)に記載のＧａＮ系半導
体素子の製造方法。
【００２７】(9) 前記第２のステップは前記第１の半
導体層の結晶構造にクラックを生じさせること、を特徴
とする(7)に記載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。
導体層の結晶構造にクラックを生じさせること、を特徴
とする(7)に記載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。
【図１】図１はシリコン製の基板とＧａＮ系半導体層と
の熱膨張率の差に起因するウエハの反りを説明する図で
ある。
の熱膨張率の差に起因するウエハの反りを説明する図で
ある。
【図２】図２は本発明の概念図である。
【図３】図３はこの発明の他の実施態様の概念図であ
る。
る。
【図４】図４はこの発明の実施例の発光ダイオードの構
成を示す図である。
成を示す図である。
１、１１、２１ 基板 ５、１２、１２’ クラック １３、１３’、２３ 第１の半導体層 １４、２４ 第２の半導体層 １５、２５ 活性層 ２０ 発光ダイオード
Claims (6)
- 【請求項１】 ＧａＮ系半導体からなる素子構造と、前
記ＧａＮ系半導体より小さい熱膨張係数を有する基板と
を備えてなる半導体素子であって、 前記基板の上に、その結晶構造にクラックのある第１の
半導体層、その結晶構造に実質的なクラックを持たない
第２の半導体層及び活性層が順に積層されていることを
特徴とするＧａＮ系半導体素子。 - 【請求項２】 前記基板はシリコンからなることを特徴
とする請求項１に記載のＧａＮ系半導体素子。 - 【請求項３】ＧａＮ系半導体からなる半導体素子を製造
する方法であって、 前記ＧａＮ系半導体よりも熱膨張係数が小さい材料から
なる基板の上に第１の半導体層を形成し、 該第１の半導体層の結晶構造にクラックを発生させ、 該クラックの発生された第１の半導体層の上に第２の半
導体層を形成し、 その後、活性層を形成する、ことを特徴とするＧａＮ系
半導体素子の製造方法。 - 【請求項４】ＧａＮ系半導体からなる半導体素子を製造
する方法であって、 第１の温度でシリコン基板の上に第１の半導体層を形成
する第１のステップと、 該第１の半導体層を前記基板とともに第２の温度まで降
温する第２のステップと、 その後、昇温して第３の温度で第２の半導体層を形成す
る第３のステップと、 その後、前記第２の温度以上の温度である第４の温度で
活性層を形成する第４のステップと、からなるＧａＮ系
半導体素子の製造方法。 - 【請求項５】前記第２の温度は室温である、ことを特徴
とする請求項４に記載のＧａＮ系半導体素子の製造方
法。 - 【請求項６】前記第２のステップは前記第１の半導体層
の結晶構造にクラックを生じさせること、を特徴とする
請求項４に記載のＧａＮ系半導体素子の製造方法。
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1997
- 1997-10-10 JP JP29346497A patent/JP3557876B2/ja not_active Expired - Fee Related
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