JPS617621A - 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 - Google Patents
窒化ガリウム半導体装置の製造方法Info
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- JPS617621A JPS617621A JP59127936A JP12793684A JPS617621A JP S617621 A JPS617621 A JP S617621A JP 59127936 A JP59127936 A JP 59127936A JP 12793684 A JP12793684 A JP 12793684A JP S617621 A JPS617621 A JP S617621A
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は結晶性が良質で組立工程が容易な窒化ガリウム
半導体装置の製造方法に関するものである。
半導体装置の製造方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
窒化ガリウム(以下GaNと記す)は直接遷移ケの広い
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
バンドギャップを有する半導体で青色発光素子の材料と
して有望視されている。
GaNは、大きな単結晶がなかなか実現できず、通常サ
ファイア基板上に気相法によりエピタキシャル成長させ
たものが用いられている。しかし、サファイアとGaN
oC面内の格子の不整合が13.9%と大きく、サファ
イアとGaNの界面に大きな応力が加わシ、ミスフィツ
ト転位が発生するなど、GaNの結晶性の悪化の原因と
なっている。
ファイア基板上に気相法によりエピタキシャル成長させ
たものが用いられている。しかし、サファイアとGaN
oC面内の格子の不整合が13.9%と大きく、サファ
イアとGaNの界面に大きな応力が加わシ、ミスフィツ
ト転位が発生するなど、GaNの結晶性の悪化の原因と
なっている。
また、GaNはイオン結合の強い結晶でシリコン(Si
)や砒化ガリウム(GaAs )などの共有結合性の結
晶に比較して結晶が不完全で窒素(N)の空孔などの結
晶欠陥を多く含んでいる。このGaNの結晶では窒素の
空孔はドナーとして振舞うので不純物を添加しなくても
低抵抗のn型半導体となる。そこでアクセプタ不純物を
添加してもそのほとんどが電荷補償で費やされ、せいぜ
い絶縁体になるか、あるいは高抵抗のp型(π型ともい
う)の半導体になる程度でなかなか低抵抗のp型半導体
が得られない゛。このためG a Nの青色発光素子は
完全なpn接合ではなく、□概ねi(π)−−接合構造
である。
)や砒化ガリウム(GaAs )などの共有結合性の結
晶に比較して結晶が不完全で窒素(N)の空孔などの結
晶欠陥を多く含んでいる。このGaNの結晶では窒素の
空孔はドナーとして振舞うので不純物を添加しなくても
低抵抗のn型半導体となる。そこでアクセプタ不純物を
添加してもそのほとんどが電荷補償で費やされ、せいぜ
い絶縁体になるか、あるいは高抵抗のp型(π型ともい
う)の半導体になる程度でなかなか低抵抗のp型半導体
が得られない゛。このためG a Nの青色発光素子は
完全なpn接合ではなく、□概ねi(π)−−接合構造
である。
第1図は、従来のGaN発光素子の概略断面図であり、
サファイア基板1の上に厚さ100μm程度のn型Ga
N層2と、さらに、この上に亜鉛(Zn)を添加した高
比抵抗のi(π)型GaN層3を厚さ1μm程度に形成
したもので、とのi(π)型GaN層3上には金属の電
極層゛4を設けてそれに金属細線5を圧着する。ところ
が、サファイアは電気的に完全な絶縁体であり、n型G
aN層2への電極形成はなかなか面倒である。
サファイア基板1の上に厚さ100μm程度のn型Ga
N層2と、さらに、この上に亜鉛(Zn)を添加した高
比抵抗のi(π)型GaN層3を厚さ1μm程度に形成
したもので、とのi(π)型GaN層3上には金属の電
極層゛4を設けてそれに金属細線5を圧着する。ところ
が、サファイアは電気的に完全な絶縁体であり、n型G
aN層2への電極形成はなかなか面倒である。
そこで、表面のi(π)型GaN層3に開口を形成し、
n型GaN層2と接触する方法も考えられるが、GaN
結晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的な
エツチングが困難である。また非常に硬い□′物質であ
るために機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第
1図に示すようにn型GaN層2の側面にインジウム電
極部6を設け、他方の電極部7との間を針状細線8によ
り金属ステム9に電気的に接続する方策が用いられる。
n型GaN層2と接触する方法も考えられるが、GaN
結晶は化学的に安定性の高い物質で薬品による化学的な
エツチングが困難である。また非常に硬い□′物質であ
るために機械的な窓あけも困難である。そこで通常は第
1図に示すようにn型GaN層2の側面にインジウム電
極部6を設け、他方の電極部7との間を針状細線8によ
り金属ステム9に電気的に接続する方策が用いられる。
しかし、この部位へのインジウム電極6形成ならびに針
状細線8の接続作業は至難であり製造性の悪いものであ
った。
状細線8の接続作業は至難であり製造性の悪いものであ
った。
発明の目的
本発明は、サファイアとGaNの格子不整合が大きいた
め、これらの中間の格子定数を有する結晶をバッファ層
としてサファイアとGaN層の間に設けることにより良
質の結晶性を有するGaN層を成長するとともに、この
バッファ層を選択的に除去することによシ、GaN半導
体素子の上面と下面に電極を形成することができる方法
を提供するものである。
め、これらの中間の格子定数を有する結晶をバッファ層
としてサファイアとGaN層の間に設けることにより良
質の結晶性を有するGaN層を成長するとともに、この
バッファ層を選択的に除去することによシ、GaN半導
体素子の上面と下面に電極を形成することができる方法
を提供するものである。
発明の*X
本発明は、要約するに、サファイア基板上にバッファ層
として窒化アルミニウム(以下AQNと記す)層を形成
した後、前記AffiN膜上にGaN層を形成し、つい
で、水あるいは酸性溶液あるいはアルカリ性溶液により
前記AQN層を選択的に溶解除去し、サファイア基板よ
りGaNをはく離させる工程をそなえたものであり、こ
れにより、GaN層の結晶性が良質になるとともに、G
aN層の上面と下面に電極を形成することができるので
、GaNの半導体装置が通常のワイヤボンド技術で組立
可能になりGaN半導体装置の製造性が大幅に向上する
。
として窒化アルミニウム(以下AQNと記す)層を形成
した後、前記AffiN膜上にGaN層を形成し、つい
で、水あるいは酸性溶液あるいはアルカリ性溶液により
前記AQN層を選択的に溶解除去し、サファイア基板よ
りGaNをはく離させる工程をそなえたものであり、こ
れにより、GaN層の結晶性が良質になるとともに、G
aN層の上面と下面に電極を形成することができるので
、GaNの半導体装置が通常のワイヤボンド技術で組立
可能になりGaN半導体装置の製造性が大幅に向上する
。
実施例の説明
つぎに本発明を実施例により詳しく説明する。
0面のサファイア基板上に、有機金属熱分解法(MOC
VD法)によりトリメチルアルミニウム(TMA)とア
ンモニア(NH3)を反応させ、1200℃の温度でま
ず、AQN層を約5μm成長させる。さらに、成長温度
を950℃に低下させ、トリメチルアルミニウムの代り
にトリメチルガリウム(TMG)を導入し、アンモニア
(NH3)と反応させ、n型のGaN層を約100μm
の厚さで成長させ、引きつづきアクセプタ不純物として
ジメチル亜鉛(DMZ)により亜鉛を添加した絶縁性の
GaN層を約1μmの厚さに成長させる。
VD法)によりトリメチルアルミニウム(TMA)とア
ンモニア(NH3)を反応させ、1200℃の温度でま
ず、AQN層を約5μm成長させる。さらに、成長温度
を950℃に低下させ、トリメチルアルミニウムの代り
にトリメチルガリウム(TMG)を導入し、アンモニア
(NH3)と反応させ、n型のGaN層を約100μm
の厚さで成長させ、引きつづきアクセプタ不純物として
ジメチル亜鉛(DMZ)により亜鉛を添加した絶縁性の
GaN層を約1μmの厚さに成長させる。
C面内のサファイアとGaNの格子不整合は、13.9
%と大きく、GaN層の厚さが厚くなるとは30μm以
上の厚さに成長することは不可能であったが、AQNと
GaNの格子不整合は2.4%と小さく、サファイアと
GaN0間にバッフ7層としてAQN層を設ける事によ
り、100μmのGaN層を形成することができる。こ
のように、AQNのバッフ1層の形成によシ、結晶性が
良質なGaN層を得ることができる。
%と大きく、GaN層の厚さが厚くなるとは30μm以
上の厚さに成長することは不可能であったが、AQNと
GaNの格子不整合は2.4%と小さく、サファイアと
GaN0間にバッフ7層としてAQN層を設ける事によ
り、100μmのGaN層を形成することができる。こ
のように、AQNのバッフ1層の形成によシ、結晶性が
良質なGaN層を得ることができる。
次に、このように成長したウェハを沸騰した水あるいは
塩酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアル
カリ性溶液に浸すと、GaNとすファイアは化学的に極
めて安定な物質であるが、AQNには弱い潮解性の性質
があるために、AQNだけが選択的に溶解除去される。
塩酸等の酸性溶液あるいは、水酸化ナトリウム等のアル
カリ性溶液に浸すと、GaNとすファイアは化学的に極
めて安定な物質であるが、AQNには弱い潮解性の性質
があるために、AQNだけが選択的に溶解除去される。
こうして、GaN層をサファイア基板からはく離したの
ち、GaN層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウ
ム(AQ )膜を蒸着形成し、これにバター木ングを
行い電極を形成する。
ち、GaN層の上面と下面に金属膜たとえばアルミニウ
ム(AQ )膜を蒸着形成し、これにバター木ングを
行い電極を形成する。
第2図は金属ステム9上に本発明の方法で形成したGa
N半導体装置を組み込んだものの概略断固であり、銀ペ
ーストにより下面電極1oと金属ステム9を電気的に接
続し、上面電極4に関しては金属細線5を用いて通常の
ワイヤボンディング技術で電極接続を行なったものであ
る。
N半導体装置を組み込んだものの概略断固であり、銀ペ
ーストにより下面電極1oと金属ステム9を電気的に接
続し、上面電極4に関しては金属細線5を用いて通常の
ワイヤボンディング技術で電極接続を行なったものであ
る。
発明の効果
本発明によれば、サファイアとG a N層の間にバッ
ファ層としてAQN層を形成することにより、サファイ
アとGaNの格子不整合に起因する応力を緩和してGa
Nの結晶性が大幅に良質になるとともに、このAQN層
の選択的に除去が行われ、この技術を用いることにより
GaN結晶を用いる単導体装置で上面と下面に電極形成
が可能になり、製造性が格段に向上する。
ファ層としてAQN層を形成することにより、サファイ
アとGaNの格子不整合に起因する応力を緩和してGa
Nの結晶性が大幅に良質になるとともに、このAQN層
の選択的に除去が行われ、この技術を用いることにより
GaN結晶を用いる単導体装置で上面と下面に電極形成
が可能になり、製造性が格段に向上する。
第1図は従来例のGaN発光素子の概略断面図、第2図
は本発明の実施例で得られたGaN発光素子の概略断面
図である。 1・・・・・・サファイア基板1,2・・・・・・n型
GaN層、3・・・・・・i(π)型GaN層、4,1
0・・・・・・電極層、6・・・・・・金属細線(ボン
ディングワイヤ)、6,7・・・・・・インジウム電極
、8・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図
は本発明の実施例で得られたGaN発光素子の概略断面
図である。 1・・・・・・サファイア基板1,2・・・・・・n型
GaN層、3・・・・・・i(π)型GaN層、4,1
0・・・・・・電極層、6・・・・・・金属細線(ボン
ディングワイヤ)、6,7・・・・・・インジウム電極
、8・・・・・・針状細線。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 第2図
Claims (4)
- (1)結晶基板上に窒化アルミニウム層を形成したのち
、前記窒化アルミニウム層上に窒化ガリウム層を形成し
、前記窒化アルミニウム層を選択的に除去して、前記窒
化ガリウム層を前記サファイア基板からはく離すること
を特徴とする窒化ガリウム半導体装置の製造方法。 - (2)窒化ガリウム層が絶縁性もしくはp型領域とn型
領域からなることを特徴とする特許請求の範囲第1項記
載の窒化ガリウム半導体装置の製造方法。 - (3)窒化アルミニウム層の除去が水または酸性または
アルカリ性溶液により溶解させることを特徴とする特許
請求の範囲第1項記載の窒化ガリウム半導体装置の製造
方法。 - (4)結晶基板がサファイアでなる特許請求の範囲第1
項に記載の窒化ガリウム半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59127936A JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP59127936A JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS617621A true JPS617621A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14972295
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP59127936A Pending JPS617621A (ja) | 1984-06-21 | 1984-06-21 | 窒化ガリウム半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS617621A (ja) |
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- 1984-06-21 JP JP59127936A patent/JPS617621A/ja active Pending
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