WO2001069663A1 - Production method of iii nitride compound semiconductor and iii nitride compound semiconductor element - Google Patents

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iii nitrides
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Masayoshi Koike
Yuta Tezen
Hiroshi Yamashita
Seiji Nagai
Toshio Hiramatsu
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Toyoda Gosei Co., Ltd.
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Description

明 細 書

I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 技 術 分 野

本 発 明 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 及 び 半 導 体 素 子 に 関 す る 。 特 に 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 ( E L O ) 成 長 を 用 い る 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 及 び そ の 方 法 に よ り 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 上 に 素 子 層 を 形 成 し て 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に 関 す る 。 尚 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 、 例 え ば A 1 N、 G a N、 I n N の よ う な 2 元 系 、 Aし Ga卜 、 A 1 I η , N, Gax l n ,一 ( レ、 ず れ も 0 < x < 1 ) の よ う な 3 元 系 、 A l x G a y l ri i - x y N ( 0く Xく 1 , 0 < y < 1 , 0 < x + y < 1 ) の 4 元 系 を 包 括 し た 一 般 式 Aし Gay I n : - - y N ( 0 ≤ X ≤ 1 , 0 ≤ y≤ 1 , 0 ≤ x + y≤ l ) で 表 さ れ る も の 力 s あ る 。 な お 、 本 明 細 書 に お い て は 、 特 に 断 ら な い 限 り 、 単 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 言 う 場 合 は 、 伝 導 型 を p 型 あ る い は n 型 に す る た め の 不 純 物 が ド ー プ さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を も 含 ん だ 表 現 と す る 。 背 景 技 術

I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 例 え ば 発 光 素 子 と し た 場 合 、 発 光 ス ペ ク ト ル が 紫 外 か ら 赤 色 の 広 範 囲 に 渡 る 直 接 遷 移 型 の 半 導 体 で あ り 、 発 光 ダ イ ォ ー ド ( LE D )や レ - ザ ダ イ ォ 一 ド ( L D )等 の 発 光 素 子 に 応 用 さ れ て い る 。 ま た そ の ノ ン ド ギ ャ ッ プ が 広 い た め 、 他 の 半 導 体 を 用 い た 素 子 よ り も 高 温 に お い て 安 定 し た 動 作 を 期 待 で き る こ と か ら 、 F E T 等 ト ラ ン ジ ス タ へ の 応 用 も 盛 ん に 閧 発 さ れ て レ、 る 。 ま た 、 ヒ 素 ( A s )を 主 成 分 と し て レ、 な い こ と で 、 環 境 面 か ら も 様 々 な 半 導 体 素 子 一 般 へ の 開 発 が 期 待 さ れ て い る 。 こ の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で は 、 通 常 、 サ フ ァ イ ア を 基 板 と し て 用 レ、 、 そ の 上 に 形 成 し て い る 。 こ の 際 、 特 閧 平 9 一 1 9 9 7 5 9 号 公 報 記 載 の 如 く 、 多 重 層 か ら 成 る 層 を ノ ッ フ ァ 層 と す る も の も 公 知 で あ る 。 発 明 の 開 示

し か し な が ら 、 サ フ ァ イ ア 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 形 成 す る と 、 サ フ ァ イ ア と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と の 格 子 定 数 の ミ ス フ ィ ッ ト に よ り 転 位 が 発 生 し 、 こ の た め 素 子 特 性 が 良 く な い と い う 問 題 が あ る 。 こ の ミ ス フ ィ ッ ト に よ る 転 位 は 半 導 体 層 を 縦 方 向 ( 基 板 面 に 垂 直 方 向 ) に 貫 通 す る 貫 通 転 位 で あ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 中 に 1 0 9 c m— 2 程 度 の 転 位 が 伝 搬 し て し ま う と い う 問 題 が あ る 。 こ れ は 組 成 の 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 各 層 を 最 上 層 ま で 伝 搬 す る 。 こ れ に よ り 例 え ば 発 光 素 子 の 場 合 、 L D の 閾 値 電 流 、 L D 及 び L E D の 素 子 寿 命 な ど の 素 子 特 性 が 良 く な ら な い と い う 問 題 が あ っ た 。 ま た 、 他 の 半 導 体 素 子 と し て も 、 欠 陥 に よ り 電 子 が 散 乱 す る こ と か ら 、 移 動 度 ( モ ピ リ テ ィ ) の 低 い 半 導 体 素 子 と な る に と ど ま っ て い た 。 こ れ ら は 、 他 の 基 板 を 用 い る 場 合 も 同 様 で あ っ た 。

こ れ に つ い て 、 図 3 6 の 模 式 図 で 説 明 す る 。 図 3 6 は 、 基 板 9 1 と 、 そ の 上 に 形 成 さ れ た ノ ヅ フ ァ 層 9 2 と 、 更 に そ の 上 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 を 示 し た も の で あ る 。 基 板 9 1 と し て は サ フ ァ イ ア な ど 、 ノ ッ フ ァ 層 9 2 と し て は 窒 ィ匕 ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 N )な ど が 従 来 用 い ら れ て い る 。 窒 化 ア ル ミ ニ ゥ ム ( A 1 N ) の ノ ' ッ フ ァ 層 9 2 は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 9 1 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 と の ミ ス フ ィ ッ ト を 緩 和 さ せ る 目 的 で 設 け ら れ て い る も の で あ る が 、 そ れ で も 転 位 の 発 生 を 0 と す る こ と は で き な い 。 こ の 転 位 発 生 点 9 0 ◦ か ら 、 縦 方 向 ( 基 板 面 に 垂 直 方 向 ) に 貫 通 転 位 9 0 1 が 伝 播 し 、 そ れ は バ ッ フ ァ 層 9 2 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 を も 貫 い て い く 。 こ う し て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 の 上 層 に 、 所 望 の 様 々 な I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 積 層 し て 半 導 体 素 子 を 形 成 し ょ う と す る と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 の 表 面 に 達 し た 転 位 9 0 2 か ら 、 半 導 体 素 子 を 貫 通 転 位 が 更 に 縦 方 向 に 伝 搬 し て レ、 く こ と と な る 。 こ の よ う に 、 従 来 の 技 術 で は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 際 、 転 位 の 伝 搬 を 阻 止 で き な い と レ、 う 問 題 が あ っ た 。

ま た 、 近 年 、 貫 通 転 位 を 防 止 す る た め に 、 横 方 向 成 長 ' を 用 い る 技 術 が 閧 発 さ れ て い る 。 こ れ は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 、 ま た は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 上 に 一 部 ス ト ラ イ プ 状 の 窓 の 形 成 さ れ た 酸 化 ケ ィ 素 、 タ ン グ ス 夕 テ ン 等 か ら な る マ ス ク を 形 成 し て 、 窓 部 の 半 導 体 を 核 と し て 、 マ ス ク 上 に 横 方 向 成 長 さ せ る も の で あ る 。 さ ら に 、 ペ ン デ ィ ォ E L 0 と 呼 ば れ る 、 横 方 向 成 長 部 分 が 基 板 に 対 し て 浮 い て 形 成 さ れ る 成 長 方 法 も 開 発 さ れ て い る 。 と こ ろ が マ ス ク を 用 レ、 る E L 〇 の 場 合 に は 、 マ ス ク 上 面 が 結 晶 成 長 の 核 と な る 半 導 体 層 の 窓 の 部 分 よ り も 高 い 位 置 に あ る た め 、 結 晶 成 長 は 窓 部 の 半 導 体 を 核 と し て 縦 方 向 に 一 旦 成 長 し た の ち 、 マ ス ク を 回 り 込 む よ う に マ ス ク 上 で 横 方 向 成 長 す る も の で あ る 。 こ の た め 、 マ ス ク 角 部 で の 転 位 、 歪 み の 発 生 が 多 く 、 こ の 部 分 で 発 生 し た 貫 通 転 位 が 貫 通 転 位 の 減 少 を 抑 制 し て い る と い う 問 題 が あ る 。 ま た 、 ペ ン デ ィ ォ E L 0 に お い て も 、 結 晶 成 長 の 核 と な る 層 の 上 面 に は や は り マ ス ク が 形 成 さ れ て い る の で 、 こ の マ ス ク の 上 に 回 り 込 み 成 長 す る と き に 、 角 部 で 同 様 に 貫 通 転 位 が 発 生 す る と い う 問 題 が あ る 。

本 発 明 は 上 記 の 課 題 を 解 決 す る た め に な さ れ た も の で あ り 、 そ の 目 的 は 、 貫 通 転 位 の 発 生 を 抑 制 し た I I I 族 窒 ィ匕 物 系 化 合 物 半 導 体 を 製 造 す る こ と で あ る 。

本 発 明 は 、 マ ス ク を 用 い な い E L 0 及 び マ ス ク を 用 い た E L 0 に お い て 、 さ ら に 、 貫 通 転 位 を 減 少 さ せ て 、 結 晶 品 質 を 改 善 す る こ と で あ る 。

上 記 の 課 題 を 解 決 す る た め 、 第 1 の 特 徴 の 発 明 は 、 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を エ ッ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 異 な る 層 の 面 を 底 部 に 露 出 さ せ る よ う 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 本 明 細 書 で 基 底 層 と は 、 単 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 場 合 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 少 な く と も 1 層 含 む 多 重 層 を 一 括 し て 表 現 す る た め に 用 レヽ る 。 ま た 、 こ こ で 島 状 態 と は 、 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 段 差 の 上 段 の 様 子 を 概 念 的 に 言 う も の で あ っ て 、 必 ず し も 各 々 が 分 離 し た 領 域 を 言 う も の で な く 、 ウ エ ノヽ 上 全 体 を ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 に 形 成 す る な ど の よ う に 極 め て 広 い 範 HI に お い て 段 差 の 上 段 が 連 続 し て い て も 良 レゝ も の と す る 。 ま た 、 段 差 の 側 面 と は 必 ず し も 基 板 面 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 に 対 し て 垂 直 と な る も の を 言 う も の で な く 、 斜 め の 面 で も 良 い こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 特 に 言 及 さ れ な い 限 り 以 下 の 請 求 項 で も 同 様 と す る 。

ま た 、 第 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 段 差 の 底 部 の 幅 は 、 底 部 の 露 出 し た 前 記 異 な る 層 の 面 に 縦 方 向 成 長 が 始 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 又 は 第 2 の 特 徴 の 発 明 に お い て 、 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 - 2 ◦ } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 3 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 こ こ で 同 組 成 と は 、 ド 一 プ 程 度 の 差 ( モ ル 比 1 パ ー セ ン ト 未 満 の 差 ) は 無 視 す る も の と す る 。

ま た 、 第 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 4 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 異 な る 層 が 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 組 成 の 異 な る 第 3 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 6 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 5 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 Ί の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 5 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 笫 5 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 で あ る

ま た 、 第 9 の 特 徴 の 発 明 は 、 基 板 上 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を 基 板 上 に 形 成 す る 工 程 と 、 基 底 層 と 基 板 表 面 の 少 な く と ¾ 一 部 と を エ ッ チ ン グ に よ り 肖 IJ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 基 板 面 に 基 底 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 基 底 層 の 形 成 さ れ て い な い 、 基 板 面 の Ρ_Π 部 で あ る 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 基 底 層 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 本 明 細 書 で 基 底 層 と は 、 単 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 場 合 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 少 な く と も 1 層 含 む 多 重 層 を 一 括 し て 表 現 す る た め に 用 い る 。 ま た で 島 状 態 と は 、 エ ツ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 段 差 の 上 段 の 様 子 を 概 念 的 に 言 う も の で あ っ て 、 必 ず し も 各 々 が 分 離 し た 領 域 を 言 う も の で な く 、 ウ エ ノヽ 上 全 体 を ス 卜 ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 に 形 成 す る な ど の よ う に 極 め て 広 い 範 囲 に お い て 段 差 の 上 段 が 連 続 し て い て も 良 い も の と す る 。 ま た 、 段 差 の 側 面 と は 必 ず し も 基 板 面 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 に 対 し て 垂 直 と な る も の を 言 う も の で な く 、 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ れ ら は 特 に 言 及 さ れ な い 限 り 以 下 の 特 徴 で も 同 様 と す る 。

ま た 、 第 1 0 の 特 徴 の 発 明 は 、 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 1 1 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 9 の 特 徴 の 究 明 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 こ こ で 同 組 成 と は 、 ド 一 プ 程 度 の 差 ( モ ル 比 1 パ 一 セ ン ト 未 満 の 差 ) は 無 視 す る も の と す る 。

ま た 、 第 1 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 9 の 特 徴 乃 至 第 1 1 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 1 3 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 9 の 特 徴 乃 至 第 1 1 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 1 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 9 の 特 徴 乃 至 第 1 1 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に カ卩 え て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 で あ る 。

ま た 、 第 1 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー プ さ れ て い る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 底 層 を エ ッ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に な る よ う 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 ェ ツ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 本 明 細 書 で s 底 層 と は 、 単 層 の i l l 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 場 合 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 少 な く と も 1 層 含 む 多 重 層 を 一 括 し て 表 現 す る た め に 用 い る 。 ま た こ こ で 島 状 態 と は 、 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 段 差 の 上 段 の 様 子 を 概 念 的 に 言 う も の で あ っ て 、 必 ず し も 各 々 が 分 離 し た 領 域 を 言 う も の で な く 、 ウ エ ノヽ 上 全 体 を ス 卜 ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 に 形 成 す る な ど の よ う に 極 め て 広 い 範 囲 に お い て 段 差 の 上 段 が 連 続 し て い て も 良 い も の と す る 。 ま た 、 段 差 の 側 面 と は 必 ず し も 基 板 面 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 に 対 し て 垂 直 と な る も の を 言 う も の で な く 、 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 特 に 言 及 さ れ な い 限 り 以 下 の 請 求 項 で も 同 様 と す る 。

ま た 、 第 1 6 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 の 発 明 に お い て 、 主 た る 構 成 元 素 が ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )又 は ガ リ ゥ ム ( G a )で あ り 、 前 記 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 が ィ ン ジ ゥ ム ( I n )又 は タ リ ゥ ム ( T 1 )で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 ま た 、 第 1 7 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 又 は 第 1 6 の 特 徴 の 発 明 に お い て 、 主 た る 構 成 元 素 が 窒 素 ( N )で あ り 、 前 記 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 が リ ン ( P )、 ヒ 素 ( A s )、 ァ ン チ モ ン ( S b )又 は ビ ス マ ス ( B i )で あ る こ と を 特 徴 と す る ま た 、 第 1 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 1 7 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 段 差 の 幅 と 深 さ の 関 係 は 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め さ れ る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 1 9 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 1 8 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 エ ッ チ ン グ は 、 段 差 の 底 部 と し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 2 0 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 1 9 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 力; { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 請 求 項 2 1 に 記 載 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 2 0 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 こ こ で 同 組 成 と は 、 ド 一 ブ 程 度 の 差 ( モ ル 比 1 パ ー セ ン ト 未 満 の 差 ) は 無 視 す る も の と す る 。

ま た 、 第 2 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 2 1 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を .特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 で あ る 。 ま た 、 第 2 3 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 2 1 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 2 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 5 の 特 徴 乃 至 第 2 1 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 力 tl え て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 で あ る 。

ま た 、 第 2 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 3 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 有 し 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る 基 底 層 を エ ッ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 エ ツ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ェ 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 本 明 細 書 で 基 底 層 と は 、 以 下 に 示 す 如 く エ ッ チ ン グ の 深 さ に 関 係 な く 、 一 体 と し て 記 述 す る た め に 用 い る 用 語 で あ る 。 ま た 、 こ こ で 島 状 態 と は 、 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 段 差 の 上 段 の 様 子 を 概 念 的 に 言 う も の で あ っ て 、 必 ず し も 各 々 が 分 離 し た 領 域 を 言 う も の で な く 、 ウ エ ノ、 上 全 休 を ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 に 形 成 す る な ど の よ う に 極 め て 広 い 範 囲 に お い て 段 差 の 上 段 が 連 続 し て い て も 良 い も の と す る 。 ま た 、 段 差 の 側 面 と は 必 ず し も 基 板 面 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 に 対 し て 垂 直 と な る も の を 言 う も の で な く 、 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 特 に 言 及 さ れ な い 限 り 以 下 の 請 求 項 で も 同 様 と す る 。

ま た 、 第 2 6 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 単 結 晶 が 成 長 し な い 温 度 で 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 る バ ッ フ ァ 層 と 、 単 結 晶 が 成 長 す る 温 度 で 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と を 1 周 期 と し て 任 意 周 期 繰 り 返 し 積 層 し た も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 こ こ で 単 結 晶 が 成 長 し な い と は 、 非 晶 質 或 い は 多 結 晶 と な る 場 合 を 言 う 。

ま た 、 第 2 7 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 6 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 ノ、' ッ フ ァ 層 は 、 2 0 0 〜 6 0 0 °C 又 は 1 0 0 0 〜 1 1 8 0 °C に お レ、 て 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 2 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 6 の 特 徴 又 は 第 2 7 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お レヽ て 、 ノ ヅ フ ァ 層 は 、 A 1 x G a ,— , N ( 0 X ^ 1 ) で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 2 9 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 2 8 の 特 徴 の い ず れ か の 発 明 に お い て 、 エ ッ チ ン グ は 、 段 差 の 底 部 と し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 0 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 2 9 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 段 差 の 底 部 の 幅 と 側 面 の 高 さ は 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 1 の 特 徴 の 究 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 0 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 一 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 1 の 特 徴 の 発 明 に お い て 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。 尚 、 こ こ で 同 組 成 と は 、 ド ー プ 程 度 の 差 ( モ ル 比 1 パ ー セ ン ト 未 満 の 差 ) は 無 視 す る も の と す る 。

ま た 、 第 3 3 の 特 徴 の 究 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 2 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 3 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 3 の 特 徴 の い ず れ か の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 で あ る 。

ま た 、 第 3 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 4 の 特 徴 の い ず れ か の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 力 [1 え て 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 で あ る 。

ま た 、 第 3 6 の 特 徴 の 発 明 は 第 1 の 特 徴 乃 至 第 5 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 8 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 異 な る 層 は 、 基 板 面 に 形 成 さ れ た 凹 部 の 底 部 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 7 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 6 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 異 な る 層 は 、 基 板 面 に 形 成 さ れ た 凹 部 の 底 部 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 5 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 8 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 3 9 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 6 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て レヽ る 又 は ド 一 プ さ れ て レ、 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 0 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 の 特 徴 乃 至 第 5 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 8 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る

ま た 、 第 4 1 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 6 の 特 徴 の 特 徴 の M I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 9 の 特 徴 乃 至 第 1 1 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 1 4 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 3 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 1 2 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 最 上 層 は 、 Ξ】Ξ た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 2 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 3 5 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 段 差 を 設 け る 工 程 は 、 基 底 層 を 除 去 し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る か 、 基 底 層 を 除 去 し て 且 つ 基 板 に 凹 部 を 形 成 す る 工 程 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 3 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 段 差 を 設 け る 工 程 は 、 基 底 層 を 除 去 し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る か 、 基 底 層 を 除 去 し て 且 つ 基 板 に 凹 部 を 形 成 す る 工 程 で あ る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 6 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 2 5 の 特 徴 乃 至 第 3 2 の 特 徴 の い ず れ か 又 は 第 3 5 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 7 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 3 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 4 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 6 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー ブ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る ま た 、 第 4 9 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 7 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 0 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 4 2 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 1 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 4 3 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 2 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 8 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 3 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 9 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 4 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 6 の 特 徴 の I 1 1 族 窒 ィヒ 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 5 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 7 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 6 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 4 8 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 7 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 4 9 の 特 徴 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 に お い て 、 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 。

ま た 、 第 5 8 の 特 徴 の 発 明 は 、 第 3 7 の 特 徴 、 第 3 9 の 特 徴 、 第 4 1 の 特 徴 、 第 4 3 の 特 徴 、 第 4 5 の 特 徴 、 第 4 7 の 特 徴 、 第 4 9 の 特 徴 、 第 5 1 の 特 徴 、 第 5 3 の 特 徴 又 は 第 5 5 の 特 徴 の 発 明 に お い て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 は 、 発 光 素 子 と し た こ と を 特 徴 と す る 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 概 略 を 図 1 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。 尚 、 図 1 で は 、 従 属 請 求 項 の 説 明 及 び 理 解 を 助 け る た め 基 板 1 及 び バ 、ソ フ ァ 層 2 を 有 す る 図 を 示 し て い る が 、 本 ¾ 明 は 、 縦 方 向 に 貫 通 転 位 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 、 縦 方 向 の 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る も の で あ り 、 基 板 1 及 び バ ッ フ ァ 層 2 は 本 発 明 に 必 須 の 要 素 で は な い 。 以 下 、 基 板 1 面 上 に 、 ノ ッ フ ァ 層 2 を 介 し て 形 成 さ れ た 、 縦 方 向 ( 基 板 面 に 艇 直 方 向 ) に 貫 通 転 位 を 有 す る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 を 用 い て 本 発 明 を 適 用 す る 例 で 、 本 発 明 の 作 用 効 果 の 要 部 を 説 明 す る 。 こ の 場 合 、 ノ、' ッ フ ァ 層 2 が 異 な る 層 で あ る 。

図 1 の ( a ) の よ う に 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 を 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に エ ッ チ ン グ し 、 段 差 を 設 け て 底 部 に ノ ヅ フ ァ 層 2 ( 異 な る 層 ) が 露 出 す る よ う 形 成 す る 。 こ う し て 、 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と で 段 差 部 分 を 埋 め つ つ 、 上 方 に も 成 長 さ せ る こ と が で き る 。 こ の と き 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 が 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 部 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 が 有 す る 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ 、 埋 め ら れ た 段 差 部 分 に 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 作 る こ と が で き る ( 第 1 の 特 徴 )。 こ れ に よ り 段 差 の 側 面 を 核 と し て 横 方 向 成 長 す る 部 分 は 、 貫 通 転 位 が 縦 方 向 に 伝 搬 し な い 。 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 及 び ノ ッ フ ァ 層 2 ( 異 な る 層 ) と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 と は ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 不 連 続 面 が ほ と ん ど 無 い な ら ば 、 絶 縁 体 等 に よ る マ ス ク を 有 す る も の と 比 較 し て 縦 方 向 ( 基 板 1 面 の 法 線 方 向 ) へ 電 流 を 流 す 際 、 不 連 続 部 分 に よ り 抵 抗 が 生 じ る .こ と が 無 レヽ 。 ま た 、 構 造 的 に も 安 定 し た も の と す る こ と が で き る 。

こ の と き 、 段 差 部 分 を 埋 め る 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 が 、 段 差 の 下 段 の 底 部 で あ る ノ ッ フ ァ 層 2 ( 異 な る 層 ) か ら 縦 方 向 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し な い か 、 又 は 極 め て 遅 い な ら ば 、 段 差 の 側 面 か ら 横 方 向 に ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し て 向 か い 合 う 段 差 の 側 面 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 と 合 体 す る 方 が 圧 倒 的 に 早 い 。 こ の 時 、 段 差 を 埋 め た 部 分 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 上 部 に は ノ ヅ フ ァ 層 2 ( 異 な る 層 ) か ら は 貫 通 転 位 が 全 く 伝 搬 し な い か 、 或 い は 著 し く 抑 制 さ れ 、 極 め て 良 質 な 結 晶 領 域 と す る こ と が で き る ( 第 2 の 特 徴 )。 こ の 場 合 、 図 1 の ( c ) の よ う に 異 な る 層 上 方 に 空 洞 が 残 る こ と と な る 。 そ の 上 部 は 両 側 の 段 差 の 側 面 を 核 と し て 成 長 し て き た 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の 成 長 面 の 合 休 が 生 じ て い る 。

上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 の 段 差 の 側 面 が { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 3 の 特 徴 )。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 つ こ と が で き る 。 ま た 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る な ら ば 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 容 易 に 実 現 可 能 で あ る

( 第 4 の 特 徴 )。 ま た 、 異 な る 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 組 成 の 異 な る 第 3 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で 形 成 す れ ば 、 少 な く と も 初 期 段 階 に お い て は 異 な る 層 力ゝ ら の 縦 方 向 成 長 を 小 さ い も の と す る こ と も 可 能 で あ る ( 第 5 の 特 徴 )。

以 上 の よ う な 方 法 に よ り 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 層 3 1 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 抑 制 し 構 造 的 に 安 定 な も の と す る 一 方 、 不 連 続 面 に よ る 抵 抗 増 加 を 伴 わ な い で 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 を 形 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 1 で は 基 板 面 に 垂 直 な 側 面 を 持 つ 段 差 を 形 成 す る も の を 示 し た が 、 本 究 明 は こ れ に 限 ら れ ず 、 段 差 の 側 面 は 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 以 下 の 説 明 で も 同 様 で あ る 。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 欠 陥 の 少 な い 、 移 動 度 の 大 き い 層 を 有 す る 半 導 体 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 6 の 特 徴 )。

上 記'の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 発 光 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 素 子 寿 命 、 或 い は L D の 閾 値 の 改 善 さ れ た 発 光 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 7 の 特 徴 )。

ま た 、 上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 の み を そ の 他 の 層 か ら 分 離 す る こ と で 、 転 位 等 結 晶 欠 陥 の 著 し く 抑 制 さ れ た 結 晶 性 の 良 い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 得 る こ と が で き る ( 第 8 の 特 徴 )。 尚 「 略 全 部 除 去 と は 、 製 造 上 の 簡 便 さ か ら 、 一 部 貫 通 転 位 の 残 っ た 部 分 を 含 ん で い た と し て も 本 発 明 に 包 含 さ れ る こ と を 示 す も の で あ る 。

他 の 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 概 略 を 図 1 2 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。 尚 、 図 1 2 で は 、 他 の 関 連 す る 特 徴 の 発 明 の 説 明 及 び 理 解 を 助 け る た め 基 板 2 0 0 1 及 び ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 を 有 す る 図 を 示 し て い る が 、 本 発 明 は 、 縦 方 向 に 貫 通 転 位 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 、 縦 方 向 の 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る も の で あ り 、 ノ ヅ フ ァ 層 2 0 0 2 は 本 発 明 に 必 須 の 要 素 で は な レヽ 。 以 下 、 図 1 2 の ( a ) の よ う に 、 基 板 2 0 0 1 面 上 に 、 バ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 を 介 し て 形 成 さ れ た 、 縦 方 向 ( 基 板 面 に 垂 直 方 向 ) に 貫 通 転 位 を 有 す る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 を 用 い て 本 発 明 を 適 用 す る 例 で 、 本 発 明 の 作 用 効 果 の 要 部 を 説 明 す る 。 尚 、 ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 と 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 が 基 底 層 を 形 成 す る 。

図 1 2 の ( b ) の よ う に 、 基 底 層 と 基 板 2 0 0 1 を 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に エ ッ チ ン グ し て 削 り 、 段 差 を 設 け る 。 段 差 の 下 段 は 基 板 2 0 0 1 の 凹 部 で あ る 。 こ こ で 図 1 2 の ( c ) の よ う に 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 2 0 3 2 を 、 ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 と 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 と か ら な る 基 底 層 を 核 と し て 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 。 こ う し て 、 段 差 の 上 段 の 上 面 2 0 3 1 a 及 び 側 面 2 0 3 1 b を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 2 0 3 2 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と で 段 差 部 分 を 埋 め つ つ 、 基 板 2 0 0 1 凹 部 の 上 面 2 0 0 1 a と の 間 に 間 隙 を 形 成 し つ つ 、 上 方 に も 成 長 さ せ る こ と が で き る 。 こ の と き 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 2 0 3 2 が 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 部 は 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 が 有 す る 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ 、 埋 め ら れ た 段 差 部 分 に 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 作 る こ と が で き る ( 第 9 の 特 徴 )。 こ れ に よ り 、 段 差 の 側 面 2 0 3 1 b を 核 と し て 、 直 ち に 横 方 向 成 長 が 実 現 さ れ る こ と と な る 。 即 ち 、 従 来 の マ ス ク を 用 い た E L 0 で は 、 マ ス ク の 方 が 結 晶 成 長 の 核 と な る 部 分 よ り も マ ス ク の 厚 さ の 分 だ け 厚 い そ の 結 果 、 結 晶 成 長 は 、 ま ず こ の マ ス ク の 厚 さ を 補 う だ け 縦 方 向 に 成 長 し て 、 そ の 後 に マ ス ク の 上 面 に 回 り 込 み 、 横 方 向 成 長 す る こ と に な る 。 こ の 結 果 、 マ ス ク の 角 部 で の 回 り 込 み に よ り 結 晶 に 歪 み が か か り 、 転 位 発 生 の 原 因 と な っ て い る 。 本 発 明 で は 、 ま ず 、 こ の 様 な マ ス ク 上 の 回 り 込 み 成 長 で は な く 、 基 板 2 0 0 1 凹 部 の 上 方 に は 横 方 向 か ら 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 2 が 成 長 す る の で 、 歪 み が 結 晶 に か か ら な い た め 、 転 位 の 発 生 が 無 い 。 基 板 2 0 0 1 凹 部 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 2 と の 間 に は 間 隙 を 形 成 し て 成 長 さ せ る こ と も 可 能 で あ る 。 よ っ て 基 板 2 0 0 1 凹 部 か ら の 歪 み を 受 け る こ と が 無 レ、 。 よ っ て 、 よ り 高 品 質 な 結 晶 を あ る こ と が 可 能 と な る 。 ま た 、 マ ス ク 上 に 回 り 込 み 成 長 さ せ る 従 来 の E L 0 成 長 は 、 両 側 の 核 か ら 成 長 し て き た 層 が 中 央 部 で 合 体 す る が 、 こ の 時 、 両 側 の 結 晶 軸 が 微 妙 に チ ル ト し て レ、 る こ と が 知 ら れ て い る 。 こ の チ ル ト の 発 生 は 、 基 板 2 0 0 1 凹 部 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 2 と の 間 に 間 隙 を 形 成 す る こ と で 、 防 止 す る こ と が 可 能 と な る 。 こ れ に よ り 、 従 来 よ り も 、 よ り 高 品 質 な 横 方 向 成 長 層 を 得 る こ と が で き る 。

上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 の 段 差 の 側 面 が { 1 1 一 2 0 } 面 で あ る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 1 0 の 特 徴 )。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 つ こ と が で き る 。 ま た 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る な ら ば 、 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 1 1 の 特 徴 )

以 上 の よ う な 方 法 に よ り 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体.層 2 0 3 1 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 抑 制 し た 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 2 0 3 2 を 形 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 1 2 で は 基 板 面 に 垂 直 な 側 面 を 持 つ 段 差 を 形 成 す る も の を 示 し た が 、 本 発 明 は こ れ に 限 ら れ ず 、 段 差 の 側 面 は 斜 め の 面 で も 良 い 。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 欠 陥 の 少 な い 、 移 動 度 の 大 き い 層 を 有 す る 半 導 体 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 1 2 の 特 徴 )。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 発 光 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 素 子 寿 命 、 或 い は L D の 閾 値 の 改 善 さ れ た 発 光 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 1 3 の 特 徴 )。

ま た 、 上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 の み を そ の 他 の 層 か ら 分 離 す る こ と で 、 転 位 等 結 晶 欠 陥 の 著 し く 抑 制 さ れ た 結 晶 性 の 良 い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 得 る こ と が で き る ( 第 1 4 の 特 徴 )。 尚 「 略 全 部 除 去 」 と は 、 製 造 上 の 簡 便 さ か ら 、 一 部 貫 通 転 位 の 残 っ た 部 分 を 含 ん で い た と し て も 本 発 明 に 包 含 さ れ る こ と を 示 す も の で あ る 。 他 の 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 概 略 を 図 1 9 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。 尚 、 図 1 9 で は 、 他 の 特 徴 の 発 明 の 説 明 及 び 理 解 を 助 け る た め 基 板 1 及 び ノ ヅ フ ァ 層 3 0 0 2 を 有 す る 図 を 示 し て レ、 る が 、 本 発 明 は 、 縦 方 向 に 貫 通 転 位 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 、 縦 方 向 の 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る も の で あ り 、 基 板 3 0 0 1 及 び ノ、' ッ フ ァ 層 3 0 0 2 は 本 発 明 に 必 須 の 要 素 で は な い 。 以 下 、 基 板 3 0 0 1 面 上 に 、 ノ ' ッ フ ァ 層 3 0 0 2 を 介 し て 形 成 さ れ た 、 縦 方 向 ( 基 板 面 に 垂 直 方 向 ) に 貫 通 転 位 を 有 す る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を 用 い て 本 発 明 を 適 用 す る 例 で 、 本 発 明 の 作 用 効 果 の 要 部 を 説 明 す る 。

主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を 形 成 す る 。 こ の 意 味 す る と こ ろ は 、 例 え ば 窒 化 ガ リ ゥ ム ( G a N )層 を 形 成 す る 際 、 ガ リ ウ ム ( G a )よ り も 原 子 半 径 の 大 き い 、 例 え ば 、 イ ン ジ ゥ ム ( I n )そ の 他 の I I I 族 元 素 、 及 び / 又 は 窒 素 ( N ) よ り も 原 子 半 径 の 大 き い 、 例 え ば 、 リ ン ( P )そ の 他 の V 族 元 素 を 導 入 す る こ と を 意 味 す る 。 こ れ に よ り 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 は 、 窒 素 原 子 の 抜 け に よ る 結 晶 の 拡 張 歪 み を 圧 縮 歪 み で 補 償 し 結 晶 性 を 良 く す る こ と が で き る 。 こ の 結 晶 性 の 改 善 さ れ た 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を 、 図 1 9 の ( a ) の よ う に 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に ェ ヅ チ ン グ し 、 底 部 と し て 基 板 3 0 0 1 面 の 露 出 し た 段 差 を 形 成 す る 。 こ う し て 、 結 晶 性 の 良 い 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と で 段 差 部 分 を 埋 め つ つ 、 上 方 に も 成 長 さ せ る こ と が で き る 。 露 出 し た 基 板 3 0 0 1 面 か ら の 縦 方 向 成 長 が 無 い 又 は 遅 い な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 が 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 部 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 が 有 す る 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ 、 埋 め ら れ た 段 差 部 分 に 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 作 る こ と が で き る ( 第 1 5 、 第 1 6 、 第 1 7 、 第 1 8 の 特 徴 )。

一 方 、 段 差 の 上 段 上 方 の 部 分 も 、 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 を ド ー プ し な い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 か ら 成 長 さ せ る 場 合 に 比 べ て 、 大 幅 に 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ る 。 こ の よ う に 、 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 を ド 一 プ し た 、 結 晶 性 の 良 い 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 層 を 核 と し て ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と に よ り 、 全 体 と し て 貫 通 転 位 を 低 減 す る と と も に 、 極 め て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 を 製 造 す る こ と が 可 能 と な る 。 こ れ は 、 貫 通 転 位 が 少 な い 領 域 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ た こ と で 、 横 方 向 ェ ピ 夕 シ キ ャ ル 成 長 部 は 相 乗 的 に 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ と に よ o

図 1 9 で は 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 が 段 差 の 底 部 で あ る 基 板 3 0 0 1 面 か ら 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し な レヽ 図 と し た が 、 こ れ は 条 件 に よ り 任 意 で あ る 。 こ れ に よ り 段 差 の 側 面 を 核 と し て 横 方 向 成 長 す る 部 分 は 、 貫 通 転 位 が 縦 方 向 に 伝 搬 し な い 。 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 と は ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 不 連 続 面 が ほ と ん ど 無 い な ら ば 、 絶 縁 体 等 に よ る マ ス ク を 有 す る も の と 比 較 し て 縦 方 向 ( 基 板 3 0 0 1 面 の 法 線 方 向 ) へ 電 流 を 流 す 際 、 不 連 続 部 分 に よ り 抵 抗 が 生 じ る こ と が 無 い 。 ま た 、 構 造 的 に も 安 定 し た も の と す る こ と が で き る 。 更 に 、 絶 縁 体 等 に よ る マ ス ク の 場 合 に 生 じ る 、 貫 通 転 位 の 絶 縁 体 上 の 回 り 込 み も 生 じ な い 。

エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 す る 段 差 は 、 段 差 の 底 部 の 幅 と 側 面 の 高 さ は 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 す る 、 即 ち 、 ェ ピ タ キ シ ャ ル 条 件 と の 関 係 か ら 、 そ の よ う に 段 差 を 設 計 す る こ と が 重 要 で あ る ( 第 1 8 の 特 徴 )。 こ う し て 、 基 板 3 0 0 1 面 を 露 出 し な く て も 、 段 差 の 設 計 と ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 条 件 に よ り 、 段 差 を 埋 め る 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 へ の 貫 通 転 位 を 抑 制 す る こ と が で き る 。 こ れ を 図 2 0 及 び 図 2 1 に 示 す 。 図 2 0 は 、 段 差 の 底 部 と し て 、 ノ ッ フ ァ 層 3 0 0 2 が 露 出 し て い る 場 合 を 示 す 。 ま た 、 図 2 1 は 段 差 の 底 部 が 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 で あ る 場 合 、 即 ち 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 の 厚 さ の 中 に 段 差 を 設 け る 場 合 で あ る 。 図 2 0 、 図 2 1 の よ う に 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 生 じ る 場 合 も 段 差 の 幅 と 深 さ を 設 計 す る こ と に よ り 、 段 差 の 底 部 か ら の 貫 通 転 位 が 伝 搬 す る 前 に 、 段 差 の 側 面 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る な ら ば 目 的 を 達 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 2 0 、 図 2 1 い ず れ の 場 合 も 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 生 じ る 条 件 の 図 を 示 し て い る が .、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が ほ と ん ど 生 じ な い 場 合 は 図 1 9 と 同 様 の 成 長 と な る 。

上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 の 段 差 の 側 面 が { 1 1 — 2 0 } 面 で あ る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 2 0 の 特 徴 )。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 つ こ と が で き る 。 ま た 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る な ら ば 、 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 2 1 の 特 徴 )。

以 上 の よ う な 方 法 に よ り 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 抑 制 し 構 造 的 に 安 定 な も の と す る 一 方 、 不 連 続 面 に よ る 抵 抗 増 加 を 伴 わ な い で 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 を 形 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 1 9 で は 基 板 面 に 垂 直 な 側 面 を 持 つ 段 差 を 形 成 す る も の を 示 し た が 、 本 発 明 は こ れ に 限 ら れ ず 、 段 差 の 側 面 は 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 以 下 の 説 明 で も 同 様 で あ る 。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 欠 陥 の 少 な い 、 移 動 度 の 大 き い 層 を 有 す る 半 導 体 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 2 2 の 特 徴 )。

上 記 の ェ 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 発 光 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 素 子 寿 命 、 或 い は L D の 閾 値 の 改 善 さ れ た 発 光 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 2 3 の 特 徴 ) ま た 、 上 記 の ェ 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 の み を そ の 他 の 層 か ら 分 離 す る こ と で 、 転 位 等 結 晶 欠 陥 の 著 し く 抑 制 さ れ た 結 晶 性 の 良 い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 得 る こ と が で き る ( 第 2 4 の 特 徴 )。

尚 「 略 全 部 除 去 」 と は 、 製 造 上 の 簡 便 さ か ら 、 一 部 貫 通 転 位 の 残 っ た 部 分 を 含 ん で い た と し て も 本 発 明 に 包 含 さ れ る こ と を 示 す も の で あ る 。 他 の 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 概 略 を 図 2 9 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。 尚 、 図 2 9 で は 、 従 属 請 求 項 の 説 明 及 び 理 解 を 助 け る た め 基 板 4 0 0 1 を 有 す る 図 を 示 し て い る が 、 本 発 明 は 、 縦 方 向 に 貫 通 転 位 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 、 縦 方 向 の 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る も の で あ り 、 基 板 4 0 0 1 は 本 発 明 に 必 須 の 要 素 で は な い 。

図 2 9 の ( a ) の よ う に 、 基 底 層 と し て 基 板 上 に 形 成 さ れ た ノ、' ヅ フ ァ 層 、 及 び こ の ノ ヅ フ ァ 層 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 1 周 期 と し て 、 複 数 周 期 形 成 さ れ た 層 を 形 成 す る 。 こ の 時 、 ノ ッ フ ァ 層 4 0 2 1 、 4 0 2 3 が 単 結 晶 が 成 長 し な い 温 度 で 形 成 さ れ る の で 、 ノ1? ッ フ ァ 層 4 0 2 1 、 4 0 2 3 が 貫 通 転 位 を 止 め る 働 き を し 、 最 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 は 上 層 程 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 、 結 晶 性 の 良 い 層 と す る こ と が で き る 。 こ の 、 基 底 層 4 0 2 0 を 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に エ ツ チ ン グ し 、 段 差 を 設 け て 基 板 4 0 0 1 面 を 露 出 さ せ る ( 図 2 9 の ( a ) )。 こ う し て 、 結 晶 性 の 良 い 段 差 の 上 段 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と で 段 差 部 分 を 埋 め つ つ 、 上 方 に も 成 長 さ せ る こ と が で き る 。 露 出 し た 基 板 4 0 0 1 面 か ら の 縦 方 向 成 長 が 無 い 又 は 遅 い な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 が 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 部 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 が 有 す る 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ 、 埋 め ら れ た 段 差 部 分 に 貫 通 転 位 の 軽 減 さ れ た 領 域 を 作 る こ と が で き る ( 第 2 5 、 第 2 6 、 第 2 9 の 特 徴 。 一 方 、 段 差 の 上 段 上 方 の 部 分 も 、 多 重 層 か ら 成 る 基 底 層 を 有 し な い で I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 場 合 に 比 べ て 、 大 幅 に 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ る 。 こ の よ う に 、 単 結 晶 が 成 長 し な い 温 度 で 形 成 さ れ る ノ ッ フ ァ 層 と 単 結 晶 層 を 任 意 周 期 繰 り 返 し て 形 成 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 基 底 層 の 、 最 上 層 の 結 晶 性 の 良 い 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 層 を 核 と し て ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と に よ り 、 全 体 と し て 貫 通 転 位 を 低 減 す る と と も に 、 極 め て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る

I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 を 製 造 す る こ と が 可 能 と な る こ れ は 、 貫 通 転 位 が 少 な い 領 域 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ た こ と で 、 横 方 向 ェ ピ タ シ キ ャ ル 成 長 部 は 相 乗 的 に 貫 通 転 位 の 伝 搬 が 抑 制 さ れ る こ と に よ る 。

図 2 9 で は 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0

3 2 が 段 差 の 底 部 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し な い 図 と し た が 、 こ れ は 条 件 に よ り 任 意 で あ る 。 こ れ に よ り 段 差 の 側 面 を 核 と し て 横 方 向 成 長 す る 部 分 は 、 貫 通 転 位 が 縦 方 向 に 伝 搬 し な い 。 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体

4 0 3 2 と は ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 不 連 続 面 が ほ と ん ど 無 い な ら ば 、 絶 縁 体 等 に よ る マ ス ク を 有 す る も の と 比 較 し て 縦 方 向 ( 基 板 4 0 0 1 面 の 法 線 方 向 ) へ 電 流 を 流 す 際 、 不 連 続 部 分 に よ り 抵 抗 が 生 じ る こ と が 無 い 。 ま た 、 構 造 的 に も 安 定 し た も の と す る こ と が で き る 。 更 に 、 絶 縁 体 等 に よ る マ ス ク の 場 合 に 生 じ る 、 貫 通 転 位 の 絶 縁 体 上 の 回 り 込 み も 生 じ な い 。

基 底 層 を 形 成 す る ノ ッ フ ァ 層 は 、 2 0 0 〜 6 0 0 °C の 比 較 的 低 温 で 形 成 す る か 、 又 は 逆 に 1 0 0 0 〜 1 1 8

0 °C で 形 成 す る こ と が 望 ま し い 。 こ れ に よ り 、 貫 通 転 位 を 良 く 伝 搬 す る 単 結 晶 層 と な ら ず 、 貫 通 転 位 を 抑 制 す る こ と が で き る ( 第 2 7 の 特 徴 )。

ま た 、 ノ ッ フ ァ 層 と し て は ア ル ミ ニ ゥ ム ( A 1 ) を 含 む I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 用 い る こ と で 多 結 晶 層 を 容 易 に 形 成 す る こ と が で き る 。 こ れ に よ り 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 の 核 と な る 単 結 晶 層 に お い て 、 貫 通 転 位 を 抑 制 す る こ と が で き 、 相 乗 効 果 を 大 き く す る こ と が で き る ( 第 2 8 の 特 徴 )。

エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 す る 段 差 は 、 段 差 の 底 部 の 幅 と 側 面 の 高 さ は 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 す る 、 即 ち 、 ェ ビ タ キ シ ャ ル 条 件 と の 関 係 か ら 、 そ の よ う に 段 差 を 設 計 す る こ と が 重 要 で あ る ( 第 3 0 の 特 徴 )。 こ う し て 、 基 板 4 0 0 1 面 を 露 出 し な く て も 、 段 差 の 設 計 と ェ ピ タ キ シ ャ ル 条 件 に よ り 、 段 差 を 埋 め る 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 へ の 貫 通 転 位 を 抑 制 す る こ と が で き る 。 こ れ を 図 3 0 及 び 図 3 1 に 示 す 。 図 3 0 は 、 段 差 の 底 部 と し て 、 最 上 層 の

1 I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 直 下 の ノ、' ッ フ ァ 層 4 0 2 3 が 露 出 し て レ、 る 場 合 を 示 す 。 ま た 、 図 3 1 は 段 差 の 底 部 が 最 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 で あ る 場 合 、 即 ち 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 の 厚 さ の 中 に 段 差 を 設 け る 場 合 で あ る 。 図 3 0 、 図 3 1 の よ う に 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 が 生 じ る 場 合 も 段 差 の 幅 と 深 さ を 設 計 す る こ と に よ り 、 段 差 の 底 部 か ら の 貫 通 転 位 が 伝 搬 す る 前 に 、 段 差 の 側 面 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る な ら ば 目 的 を 達 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 3 0 、 図 3 1 い ず れ の 場 合 も 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 が 生 じ る 条 件 の 図 を 示 し て レ、 る が 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 が ほ と ん ど 生 じ な い 場 合 は 図 2 9 と 同 様 の 成 長 と な る 。

上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 の 段 差 の 側 面 が { 1 1 一 2 0 } 面 で あ る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 3 1 の 特 徴 )。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 つ こ と が で き る 。 ま た 、 第 1 の I I I 族 窒 ィ匕 物 系 化 合 物 半 導 体 と 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る な ら ば 、 速 い 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 は 容 易 に 実 現 可 能 で あ る ( 第 3 2 の 特 徴 )。

以 上 の よ う な 方 法 に よ り 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 抑 制 し 構 造 的 に 安 定 な も の と す る 一 方 、 不 連 続 面 に よ る 抵 抗 増 加 を 伴 わ な い で 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 を 形 成 す る こ と が で き る 。 尚 、 図 2 9 で は 基 板 面 に 垂 直 な 側 面 を 持 つ 段 差 を 形 成 す る も の を 示 し た が 、 本 発 明 は こ れ に 限 ら れ ず 、 段 差 の 側 面 は 斜 め の 面 で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の で も 良 い 。 こ れ ら は 以 下 の 説 明 で も 同 様 で あ る 。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 欠 陥 の 少 な い 、 移 動 度 の 大 き い 層 を 有 す る 半 導 体 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 3 3 の 特 徴 )。

上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 発 光 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 素 子 穽 命 、 或 い は L D の 閾 値 の 改 善 さ れ た 発 光 素 子 と す る こ と が で き る ( 第 3 4 の 特 徴 )。

ま た 、 上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 の み を そ の 他 の 層 か ら 分 離 す る こ と で 、 転 位 等 結 晶 欠 陥 の 著 し く 抑 制 さ れ た 結 晶 性 の 良 い I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 を 得 る こ と が で き る ( 請 求 項 3 5 )。 尚 「 略 全 部 除 去 」 と は 、 製 造 上 の 簡 便 さ か ら 、 一 部 貫 通 転 位 の 残 っ た 部 分 を 含 ん で い た と し て も 本 発 明 に 包 含 さ れ る こ と を 示 す も の で あ る 。 図 面 の 簡 単 な 説 明

第 1 図 は 、 本 発 明 の 第 1 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 2 図 は 、 本 発 明 の 第 2 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 3 図 は 、 本 発 明 の 第 3 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 4 図 は 、 本 発 明 の 第 4 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 5 図 は 、 本 発 明 の 第 5 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 究 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 6 図 は 、 本 発 明 の 第 6 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 7 図 は 、 本 発 明 の 第 7 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 製 造 工 程 の 一 部 を 示 す 断 面 図 第 8 図 は 、 本 発 明 の 第 7 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 9 図 は 、 本 発 明 の 第 8 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 1 0 図 は 、 本 発 明 の 第 9 の 実 施 例 に 係 る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 の エ ッ チ ン グ の 例 を 示 す 模 式 図 第 1 1 図 は 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の ェ ッ チ ン グ の 別 の 例 を 示 す 模 式 図 。

第 1 2 図 は 、 本 発 明 の 第 1 0 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 1 3 図 は 、 本 発 明 の 第 1 1 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 1 4 図 は 、 本 発 明 の 第 1 2 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 1 5 図 は 、 本 発 明 の 第 1 3 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 1 6 図 は 、 本 発 明 の 第 1 4 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。

第 1 7 図 は 、 本 究 明 の 第 1 4 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 1 8 図 は 、 本 発 明 の 第 1 5 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 1 9 図 は 、 本 発 明 の 第 1 6 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。 ° 図 迎 據 4 エ ^ * ft ^ (¾ ^ q ¾ f m in ? ^ wi o s s ¾ ω 油 ¾ 本 ^ ^ m z ε m

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8Z6TO/lOdf/X3d £9969/10 OAV 第 3 3 図 は 、 本 発 明 の 第 2 9 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 3 4 図 は 、 本 究 明 の 第 3 0 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。

第 3 5 図 は 、 本 発 明 の 第 3 1 の 実 施 例 に 係 る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の エ ッ チ ン グ の 例 を 示 す 模 式 図 。

第 3 6 図 は 、 従 来 の 製 造 方 法 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 示 す .断 面 図 。

発 明 を 実 施 す る た め の 最 良 の 形 態

発 明 の 望 ま し い 第 1 実 施 形 態

図 1 に 本 ¾ 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 実 施 の 形 態 の 一 例 の 概 略 を 示 す 。 図 1 で は 、 異 な る 層 が ノ ッ フ ァ 層 2 で あ る 例 を 示 し て レ、 る 。 基 板 1 と . ノ ッ フ ァ 層 2 ( 異 な る 層 ) と 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 と を 形 成 し 、 ト レ ン チ 状 に エ ッ チ ン グ を す る ( 図 1 の ( a ) )。 こ の 際 、 エ ッ チ ン グ に よ り 段 差 が 生 じ 、 エ ッ チ ン グ さ れ な か っ た 面 を 上 段 と し て 、 側 面 及 び 段 差 の 底 部 ( 下 段 面 ) が 形 成 さ れ る 。 側 面 は 例 え ば { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る 。 次 に 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 す る 条 件 で 、 段 差 の 側 面 及 び 上 面 を 核 と し て 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 を 行 う 有 機 金 属 成 長 法 を 用 い れ ば 、 成 長 面 を { 1 1 - 2 0 } 面 に 保 っ た ま ま 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 が 容 易 に 可 能 で あ る 。 こ う し て 、 段 差 の 側 面 の 横 方 向 成 長 が 生 じ る な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の そ の 部 分 に つ い て は 、 異 な る 層 ( ノ ヅ フ ァ 層 ) 2 か ら の 貫 通 転 位 が 伝 搬 し な い ( 図 1 の ( b ) )。 こ う し て 、 段 差 の 両 側 面 の 横 方 向 成 長 が エ ッ チ ン グ さ れ た 部 分 の 上 方 で 合 体 す る よ う 、 エ ッ チ ン グ 形 状 と 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 条 件 と を 設 定 す る こ と で 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 上 部 の 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 に は 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が で き る ( 図 1 の ( c ) )。

ま た 、 図 2 の よ う に 、 基 底 層 と し て 基 板 上 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 、 及 び こ の ノ ヅ フ ァ 層 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 1 周 期 と し て 複 数 周 期 形 成 さ れ た 層 を 使 用 す る も の で も 良 い 。 図 2 で は 、 バ ッ フ ァ 層 2 1 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 2 、 バ ッ フ ァ 層 2 3 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物单導 体 層 3 1 を こ の 順 に 形 成 し 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 の 底 部 に ノ ヅ フ ァ 層 2 3 が 露 出 す る 例 を 示 し て い る 。 更 に は 、 図 2 の ( a ) の よ う な ェ 程 の 段 階 で 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 の 厚 さ よ り 深 い エ ッ チ ン グ を し て 段 差 の 底 部 が ノ ッ フ ァ 層 2 1 と す る 製 造 方 法 ( 図 3 ) で も 良 い 。 い ず れ も 段 差 の 下 段 上 方 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 2 は 主 に 段 差 の 上 段 の 最 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 を 核 と し た 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 さ れ 、 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 と す る こ と が で き る 。 そ の 他 、 効 果 は す で に 述 べ た 図 1 の 場 合 と 同 様 で あ る 。

発 明 の 望 ま し い 第 2 実 施 形 態

図 1 2 に 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 実 施 の 形 態 の そ れ そ れ の 一 例 の 概 略 を 示 す 。 基 板 2 0 0 1 に 、 ノ ツ フ ァ 層 2 0 0 2 と 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 を 形 成 し 、 基 底 層 と す る ( 図 1 2 の ( a ) )。 基 底 層 と 基 板 2 0 0 1 を エ ッ チ ン グ に よ り 肖リ つ て 段 差 を 形 成 す る ( 図 1 2 の ( b ) )。 次 に 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 2 を 横 方 向 ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ( 図 1 2 の ( c ) )。 図 1 2 の ( c ) で は 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 が 例 え ば { 1 1 — 2 0 } 面 で あ る 場 合 を 想 定 し て い る が 、 本 発 明 は 成 長 面 に 限 定 さ れ な い 。 図 1 2 ( c ) の 横 方 向 成 長 工 程 に お い て 、 成 長 温 度 と 圧 力 及 び 供 給 す る 原 料 の I I Iノ V 比 を 最 適 化 す る こ と で 、 横 方 向 成 長 を 縦 方 向 成 長 よ り も 極 め て 速 く す る こ と が 可 能 で あ る 。 こ う し て 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た 基 底 層 を 核 と す る 横 方 向 成 長 が 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 基 板 1 面 の 凹 部 の 上 方 で 合 体 す る よ う 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 条 件 を 設 定 す る こ と で 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 基 板 1 面 の 凹 部 の 上 方 の 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 2 0 3 2 に は 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 領 域 が 形 成 さ れ る ( 図 1 2 の ( d ) )。

発 明 の 望 ま し い 第 3 実 施 形 態

図 1 9 に 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 実 施 の 形 態 の 一 例 の 概 略 を 示 す 。 図 1 9 で は 、 基 板 3 0 0 1 に ノ ヅ フ ァ 層 3 0 0 2 を 介 し て 、 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 と し て ィ ン ジ ゥ ム ( I n )を ド 一 プ し た 窒 化 ガ リ ゥ ム ( GaN)を 形 成 す る 例 を 示 し て レ、 る 。 ま た 、 図 1 9 で は 、 段 差 の 底 部 に 基 板 3 0 0 1 面 を 露 出 さ せ た 例 を 示 し て い る ( 図 1 9 の ( a ) )。 基 板 3 0 0 1 と 、 ノ ヅ フ ァ 層 3 0 0 2 と 、 ィ ン ジ ゥ ム ( I n )を ド 一 プ し た 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 ( G a N )層 3 0 3 1 と を 形 成 す る 。 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 ( G a N )層 3 0 3 1 は 主 た る 構 成 元 素 ガ リ ゥ ム ( G a )よ り も 原 子 半 径 の 大 き い ィ ン ジ ゥ ム ( I n )が ド 一 ブ さ れ て い る の で 、 窒 素 原 子 の 抜 け に よ る 結 晶 の 拡 張 歪 み が 圧 縮 歪 み で 補 償 さ れ 、 極 め て 結 晶 性 の 良 い 層 と な る 。 こ れ を ト レ ン チ 状 に エ ッ チ ン グ を す る ( 図 1 9 の ( a ) )。 こ の 際 、 エ ッ チ ン グ に よ り 段 差 が 生 じ 、 エ ッ チ ン グ さ れ な か っ た 面 を 上 段 と し て 、 側 面 及 び 基 板 3 0 0 1 面 の 露 出 し た 段 差 の 底 部 ( 下 段 面 ) を 形 成 す る 。 側 面 は 例 え ば { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る 。 次 に 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る 条 件 で 、 結 晶 性 の 良 い 段 差 の 側 面 及 び 上 面 を 核 と し て 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 の ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 を 行 う 。 有 機 金 属 成 長 法 を 用 い れ ば 、 成 長 面 を { 1 1 一 2 0 } 面 に 保 っ た ま ま 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 容 易 に 可 能 で あ る 。 こ う し て 、 段 差 の 側 面 の 横 方 向 成 長 が 生 じ る な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 の そ の 部 分 に つ い て は 、 基 板 3 0 0 1 面 か ら の 貫 通 転 位 が 伝 搬 し な い ( 図 1 9 の ( b ) )。 こ う し て 、 結 晶 性 の 良 い 段 差 の 両 側 面 の 横 方 向 成 長 が エ ッ チ ン グ さ れ た 部 分 の 上 方 で 合 体 す る よ う 、 ェ ツ チ ン グ 形 状 と 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 条 件 と を 設 定 す る こ と で 、 エ ッ チ ン グ さ れ た 上 部 の 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 0 3 2 に は 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が で き る ( 図 1 9 の ( c ) )。 尚 、 基 板 3 0 0 1 を 露 出 さ せ る 場 合 は 、 次 に 述 べ る 基 板 3 0 0 1 を 露 出 さ せ な い 場 合 に 比 べ て 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 厚 さ を 薄 く で き る 。

ま た 、 図 2 0 の よ う に 、 図 1 9 の ( a ) の よ う な 工 程 の 段 階 で 、 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 で ド ー プ さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 の 厚 さ の エ ッ チ ン グ を し て 段 差 の 底 部 が ノ ッ フ ァ 層 3 0 2 1 と す る 製 造 方 法 ( 図 2 0 の ( a ) ) で も 良 い 。 ま た 、 図 2 1 の よ う に 、 さ ら に 浅 い エ ッ チ ン グ を し て 段 差 の 底 部 を 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 で ド ー プ さ れ た 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 と す る 製 造 方 法 ( 図 2 1 の ( a ) ) で も 良 い 。 更 に は 図 2 2 の よ う に 、 基 底 層 と し て 基 板 上 に 形 成 さ れ た ノ ' ッ フ ァ 層 、 及 び こ の ノ ヅ フ ァ 層 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 1 周 期 と し て 複 数 周 期 形 成 さ れ た 層 を 使 用 す る も の で も 良 い 。 図 2 2 で は 、 ノ ' ッ フ ァ 層 3 0 2 1 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 2 2 、 ノ ッ フ ァ 層 3 0 2 3 、 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 で ド 一 プ さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を こ の 順 に 形 成 し 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 の 底 部 に ノ ッ フ ァ 層 3 0 2 3 が 露 出 す る 例 を 示 し て い る 。 い ず れ も 段 差 の 下 段 上 方 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 2 は 、 主 に 段 差 の 上 段 の 最 上 層 の 原 子 半 径 の 大 き い 元 素 で ド ー プ さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 0 3 1 を 核 と し た 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 さ れ 、 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 と す る こ と が で き る 。 そ の 他 、 効 果 は す で に 述 べ た 図 1 9 の 場 合 と 同 様 で あ る 。

¾ 明 の 望 ま し い 第 4 実 施 形 態 図 2 9 に 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 実 施 の 形 態 の 一 例 の 概 略 を 示 す 。 基 底 層 と し て 基 板 上 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 、 及 び こ の ノヽ' ッ フ ァ 層 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 1 周 期 と し て 、 複 数 周 期 形 成 さ れ た 層 を 使 用 す る 。 図 2 9 の よ う に 第 1 の ノ ヅ フ ァ 層 4 0 2 1 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 2 2 、 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 4 0 2 3 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1.を こ の 順 に 形 成 し て 基 底 層 と す る 。 こ の 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 を 設 け る 。 図 2 9 で は 段 差 の 底 部 に 基 板 4 0 0 1 面 を 露 出 さ せ た 例 を 示 し て レ、 る ( 図 2 9 の ( a ) )。 こ う し て 、 エ ッ チ ン グ さ れ な か っ た 面 を 上 段 と し て 、 側 面 及 び 段 差 の 底 部 ( 下 段 面 ) が 形 成 さ れ る 。 側 面 は 例 え ば { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る 。 次 に 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る 条 件 で 、 段 差 の 側 面 及 び 上 面 を 核 と し て 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 の ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 を 行 う 。 有 機 金 属 成 長 法 を 用 い れ ば 、 成 長 面 を { 1 1 - 2 0 } 面 に 保 っ た ま ま 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 が 容 易 に 可 能 で あ る 。 こ う し て 、 基 板 4 0 0 1 面 か ら の 縦 方 向 成 長 が 無 い か 又 は 極 め て 遅 く 、 段 差 の 側 面 の 横 方 向 成 長 が 生 じ る な ら ば 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 に は 、 段 差 の 底 部 か ら の 貫 通 転 位 が ほ と ん ど 伝 搬 し な い ( 図 2 9 の ( b ) )。 こ う し て 、 段 差 の 両 側 面 の 横 方 向 成 長 が エ ッ チ ン グ さ れ た 部 分 の 上 方 で 合 体 す る よ う 、 エ ッ チ ン グ 形 状 と 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 条 件 と を 設 定 す る こ と で 、 エ ツ チ ン グ さ れ た 上 部 の 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 4 0 3 2 に は 貫 通 転 位 が 極 め て 抑 制 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が で き る ( 図 2 9 の ( c ) )。 尚 、 基 板 4 0 0 1 を 露 出 さ せ る 場 合 は 、 次 に 述 べ る 基 板 4 0 0 1 を 露 出 さ せ な い 場 合 に 比 べ て 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 厚 さ を 薄 く で き る 。

ま た 、 図 3 0 の よ う に 、 段 差 の 底 部 と し て 、 第 2 の ノ ' ッ フ ァ 層 4 0 2 3 が 露 出 す る も の で も 良 い 。 更 に は 、 図 3 0 の ( a ) の よ う な 工 程 の 段 階 で 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 の 厚 さ よ り 浅 い エ ッ チ ン グ を し て 段 差 の 底 部 が I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 と す る 製 造 方 法 ( 図 3 1 ) で も 良 い 。 い ず れ も 段 差 の 下 段 上 方 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 2 は 、 主 に 段 差 の 上 段 の 最 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 4 0 3 1 を 核 と し た 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 さ れ 、 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 と す る こ と が で き る 。 そ の 他 、 効 果 は す で に 述 べ た 図 2 9 の 場 合 と 同 様 で あ る 。 尚 、 段 差 の 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 が 避 け ら れ な い 場 合 は 、 段 差 の 深 さ と 幅 の 関 係 を 、 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ る よ り も 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 塞 が れ る 方 が 早 レゝ よ う 設 計 す る 上 述 し た 第 1 実 施 形 態 〜 第 4 実 施 形 態 の そ れ ぞ れ に お い て 、 以 下 の 選 択 や 変 形 が 可 能 で あ る 。 以 下 の 記 述 は 、 第 1 実 施 形 態 〜 第 4 実 施 形 態 に お い て 、 共 通 す る の で 、 統 一 的 に 説 明 す る 。

1 . 基 板 の 種 類

基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 順 次 積 層 を 形 成 す る 場 合 は 、 基 板 と し て は サ フ ア イ ァ 、 シ リ コ ン ( S i )、 炭 ィ匕 ケ ィ 素 ( Si C )、 ス ピ ネ ル (MgAl 204 )、 ZnO、 MgO そ の 他 の 無 機 結 晶 基 板 、 リ ン 化 ガ リ ウ ム 又 は 砒 ィ匕 ガ リ ゥ ム の よ う な I I I - V 族 化 合 物 半 導 体 あ る い は 窒 化 ガ リ ゥ ム ( G a N ) そ の 他 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 等 を 用 い る こ と が で き る 。

2 . 成 長 方 法 及 び バ ッ ソ ァ 層

I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 方 法 と し て は 有 機 金 属 気 相 成 長 法 ( M0CVD 又 は M0VPE) 力 s 好 ま し い が 、 分 子 線 気 相 成 長 法 ( M B E )、 ハ ラ イ ド 気 相 成 長 法 ( H a I i d e VPE)、 液 相 成 長 法 ( LPE ) 等 を 用 い て も 良 く 、 各 層 を 各 々 異 な る 成 長 方 法 で 形 成 し て も 良 い 。

例 え ば サ フ ア イ ァ 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 積 層 す る 際 、 結 晶 性 良 く 形 成 さ せ る た め 、 サ フ ァ イ ア 基 板 と の 格 子 不 整 合 を 是 正 す べ く バ ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と が 好 ま し い 。 他 の 基 板 を 使 用 す る 場 合 も ノ ッ フ ァ 層 を 設 け る こ と が 望 ま し レ、 。 ノ' ッ フ ァ 層 と し て は 、 低 温 で 形 成 さ せ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 A 1 x G a y I η ,— xy N ( 0≤ x≤ 1 , 0≤ y≤ 1 , 0≤ x + y≤ 1 ) , よ り 好 ま し く は A1 XG a , - x N ( 0≤ x≤ l ) が 用 い ら れ る 。 こ の ノ ッ フ ァ 層 は 単 層 で も 良 く 、 組 成 等 の 異 な る 多 重 層 と し て も 良 い 。 ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 方 法 は 、 380〜 420 °C の 低 温 で 形 成 す る も の で も 良 く 、 逆 に 1000〜 1180 °C の 範 囲 で 、 M O C V D 法 で 形 成 し て も 良 い 。 ま た 、 D C マ グ ネ ト ロ ン ス ノ ヅ 夕 装 置 を 用 い て 、 高 純 度 金 属 ア ル ミ ニ ウ ム と 窒 素 ガ ス を 原 材 料 と し て 、 リ ア ク テ ィ ブ ス ノ ッ タ 法 に よ り A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と も で き る 。 同 様 に 一 般 式 Al xGay In -yN ( 0≤ x≤ l , 0≤ y≤ 1 , 0≤ x + y≤ 組 成 比 は 任 意 ) の ノ ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と が で き る 。 更 に は 蒸 着 法 、 イ オ ン プ レ 一 テ ィ ン グ 法 、 レ ー ザ ア ブ レ ー シ ヨ ン 法 、 E C R 法 を 用 い る こ と が で き る 。 物 理 蒸 着 法 に よ る ノ ッ フ ァ 層 は 、 200〜 600 °C で 行 う の 力 望 ま し い 。 さ ら に 望 ま し く は 300〜 500 °C で あ り 、 さ ら に 望 ま し く は 350〜 450 °C で あ る 。 こ れ ら の ス パ ッ 夕 リ ン グ 法 等 の 物 理 蒸 着 法 を 用 い た 場 合 に は 、 ノ ッ フ ァ 層 の 厚 さ は 、 100〜 3000 A が 望 ま し い 。 さ ら に 望 ま し く は 、 100〜 400 A が 望 ま し く 、 最 も 望 ま し く は 、 100〜 300 A で あ る 。 多 重 層 と し て は 、 例 え ば A Ga . - x ( 0≤ x≤ 1 ) か ら 成 る 層 と GaN 層 と を 交 5 に 形 成 す る 、 組 成 の 同 じ 層 を 形 成 温 度 を 例 え ば 600 °C 以 下 と 1

000 °C 以 上 と し て 交 互 に 形 成 す る な ど の 方 法 が あ る 。 勿 論 こ れ ら を 組 み 合 わ せ て も 良 く 、 多 重 層 は 3 種 以 上 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 A l xGay lri t— yN( 0≤ x≤ l , 0≤ y ≤ 1 , 0≤ x + y≤ 1 ) を 積 層 し て も 良 い 。 一 般 的 に は ノ ヅ フ ァ 層 は 非 晶 質 で あ り 、 中 間 層 は 単 結 晶 で あ る 。 ノ ッ フ ァ 層 と 中 間 層 を 1 周 期 と し て 複 数 周 期 形 成 し て も 良 く 、 繰 り 返 し は 任 意 周 期 で 良 い 。 繰 り 返 し は 多 レ、 ほ ど 結 晶 性 が 良 く な る 。

3 . 材 料

バ ッ フ ァ 層 及 び 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は

1 I I 族 元 素 の 組 成 の 一 部 は 、 ボ ロ ン ( B )、 タ リ ウ ム ( T 1 )で 置 き 換 え て も 、 ま た 、 窒 素 ( N )の 組 成 一 部 を リ ン ( P )、 ヒ 素 (As )、 ア ン チ モ ン ( Sb )、 ビ ス マ ス (B i )で 置 き 換 え て も 本 発 明 を 実 質 的 に 適 用 で き る 。 ま た 、 こ れ ら 元 素 を 組 成 に 表 示 で き な い 程 度 の ド 一 プ を し た も の で も 良 い 。 例 え ば 組 成 に イ ン ジ ウ ム ( In)、 ヒ 素 (As )を 有 し な レ、 I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 で あ る A 1 x G a ,— x N ( 0≤ x≤ 1 ) に 、 ァ ル ミ ニ ゥ ム ( A 1 )、 ガ リ ゥ ム ( G a )よ り も 原 子 半 径 の 大 き な ィ ン ジ ゥ ム ( In)、 又 は 窒 素 (N )よ り も 原 子 半 径 の 大 き な ヒ 素 ( A s )を ド ー プ す る こ と で 、 窒 素 原 子 の 抜 け に よ る 結 晶 の 拡 張 歪 み を 圧 縮 歪 み で 補 償 し 結 晶 性 を 良 く し て も 良 い こ の 場 合 は ァ ク セ プ タ 不 純 物 が I I I 族 原 子 の 位 11 に 容 易 に 入 る た め 、 p 型 結 晶 を ァ ズ グ ロ 一 ン で 得 る こ と も で き る 。 こ の よ う に し て 結 晶 性 を 良 く す る こ と で 本 願 発 明 と 合 わ せ て 更 に 貫 通 転 位 を 1 0 0 乃 至 1 0 0 0 分 の 1 程 度 に ま で 下 げ る こ と も で き る 。 ノ ッ フ ァ 層 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と が 2 周 期 以 上 で 形 成 さ れ て い る 基 底 層 の 場 合 、 各 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 に 主 た る 構 成 元 素 よ り も 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 を ド ー プ す る と 更 に 良 い 。 な お 、 発 光 素 子 と し て 構 成 す る 場 合 は 、 本 来 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 2 元 系 、 若 し く は 3 元 系 を 用 い る こ と が 望 ま し い 。

n 型 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 場 合 に は 、 n 型 不 純 物 と し て 、 S i、 Ge、 Se、 Te、 C 等 IV 族 元 素 又 は V I 族 元 素 を 添 加 す る こ と が で き る 。 ま た 、 p 型 不 純 物 と し て は 、 Zn、 Mg、 Be、 Ca、 Sr、 Ba 等 I I 族 元 素 又 は IV 族 元 素 を 添 力!] す る こ と が で き る 。 こ れ ら を 複 数 或 い は n 型 不 純 物 と p 型 不 純 物 を 同 一 層 に ド 一 ブ し て も 良 い 4 . 横 方 向 成 長

横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 と し て は 成 長 面 が 基 板 に 垂 直 と な る も の が 望 ま し レヽ が 、 基 板 に 対 し て 斜 め の フ ァ セ ッ ト 面 の ま ま 成 長 す る も の で も 良 い 。 こ の 際 、 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 力 V 字 状 の も の で も 良 い 。 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 と し て は 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 と 基 板 面 と は 垂 直 で あ る こ と が よ り 望 ま し く 、 更 に は い ず れ も I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と 力5 よ り 望 ま し い o

エ ッ チ ン グ す る 際 は 、 深 さ と 幅 の 関 係 か ら 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 塞 が れ る よ う に 段 差 を 設 け て も 良 い 。 又 、 逆 に 段 差 の 底 面 と 横 方 向 成 長 す る 半 導 体 と の 間 に 空 隙 が 存 在 し て い て も 良 い 。 こ の 時 、 基 板 面 又 は ノ ッ フ ァ 層 等 の E L O 成 長 さ せ る 層 と 異 な る 層 か ら の 縦 方 向 成 長 が 少 な く と も 初 期 段 階 に お い て 無 い 、 又 は 極 め て 遅 レヽ こ と も 利 用 す る 。

又 、 第 3 及 び 第 4 第 実 施 形 態 で は 、 段 差 の 下 段 を 形 成 す る 際 は 基 板 を 露 出 さ せ る よ う に エ ッ チ ン グ す る こ と 力 s 最 も 望 ま し い し 、 第 4 実 施 形 態 の よ う に 基 板 の 一 部 ま で エ ッ チ ン グ し て も 良 レ、 。 し か し 、 第 1 実 施 形 態 の よ う に 、 基 板 を 露 出 さ せ ず 、 ノ ッ フ ァ 層 や 、 基 底 層 の バ ッ フ ァ 層 が 露 出 す る よ う 基 底 層 中 で エ ッ チ ン グ を 止 め て も 良 い 。 E L O 成 長 さ せ る 半 導 体 層 と 異 な る 層 を 、 A1 N、 A 1 G a , N 又 は Al xGay ln ,— xyN ( x≠ 0) か ら な る 層 と し 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を GaN と す る な ら ば 、 A1N、 A 1 G a , - x N 又 は Al xGay lii t— xyN ( x≠ 0) か ら な る 異 な る 層 は 、 Cl 2、 BC13 な ど の 塩 素 を 含 む プ ラ ズ マ ェ ヅ チ ン グ の 際 ス ト ッ ノ 層 と し て 働 く の で 好 都 合 で あ る 。 異 な る 層 を 、 バ ッ フ ァ 層 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 任 意 周 期 繰 り 返 し た 基 底 層 の 最 も 上 の ノ ッ フ ァ 層 と す る と き も 同 様 で あ る 。 こ れ に よ り 、 異 な る 層 か ら の 縦 方 向 成 長 を 抑 え て 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 を 促 進 さ せ る 条 件 を 容 易 に 設 定 す る こ と が で き る 。 こ れ は 、 段 差 の 設 計 を も 容 易 と し 、 段 差 の 深 さ を 浅 い も の と す る こ と が で き る 。

基 板 上 に 積 層 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 結 晶 軸 方 向 が 予 想 で き る 場 合 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 ({ 1 1 - 2 0 } 面 ) 又 は m 面 ({ 1 — 1 0 0 } 面 ) に 垂 直 と な る よ う ス ト ラ イ プ 状 に マ ス ク 或 い は エ ッ チ ン グ を 施 す こ と が 有 用 で あ る 。 な お 、 島 状 、 格 子 状 等 に 、 上 記 ス ト ラ イ プ 及 び マ ス ク を 任 意 に 設 計 し て 良 い 。 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 は 、 基 板 面 に 垂 直 な も の の 他 、 基 板 面 に 対 し 斜 め の 角 度 の 成 長 面 で も 良 い 。 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 と し て ( 1 1 一 2 0 ) 面 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 と す る に は 例 え ば ス ト ラ イ プ の 長 手 方 向 は I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の m 面 で あ る ( 1 — 1 0 0 ) 面 に 垂 直 と す る 。 例 え ば 基 板 を サ フ ァ イ ア の a 面 又 は c 面 と す る 場 合 は 、 ど ち ら も サ フ ア イ ァ の m 面 が そ の 上 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 と 通 常 一 致 す る の で 、 こ れ に 合 わ せ て エ ッ チ ン グ を 施 す 。 点 状 、 格 子 状 そ の 他 の 島 状 と す る 場 合 も 、 輪 郭 ( 側 壁 ) を 形 成 す る 各 面 が { 1 1 - 2 0 } 面 と す る こ と が 望 ま し い 。

5 . エ ッ チ ン グ

エ ッ チ ン グ マ ス ク は 、 多 結 晶 シ リ コ ン 、 多 結 晶 窒 化 物 半 導 体 等 の 多 結 晶 半 導 体 、 酸 化 珪 素 ( S i 0 x )、 窒 化 珪 素 ( S i N x )、 酸 化 チ タ ン ( T i 0 x )、 酸 化 ジ ル コ ニ ウ ム ( Z r 0 x )等 の 酸 化 物 、 窒 化 物 、 チ タ ン ( Ti )、 タ ン グ ス テ ン (W)の よ う な 高 融 点 金 属 、 こ れ ら の 多 層 膜 を も ち レ、 る こ と が で き る 。 こ れ ら の 成 膜 方 法 は 蒸 着 、 ス パ ッ 夕 、 C V D 等 の 気 相 成 長 法 の 他 、 任 意 で あ る 。

エ ッ チ ン グ を す る 場 合 は 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ツ チ ン グ ( R I B E ) が 望 ま し い が 、 任 意 の エ ッ チ ン グ 方 法 を 用 い る こ と が で き る 。 基 板 面 に 垂 直 な 側 面 を 有 す る 段 差 を 形 成 す る の で な い も の と し て 、 異 方 性 エ ツ チ ン グ に よ り 例 え ば 段 差 の 底 部 に 底 面 の 無 い 、 断 面 が V 字 状 の も の を 形 成 し て も 良 い 。

6 . 素 子

上 記 の 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 ィ匕 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 の 、 全 体 或 い は 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 中 心 と し て そ の 上 部 に F E T 、 発 光 素 子 等 の 半 導 体 素 子 を 形 成 す る こ と が で き る 。 発 光 素 子 の 場 合 は 、 発 光 層 は 多 重 量 子 井 戸 構 造( M Q W )、 単 一 量 子 井 戸 構 造 ( S Q W ) の 他 、 ホ モ 構 造 、 ヘ テ ロ 構 造 、 ダ ブ ル へ テ ロ 構 造 の も の が 考 え ら れ る が 、 p i n 接 合 或 い は p n 接 合 等 に よ り 形 成 し て も 良 い 。

7 . 基 板 の 作 成

上 述 の 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 例 え ば 基 板 1 、 ノ ッ フ ァ 層 2 及 び エ ッ チ ン グ に よ り 段 差 を 設 け た 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ て い な い 部 分 を 除 去 し て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 と す る こ と が で き る 。 こ の 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 を 形 成 す る こ と が 可 能 で あ り 、 或 い は よ り 大 き な I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 結 晶 を 形 成 す る た め の 基 板 と し て 用 レ、 る こ と が で き る 。 除 去 方 法 と し て は 、 メ カ ノ ケ ミ カ ル ポ リ ツ シ ン グ の 他 、 任 意 で あ る 。 以 下 、 発 明 の 具 体 的 な 実 施 例 に 基 づ い て 説 明 す る 。 実 施 例 と し て 発 光 素 子 を あ げ る が 、 本 発 明 は 下 記 実 施 例 に 限 定 さ れ る も の で は な く 、 任 意 の 素 子 に 適 用 で き る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 を 開 示.し て レ、 る 。

本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 以 下 に 示 す 全 て の 実 施 例 に お い て 、 有 機 金 属 化 合 物 気 相 成 長 法 ( 以 下 「 M0VPE」 と 示 す ) に よ る 気 相 成 長 に よ り 製 造 さ れ た 。 用 い ら れ た ガ ス は 、 代 表 的 に は 、 ア ン モ ニ ア ( NH 3 )と キ ヤ リ ァ ガ ス ( H 2 又 は N 2 )と ト リ メ チ ル ガ リ ゥ ム ( G a ( C H 3 ) 3 , 以 下 「 TMG」 と 記 す ) と ト リ メ チ ル ア ル ミ ニ ウ ム ( A1 (CH ) , , 以 下 「 T M A」 と 記 す )、 ト リ メ チ ル イ. ン ジ ゥ ム ( I n ( C

H , 以 下 「 T M I」 と 記 す )、 シ ク ロ ペ ン タ ジ ェ 二 ル マ グ ネ シ ゥ ム ( M g ( C 5 H 5 ) 、 以 下 「 C p 2 M g」 と 記 す )、 シ ラ ン ( S

Ϊ Η 4 ) 等 で あ る 。

〔 第 1 実 施 例 〕

本 実 施 例 の 工 程 を 図 1 に 示 す 。 有 機 洗 浄 '及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10L/min、 N

H3 を 5L/min、 TMA を 20〃 mo l/min で 約 3 分 間 供 給 し て A

1 N の ノ ッ フ ァ 層 2 を 約 4 Onm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20 L / m in、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mol/min で 導 入 し 、 H 厚 約 0.5 m の GaN 層 3 1 を 形 成 し た 。

ノヽ ー ド ベ ー ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 ィ ォ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ツ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1 m、 深 さ 0.5〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN 層 3 1 の 幅 1〃 m、 段 差 0.5〃 m の 上 段 と 、 幅 1〃 m の 露 出 し た バ ッ フ ァ 層 2 ( 下 段 の 底 部 ) と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 1 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ 0.5〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 GaN 層 3 1 の { 1 1 — 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L /m i n、 TMG を 2〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 G a N 層 3 1 の 深 さ 0.5 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 - 2 0 } 面 を 核 と し て GaN 層 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 、 底 部 で あ る 露 出 し た ノ ヅ フ ァ 層 2 面 か ら の 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は ほ と ん ど 生 じ な か っ た ( 図 1 の ( b ) )。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た ( 図 1 の ( c ) )。 こ の の ち 、 H2 を 20L/m i n、 NH 3 を 10L/mi n、 TMG を 300 mo l /mi n で 導 入 し 、 GaN 層 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 3 1 と GaN 層 3 2 と を 合 計 3 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 2 の 、 GaN 層 3 1 の 深 さ 0.5 / m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 2 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 図 2 の よ う な 多 重 層 か ら 成 る 基 底 層 を 用 い た 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10L/m i n、 NH:i を 5L/mi n、 TMA を 20 mo l /mi n で 約 3 分 間 供 給 し て 第 1 の A1 N 層 ( 第 1 の ノ、' ッ フ ァ 層 ) 2 1 を 約 40 nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ア イ ァ 基 板 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20 L / m i n、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mol /min で 導 入 し 、 莫 厚 約 0. 3〃 m の G a N 層 ( ι:|:' 間 層 ) 2 2 を 形 成 し た 。 次 に 温 度 を 4 00 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10L/min、 NH を 5L/min、 TM A を 20 mol/min で 約 3 分 間 供 給 し て 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 2 3 を 約 4 Onm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/m in、 1^113 を 10L/min、 TMG を SOO niol/iiiin で 導 入 し 、 )]莫 厚 約 0.5〃 m の GaN 層 3 1 を 形 成 し た 。 こ う し て 、 膜 厚 約 40ηπι の 第 1 の Al N 層 ( 第 1 の ノ ヅ フ ァ 層 ) 2 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 2 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A 1 N 層 ( 第 2 の ノ ' ッ フ ァ 層 ) 2 3 、 膜 厚 約 0.5〃 m の G a N 層 3 1 か ら 成 る 基 底 層 2 0 を 形 成 し た 。 一 般 的 に は バ ッ フ ァ 層 は 非 晶 質 で あ り 、 中 間 層 は 単 結 晶 で あ る 。 ノ、' ッ フ ァ 層 と 中 間 層 を 1 周 期 と し て 複 数 周 期 形 成 し て も 良 く 、 繰 り 返 し は 任 意 周 期 で 良 い 。 繰 り 返 し は 多 い ほ ど 結 晶 性 が 良 く な る 。

次 に ノヽ 一 ド べ 一 ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ ィ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 0.5〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN 層 3 1 の 幅 l〃 m、 段 差 0.5〃 m の 上 段 と 、 幅 l〃 m の 露 出 し た 第 2 の A 1 N 層 2 3 ( 下 段 の 底 部 ) と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 2 )。 こ の 時 、 深 さ 0.5〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 GaN 層 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150°C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L/m i n、 TMG を 2〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 G a N 層 3 1 の 深 さ 0.5〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る

{ 1 1 — 2 0 } 面 を 核 と し て GaN 層 3 2 を 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 、 底 部 で あ る 露 出 し た 第 2 の A 1 N 層 2 3 ( 異 な る 層 ) 面 か ら の 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は ほ と ん ど 生 じ な か つ た こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mo l /mi n で 導 入 し 、 GaN 層 3 2 を 成 畏 さ せ 、 GaN 層 3 1 と GaN 層 3 2 と を 合 計 3〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 2 の 、 G a N 層 3 1 の 深 さ 0.5 / m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 3 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 2 実 施 例 と 同 様 に サ フ ァ イ ア 基 板 1 上 に 膜 厚 約 40 n m の 第 1 の A 1 N 層 ( 第 1 の ノ ッ フ ァ 層 ) 2 1 、 膜 厚 約 0.3 01 の GaN 層 ( 中 間 層 ) 2 2 、 膜 厚 約 40η m の 第 2 の A1 N 層 ( 第 2 の ノ ヅ フ ァ 層 ) 2 3 、 膜 厚 約 0. 5〃 m の G a N 層 3 1 か ら 成 る 基 底 層 2 0 を 形 成 し た の ち 、 約 0.8〃 m の エ ッ チ ン グ を し て 、 GaN 層 3 1 を 最 上 層 と す る の 幅 l〃 m、 段 差 0.8〃 m の 上 段 と 、 幅 Ι z m の 露 出 し た 第 1 の A 1 N 層 2 1 ( 下 段 の 底 部 ) と を 交 互 に 形 成 し た ( 図 3 )。 こ の 時 、 深 さ 0.8 / m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 G a N 層 3 1 、 第 2 の A 1 N 層 ( 第 2 の ノ ヅ フ ァ 層 ) 2 3 、 GaN 層 ( 中 間 層 ) 2 2 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 を 第 2 実 施 例 と 同 様 に 行 い 、 表 面 が 平 坦 と な つ た の ち 、 GaN 層 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 3 1 と GaN 層 3 2 と を 合 計 3 z m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 2 の 、 GaN 層 3 1 、 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 2 3 及 び GaN 層 ( 中 間 層 ) 2 2 の 深 さ 約 0.8〃 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 4 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 1 〜 第 3 実 施 例 に お い て 、 GaN 層 3 1 を 形 成 す る 際 、 T M I を ド 一 プ し て G a N: I n 層 3 1 と し た 。 ィ ン ジ ゥ ム ( I n )の ド 一 プ :! は 約 1 X 101 β / c m 3 と し た 。 こ の の ち 、 第 1 〜 第 3 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 に エ ッ チ ン グ 及 び G a N の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 を 行 っ た ( 図 4 )。 GaN : In 層 3 1 を 核 と し て 横 方 向 成 長 し た GaN 層 3 2 は 第 1 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が や や 小 さ く な っ た 。 ま た 、 G a N: I n 層 3 1 上 部 に 縦 方 向 成 長 し た G a N 層 3 2 は 、 第 1 実 施 例 〜 第 3 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が 約 1 / 1 0 0 に 低 減 さ れ た 。

同 様 に 、 第 1 〜 第 3 実 施 例 に お い て 、 A 1 N 層 2 1 、 2 3 、 GaN 層 ( 中 間 層 ) 2 2 に も 、 イ ン ジ ウ ム ( In)を 添 力 [| し た も の を 製 造 し た 。 さ ら に 、 第 1 〜 第 3 実 施 例 に お い て 、 横 方 向 成 長 さ せ た G a N 層 3 2 に ィ ン ジ ゥ ム ( I n )を 添 加 し た も の も 製 造 し た 。 い ず れ も 、 第 1 実 施 例 〜 第 3 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が 約 1 / 1 0 0 に 低 減 さ れ た 〔 第 5 実 施 例 〕

第 1 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 5 に 示 す レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 1 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( S i H 4 ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド ー プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN 層 3 1 と GaN 層 3 2 を 合 わ せ て 単 に GaN 層 1 0 3 と 記 載 す る サ フ ァ イ ア 基 板 1 0 1 、 A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 1 0

2 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 1 0 3 か ら 成 る ウ エ ノ、 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 G a。 . 3 2 N 力、 ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 1 0 4 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の G a N 力 ら 成 る n ガ イ ド 層 1 0 5 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 1 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 ブ の G a N か ら 成 る p ガ イ ド 層 1 0 7 , マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 ブ の A 1。 . 。 B G a。 . 9 2 N 力 ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 1 0 8 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ. の G a N 力 ら 成 る P コ ン タ ク ト 層 1 0 9 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 1 0 9 上 に 金 (Au)力 ら 成 る 電 極 1 1 O A を 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 1 0 3 が 露 出 す る ま で 一- 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ウ ム (A1 )か ら 成 る 電 極 1 1 0 B を 形 成 し た 。 レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 1 0 0 の 素 子 部 の 要 部 は 、 GaN 層 1 0 3 の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 領 域 の 上 部 で あ る 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 に 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 1 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 6 実 施 例 〕

第 1 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 6 に 示 す 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 2 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( S i H ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド 一 プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN 層 3 1 と GaN層 3 2 を 合 わ せ て 単 に GaN層 2 0 3 と 記 載 す る 。 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 1 、 A1N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 2 0 2 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 2 0 3 か ら 成 る ウ エ ノ、 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 G a。 . a a N 力 ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 2 0 4 、 発 光 層 2 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 G a。 . 3 2 N 力 ら 成 る p ク ラ ヅ ド 層 2 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー ブ の G a N か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 2 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 2 0 7 上 に 金 (A u )か ら 成 る 電 極 2 0 8 A を 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 2 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ゥ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 2 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 2 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 7 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 基 板 と し て η 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 い た 。 n 型 シ リ コ ン ·( S i )基 板 3 0 1 上 に 温 度 1150 °C で 、 H 2 を 10L/min、 NH を 10L/min、 TMG を 100〃 m o 1 / m i n、 TMA を 10 mol/min、 H2 ガ ス に よ り 0.86ppm に 希 釈 さ れ た た シ ラ ン ( SiH , )を 0.2〃 mol/niin で 供 給 し 、 膜 厚 0.5〃 m の シ リ コ ン ( Si ) ド ー プ の Al。. l sGa。 . 8 5N カ ら 成 る 層 3 0 2 1 を 形 成 し た 。 次 に 、 ノヽ 一 ド べ 一 ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1 m、 深 さ 0.5 ζ ιη の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 n-Al o . i s G a o . Ls N jf S 0 2 1 の 幅 1 ΠΙ、 段 差 0.5 / m の 上 段 と 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 の 露 出 し た 幅 1〃 m の 下 段 ( 底 部 ) と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 7 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ 0.5〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 n - A 1。 . , 5 G a 0. 8 !^ 層 3 0 2 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH:, を 10L/min、 TMG を 2〃 mol /mi n、 TMA を 0.2〃 mo l/niin、 H ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た た シ ラ ン ( SiH4 )を 4nIllol /min で 供 給 し 、 n-Al。. 1 5Ga。. s 5N 層 3 0 2 1 の 深 さ Ο . δ ^ ιη の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 — 2 0 } 面 を 核 と し て n_Al。 . 1 5Ga。 5N 層 3 0 2 2 を 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 底 部 か ら の 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は ほ と ん ど 生 じ な か っ た ( 図 7 の ( b ) )。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た の ち 、 H2 を 10L/min、 N H を 10L/min、 TMG を 100〃 m o 1 / m i n、 TMA を 10 / niol/mi n、 H2 ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た た シ ラ ン ( SiH , )を 0.2〃 mol / m i n で 供 給 し 、 n _ A 1。 . , 5 G a。 . 8 5 N 層 3 0 2 2 を 成 長 さ せ 、 n - A 1 . , 5 G a . « 5 N β 3 0 2 1 と η - Al。 . l sGa0. 8 5N 層 3 0 2 2 を 合 計 2 m の 厚 さ と し た ( 図 7 の ( c ) )。 以 下 、 2 m の 厚 さ の 、 n-Al。. 1 5Ga。 . B 5N 層 3 0 2 1 と n- Al。. l sGa。. 《 5N 層 3 0 2 2 と を 合 わ せ て η-Αΐ。 . 1 5ΰ&。. 《 5Ν ϊ 3 0 2 と 記 載 す る 。

上 記 の よ う に η 型 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 に 形 成 さ れ た η - A 1 . , 5 G a . 8 6 N jf 3 0 2 上 に シ リ コ ン ( S i ) ド 一 ブ の G a N力 ら 成 る n ガ イ ド 層 3 0 3 、 M Q W構 造 の 発 光 層 3 0 4 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の G a N か ら 成 る p ガ イ ド 層 3 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 》 G a。 . 9 2 N カ ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 3 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の G a N か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 3 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 3 0 7 上 に 金 (Au)か ら 成 る 電 極 3 0 8 A を 、 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム (A1 )力 ら 成 る 電 極 3 0 8 B を 形 成 し た ( 図 8 )。 レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 0 0 の 素 子 部 の 要 部 は 、 n - A 1。 . , G a。 . 8 5 N 層 3 0 2 の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 領 域 の 上 部 で あ る 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 に 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ 一. ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 8 実 施 例 〕

本 実 施 例 で も 基 板 と し て n 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 い た 。 第 7 実 施 例 の n 型 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 に 形 成 さ れ た n - A 1。 . , 5 G a。 . " N 層 3 0 2 と 同 様 に 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 4 0 1 に 形 成 さ れ た n- Al。 . 1 5Ga。 . 《 5N 層 4 0 2 の ウ エ ノヽ を 用 意 し 、 発 光 層 4 0 3 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー プ の A 1。 . , 5 G a。 . 《 N か ら 成 る p ク ラ 'ソ ド 層 4 0 4 を 形 成 し た 。 次 に p ク ラ ッ ド 層 4 0 4 上 に 金 (Au )か ら 成 る 電 極 4 0 5 A を シ リ コ ン 基 板 4 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム (A1 )か ら 成 る 電 極 4 0 5 B を 形 成 し た ( 図 9 )。 こ の よ う に し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 4 ◦ 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 9 実 施 例 〕

第 2 の GaN 層 3 2 の 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ て い な い 領 域 を さ ら に エ ッ チ ン グ し 、 更 に GaN 層 を 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ て も 良 い 。 図 1 0 は 、 第 1 の GaN 層 3 1 、 第 2 の GaN 層 3 2 の エ ッ チ ン グ を す る 位 置 の 模 式 図 で あ る 図 1 0 の ( a ) の よ う に 、 ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 段 差 の 上 段 の GaN 層 3 1 ( 図 で 斜 線 ) の 部 分 と 、 B で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 図 1 0 の ( b ) の よ う に 、 図 1 0 の ( a ) で B で 示 し た 段 差 を 埋 め た GaN 層 3 2 を 残 し 、 ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 A で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 こ う し て GaN 層 3 3 を 段 差 の 上 段 と な っ た 第 2 の GaN 層 3 2 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る と 、 図 1 0 の ( c ) の よ う に 、 G aN層 3 1 か ら 貫 通 転 位 を 伝 搬 し て い る 部 分 で あ る 3 1 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た GaN 層 3 2 の 上 部 で 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 3 2 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た GaN 層 3 3 の 上 部 で 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 3 3 と 示 し た 領 域 と が 形 成 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 ウ ェ ハ の ほ ぼ 全 面 に わ た っ て 、 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が 可 能 で あ る 。 尚 、 GaN 層 3 2 の エ ッ チ ン グ 深 さ は 任 意 と し て 良 い 。 こ れ に よ り 全 面 に わ た っ て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と も で き る 。 尚 、 GaN 層 3 2 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 を 形 成 し 、 そ れ を 核 と し て GaN 層 3 3 を 横 方 向 成 長 さ せ る 場 合 は 、 本 発 明 の 横 方 向 成 長 に 限 ら れ な い 。 例 え ば 底 部 に マ ス ク を 形 成 し 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 を 遮 断 し 、 横 方 向 成 長 を 確 実 な も の と し て も 良 い 。

〔 エ ッ チ ン グ の 変 形 〕

ま た 、 上 記 の 第 1 実 施 例 〜 第 9 実 施 例 の そ れ そ れ に お レヽ て 、 次 の よ う な エ ッ チ グ を 行 っ た 。 図 1 1 は 、 3 組 の { 1 1 一 2 0 } 面 に よ り 、 島 状 に 段 差 の 上 段 を 形 成 す る 例 で あ る 。 図 1 1 の ( a ) は 、 3 組 の { 1 1 - 2 0 } 面 で 形 成 さ れ る 外 周 を も 示 し て い る が 、 こ れ は 理 解 の た め 簡 略 化 し た 模 式 図 で あ り 、 実 際 に は 島 状 の 段 差 の 上 段 は ウ エ ノヽ 当 た り 数 千 万 個 形 成 し て 良 い 。 図 1 1 の ( a ) で は 、 島 状 の 段 差 の 上 段 に 対 し 、 段 差 の 底 部 B は 3 倍 の 面 積 を 有 す る 。 図 1 1 の ( b ) で は 、 島 状 の 段 差 の 上 段 に 対 し 、 段 差 の 底 部 B は 8 倍 の 面 積 を 有 す る 。

〔 第 1 0 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 図 1 2 の よ う な ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 2 0 3 1 を 基 底 層 と し て 用 い た 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 上 に 、 温 度 を 40 0°C ま で 低 下 さ せ て 、. Hz を 10L/min、 NH3 を 5L/min、 TMA を 20〃 m o 1 / m i n で 約 3 分 間 供 給 し て A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ ィ ァ 基 板 2 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/m in、 こ う し て 、 膜 厚 約 40nm の A1N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 と 膜 厚 約 1.5 m の GaN 層 2 0 3 1 と か ら 成 る 基 底 層 を 形 成 し た 。

次 に 、 リ ア ク テ ィ ブ イ オ ン エ ッ チ ン グ ( R I E ) に よ り ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 と 膜 厚 約 1.5 / D1 の GaN層 2 0 3 1 と か ら 成 る 基 底 層 と サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 を 削 り 、 幅 10 ^ m, 間 隔 10 i m、 深 さ 1.7〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に 段 差 を 形 成 し た 。 こ れ に よ り 、 幅 lO m の 上 段 と 、 深 さ 0.2 〃 m の サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 凹 部 の 下 段 ( 底 部 ) が 交 互 に 形 成 さ れ た 。 こ の 時 、 深 さ 1.5 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 GaN 層 2 0 3 1 の { 1 1 — 2 0 } 面 と し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 5〃 mol /min で 導 入 し 、 GaN 層 2 0 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ う し て 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た 基 底 層 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 凹 部 で あ る 段 差 の 下 段 上 方 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10 L/min、 TMG を 300〃 mol /min で 導 入 し 、 GaN 層 2 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 2 0 3 2 を 3〃 πι の 厚 さ と し た 。 GaN 層 2 0 3 2 の 、 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 深 さ 0.2 / m の 凹 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 1 1 実 施 例 〕 .

本 実 施 例 で は 、 図 1 3 の よ う な ノ^; ッ フ ァ 層 と 単 結 晶 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と を 1 周 期 と し て 、 多 重 周 期 形 成 し た 層 を 基 底 層 と し て 用 い た 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H を 10L/min、 NHa を 5L/min、 TMA を 20〃 mol /min で 約 3 分 間 供 給 し て 第 1 の A 1 N層 2 2 1 1 を 約 40 n m の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mol/ min で 導 入 し 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 2 2 1 2 を 形 成 し た 。 次 に 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10L/min、 N H3 を 5L/min、 TMA を 20 mol /min で 約 3 分 間 供 給 し て 第 2 の A1N 層 2 2 1 3 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 さ ら に サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mol /min で 導 入 し 、 膜 厚 約 1.5〃 m の GaN 層 2 0 3 1 を 形 成 し た 。 こ う し て 、 膜 厚 約 40nm の 第 1 の A1N 層 2 2 1 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 2 2 1 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A1 N 層 2 2 1 3 、 膜 厚 約 1.5〃 m の GaN 層 2 0 3 1 か ら 成 る 基 底 層 2 0 2 0 を 形 成 し た 。

次 に 、 第 1 0 実 施 例 と 同 様 に 、 R I E に よ り 段 差 を 形 成 し た 。 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 凹 部 の 深 さ は 0.2 111 と し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 5 / mo 1/min で 導 入 し 、 GaN 層 2 0 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ う し て 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た 基 底 層 2 0 2 0 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 凹 部 で あ る 段 差 の 下 段 上 方 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H2 を 2 0L/min、 N H:) を 10L/min、 TMG を 300〃 mo l/min で 導 入 し 、 GaN 層 2 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 2 0 3 2 を の 厚 さ と し た 。 GaN 層 2 0 3 2 の 、 サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 の 深 さ 0.2 m の 凹 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 1 2 実 施 例 〕

第 1 0 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 1 4 に 示 す レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 2 1 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 GaN 層 2 0 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( S iH4 ) を 導 入 し て 、 GaN 層 2 0 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド — プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 凹 部 を 有 す る サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 と ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 、 GaN jf 2 0 3 1 及 び そ れ ら と 同 じ 高 さ に あ る GaN 層 2 0 3 2 を 併 せ て 、 ウ エ ノ、 1 0 0 0 と 記 載 し 、 そ れ 以 外 の GaN 層 2 0 3 2 を GaN 層 2 1 0 3 と 記 載 す る 凹 部 を 有 す る サ フ ア イ ァ 基 板 、 A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 、 GaN 層 2 0 3 1 及 び そ れ ら と 同 じ 高 さ に あ る n 型 Ga N 層 2 0 3 2 か ら 成 る ウ エ ノヽ 層 1 0 0 0 と n 型 GaN 層 2 1 0 3 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 8 G a。 . n 2 N 力 ら )戎 る n ク ラ ッ ド 層 2 1 0 4 、 シ リ コ ン ( S i ) ド ー プ の G a N か ら 成 る n ガ イ ド 層 2 1 0 5 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 2 1 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( Mg ) ド 一 プ の GaN 力 ら 成 る p ガ イ ド 層 2 1 0 7 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 G a。 . 3 2 N 力 ら 成 る P ク ラ ッ ド 層 2 1 0 8 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー ブ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 2 1 0 9 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 2 1 0 9 上 に 金 ( Au )か ら 成 る 電 極 2 1 1 0 A を 、 2 段 の GaN 層 と n 型 GaN 層 の 合 計 3 段 の GaN 層 2 1 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ 二 ゥ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 2 1 1 0 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 1 3 実 施 例 〕

第 1 2 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 図 1 5 の よ う な 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 2 2 0 0 を 次 の よ う に し て 形 成 し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 凹 部 を 有 す る サ フ ァ イ ア 基 板 2 0 0 1 と ノ ッ フ ァ 層 2 0 0 2 、 GaN 層 2 0 3 1 及 び そ れ ら と 同 じ 高 さ に あ る GaN 層 2 0 3 2 を 併 せ て 、 ウ エ ノヽ 2 0 0 0 と 記 載 し 、 そ れ 以 外 の GaN 層 2 0 3 2 を GaN 層 2 2 0 3 と 記 載 す る 。 サ フ ア イ ァ 基 板 、 A1N か ら 成 る ノ、' ッ フ ァ 層 、 GaN 層 2 0 3 1 及 び そ れ ら と 同 じ 高 さ に あ る GaN 層 2 0 3 2 か ら 成 る ウ エ ノヽ 2 0 0 0 と n 型 GaN 層 2 2 0 3 上 に 、 シ リ コ ン ( Si ) ド 一 プ の 1。. 。 86&。 . 3 2 ^) カ^ ら 成 る 1 ク ラ ヅ ド 層 2 2 0 4 、 発 光 層 2 2 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg) ド 一 プ の Al。. 。 G a。 . 2 N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 2 2 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 2 2 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン 夕 ク ト 層 2 2 0 7 上 に 金 (Au)か ら 成 る 電 極 2 2 0 8 A を 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 2 2 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ 二 ゥ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 2 2 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 1 4 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 基 板 と し て シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 レ、 た 。 図 1 2 に 示 す 第 1 0 実 施 例 と 同 様 に し て 横 方 向 成 長 層 を 得 た 。 即 ち 、 図 1 6 に 示 す よ う に 、 n 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 3 3 0 1 上 に 温 度 1150 °C で 、 H 2 を 10 L / m i n、 N H 3 を 10 L/min、 TMG を 100 mol/min、 TMA を 10〃 mol/min、 H2 ガ ス に よ り 0.86ppm に 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( SiH,, )を 0.2〃 mol / m i n で 供 給 し 、 膜 厚 1.5 m の シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1 。 . ! 5 G a。 . s 5 N か ら 成 る 層 3 0 2 1 を 形 成 し た 。 次 に 、 ノヽ ー ド べ 一 ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン エ ツ チ ン グ ( R I E ) を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 10〃 111、 間 隔 10〃 m、 深 さ 1.7〃 m の ス ト ラ イ ブ 状 に ェ ツ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 幅 10〃 m の 上 段 と 、 深 さ 0. 2〃 m の シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 の 凹 部 の 下 段 ( 底 部 ) が 交 互 に 形 成 さ れ た 。 こ の 時 、 深 さ 1.5 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 n - A 1 t 5 G a . 5 N 層 3 3 0 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。 次 に シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 1 を 20L/min NH:, を 10L/min TMG を 5 mol/mi n TMA を 0.5〃 mol/min H2 ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( S i H 4 )を 0.01 ί m o 1 / m i n で 供 給 し 、 シ リ コ ン 基 板 の 段 差 の 上 段 面 及 び 側 面 か ら n - A 1 . δ G a . 8 5 N 層 3 0 2 2 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ た 。 こ う し て 主 に 上 段 面 を 核 と す る 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 基 板 凹 部 の 上 方 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た の ち 、 H 2 を 10 L / m i n N H 3 を 1 0L/min TMG を lOO/z mol/min TMA を 10〃 mol/min H 3 ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( SiH4 )を 0.2〃 mol /niin で 供 給 し 、 n-Al . l ί Ga . s πN 層 3 0 2 2 を 成 長 さ せ 、 3〃 m の 厚 さ と し た 。 以 下 、 凹 部 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 と n- Al Ga . H 5N 層 3 3 0 2 を 併 せ て ウ ェ ハ 3 0 0 0 と 記 載 す る ( 図 1 7 )

図 1 7 に 示 す よ う に 、 上 記 の よ う に ウ エ ノ、 3 0 0 0 ( 凹 部 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 2 3 0 1 と そ の 上 に 形 成 さ れ た n - A 1 . > 5 G a . 5 N 層 2 3 0 2 ) 上 に シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の GaN か ら 成 る n ガ イ ド 層 2 3 0 3 M Q W構 造 の 発 光 層 2 3 0 4 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー プ の G a N か ら 成 る p ガ ィ ド 層 2 3 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1 . 8 G a .

N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 2 3 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 ブ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 2 3 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 2 3 0 7 上 に 金 (Au )か ら 成 る 電 極 2 3 0 8 A を 、 シ リ コ ン 基 板 2 3 0 1 裏 面 に ア ル ミ 二 ゥ ム (A1 )か ら 成 る 電 極 2 3 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 図 1 5 の レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 2 3 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 究 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 1 5 実 施 例 〕

本 実 施 例 で も 基 板 と し て シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 い た 。 第 1 4 実 施 例 の 凹 部 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 2 3 0 1 に 形 成 さ れ た 11 - 1。 . 1 56&。 . 》< 5 {^ 層 2 3 0 2 と 同 様 に 、 凹 部 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 2 4 0 1 と そ の 上 に 形 成 さ れ た n_ A 1 。. 1 5Ga。 . 《 sN 層 2 4 0 2 の ウ エ ノ、 4 0 0 0 を 用 意 し 、 発 光 層 2 4 0 3 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー プ の A I。 . G a。 . 8 5 N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 2 4 0 4 を 形 成 し た 。 次 に p ク ラ ヅ ド 層 2 4 0 4 上 に 金 (Au)力 ら 成 る 電 極 2 4 0 5 A を 、 シ リ コ ン 基 板 2 4 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 2 4 0 5 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 図 1 8 の 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 2 4 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 1 6 実 施 例 〕

本 実 施 例 の 工 程 を 図 1 9 に 示 す 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H 2 を 10 L/min、 NH3 を 5L/mi n、 TMA を 20 ζ πιο 1/ιηίη で 約 3 分 間 供 給 し て A1N の ノ ッ フ ァ 層 3 0 0 2 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 1^113 を 10L/min、 TMG を 300〃 mo 1/min で 導 入 し 、 膜 厚 約 l〃 m の GaN 層 3 0 3 1 を 形 成 し た 。 こ の と き TMI も 導 入 し て 、 イ ン ジ ウ ム ( In )を ド 一 ブ し た 。 イ ン ジ ウ ム の ド 一 プ 量 は 1 X 101 c m 3 と し た 。

次 に ノヽ ー ド ベ 一 ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ ィ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 1〃 m の ス ト ラ イ ブ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN : In 層 3 0 3 1 の 幅 l〃 m、 段 差 l m の 上 段 と 、 幅 基 板 3 0 0 1 面 の 露 出 し た 下 段 の 底 部 と が 交 互 に 形 成 さ れ た

( 図 1 9 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ l ^ m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 GaN 層 3 ◦ 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH 3 を 10L/min、 TMG を 5 ί ΐηο1 /πιίη で 導 入 し 、 GaN : In 層 3 0 3 1 の 深 さ l〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 - 2 0 } 面 を 核 と し て G a N 層 3 0 3 2 を 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た ( 図 1 9 の ( b ) )。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H 2 を 20 L /min、 1^113 を 10L/min、 TMG を 300 mol /min で 導 入 し 、 G aN 層 3 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 と を 合 計 2〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 0 3 2 の 、 Ga N 層 3 0 3 1 の 深 さ 1 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。 こ れ は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 上 に GaN は 高 温 で は 成 長 し に く い の で 、 GaN 層 3 0 3 2 は 主 に 段 差 を 形 成 す る 結 晶 性 の 良 い G a N: I n 層 3 0 3 1 を 核 と し て 成 長 す る こ と に よ る 。 ま た 、 段 差 を 形 成 す る GaN 層 3 0 3 1 の 厚 さ も 薄 く で き る 。

〔 第 1 7 実 施 例 〕 本 実 施 例 で は 、 第 1 6 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 に し て 、 サ フ ア イ ァ 基 板 3 0 0 1 上 に 、 厚 さ 40nm の A1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 3 0 0 2 、 イ ン ジ ウ ム を l x l 0 1 fi cm— 3 ド ー プ し た 厚 さ 2〃 m の G a N: I n 層 3 0 3 1 を 形 成 し 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ツ チ ン グ に よ り 、 幅 l〃 m、 間 隔 1〃 πι、 深 さ 2〃 m の ス ト ラ イ ブ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN : I i^® 3 0 3 1 の 幅 1〃 m、 段 差 2 m の 上 段 と 、 幅 1〃 m ノ ッ フ ァ 層 3 0 0 2 の 露 出 し た 下 段 の 底 部 と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 2 0 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ 2〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 6& 111 層 3 0 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。 こ の の ち 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 6&1^ 層 3 0 3 2 を 形 成 し 段 差 を 埋 め た 。 な お 、 段 差 の 上 面 と 底 部 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た ( 図 2 0 の ( b ) ) こ う し て GaN 層 3 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN : I n 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 と を 合 計 3 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 0 3 2 の 、 GaN 層 3 0 3 1 の 深 さ 2〃 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 第 1 6 実 施 例 同 様 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 1 8 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 1 6 実 施 例 及 び 第 1 7 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 に し て 、 サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 上 に 、 厚 さ 40nm の A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 3 0 0 2 、 イ ン ジ ウ ム を 1 X 10 1 β cm— 3 ド 一 プ し た 厚 さ 3〃 m の GaN : I n 層 3 0 3 1 を 形 成 し 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 2 〃 DI の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN : I n 層 3 0 3 1 の 、 幅 1 m、 段 差 2〃 m の 上 段 と 、 幅 1〃 m の 下 段 の 底 部 と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 2 1 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ 2 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 G a N: I n 層 3 0 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。 こ の の ち 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り GaN 層 3 0 3 2 を 形 成 し 段 差 を 埋 め た 。 な お 、 段 差 の 上 面 と 底 部 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た ( 図 2 1 の ( b ) )。 こ う し て GaN 層 3 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN : In 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 と を 合 計 4〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 0 3 2 の 、 G a N 層 3 0 3 1 の 深 さ 2 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 第 1 6 実 施 例 及 び 第 1 7 実 施 例 同 様 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し ぐ 抑 え ら れ た 。

〔 第 1 9 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 3 0 0 1 上 に 膜 厚 約 40 nm の 第 1 の A 1 N 層 ( 第 1 の ノ ッ フ ァ 層 ) 3 0 2 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 3 0 2 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 3 0 2 3 、 膜 厚 約 0. 5 m の GaN : In 層 3 0 3 1 か ら 成 る 基 底 層 3 0 2 0 を 形 成 し た の ち 、 約 1〃 m の エ ッ チ ン グ を し て 、 結 晶 性 の 良 い GaN : In 層 3 0 3 1 を 最 上 層 と す る 幅 l / m、 段 差 l〃 m の 上 段 と 、 幅 1 m の 露 出 し た 基 板 3 0 0 1 面 ( 下 段 の 底 部 ) と を 交 互 に 形 成 し た ( 図 2 2 )。 こ の 時 、 深 さ 0.9〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 G aN: I n 層 3 0 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 を 行 い 、 表 面 が 平 坦 と な っ た の ち 、 GaN 層 3 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN : In 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 と を 合 計 3 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 0 3 2 の 、 基 底 層 3 0 2 0 の 深 さ 約 0.9 z m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。 ま た 、 G a N: I n 層 3 0 3 1 上 部 に 縦 方 向 成 長 し た G a N 層 3 0 3 2 は 、 第 1 6 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が 約 1 / 1 0 に 低 減 さ れ た 。

〔 第 2 0 実 施 例 〕

第 1 6 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 2 3 に 示 す レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 1 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 3 0 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( SiH4 ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 0 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド — プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN : In 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 を 合 わ せ て 単 に GaN 層 3 1 0 3 と 記 載 す る 。

サ フ ァ イ ア 基 板 3 1 0 1 、 A1N か ら 成 る ノ ヅ フ ァ 層 3 1 0 2 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 3 1 0 3 か ら 成 る ウ ェ ハ 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド ー プ の A 1。 . 。 》 G a。 . 3 N 力 ^ ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 3 1 0 4 、 シ リ コ ン ( S i ) ド ー プ の GaN カゝ ら 成 る n ガ イ ド 層 3 1 0 5 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 3 1 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg ) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p ガ イ ド 層 3 1 0 7 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー プ の A 1。 . 。 》 G a 。 . 9 2 N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 3 1 0 8 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー ブ の GaN か ら 成 る p コ ン 夕 ク ト 層 3 1 0 9 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 3 1 0 9 上 に 金 ( A u )か ら 成 る 電 極 3 1 1 O A を 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 3 1 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 3 1 1 0 B を 形 成 し た 。 レ ー ザ ダ イ ォ ー ド ( L D ) 3 1 0 0 の 素 子 部 の 要 部 は 、 GaN 層 3 1 0 3 の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 領 域 の 上 部 で あ る 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 に 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 1 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 2 1 実 施 例 〕

第 1 6 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 2 4 に 示 す 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 3 2 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 GaN 層 3 0 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( S i H„ ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 0 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド — プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN : In 層 3 0 3 1 と GaN 層 3 0 3 2 を 合 わ せ て 単 に GaN 層 3 2 0 3 と 記 載 す る 。

サ フ ァ イ ア 基 板 3 2 0 1 、 A 1 N か ら 成 る ノ' ッ フ ァ 層 3 2 0 2 、 GaN : In 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 3 2 0 3 か ら 成 る ウ エ ノ、 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 8 G a。 . 9 2N 力 ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 3 2 0 4 、 発 光 層 3 2 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg) ド 一 ブ の 1。 . 。 8&&。 . 9 21>1 か ら 成 る ク ラ ッ ド 層 3 2 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の G a N か ら 成 る P コ ン タ ク ト 層 3 2 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 3 2 0 7 上 に 金 (Au)か ら 成 る 電 極 3 2 0 8 A を 、 G aN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 3 2 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 3 2 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に .し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 3 2 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 2 2 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 基 板 と し て n 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 い た 。 n 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 3 3 0 1 上 に 温 度 1150 °C で 、 H2 を 10L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 100〃 mol/inin、 T MA を 10〃 mo l/inin、 H2 ガ ス に よ り 0.86ppm に 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( S i H 4 ) を 0.2〃 m 01 / m i n 及 び T M I を 供 給 し 、 膜 厚 1 〃 m の シ リ コ ン ( Si )、 ィ ン ジ ゥ ム ( In ) ド 一 プ の Al。. 1 5Ga。.

N: I n か ら 成 る 層 3 3 0 2 1 を 形 成 し た 。 次 に 、 ノヽ 一 ド ベ ー タ レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 l〃 m、 間 隔 l z m、 深 さ l〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 n- Al o . i s G a o. s si^ In 層 3 3 0 2 1 の 幅 1〃 m、 段 差 1〃 m の 上 段 と 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 の 露 出 し た 幅 1〃 m の 下 段 ( 底 部 ) と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 2 5 の ( a ) )。 こ の 時 、 深 さ 1〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 n - A 1。 . ! 5 G a。 . R 5 N: I n 層 3 3 0 2 1 の { 1 1 — 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 Hz を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 5〃 niol/mi n、 TMA を 0.5〃 mol /min、 ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( S iHi )を 20nmol /min で 供 給 し 、 n_Al。. , 5 Ga . « , N: I n 層 3 3 0 2 1 の 深 さ 1〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 - 2 0 } 面 を 核 と し て n- Al。 . 1 5Ga。 . 8 5N 層 3 3 0 2 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 底 部 か ら も 縦 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一- 部 生 じ た ( 図 2 5 の ( b ) )。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た の ち 、 H2 を 10L/mi n、 N H3 を 10L/mi n、 TMG を 100〃 m o 1 / m i n、 TMA を 10〃 mo l /mi n、 H , ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た シ ラ ン ( S i H , )を 0.2〃 mo l /m i n で 供 給 し 、 n - A 1。 . , 5 G a。 . 》 r, N 層 3 3 0 2 2 を 成 長 さ せ 、 n - A 10. ! s G a o . 8 6 N : I n jf 3 3 0 2 1 と n-Al 0. 1 5 Ga 0. « s J^ 3 3 0 2 2 を 合 計 2〃 m の 厚 さ と し た ( 図 2 5 の ( c ) )。 以 下 、 2 11 の 厚 さ の 、 n_Al。 . l s Ga。 . 8 5N : I n 層 3 3 0 2 1 と n-Al。 . 1 5 Ga。 . 8 5 N 3 3 0 2 2 と を 合 わ せ て n- Al。 . , 5 G a。 . 8 5 N 層 3 3 .0 2 と 記 載 す る 。 '

上 記 の よ う に n 型 シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 に 形 成 さ れ た n - A 1。 . ! 5 G a。 . 《 s N 層 3 3 0 2 上 に シ リ コ ン ( S i ) ド ー プ の G aN か ら 成 る n ガ イ ド 層 3 3 0 3 、 M Q W 構 造 の 究 光 層 3 3 0 4 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド ー ブ の G a N か ら 成 る p ガ イ ド 層 3 3 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 《 G a。 . 9 2 N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 3 3 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド — プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 3 3 0 7 を 形 成 し た ( 次 に p コ ン タ ク ト 層 3 3 0 7 上 に 金 ( Au )か ら 成 る 電 極 3 3 0 8 A を 、 シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム (A1 ) ! ら 成 る 電 極 3 3 0 8 B を 形 成 し た ( 図 2 6 )。 レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 3 0 0 の 素 子 部 の 要 部 は 、 n - A 1 。 . ! 5 G a。 . 《 5 N 層 3 3 0 2 の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 領 域 の 上 部 で あ る 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 に 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 3 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 2 3 実 施 例 〕

本 実 施 例 で も 基 板 と し て n 型 シ リ コ ン ( S i )基 板 を 用 い た 。 第 2 2 実 施 例 の n 型 シ リ コ ン 基 板 3 3 0 1 に 形 成 さ れ た n - A 1。 . , 5 G a。 . 5 N 層 3 3 0 2 と 同 様 に 、 n 型 シ リ コ ン 基 板 3 4 0 1 に 形 成 さ れ た 11 - 1。. 1 5&&。. 8 51^ 層 3 4 0 2 の ウ エ ノヽ を 用 意 し 、 発 光 層 3 4 0 3 、 マ グ ネ シ ウ ム (M g) ド 一 プ の 八1。. 1 56&。 . 8 5 カ ら 成 る p ク ラ ヅ ド 層 3 4 0 4 を 形 成 し た 。 次 に p ク ラ ヅ ド 層 3 4 0 4 上 に 金 ( A u )か ら 成 る 電 極 3 4 0 5 A を 、 シ リ コ ン 基 板 3 4 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 3 4 0 5 B を 形 成 し た ( 図 2 7 )。 こ の よ う に し て 形 成 し た 究 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 3 4 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 2 4 実 施 例 〕

第 1 6 実 施 例 〜 第 2 3 実 施 例 の そ れ そ れ に お い て 、 第 2 の GaN 層 3 0 3 2 の 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ て い な い 領 域 を さ ら に エ ッ チ ン グ し 、 更 に GaN 層 を 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と も 有 用 で あ る 。 図 2 8 は 、 第 1 の Ga N : I n 層 3 0 3 1 、 第 2 の GaN 層 3 0 3 2 の エ ッ チ ン グ を す る 位 置 の 模 式 図 で あ る 。 図 2 8 の ( a ) の よ う に 、 ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 段 差 の 上 段 の GaN : In 層 3 0 3 1 ( 図 で 斜 線 ) の 部 分 と 、 B で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 図 2 8 の ( b ) の よ う に 、 図 2 8 の ( a ) で B で 示 し た 段 差 を 埋 め た GaN 層 3 0 3 2 を 残 し 、 ス ト ラ イ ブ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 A で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 こ う し て GaN 層 3 0 3 3 を 段 差 の 上 段 と な つ た 第 2 の GaN 層 3 0 3 2 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る と 、 図 2 8 の ( c ) の よ う に 、 GaN : In 層 3 0 3 1 か ら 貫 通 転 位 を 伝 搬 し て い る 部 分 で あ る 3 0 3 1 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た GaN 層 3 0 3 2 の 上 部 で 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 3 0 3 2 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た GaN 層 3 0 3 3 の 上 部 で 質 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 3 0 3 3 と 示 し た 領 域 と が 形 成 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 ウ エ ノ、 の ほ ぼ 全 面 に わ た っ て 、 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が 可 能 で あ る 尚 、 GaN層 3 0 3 2 の エ ッ チ ン グ 深 さ は 任 意 と し て 良 い 。 こ れ に よ り 全 面 に わ た っ て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た I I I 族 窒 ィ匕 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と も で き る 。 尚 、 Ga N 層 3 0 3 2 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 を 形 成 し 、 そ れ を 核 と し て GaN 層 3 0 3 3 を 横 方 向 成 長 さ せ る 場 合 は 、 本 発 明 の 横 方 向 成 長 に 限 ら れ な い 。 例 え ば 底 部 に マ ス ク を 形 成 し 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 を 遮 断 し 、 横 方 向 成 長 を 確 実 な も の と し て も 良 い 。

〔 第 2 5 実 施 例 〕

本 実 施 例 の 工 程 を 図 2 9 に 示 す 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 4 0 0 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H 2 を 10 L/min、 NH3 を 5L/mi n、 TMA を 20〃 mo l/mi n で 約 3 分 間 供 給 し て 第 1 の A1N 層 ( 第 1 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 1 を 約 40 n m の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 4 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/mi n、 TMG を 300/z niol/inin で 導 入 し 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 4 0 2 2 を 形 成 し た 。 次 に 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H を 10L/min、 NH3 を 5L/min、 TMA を 20 〃 mol/min で 約 3 分 間 供 給 し て 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の バ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 を 約 4 Onm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 4 0 0 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mo l/min で 導 入 し 、 膜 厚 約 1〃 m の G a N 層 4 0 3 1 を 形 成 し た 。 こ う し て 、 膜 厚 約 40nm の.第 1 の A1N層( 第 1 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 4 0 2 2 、 膜 厚 約 40η m の 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の ノ S' ヅ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 、 膜 厚 約 l〃 m の GaN層 4 0 3 1 か ら 成 る 基 底 層 4 0 2 0 を 形 成 し た 。 一 般 的 に は Λ ッ フ ァ 層 は 非 晶 質 で あ り 、 中 間 層 は 単 結 晶 で あ る 。 ノ ッ フ ァ 層 と 中 間 層 を 1 周 期 と し て 複 数 周 期 形 成 し て も 良 く 、 繰 り 返 し は 任 意 周 期 で 良 い 。 繰 り 返 し は 多 い ほ ど 結 晶 性 が 良 く な る 。

次 に ノヽ 一 ド べ 一 ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム ェ ヅ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ ィ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 1.4 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 基 底 層 2 0 の 幅 l〃 m、 段 差 1.4〃 m の 上 段 と 、 幅 1〃 111 の 基 板 1 面 の 露 出 し た 下 段 の 底 部 と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 2 9 ) , こ の 時 、 深 さ 1.4〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 G a N 層 4 0 3 1 の { 1 1 一 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 4 0 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H を 20L/min、 NH 3 を 10L/min、 TMG を 5〃 mol/min で 導 入 し 、 基 底 層 4 0 2 0 の 深 さ し 4〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 - 2 0 } 面 を 核 と し て GaN 層 4 0 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た 。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H z を 20L/mi n、 NH :i を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mol/niin で 導 入 し 、 GaN 層 4 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 4 0 3 1 と GaN 層 4 0 3 2 と を 合 計 2 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 4 0 3 2 の 、 GaN 層 4 0 3 1 の 深 さ 1.4 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。 こ れ は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 4 0 0 1 上 に GaN は 高 温 で は 成 長 し に く レ、 の で 、 GaN 層 4 0 3 2 は 主 に 段 差 を 形 成 す る 基 底 層 4 0 2 0 、 特 に GaN 層 4 0 3 1 を 核 と し て 成 長 す る こ と に よ る 。 ま た 、 段 差 を 形 成 す る GaN 層 4 0 3 1 の 厚 さ も 薄 く で き る 。

〔 第 2 6 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 2 5 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 の 基 底 層 に つ い て 、 第 2 の A1N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 を 段 差 の 底 部 と し て 露 出 さ せ て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ た 。 こ の 工 程 を 図 3 0 に 示 す 。 第 2 5 実 施 例 と 同 様 に 、 膜 厚 約 40nm の 第 1 の A1N 層 ( 第 1 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 4 0 2 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A1 N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 を 形 成 し 、 次 に 膜 厚 約 2 111 の GaN 層 4 0 3 1 を 形 成 し た 。 こ う し て 基 底 層 4 0 2 0 を 形 成 し た 。

次 に ノヽ 一 ド べ 一 ク レ ジ ス 卜 マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ ィ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 2〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 GaN 層 4 0 3 1 の 幅 l〃 m、 段 差 2〃 11 の 上 段 と 、 幅 l // m の 第 2 の A 1 N 層 ( 第 2 の ノ ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 が 露 出 し た 面 ( 下 段 の 底 部 ) と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 3 0 )。 こ の 時 、 深 さ 2〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 GaN 層 4 0 3 1 の { 1

1 一 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L/m i n、 TMG を 5〃 mo l /in i n で 導 入 し 、 GaN 層 4 0 3 1 の 深 さ 2〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る

{ 1 1 — 2 0 } 面 を 核 と し て GaN 層 4 0 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 、 底 部 カゝ ら も 縦 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た 。 こ う し て 主 に { 1 1 - 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 Hz を 20L/ini n、 NH3 を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 GaN 層 4 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 4 0 3 1 と GaN 層 4 0 3 2 と を 合 計 3〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 4 0 3 2 の 、 GaN 層 4 0 3 1 の 深 さ 2 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 2 7 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 2 6 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 の 基 底 層 に つ い て 、 GaN 層 4 0 3 1 を 底 部 と し て 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ た 。 こ の 工 程 を 図 3 1 に 示 す 。 第 2 6 実 施 例 と 同 様 に 、 膜 厚 約 40nm の 第 1 の A1 N 層 ( 第 1 の ノ ヅ フ ァ 層 ) 4 0 2 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 ( 中 間 層 ) 4 0 2 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A 1 N 層 ( 第 2 の ノ' ッ フ ァ 層 ) 4 0 2 3 、 膜 厚 約 3〃 m の GaN 層 4 0 3 1 カゝ ら な る 基 底 層 4 0 2 0 を 形 成 し た 。 次 に ノヽ 一 ド ベ ー ク レ ジ ス ト マ ス ク を 使 用 し て 、 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ ( R I B E ) を 用 い た 選 択 ド ラ ィ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 1〃 m、 間 隔 1〃 m、 深 さ 約 2〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 こ れ に よ り 、 G a N 層 4 0 3 1 の 幅 l〃 m、 段 差 2〃 m の 上 段 と 、 幅 l〃 m の GaN 層 4 0 3 1 の 下 段 の 底 部 と が 交 互 に 形 成 さ れ た ( 図 3 1 ) こ の 時 、 深 さ 2〃 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 は 、 G a N 層 4 0 3 1 の { 1 1 - 2 0 } 面 と し た 。

次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L/m i n、 TMG を 5〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 基 底 層 4 0 2 0 の 深 さ 2.3 m の 段 差 を 形 成 す る 側 面 で あ る { 1 1 - 2 0 } 面 を 核 と し て GaN 層 4 0 3 2 を 横 方 ' 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ の 時 、 段 差 の 上 面 と 、 底 部 か ら も 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 一 部 生 じ た 。 こ う し て 主 に { 1 1 — 2 0 } 面 を 成 長 面 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め ら れ 、 表 面 力 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H z を 20L/min、 NH 3 を 10L/mi n、 TMG を 300 z mo l /mi n で 導 入 し 、 GaN 層 4 0 3 2 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 4 0 3 1 と GaN 層 4 0 3 2 と を 合 計 4〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 4 0 3 2 の 、 GaN 層 4 0 3 1 の 深 さ 2 m の 段 差 の 底 部 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。

〔 第 2 8 実 施 例 〕

本 実 施 例 で は 、 第 2 5 実 施 例 に お い て 、 GaN 層 4 0 3

1 を 形 成 す る 際 、 TMI を ド ー プ し て GaN : I n 層 4 0 3 1 と し た 。 ィ ン ジ ゥ ム ( I n )の ド 一 プ 量 は 約 1 X 10 1 6 / c m 3 と し た 。 こ の の ち 、 第 2 5 実 施 例 と ほ ぼ 同 様 に エ ッ チ ン グ 及 び G a N の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 を 行 っ た ( 図 3 2 )。 主 に 結 晶 性 の 良 い GaN: I n 層 4 0 3 1 を 核 と し て 横 方 向 成 長 し た GaN 層 4 0 3 2 は 第 2 5 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が や や 小 さ く な つ た 。 ま た 、 G a N: I n 層 4 0 3 1 上 部 に 縦 方 向 成 長 し た G a N 層 4 0 3 2 は 、 第 2 5 実 施 例 の そ れ よ り も 貫 通 転 位 が 約 1 / 1 0 0 に 低 減 さ れ た 。

〔 第 2 9 実 施 例 〕

第 2 5 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 3 3 に 示 す レ 一 ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 4 1 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 4 0 3 2 の 形成 の 際 、 シ ラ ン ( S i.H, ) を 導 入 し て 、 GaN 層 4 0 3 2 を シ リ コ ン ( Si ) ド ー ブ の n 型 GaN 力 ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN 層 4 0 3 1 と GaN 層 4 0 3 2 を 合 わ せ て 単 に G aN 層 4 1 0 3 と 記 載 す る 。

サ フ ァ イ ア 基 板 4 1 0 1 、 A 1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 4 1 0 2 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 4 1 0 3 か ら 成 る ウ エ ノヽ 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 8 G a。 . N か ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 4 1 0 4 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 ブ の GaN か ら 成 る n ガ イ ド 層 4 1 0 5 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 4 1 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg) ド 一 ブ の GaN か ら 成 る p ガ イ ド 層 4 1 0 7 、 マ グ ネ シ ウ ム (Mg) ド 一 ブ の Al。 . 。 8Ga 。 . 。 2 N か ら 成 る p ク ラ ヅ ド 層 4 1 0 8 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 4 1 0 9 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 4 1 0 9 上 に 金 (Au)か ら 成 る 電 極 4 1 1 O A を 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 4 1 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 4 1 1 0 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 4 1 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 3 0 実 施 例 〕

第 2 5 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 次 の よ う に し て 図 3 4 に 示 す 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 4 2 0 0 を 形 成 し た 。 但 し 、 GaN 層 4 0 3 2 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン ( S i H„ ) を 導 入 し て 、 GaN 層 4 0 3 2 を シ リ コ ン ( S i ) ド ー ブ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 GaN 層 4 0 3 1 と GaN 層 4 0 3 2 を 合 わ せ て 単 に G aN 層 4 2 0 3 と 記 載 す る 。

サ フ ァ イ ア 基 板 4 2 0 1 、 A 1 N 力 ら 成 る ノ"? ッ フ ァ 層 4 2 0 2 、 GaN 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 4 2 0 3 か ら 成 る ウ エ ノヽ 上 に 、 シ リ コ ン ( S i ) ド 一 プ の A 1。 . 。 8 G a。 . 9 2 N か ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 4 2 0 4 、 発 光 層 4 2 0 5 、 マ グ ネ シ ゥ ム ( M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 B G a。 . N か ら 成 る p ク ラ ヅ ド 層 4 2 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム ( M g ) ド 一 プ の G a N か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 4 2 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 4 2 0 7 上 に 金 ( Au )か ら 成 る 電 極 4 2 0 8 A を 、 Ga N 層 と n 型 GaN 層 の 2 段 の GaN 層 4 2 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )か ら 成 る 電 極 4 2 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド ( L E D ) 4 2 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。

〔 第 3 1 実 施 例 〕

第 2 の GaN 層 4 0 3. 2 の 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ て い な い 領 域 を さ ら に エ ッ チ ン グ し 、 更 に GaN 層 を 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る こ と も 有 用 で あ る 。 図 3 5 は 、 第 1 の GaN 層 4 0 3 1 、 第 2 の GaN 層 4 0 3 2 の エ ッ チ ン グ を す る 位 置 の 模 式 図 で あ る 。 図 3 5 の ( a ) の よ う に 、 ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 段 差 の 上 段 の GaN 層 4 0 3 1 ( 図 で 斜 線 ) の 部 分 と 、 B で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 図 3 5 の ( b ) の よ う に 、 図 3 5 の ( a ) で B で 示 し た 段 差 を 埋 め た GaN 層 4 0 3 2 を 残 し 、 ス 卜 ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ を し て 、 A で 示 し た 段 差 の 底 部 と を 形 成 す る 。 こ う し て GaN 層 4 0 3 3 を 段 差 の 上 段 と な つ た 第 2 の GaN 層 4 0 3 2 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る と 、 図 3 5 の ( c ) の よ う に 、 GaN 層 4 0 3 1 か ら 貫 通 転 位 を 伝 搬 し て い る 部 分 で あ る 4 0 3 1 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た GaN 層 4 0

3 2 の 上 部 で 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 4 0 3 2 と 示 し た 領 域 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た G a N 層 4 0 3 3 の 上 部 で 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 4 0 3 3 と 示 し た 領 域 と が 形 成 さ れ る 。 こ れ に よ り 、 ウ エ ノヽ の ほ ぼ 全 面 に わ た っ て 、 貫 通 転 位 の 低 減 さ れ た 領 域 を 形 成 す る こ と が 可 能 で あ る 尚 、 G a N 層 4 0 3 2 の エ ッ チ ン グ 深 さ は 任 意 と し て 良 く 、 貫 通 転 位 を 有 す る 下 層 の 基 底 層 の 一 部 又 は 全 部 を エ ッ チ ン グ し て も 良 レ、 。 第 2 5 実 施 例 の よ う に 基 板 面 上 の GaN 層 4 0 3 2 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し 、 次 に 、 核 と し た 基 底 層 4 0 2 0 を エ ッ チ ン グ し て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 部 分 を 核 と し て GaN 層 4 0 3 3 を 横 方 向 成 長 さ せ れ ば 、 基 板

4 0 0 1 を 剥 離 し や す く 、 且 つ 全 体 と し て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た GaN 基 板 を 形 成 す る こ と も 可 能 で あ る 。 こ れ ら に よ り 、 全 面 に わ た っ て 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と も で き る 。 尚 、 GaN 層 4 0 3 2 を エ ッ チ ン グ し て 段 差 を 形 成 し 、 そ れ を 核 と し て GaN 層 4 0 3 3 を 横 方 向 成 長 さ せ る 場 合 は 、 本 発 明 の 横 方 向 成 長 に 限 ら れ な い 。 例 え ば 底 部 に マ ス ク を 形 成 し 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 を 遮 断 し 、 横 方 向 成 長 を 確 実 な も の と し て も 良 い 。

第 1 0 実 施 例 〜 第 2 5 実 施 例 の そ れ ぞ れ に つ い て も 、 図 1 1 に 示 す よ う に 、 3 組 の { 1 1 — 2 0 } 面 に よ り 、 島 状 に 段 差 の 上 段 を 形 成 で き る 。 図 1 1 の ( a ) は 、 3 組 の { 1 1 - 2 0 } 面 で 形 成 さ れ る 外 周 を も 示 し て い る が 、 こ れ は 理 解 の た め 簡 略 化 し た 模 式 図 で あ り 、 実 際 に は 島 状 の 段 差 の 上 段 は ウ エ ノヽ 当 た り 数 千 万 個 形 成 し て 良 い 。 図 1 1 の ( a ) で は 、 島 状 の 段 差 の 上 段 に 対 し 、 段 差 の 底 部 B は 3 倍 の 面 積 を 有 す る 。 図 1 1 の ( b ) で は 、 島 状 の 段 差 の 上 段 に 対 し 、 段 差 の 底 部 B は 8 倍 の 面 積 を 有 す る 。

本 発 明 で は 上 記 の よ う に 実 施 例 を 示 し た が 、 本 発 明 の 内 容 は 上 記 の 実 施 例 の み に 限 定 さ れ ず 、 本 件 発 明 の 精 神 に 沿 う 限 り あ ら ゆ る 変 形 例 を 含 む 。

本 発 明 は 優 先 権 主 張 の 基 礎 で あ る 特 許 願 2 0 0 0 年 第 7 1 3 5 1 号 、 特 許 願 2 0 0 0 年 第 7 1 3 5 2 号 、 特 許 願 2 0 0 0 年 第 7 1 3 5 3 号 、 特 許 願 2 0 0 0 年 第 9 9 9 5 0 号 の 内 容 を す ベ て 包 括 し た も の で あ る 。

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を エ ッ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 異 な る 層 の 面 を 底 部 に 露 出 さ せ る よ う 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 エ ツ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス 卜 ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 . 前 記 段 差 の 底 部 の 幅 は 、 底 部 の 露 出 し た 前 記 異 な る 層 の 面 に 縦 方 向 成 長 が 始 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 . 前 記 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が ί 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 又 は 請 求 項 2 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 . 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 前 記 第
2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 3 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
5 . 前 記 異 な る 層 が 、 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 組 成 の 異 な る 第 3 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 4 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。 :
6 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
7 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 。
8 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 。
9 . 基 板 上 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を 前 記 基 板 上 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 底 層 と 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 と を エ ツ チ ン グ に よ り 肖 |」 り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 前 記 S 板 面 に 前 記 基 底 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 、 前 記 基 底 層 の 形 成 さ れ て い な い 、 基 板 面 の 凹 部 で あ る 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 エ ッ チ ン グ に よ. り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 基 底 層 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 0 . 前 記 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 9 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 1 . 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 前 記 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化.合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 9 又 は 請 求 項 1 0 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 2 . 請 求 項 9 乃 至 請 求 項 1 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
1 3 . 請 求 項 9 乃 至 請 求 項 1 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 究 光 素 子 。
1 4 . 請 求 項 9 乃 至 請 求 項 1 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 。
1 5 . 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 1 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 り 、 最 上 層 を 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー ブ さ れ て い る 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 基 底 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 底 層 を エ ツ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に な る よ う 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第
1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 6 . 前 記 主 た る 構 成 元 素 が ア ル ミ ニ ウ ム ( A 1 )又 は ガ リ ウ ム ( G a )で あ り 、 前 記 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 が イ ン ジ ゥ ム ( I n )又 は 夕 リ ゥ ム ( T 1 )で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法
1 7 . 前 記 主 た る 構 成 元 素 が 窒 素 ( N )で あ り 、 前 記 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 が リ ン ( P )、 ヒ 素 ( A s )、 ア ン チ モ ン ( S b ) 又 は ビ ス マ ス ( B i )で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 又 は 請 求 項 1 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 8 . 前 記 段 差 の 幅 と 深 さ の 関 係 は 、 段 差 の 底 部 か ら 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 め さ れ る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 1 7 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法
1 9 . 前 記 エ ツ チ ン グ は 、 段 差 の 底 部 と し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 1 8 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 0 . 前 記 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 1 9 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 1 . 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 前 記 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 2 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 2 . 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 2 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
2 3 . 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 2 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導体 発 光 素 子 。
2 4 . 請 求 項 1 5 乃 至 請 求 項 2 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 。
2 5 . 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 得 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 少 な く と も 3 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 有 し 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る 基 底 層 を エ ッ チ ン グ に よ り 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と し 、 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 エ ッ チ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 段 差 の 上 段 の 上 面 及 び 側 面 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 2 6 . 前 記 基 底 層 は 、 単 結 晶 が 成 長 し な い 温 度 で 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 か ら 成 る バ ッ フ ァ 層 と 、 単 結 晶 が 成 長 す る 温 度 で 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と を 1 周 期 と し て 任 意 周 期 繰 り 返 し 積 層 し た も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 7 . 前 記 ノ ッ フ ァ 層 は 、 2 0 0 〜 6 0 0 °C 又 は 1 0 0 0 〜 1 1 8 0 °C に お い て 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 8 . 前 記 ノ ッ フ ァ 層 は 、 A 1 x G a , - , N ( 0≤ X≤ 1 ) で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 6 又 は 請 求 項 2 7 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 9 . 前 記 エ ッ チ ン グ は 、 段 差 の 底 部 と し て 基 板 面 を 露 出 さ せ る も の で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 2 8 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 0 . 前 記 段 差 の 底 部 の 幅 と 側 面 の 高 さ は 、 底 部 か ら の 縦 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 埋 ま る よ り も 、 側 面 か ら の 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 が 塞 が れ る 方 が 早 い よ う 形 成 さ れ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 2 9 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 1 . 前 記 段 差 の 側 面 は 、 略 全 部 が { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 2 . 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 前 記 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と が 同 組 成 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 1 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 3 . 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 2 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
3 4 . 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 2 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 。
3 5 . 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 2 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 。
3 6 . 前 記 異 な る 層 は 、 基 板 面 に 形 成 さ れ た 凹 部 の 底 部 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 フ— 5 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 8 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 7 . 前 記 異 な る 層 は 、 基 板 面 に 形 成 さ れ た 凹 部 の 底 部 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
3 8 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 後 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 8 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 9 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 .に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
4 0 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 5 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 8 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 1 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
4 2 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 9 乃 至 請 求 項 1 1 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 1 4 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 3 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 1 2 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
4 4 . 前 記 段 差 を 設 け る 工 程 は 、 前 記 基 底 層 を 除 去 し て 前 記 基 板 面 を 露 出 さ せ る か 、 前 記 基 底 層 を 除 去 し て 且 つ 前 記 基 板 に 凹 部 を 形 成 す る 工 程 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 2 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 3 5 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 5 . 前 記 段 差 を 設 け る 工 程 は 、 前 記 基 底 層 を 除 去 し て 前 記 基 板 面 を 露 出 さ せ る か 、 前 記 基 底 層 を 除 去 し て 且 つ 前 記 基 板 に 凹 部 を 形 成 す る 工 程 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 3 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 4 6 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 2 5 乃 至 請 求 項 3 2 の い ず れ か 1 項 又 は 請 求 項 3 5 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 7 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー プ ざ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 3 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
4 8 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド ー プ さ れ て レ、 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 9 . 前 記 最 上 層 は 、 主 た る 構 成 元 素 よ り 原 子 半 径 の 大 き な 元 素 に よ り 、 一 部 置 換 さ れ て い る 又 は ド 一 プ さ れ て い る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 7 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
5 0 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 4 2 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
5 1 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 4 3 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
5 2 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 8 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
5 3 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 9 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
5 4 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 6 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造方 法 。
5 5 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 7 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
5 6 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 4 8 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
5 7 . 前 記 基 底 層 は 、 最 上 層 を 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と す る 多 重 層 か ら 成 る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 4 9 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
5 8 . 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 は 、 発 光 素 子 で あ る こ と を 特 徴 と す る 請 求 項 3 7 、 請 求 項 3 9 、 請 求 項 4 1 、 請 求 項 4 3 、 請 求 項 4 5 、 請 求 項 4 7 、 請 求 項 4 9 、 請 求 項 5 1 、 請 求 項 5 3 請 求 項 5 5 又 は 請 求 項 5 7 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6265289B1 (en) * 1998-06-10 2001-07-24 North Carolina State University Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers by lateral growth from sidewalls into trenches, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby
KR100497890B1 (ko) * 2002-08-19 2005-06-29 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
JP4229005B2 (ja) * 2003-06-26 2009-02-25 住友電気工業株式会社 GaN基板及びその製造方法、並びに窒化物半導体素子
KR100512580B1 (ko) * 2003-12-31 2005-09-06 엘지전자 주식회사 결함이 적은 질화물 반도체 박막 성장 방법
US7928424B2 (en) * 2004-03-11 2011-04-19 Epistar Corporation Nitride-based light-emitting device
US8562738B2 (en) 2004-03-11 2013-10-22 Epistar Corporation Nitride-based light-emitting device
US9524869B2 (en) 2004-03-11 2016-12-20 Epistar Corporation Nitride-based semiconductor light-emitting device
JP2005286017A (ja) 2004-03-29 2005-10-13 Takahiro Maruyama 半導体発光素子
US20060017064A1 (en) * 2004-07-26 2006-01-26 Saxler Adam W Nitride-based transistors having laterally grown active region and methods of fabricating same
WO2006022498A1 (en) * 2004-08-26 2006-03-02 Lg Innotek Co., Ltd Nitride semicondctor light emitting device and fabrication method thereof
JP4462249B2 (ja) * 2005-09-22 2010-05-12 ソニー株式会社 発光ダイオードの製造方法、集積型発光ダイオードの製造方法および窒化物系iii−v族化合物半導体の成長方法
US20090233414A1 (en) * 2005-10-20 2009-09-17 Shah Pankaj B Method for fabricating group III-nitride high electron mobility transistors (HEMTs)
WO2008073414A1 (en) * 2006-12-12 2008-06-19 The Regents Of The University Of California Crystal growth of m-plane and semipolar planes of(ai, in, ga, b)n on various substrates
KR101510377B1 (ko) * 2008-01-21 2015-04-06 엘지이노텍 주식회사 질화물 반도체 및 수직형 발광 소자의 제조방법
JP5180050B2 (ja) * 2008-12-17 2013-04-10 スタンレー電気株式会社 半導体素子の製造方法
KR101055090B1 (ko) 2009-03-02 2011-08-08 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
TWI427699B (zh) * 2009-04-14 2014-02-21 Academia Sinica Iii族氮化物半導體層、iii族氮化物半導體元件及其製造方法
CN101877377B (zh) 2009-04-30 2011-12-14 比亚迪股份有限公司 一种分立发光二极管的外延片及其制造方法
KR101047617B1 (ko) * 2009-05-21 2011-07-07 엘지이노텍 주식회사 반도체 발광소자 및 그 제조방법
EP2439316A4 (en) * 2009-06-01 2014-01-29 Mitsubishi Chem Corp Nitride semiconductor crystal and method for manufacturing same
WO2010147357A2 (ko) * 2009-06-15 2010-12-23 전자부품연구원 이종 기판, 그를 이용한 질화물계 반도체 소자 및 그의 제조 방법
US8133803B2 (en) * 2009-06-23 2012-03-13 Academia Sinica Method for fabricating semiconductor substrates and semiconductor devices
FI123319B (fi) * 2009-09-10 2013-02-28 Optogan Oy Menetelmä sisäisten mekaanisten jännitysten vähentämiseksi puolijohderakenteessa ja puolijohderakenne, jossa on vähän mekaanisia jännityksiä
JP5310534B2 (ja) 2009-12-25 2013-10-09 豊田合成株式会社 Iii族窒化物半導体の製造方法
WO2011155010A1 (ja) * 2010-06-07 2011-12-15 創光科学株式会社 エピタキシャル成長用テンプレートの作製方法及び窒化物半導体装置
CN102315347B (zh) * 2010-07-05 2014-01-29 展晶科技(深圳)有限公司 发光二极管磊晶结构及其制造方法
TWI501421B (zh) * 2010-09-21 2015-09-21 Epistar Corp 光電元件及其製造方法
US9269776B2 (en) 2011-01-25 2016-02-23 Lg Innotek Co., Ltd. Semiconductor device and method for growing semiconductor crystal
US8507947B2 (en) 2011-12-09 2013-08-13 Power Integrations, Inc. High quality GaN high-voltage HFETS on silicon
CN103243389B (zh) 2012-02-08 2016-06-08 丰田合成株式会社 制造第III族氮化物半导体单晶的方法及制造GaN衬底的方法
US9123533B2 (en) 2012-08-10 2015-09-01 Avogy, Inc. Method and system for in-situ etch and regrowth in gallium nitride based devices
CN103681233B (zh) * 2012-09-05 2016-06-15 无锡华润上华半导体有限公司 一种多沟槽结构的制作方法
JP6208416B2 (ja) * 2012-09-10 2017-10-04 豊田合成株式会社 GaN半導体単結晶の製造方法
JP5999443B2 (ja) 2013-06-07 2016-09-28 豊田合成株式会社 III 族窒化物半導体結晶の製造方法およびGaN基板の製造方法
JP6015566B2 (ja) 2013-06-11 2016-10-26 豊田合成株式会社 III 族窒化物半導体のエッチング方法およびIII 族窒化物半導体結晶の製造方法およびGaN基板の製造方法
TWI597863B (zh) * 2013-10-22 2017-09-01 晶元光電股份有限公司 發光元件及其製造方法
CN103681795B (zh) * 2013-12-27 2017-03-15 苏州晶湛半导体有限公司 Iii族氮化物半导体结构及其制造方法
US10100434B2 (en) * 2014-04-14 2018-10-16 Sumitomo Chemical Company, Limited Nitride semiconductor single crystal substrate manufacturing method
US10366883B2 (en) 2014-07-30 2019-07-30 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Hybrid multilayer device
CN107227490A (zh) * 2016-03-23 2017-10-03 松下知识产权经营株式会社 Iii族氮化物半导体及其制造方法
US10381801B1 (en) 2018-04-26 2019-08-13 Hewlett Packard Enterprise Development Lp Device including structure over airgap

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10312971A (ja) * 1997-03-13 1998-11-24 Nec Corp III−V族化合物半導体膜とその成長方法、GaN系半導体膜とその形成方法、GaN系半導体積層構造とその形成方法、GaN系半導体素子とその製造方法
JP2001111174A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体素子用基板およびその製造方法およびその半導体素子用基板を用いた半導体素子

Family Cites Families (83)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5143944B2 (ja) 1972-03-15 1976-11-25
JPS51137393A (en) 1975-05-22 1976-11-27 Mitsubishi Electric Corp Manufacturing method for semiconductor light emitting device
JPS5534646A (en) 1978-08-30 1980-03-11 Sumitomo Metal Ind Ltd Heating method for furnace body in blowing-in of shaft furnace
JPS57115849A (en) 1981-01-12 1982-07-19 Fujitsu Ltd Manufacture of substrate for semiconductor device
JPS5833882A (en) 1981-08-21 1983-02-28 Mitsubishi Electric Corp Manufacture of light emitting diode
JPH01316459A (en) 1988-06-15 1989-12-21 Murata Mfg Co Ltd In-line sputtering device and method
JP2768988B2 (ja) 1989-08-17 1998-06-25 三菱電機株式会社 端面部分コーティング方法
JPH06105797B2 (ja) 1989-10-19 1994-12-21 昭和電工株式会社 半導体基板及びその製造方法
JP2623464B2 (ja) 1990-04-27 1997-06-25 科学技術振興事業団 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JPH0484418A (en) 1990-07-27 1992-03-17 Nec Corp Method of heteroepitaxial development of iii-v group compound semiconductor for different types of substrates
JPH04303920A (en) 1991-03-29 1992-10-27 Nec Corp Insulating film/iii-v compound semiconductor stacked structure on group iv substrate
JP2954743B2 (ja) 1991-05-30 1999-09-27 京セラ株式会社 半導体発光装置の製造方法
JPH05110206A (ja) 1991-10-16 1993-04-30 Kubota Corp 半導体発光素子の製造方法及びその製造装置
JP3352712B2 (ja) 1991-12-18 2002-12-03 パイオニア株式会社 窒化ガリウム系半導体素子及びその製造方法
JPH05283744A (ja) 1991-12-20 1993-10-29 Toshiba Corp 半導体素子
JP2751963B2 (ja) 1992-06-10 1998-05-18 日亜化学工業株式会社 窒化インジウムガリウム半導体の成長方法
JPH07249830A (ja) 1994-03-10 1995-09-26 Hitachi Ltd 半導体発光素子の製造方法
JPH07273367A (ja) 1994-04-01 1995-10-20 Mitsubishi Cable Ind Ltd 半導体基板の製造方法および発光素子の製造方法
JP3974667B2 (ja) 1994-08-22 2007-09-12 ローム株式会社 半導体発光素子の製法
JPH0864791A (ja) 1994-08-23 1996-03-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd エピタキシャル成長方法
JP3326545B2 (ja) 1994-09-30 2002-09-24 ローム株式会社 半導体発光素子
JPH08222812A (ja) 1995-02-17 1996-08-30 Matsushita Electric Ind Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体の結晶成長方法
JPH08274411A (ja) 1995-03-31 1996-10-18 Hitachi Ltd 半導体レーザ素子
WO1997011518A1 (fr) 1995-09-18 1997-03-27 Hitachi, Ltd. Materiau semi-conducteur, procede de production de ce materiau semi-conducteur et dispositif a semi-conducteur
JP3396356B2 (ja) 1995-12-11 2003-04-14 三菱電機株式会社 半導体装置,及びその製造方法
JP3712770B2 (ja) 1996-01-19 2005-11-02 浩 天野 3族窒化物半導体の製造方法及び半導体素子
US5798536A (en) 1996-01-25 1998-08-25 Rohm Co., Ltd. Light-emitting semiconductor device and method for manufacturing the same
JPH1065270A (ja) 1996-08-13 1998-03-06 Toshiba Corp 窒化物系半導体を用いた半導体素子
JPH11191657A (ja) 1997-04-11 1999-07-13 Nichia Chem Ind Ltd 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
EP2234142A1 (en) 1997-04-11 2010-09-29 Nichia Corporation Nitride semiconductor substrate
DE19715572A1 (de) 1997-04-15 1998-10-22 Telefunken Microelectron Verfahren zum Herstellen von epitaktischen Schichten eines Verbindungshalbleiters auf einkristallinem Silizium und daraus hergestellte Leuchtdiode
JPH10321954A (ja) 1997-05-15 1998-12-04 Fuji Electric Co Ltd Iii 族窒化物半導体素子およびその製造方法
JP3551751B2 (ja) 1997-05-16 2004-08-11 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法
WO1999001593A2 (en) 1997-07-03 1999-01-14 Cbl Technologies Elimination of defects in epitaxial films
JP3189877B2 (ja) 1997-07-11 2001-07-16 日本電気株式会社 低転位窒化ガリウムの結晶成長方法
JPH1143398A (ja) 1997-07-22 1999-02-16 Mitsubishi Cable Ind Ltd GaN系結晶成長用基板およびその用途
JP3930161B2 (ja) 1997-08-29 2007-06-13 株式会社東芝 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法
JPH11135770A (ja) 1997-09-01 1999-05-21 Sumitomo Chem Co Ltd 3−5族化合物半導体とその製造方法および半導体素子
JPH11145519A (ja) 1997-09-02 1999-05-28 Toshiba Corp 半導体発光素子、半導体発光装置および画像表示装置
JP3491538B2 (ja) 1997-10-09 2004-01-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
JPH11135832A (ja) 1997-10-26 1999-05-21 Toyoda Gosei Co Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体及びその製造方法
JP3036495B2 (ja) 1997-11-07 2000-04-24 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
JP3456413B2 (ja) 1997-11-26 2003-10-14 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
US6051849A (en) 1998-02-27 2000-04-18 North Carolina State University Gallium nitride semiconductor structures including a lateral gallium nitride layer that extends from an underlying gallium nitride layer
JP3620269B2 (ja) 1998-02-27 2005-02-16 豊田合成株式会社 GaN系半導体素子の製造方法
JP3839580B2 (ja) 1998-03-09 2006-11-01 株式会社リコー 半導体基板の製造方法
JPH11274082A (ja) 1998-03-24 1999-10-08 Fuji Electric Co Ltd Iii 族窒化物半導体およびその製造方法、およびiii 族窒化物半導体装置
JPH11274649A (ja) 1998-03-26 1999-10-08 Hitachi Ltd 半導体光素子及びその製造方法
US6500257B1 (en) 1998-04-17 2002-12-31 Agilent Technologies, Inc. Epitaxial material grown laterally within a trench and method for producing same
JP3436128B2 (ja) 1998-04-28 2003-08-11 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
JPH11330546A (ja) 1998-05-12 1999-11-30 Fuji Electric Co Ltd Iii族窒化物半導体およびその製造方法
JP4390090B2 (ja) 1998-05-18 2009-12-24 シャープ株式会社 GaN系結晶膜の製造方法
JP3460581B2 (ja) 1998-05-28 2003-10-27 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
US6265289B1 (en) 1998-06-10 2001-07-24 North Carolina State University Methods of fabricating gallium nitride semiconductor layers by lateral growth from sidewalls into trenches, and gallium nitride semiconductor structures fabricated thereby
WO2000004615A1 (en) 1998-07-14 2000-01-27 Fujitsu Limited Semiconductor laser, semiconductor device, and method for manufacturing the same
US6319742B1 (en) 1998-07-29 2001-11-20 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of forming nitride based semiconductor layer
JP3316479B2 (ja) 1998-07-29 2002-08-19 三洋電機株式会社 半導体素子、半導体発光素子および半導体素子の製造方法
JP3987660B2 (ja) 1998-07-31 2007-10-10 シャープ株式会社 窒化物半導体構造とその製法および発光素子
JP2000044121A (ja) 1998-08-03 2000-02-15 Murata Mach Ltd 紡績機のスライバ案内クリール
JP3592553B2 (ja) 1998-10-15 2004-11-24 株式会社東芝 窒化ガリウム系半導体装置
JP2000150959A (ja) 1998-11-18 2000-05-30 Hitachi Ltd 窒化ガリウム系化合物半導体発光素子
JP2000174393A (ja) 1998-12-04 2000-06-23 Fuji Electric Co Ltd Iii族窒化物半導体およびその製造方法、およびiii族窒化物半導体装置
JP4304750B2 (ja) 1998-12-08 2009-07-29 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
JP3659050B2 (ja) 1998-12-21 2005-06-15 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法及び窒化物半導体素子
JP2000261106A (ja) 1999-01-07 2000-09-22 Matsushita Electric Ind Co Ltd 半導体発光素子、その製造方法及び光ディスク装置
JP3770014B2 (ja) 1999-02-09 2006-04-26 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JP3594826B2 (ja) 1999-02-09 2004-12-02 パイオニア株式会社 窒化物半導体発光素子及びその製造方法
JP3432444B2 (ja) 1999-02-25 2003-08-04 シャープ株式会社 半導体発光素子
WO2000055893A1 (en) 1999-03-17 2000-09-21 Mitsubishi Cable Industries, Ltd. Semiconductor base and its manufacturing method, and semiconductor crystal manufacturing method
JP4288743B2 (ja) 1999-03-24 2009-07-01 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法
TW464953B (en) 1999-04-14 2001-11-21 Matsushita Electronics Corp Method of manufacturing III nitride base compound semiconductor substrate
JP4231189B2 (ja) 1999-04-14 2009-02-25 パナソニック株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体基板の製造方法
JP2001044121A (ja) 1999-06-07 2001-02-16 Agilent Technol Inc エピタキシャル層構造及びその製造方法
JP3786544B2 (ja) 1999-06-10 2006-06-14 パイオニア株式会社 窒化物半導体素子の製造方法及びかかる方法により製造された素子
JP2000357820A (ja) 1999-06-15 2000-12-26 Pioneer Electronic Corp 窒化ガリウム系半導体発光素子及びその製造方法
JP3791246B2 (ja) 1999-06-15 2006-06-28 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体の成長方法、及びそれを用いた窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体レーザ素子の製造方法
JP4005275B2 (ja) 1999-08-19 2007-11-07 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子
JP4274504B2 (ja) 1999-09-20 2009-06-10 キヤノン株式会社 半導体薄膜構造体
JP4055304B2 (ja) 1999-10-12 2008-03-05 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
JP2001122693A (ja) 1999-10-22 2001-05-08 Nec Corp 結晶成長用下地基板およびこれを用いた基板の製造方法
JP3518455B2 (ja) 1999-12-15 2004-04-12 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体基板の作製方法
JP4432180B2 (ja) * 1999-12-24 2010-03-17 豊田合成株式会社 Iii族窒化物系化合物半導体の製造方法、iii族窒化物系化合物半導体素子及びiii族窒化物系化合物半導体
US6355497B1 (en) 2000-01-18 2002-03-12 Xerox Corporation Removable large area, low defect density films for led and laser diode growth

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10312971A (ja) * 1997-03-13 1998-11-24 Nec Corp III−V族化合物半導体膜とその成長方法、GaN系半導体膜とその形成方法、GaN系半導体積層構造とその形成方法、GaN系半導体素子とその製造方法
JP2001111174A (ja) * 1999-10-06 2001-04-20 Fuji Photo Film Co Ltd 半導体素子用基板およびその製造方法およびその半導体素子用基板を用いた半導体素子

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
See also references of EP1265273A4 *
SHIRO UCHIDA: "AlGaInN based laser diodes", PROCEEDINGS OF SPIE-THE INTERNATIONAL SOCIETY FOR OPTICAL ENGINEERING, vol. 3947, January 2000 (2000-01-01), pages 156 - 164, XP002942136 *
T.S. ZHELEVA: "Pendeo-epitaxy versus lateral epitaxial overgrowth of GaN: a comparative study via finite element analysis", PHYSICA STATUS SOLIDI(A), vol. 176, no. 1, November 1999 (1999-11-01), pages 545 - 551, XP002942135 *
TSVETANKA S. ZHELEVA: "Pendeo-epitaxy: a new approach for late ral growth of gallium nitride films", JOURNAL OF ELECTRONIC MATERIALS, vol. 28, no. 4, April 1999 (1999-04-01), pages L5 - L8, XP002942134 *

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7759140B2 (en) 2003-10-21 2010-07-20 Samsung Led Co., Ltd. Light-emitting device and method of manufacturing the same
CN103050588A (zh) * 2013-01-18 2013-04-17 映瑞光电科技(上海)有限公司 一种led及其制造方法

Also Published As

Publication number Publication date
CN1429401A (zh) 2003-07-09
US7141444B2 (en) 2006-11-28
EP1265273A1 (en) 2002-12-11
AU4110801A (en) 2001-09-24
EP1265273A4 (en) 2009-05-06
TW501289B (en) 2002-09-01
US20030134446A1 (en) 2003-07-17
CN1213462C (zh) 2005-08-03

Similar Documents

Publication Publication Date Title
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