WO2010016532A1 - Ｉｉｉ族 窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 - Google Patents

Ｉｉｉ族 窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2010016532A1
WO2010016532A1 PCT/JP2009/063902 JP2009063902W WO2010016532A1 WO 2010016532 A1 WO2010016532 A1 WO 2010016532A1 JP 2009063902 W JP2009063902 W JP 2009063902W WO 2010016532 A1 WO2010016532 A1 WO 2010016532A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
sapphire
compound semiconductor
layer
structure according
laminated structure
Prior art date
Application number
PCT/JP2009/063902
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
塙健三
佐々木保正
Original Assignee
昭和電工株式会社
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 昭和電工株式会社 filed Critical 昭和電工株式会社
Priority to US13/057,696 priority Critical patent/US8211727B2/en
Publication of WO2010016532A1 publication Critical patent/WO2010016532A1/ja
Priority to US13/493,972 priority patent/US8471266B2/en

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/0262—Reduction or decomposition of gaseous compounds, e.g. CVD
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B82—NANOTECHNOLOGY
    • B82Y—SPECIFIC USES OR APPLICATIONS OF NANOSTRUCTURES; MEASUREMENT OR ANALYSIS OF NANOSTRUCTURES; MANUFACTURE OR TREATMENT OF NANOSTRUCTURES
    • B82Y20/00—Nanooptics, e.g. quantum optics or photonic crystals
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/0237—Materials
    • H01L21/0242—Crystalline insulating materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367—Substrates
    • H01L21/02433—Crystal orientation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436—Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439—Materials
    • H01L21/02455—Group 13/15 materials
    • H01L21/02458—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518—Deposited layers
    • H01L21/02521—Materials
    • H01L21/02538—Group 13/15 materials
    • H01L21/0254—Nitrides
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02631—Physical deposition at reduced pressure, e.g. MBE, sputtering, evaporation
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639—Preparation of substrate for selective deposition
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/005—Processes
    • H01L33/0062—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0066—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound
    • H01L33/007—Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds with a substrate not being a III-V compound comprising nitride compounds
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00—Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02—Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104—Forming layers
    • H01L21/02365—Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612—Formation types
    • H01L21/02617—Deposition types
    • H01L21/02636—Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02647—Lateral overgrowth
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/04—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction
    • H01L33/06—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a quantum effect structure or superlattice, e.g. tunnel junction within the light emitting region, e.g. quantum confinement structure or tunnel barrier
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/12—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies with a stress relaxation structure, e.g. buffer layer
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof
    • H01L33/02—Semiconductor devices having potential barriers specially adapted for light emission; Processes or apparatus specially adapted for the manufacture or treatment thereof or of parts thereof; Details thereof characterised by the semiconductor bodies
    • H01L33/26—Materials of the light emitting region
    • H01L33/30—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table
    • H01L33/32—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen
    • H01L33/325—Materials of the light emitting region containing only elements of Group III and Group V of the Periodic Table containing nitrogen characterised by the doping materials
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
    • H01S2304/04—MOCVD or MOVPE
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S2304/00—Special growth methods for semiconductor lasers
    • H01S2304/12—Pendeo epitaxial lateral overgrowth [ELOG], e.g. for growing GaN based blue laser diodes
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/02—Structural details or components not essential to laser action
    • H01S5/0206—Substrates, e.g. growth, shape, material, removal or bonding
    • H01S5/0213—Sapphire, quartz or diamond based substrates
    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01S—DEVICES USING THE PROCESS OF LIGHT AMPLIFICATION BY STIMULATED EMISSION OF RADIATION [LASER] TO AMPLIFY OR GENERATE LIGHT; DEVICES USING STIMULATED EMISSION OF ELECTROMAGNETIC RADIATION IN WAVE RANGES OTHER THAN OPTICAL
    • H01S5/00—Semiconductor lasers
    • H01S5/30—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region
    • H01S5/34—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers
    • H01S5/343—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser
    • H01S5/34333—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising quantum well or superlattice structures, e.g. single quantum well [SQW] lasers, multiple quantum well [MQW] lasers or graded index separate confinement heterostructure [GRINSCH] lasers in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser with a well layer based on Ga(In)N or Ga(In)P, e.g. blue laser

Definitions

  • the present invention relates to a compound semiconductor laminated structure and a manufacturing method thereof. Since it is extremely difficult to grow large Balta crystals in the compound semiconductor G a G a AG a, the length of the taxi that has been used for sapphire has been generally used. However, there are ⁇ 2 3 matching and ⁇ 0 expansion coefficient difference between the above sapphire mono-semiconductors. In addition, due to the difference in quality between the two, the monocrystalline semiconductor Pitaxial film that was directly grown on the sapphire has only partially inherited the quality of the crystal, and has grown in three dimensions. It has always been difficult to keep the surface shape flat. As the characteristics necessary for the growth of crystals, it is first required to have thermal properties up to C and not react to each other.
  • the quality of the taxial film can be improved by performing the growth through a material having an intermediate number of taxa films.
  • the membrane has intermediate properties such as the constant, chemical quality, and thermal expansion number. In that case, it is necessary to add a single crystal because the crystal quality of the crystal is to be inherited as much as possible.
  • Target crystal Holds the same material or an amorphous film. Usually, the method to do this is to make it lower than the single crystallinity).
  • Nitrogen source gas such as sapphire,, organic amine, etc.
  • Organo-aluminum logon Aluminum or Metal Aluminum Aluminum Gas Raw material gas is supplied onto sapphire which is kept at a high temperature capable of crystal length of This is a method of depositing the A layer (9), which usually requires a certain temperature.
  • the surface A of 0 A can be formed with reproducibility, and this crystal A layer has a graded composition and effectively relaxes the alignment in the region of only a few 0 A.
  • the A layer produced by the method 1 is lengthened at high temperatures, it cannot be grown and cannot be grown at the same time, so a three-dimensional length is inevitable.
  • t grows at a high temperature, the amount of is minimized, so that the length of the single crystal is suppressed and many are formed simultaneously, and smoothing is achieved by promoting the length. If it does not work, the surface is not smooth (ry t ro th
  • the single-crystal A layer produced by the method 1 improves the bonding of the taxal film grown on it, and has certain characteristics on the characteristics such as P photoluminescence).
  • 3D is rather an advanced aspect, it is difficult to obtain a reliable child even if current is passed.
  • the buffer layer is used in line with the above method (not ().
  • the most widely used low-temperature buffer method is to use a layer with Ga close by a buffer.
  • the low temperature buffing is that fine crystals are nucleated all at once, and only oriented crystals are united, and flat crystals can be formed by using the length. Therefore, it is necessary to form an amorphous material. Therefore, the use of low-temperature buff sputtering has emerged as one direction.
  • After forming a reaction stable face or film using a target it is removed from the apparatus once, and is used to grow it. 2 0 0 0 2 8 6 2 0 2 Report, Special 2 0 9 4 5 0 reports, special 60 7 3 8 2 9.
  • the semiconductor is characterized by having a compound semiconductor pitaxial formed by bonding with a taxial component grown from a part, and includes a selection and length as a precaution.
  • the 1st report states that a sk is formed with,, and n is lengthened.
  • the double-height system L using the structure was made in the year and turned to the state of the art.
  • Blue L which has a power of over 1, was extremely high at the time, but when the crystal was evaluated by penetration, it was at a level of 1 degree, and the ratio of the crystal used for as-based L The degree of dislocation was high and high. With this, it was barely enough to confirm laser vibration. The more defects there are, the higher the flow becomes, and the higher the flow, the more wasteful heat is generated. In order to use it, it was necessary to oscillate continuously for a long time.
  • L nc 1 ugu t 1 pp is said to be effective even when the crystal is raised, and the research body has moved to increase the extraction rate, but in order to establish L Therefore, it is necessary to raise crystals, and selection and length attracted attention as the method.
  • the basic crystal to be selected and oriented is not so good, so it is not possible to obtain a crystal sufficiently with the number of times / lengths. It remains in the range of being applied as a technique.
  • the system conductor is on sapphire.
  • Taxial As a method of lengthening, the method of sandwiching a crystal side layer with the physical and chemical nature of () and the crystal of () of the same composition ⁇ Crystallization of crystallites with the same composition and orientation There is a way of overriding only those that have been combined, and the method of) has become widespread.
  • Sputtering has been considered as a method of maintaining sapphire. However, although it was effective as an amorphous buffer, it was never studied as a flat crystal side. It is not a method that spatter is used to make a single crystal This is because it is generally considered.
  • the crystal alignment is relaxed by inserting a buffer layer because it does not grow directly on the sapphire crystal.
  • the crystal length has been improved dramatically, and the degree of L can withstand practical use. Improve to level.
  • the L used in the system has been growing at a rate of more than 50 every year because it was adopted for the backlight of mobile phone displays.
  • the L-battery light is being used in the direction of using the backlight for PC monitors.
  • There are the following two methods for the taxial length That is, by inserting a crystal side layer having the first intermediate physical and scientific characteristics.
  • the second method uses a buffer layer that nucleates a material of the same composition as that of a single crystal in a uniform manner in the form of a polycrystal or an amorphous material, and then merges crystals with the same orientation in the lateral direction.
  • the method using a low-temperature buffer is currently mainstream in GaN-based semiconductors.
  • the regular atomic arrangement of the single crystal of the substrate will be lost once, and the crystallization proceeds partially in the process of raising the temperature of the low temperature buffer layer to the growth temperature.
  • the location of different levels of formation occurs, and the flatness of the surface is impaired. Therefore, it is considered very difficult to achieve the high degree of crystallinity currently required.
  • Patent Literature Japanese Patent Publication No. 62-29397
  • Patent Document 2 Japanese Patent Publication No. 7-54806
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No.59-48796
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No. 4
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 5-05
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2 0 0 0-2 8 6 2 0 2
  • Patent Document 8 Japanese Patent Application Laid-Open No. 2000-094 45
  • Patent Document 9 Japanese Patent Laid-Open No. 60-7 3 8 2 9
  • Patent Document 0 Japanese Patent Laid-Open No. 48-40699
  • Patent Document 1 US Patent 6, 6 9 2 5 Specification
  • Patent Document 2 US Patent No. 6, 7 84, 0 Specification
  • Patent Document 3 Japanese Patent Publication No. 2004-524345
  • Patent Document 4 Japanese Patent Laid-Open No. 5-7-5 849
  • Patent Document 5 Japanese Patent Publication No. 6-0 5 7 9 7
  • Patent Document 6 Japanese Patent Laid-Open No. 4-27 5 2
  • Patent Document 7 Japanese Patent Application Laid-Open No. Hei 4-3 0 3 9 20
  • Non-patent Document 2 Journal of Japanese Crystal Growth Vol.15 No.3-4, 1988 p334-342
  • Patent Document 5 Applied Physics Letters, Vol.24, No. (19 74) Ppl55-156
  • Patent Document 6 J. Appl. Phys. Vol. 53, No. 3 (1982) PPl 807-1 809
  • Patent Document 7 J. Vac. Sci. TechnoI.A Vol.1, No.2 (1983) pp. 403-40
  • Non-Patent Document 8 J.AppI.Phys. VoI.75, o.7 (1994) pP3446-345
  • Patent Document 9 ApPI.Pys.Lett. Vol.20, No.2 (1972), pp71-72 Patent Document 0] Science 14 August 1998 Vol.281 No.5379 Ppg -956
  • Non-Patent Document 4 APL 71 (1997) 2259-2261 [Patent text i 1 5] APL 73 (1998) 481-483
  • Patent Document 6 APL 71 (1997) 2638
  • Non-Patent Document 9 APL 75 (1999) 196
  • Patent Document 2 Jpn.J App.phys.VoI.36 (1997 L1568
  • the present inventor previously obtained an AlN crystal film seed layer having a high degree of crystallinity and a flat AlN crystal film seed layer.
  • a GaN-based thin film with good crystallinity was obtained, and an invention aimed at obtaining a highly reliable high-brightness TED element or the like was completed.
  • the crystallinity is further improved by combining the AlN crystal film seed layer and selective / lateral growth as part of this invention. It has been found that it can be raised to a level and has reached the present invention.
  • the present invention provides the following inventions.
  • An AlN crystal film with a crystal grain boundary spacing of 200 nm or more is formed as a seed layer on the C-plane sapphire substrate surface by sputtering.
  • it is a 1-semiconductor-semiconductor layered structure consisting of a compound semiconductor, which is composed of an underlayer, a type conductor, a light emitting layer and a conductor, and has a sapphire surface with and without a side layer.
  • 1 Compound semiconductor multilayer structure, characterized in that a long region and a long region cannot be formed in the formed and / or formation
  • a sputtered A sputter with a crystal separation of 200 is formed on the surface of the sapphire, which is then composed of a mono-semiconductor semiconductor.
  • a layered structure it is characterized by () forming a region with and without a layer on the surface of sapphire and / or forming a region with and without a length in the B layer.
  • the region where the side layer on the surface of the sapphire does not exist is a stripe or island with a period or the above ((1)
  • the area where the side layer of the sapphire surface does not exist forms the area where the surface side layer grows and the area where it cannot grow on the surface of the sapphire, and the side layer is formed only in the area where the side layer grows.
  • the region where the 6-side layer cannot grow is formed by using the following method (11) or ().
  • a 1 N crystal film is deposited by the sputtering method with a sapphire substrate placed in a plasma, and the I 1 according to any one of (8) to (1) Group 1 nitride semiconductor multilayer structure:
  • the thickness of the A 1 N crystal film is 20 to 3 o “nm.
  • A a mono-semiconductor laminated structure described in 2 to 7 and to 25, which is placed in a sapphire plasma and stacked by a splatter.
  • an oxygen content of 5 can be obtained under any of 2 to (7 and (2 2) 1 1 of compound semiconductor stack structure (28)
  • an AN single crystal film is deposited on the surface of the sapphire substrate (2) to (7) and (2 2) to (2 7)
  • the substrate temperature when the A 1 N crystal film is deposited on the sapphire substrate surface is 3 O 0-8 0 0 (2)-(7) and (2 2)-(2 8)
  • the manufacturing method of the 1 1 1 group 1 nitride semiconductor laminated structure in any one of:
  • Crystallinity is further improved by combining capture node and selection / lateral growth
  • An r-oxide semiconductor multilayer structure can be obtained. A simple description of the surface
  • FIG. 6 is a schematic diagram for schematically explaining an example of a clear compound semiconductor laminated structure.
  • FIG. 2 is a schematic diagram schematically illustrating an example of a light emitting device using a clear compound semiconductor laminated structure.
  • 3 is the longitudinal section true of the A-side layer obtained by Ming.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing a case where a portion of a side layer is scraped after growth.
  • FIG. 6 is a schematic diagram schematically showing an A-side layer formed after forming a non-C plane on the sapphire part by forming.
  • FIG. 7 is a schematic diagram schematically showing an A-side layer formed after forming a layer on the sapphire part.
  • a type conductor consisting of a compound semiconductor in a light-emitting compound semiconductor laminated structure has sapphire.
  • A is characterized in that no crystal is observed in the 200 field even in a direction parallel to the true direction, that is, the distance between the two is 200 degrees.
  • the cross section is an image obtained by observing a surface that is straight to the surface, and the image is an image obtained by observing a surface parallel to the surface.
  • the r 1 compound semiconductor is preferably a system conductor such as G a A G a A (below, simply or a system conductor).
  • the interval is over 20 O, but no crystal is observed in at least 50 field.
  • the direct electron observation method is the transmission electron microscope (rnpr nt tr n cr copy). There is a method of observing from a direction perpendicular to the C plane () and a method of observing a parallel direction ()). Then, in a high-resolution manner, the orientation of the surface can be seen when the electron direction is 20 directions. The two points correspond to atoms, and cannot be seen because only one atom is missing. Where there is a gap, it is facing, It corresponds to the place. If there is a certain and the position is completely different there, the lattice should cut there.
  • n degrees is the limit. Therefore, in order to see the field of n, it is necessary to observe it by shifting the position.
  • This is a method of interposing a crystal with a property between the base and the grown crystal when extending the length, and if there is in that layer, defects will be inherited from there, so as to minimize There is a need.
  • the idea of the buffer layer is to absorb as much as possible as much as possible and absorb the mismatch between the crystals you want to grow and lengthen only the crystals that are in the same position from the many crystals. Therefore, the characteristics required for the layer are completely different from those of the present side.
  • the memorandum A has a high degree, preferably an A-plane arithmetic average
  • R a J S 0 60 is below 2 A, more preferably • A.
  • R can be greater than A.
  • the machine metal chemistry MO CV MOCV
  • the low temperature buffer method is used in the conventional technique to grow G a on sapphire.
  • the surface of the Ga conductor length to the low-temperature sofa layer becomes the degree, and then the characteristic behavior will be observed when it is filled with the length.
  • the Ga surface is grown on the A film, which is not a clear method, so that the surface can be extended while maintaining the sapphire. Therefore, there is no reflection when the surface S is constant. Sometimes known as A side or A side. It can also be seen here that the growth mechanism is completely different from the low temperature buffer.
  • the amount of the light A is 5 or less, more preferably 3 or less, and considering the result and cost as a side, the top is preferable.
  • the power is low.
  • the force is higher than 0 a, the remaining is mostly decomposed, and is decomposed in the plasma and supplied.
  • the shield is generally blasted to roughen the surface so that the deposited film does not peel off immediately. Since the area of the shield is increased by blasting, the amount of gas is also large. The following considerations are necessary for the shield in order to minimize the entry of elements. The discharge varies depending on the position of this shield. If it ’s too close to the chamber, Since the gas does not go up and there is enough gas, the gas will continue to come out forever. Also, since it is so strong that it is too close to the sod, it will be added to the last.
  • the heater also heats the shield. If the temperature rises too much, the shield may be distorted or it may be damaged depending on the material. Considering the from the shield,
  • the shield is preferably arranged in a cylinder so that the shield is heated up. It can also be formed and stopped by using instead of last. As described above, by examining the arrangement of the shields, the amount of elements generated can be reduced, and as a result, the amount of elements contained in the A-side layer can be reduced by five. By confirming that there is no pitting caused by gas, the amount of element contained in A-side can be controlled to 5 or less.
  • the bright r-oxide semiconductor multilayer structure has a high degree, and preferably the value width of the locking cub in the X-fold of the A plane and the 0 0 plane is 0 or less, respectively.
  • the layer grown on the surface has the same structure as that grown on the entire surface, but the value range of the rocking fold of the fold may be a little due to noise.
  • the crystal is explained. Roughly classifying into dimensions, 2D and 3D, the dimension of is empty, 2 of is a dislocation, 3D of
  • This is simple, non-destructive, and full-featured, so it is an optimal method for quantifying crystals. Therefore, in the clear, this method is used as a method for quantifying and displaying crystals.
  • the Ga layer which is the final layer of the structure, is analyzed by X-fold, and the value range WM) of the rocking cub in the X-fold of the Ga crystal plane and the 0-plane is used.
  • the Ga layer has been limited to r on the rc (1) plane.
  • c measured by the C method 300 r on the 0 0 plane.
  • the XRC spectrum width of the surface is a key to the long direction of the crystal tilt and the XRC spectrum width of the 0-plane is Pn ⁇ ⁇ pP y () L 1)
  • a very gentle and strange composition called surface It is preferable to remove as much as possible the organic matter that floats in the air and the dust that exists in the environment of the organic matter that comes from contact with the treatment in the process.
  • R where C-plane 1 is used is below 3 A, preferably below 2 A, and more preferably below A.
  • Off off preferably 0 ⁇ to 0 ⁇ 7, more preferably 0 ⁇ 3 to 0 ⁇ 6 degrees.
  • sapphire crystals it is better if there are few pits, but it is important to ensure the above-mentioned surface area because the length of the pits will be increased. It doesn't work for sex. Therefore, the method of lengthening sapphire crystals is an issue where cost is a top priority.
  • the sapphire is placed in a vacuum generating place in a vacuum to form an A-side layer. Even if the surface of the sapphire is sufficient as described above, it generally takes a certain amount of time to clean the substrate and dry it before putting it in the storage. Cri ⁇ Even if a vacuum is applied in the chamber and the sample is taken out in the chamber, the surface generally changes over a wide range depending on the situation. Therefore, it is preferable to prepare the sapphire surface using a plasma immediately before putting it in a vacuum chamber.
  • the voltage method, gas type, gas, phase power, and temperature are important parameters.
  • the method of generating a plasm in the chamber is roughly divided.
  • the target to which the pressure is applied is classified according to the target.
  • R For the purpose of aligning the sapphire surface before the formation of the sapphire, because it is insulated, and because the target child may come off the surface because it may stick to the surface if it jumps out. It is desirable to mark R based on R pressure.
  • the main purpose is to fly the surface of the aircraft, and if the sapphire surface is kidnapped, the surface steps are likely to be disturbed, so it is desirable to avoid the use of reactivity. Better . Also, even if it is a gas, heavy atoms are still undesirably destroyed. However, there is a problem that it is difficult to stabilize the plasma. If A is mixed until it becomes stable, A becomes a problem. Therefore,, is desirable.
  • the power should be as low as possible and the lowest level to keep the plasm stable.
  • an input power of ⁇ 1 W is the most appropriate range. If the gas pressure is high, they will collide with each other and begin to exercise. Therefore, if the gas pressure is low and the kinetic energy energy will break the base surface, higher pressure is better as long as the plasma can be kept stable. However, if the gas pressure is increased forcibly, large power is required to keep the plasma stable. If the wa is higher than 00, there is a risk of introducing a defect more than preparing the surface. Therefore, ⁇ ⁇ 1 ⁇ is the most appropriate range.
  • temperature is not a very important parameter.
  • the objective can be achieved at any temperature from 1 to 1, but preferably 300 to 950.
  • the following degree of success is desirable. If it exceeds, damage may become too large.
  • a crystal is a crystal that is the same crystal in every minute. However, unless it is perfect, it exists in some way, and its crystal position changes subtly in the crystal. Therefore, it is actually difficult to cut which defect is a person and where is a single crystal.
  • sapphire It is necessary to satisfy the following conditions so that at least 200 nm can not be seen in the layer.
  • the width of the circular pitch of the so-called crystal) plane is the first issue.
  • the fact that the peak is sufficiently sheared means that the missing surfaces are lined up with a constant spacing.
  • the degree of rocking mosquito shear (WZ) becomes the direction of the same direction everywhere. If this is disturbed, it may grow in a selfish direction, and a smooth surface cannot be secured.
  • the () surface is a mark indicating the degree of cloth against the surface, so it must be very shy.
  • the value width of the rocking cuff on the surface is a standard indicating how many times it is partially rotated when viewed from the direction perpendicular to the surface.
  • the bright side layer can confirm that there is no discontinuity in the X field in the plane where the value range of the locking cuff on the (1 1) plane is • 7 or less. If the value width F) of the folds of the A) and () planes is preferably 1 r and less, respectively, the Ga conductor can be increased in length and the structure can be grown.
  • the final contact layer Xa CM of the Ga contact layer can be obtained in the plane () plane, preferably at r and rc levels, respectively.
  • control the content of A obtained is 5 or less.
  • the control method can be based on the aforementioned method.
  • target type voltage / method
  • gas type target shape
  • volume of the plasma volume in which the plasma can be confined
  • gas power Power is the degree. I will explain them.
  • the method of generating a plasm in the chamber is roughly divided.
  • the target to which the pressure is applied is classified as a target class.
  • A As a target for A, there are a case where A is a target and a case where it is put into a high A target and decomposed with a plasma to react with A.
  • CeO, etc. When trying to bake A powder, it is necessary to insert CeO, etc., and there is a problem that it is difficult to obtain the correct A target.
  • a 6 is commercially available. For clarity purposes, a purity of at least 5 is preferred.
  • the target When discharging at C, the target must be conductive. Therefore, if A is selected as the target, it must be the voltage R. If the target is A, C and R have the potential. However, there may be cases where the surface A is crushed and insulated, in which case the charge will accumulate and lightning may occur. Thus, pulses can be used without forming a C film.
  • C and R As a target for A, there are
  • the advantages are as follows.
  • the source of C is cheap. You are easy. Since the so-called anode is clear, the place to be formed and the place to be formed is decided. Easy to calculate the decrease.
  • C Stable range is narrow.
  • the energy range is narrow.
  • the stable range of R is wide. Wide energy range.
  • a gas with an effective mass such as AXe, or even A alone can be used if the target is A, and A will be described as a rare gas). It is. Only If this happens, A will become A before child A is released, and it will be almost complete. If only A is present, a metal A film is formed. As the amount is increased, the formation of is formed, but when the amount of gas is low, the amount of A is insufficient and the film becomes colored. A just activated to jump out the atom
  • the pumped speed depends on the seal power, but not on the gas pressure. However, the lower the gasification gas pressure, the higher. Therefore, it is preferable to lower the A ratio when the gas pressure is low, and it is also preferable to decrease the A ratio even when the printing power is high.
  • the raw material used here a compound such as generally known can be used. When gas is used as a raw material, the equipment is simple, but it is difficult to obtain high reactivity because, and are very stable and difficult to activate. In the light, since it is activated in the vicinity of the surface by placing it in the sapphire plasma, it is possible to obtain a degree of availability even though it is exposed to ammonia.
  • the target must have a diameter to form the entire surface. It is common to put a field in order to stabilize the plasma, but the place where the magnet is placed is on the target side. As a result, the field concentrates on the target surface, and the target surface also increases in terms of plasm.
  • the energetic plasma Therefore, it is preferable to arrange as much as possible in the degree of plasm. It is preferable that the target is too far apart because it cannot be placed in the place of plasm.
  • a degree of target sapphire is suitable for a diameter target. In this case, it is preferable because it is deposited in a sapphire plasma by sputtering.
  • the shield is not only for preventing the chamber surface from becoming dirty, but it is extremely marked if it is attached to the chamber and defines the shape of the plasm. It is necessary to improve the exhaust efficiency in order to improve the engine, and for that purpose, the smallest chamber is better. However, if the plasm is confined in a very small place, the kid will be struck by the plasm until the syllabus is formed. In particular, molecules are always attached to the shield surface, and when this is released with a plasma, zero enters the film. Therefore, it is preferable to place the shield to some extent, not the method close to the target, and at least the diameter is preferred.
  • the sky of n is preferred, preferably the sky of. If it is more than that, it will be in the atmosphere where elements such as elements are formed from the atmosphere and defects will be introduced into the crystal. There is a risk of being. In addition, even if the force is reduced sufficiently, when the plasm is raised, the quality of the sill surface may fall out and the quality may deteriorate.
  • the child collides in gas height and blazing and loses kinematic energy.
  • a high gas pressure is not preferable.
  • the gas pressure is made too low, the amount of reaction of the plasma against the target also increases, which is also preferable. Therefore, the general sputtering gas pressure is appropriate.
  • the power is proportional to the degree, so the speed is not enough. Gases such as 0,, 0 in the atmosphere inevitably enter, but it is thought that it is fixed every time. Therefore, since the amount that the degree of delay is relatively increased, the degree is not lowered. Since the size is necessary, the power should be higher.
  • a suitable seal power is ⁇ for diametric targets.
  • the gas pressure changes depending on the printing power. When the power is large, the gas pressure is relatively better even in a narrow area. When the power is low, the gas pressure is relatively low even in an appropriate area.
  • 0 0 to 8 is desirable. At full speed, the distance that the atoms reach to the base and move to form a single crystal is not sufficient, so the entire surface cannot be covered, and pits are likely to start to form. Fabricate the actual side layer on the surface In this respect, it is more advantageous to raise A until it starts to decompose, so that the upper limit is higher, but the degree also increases in parallel. Since the gas from there will increase and impure will increase, the result will not always improve even if it is set too high. Therefore, it should be higher than 0 in the actual process. However, if a structure can be maintained that can be maintained even at higher temperatures, it is considered that the higher the degree of formation, the more advantageous it will be to raise the crystal.
  • A is 0 to 50, preferably 25 to 35. If it is thinner than 0, it will be stacked on top.) It will be difficult to raise the surface sufficiently. On the other hand, when it is stacked above 50, 1 1) The surface bond begins to deteriorate.
  • the MO CV method which is commonly used, realizes a long crystal structure with a low degree of defect.
  • the MO CV method may be a general method. Below are the details.
  • G a is methylgallium MG) or triethylgallium A is methylaluminum M) or triethylaluminum) 1 is methylindium M or triethylindium ( V Ammonia is used as a charge.
  • silane (s) or silane (s) can be used as an s material to impure pantium.
  • biscyclopentadinesium c or biscyclopentadinesium CM can be used as a material for the impurity of the pants.
  • the agar that circulates at that time can use a general one, and use hydrogen nitrogen that is widely used in gas phase chemical methods such as MOC. It is lower than G a when it starts to decompose. G starts to subtly decompose if it exceeds, and reliably decomposes above. Of this G a
  • a crystallinity side G G crystal near the crystal plane is relatively abundant. If this is grown to a certain degree, defects will be lost and crystals with a consistently low degree can be obtained.
  • the thickness required for pulling out is at least m, and in order to obtain sufficient crystals, 4 to is the range normally used. Even lower than this, the effect is reduced and the warp is increased. In the case of an edge, the crystal begins to crack. If the size is too large, it is difficult to perform autoclaving in the element process where electrodes are attached.
  • the two-sided locking cub M is under a c s e c, preferably under 60 a c s e c, and under the 0 0 side locking cub 30 0 a c s e c, and preferably under 2500 a c s e c. Since the (1 1) plane is correlated with the position, this means that the amount of the position is extremely small. Correlate to this extent. This is because how much of the current flowing between them is converted to light is the light emission rate, but if there is a current that flows through the penetration, the rate will drop.
  • the length of the system conductor is basically the same as when grown on a low-temperature buffer using or. However, since there is a way of thinking if the degree of growth near the beginning of decomposition is selected, as described above, the degree of defect can be increased.
  • the buffer layer is expressed as F, it will be in the order of several thousand to r on the () surface (F cannot be determined on one surface, but the side layer connection) )
  • the value width F) of the folding fold of the face is 0 rc and • 7 or less, respectively.
  • a type conductor (a light-emitting and conductor-containing r compound semiconductor is laminated on the A side to obtain a 11-type compound semiconductor stacked structure.
  • a Ga conductor consisting of a light emission consisting of a barrier), a mold cladding and a contact The appropriate implementation is described below, but it is not limited to these, and the law is a general MOC method.
  • the type contact For the n conductor including the type contact and the clad, the type contact
  • Under layer can be provided.
  • Ga compound semiconductor is used, and in particular, AG or G can be suitably used. Is preferable, more preferably 0 ⁇ 5, and most preferably.
  • the type contact is preferably impure type such as SGe, and the system conductors constituting the ground layer and the type contact layer preferably have the same composition.
  • the thickness of these totals is not particularly limited, but it is preferable to set the thickness to ⁇ 20.
  • a mold cladding can be provided between the mold contour and the light emission. Although it is not particularly limited, it is preferably 5 to 50.
  • the die ladder contact constitutes the die conductor.
  • the type cladding is not particularly limited as long as its band energy is larger than the band energy of light emission, and is capable of light emission (incorporation).
  • a a is preferably used.
  • the type crack is not particularly limited, but is preferably ⁇ 40.
  • As the type contour for example, G aN and A G are preferably used, and preferably 50 to 30 and more preferably 0 to 200.
  • the type impurity is not particularly limited, but preferably M.
  • barrier barrier Is not particularly limited, but barrier barrier
  • G a layers that become G a () that become 5 are alternately stacked.
  • the growth of the G layer it is preferable to supply M, and is supplied intermittently while controlling the growth time. Agas is preferred. Select the conditions that maximize the luminous power of the barrier (type G a) G a). Once determined, the feed rate of the family can be adjusted to the growth time. A degree between 70 and 70 ° C. is preferable. However, in the length of the well, it is difficult to incorporate into the growth at a high level, so that a predetermined length is emitted. The amount of n required for can not be reduced. Therefore, the growth is selected within a range that does not become very high. This is because the barrier layer is more likely to maintain crystals as much as possible, but if it is too high, will decompose.
  • barrier a is finally grown and terminated (barrier).
  • the type contact is preferably done as follows, for example.
  • MG A and C which is the punt, are sent to the carrier gas (or neither of them and the above-mentioned clad () together with the gas.
  • a range of 0 is desirable.
  • the degree of wetness is 8 30 to 970 C. If the temperature is lower than that, a crystal taxal layer is formed, and there is a possibility that the hole degree of p cannot be increased. Also, at a high level, out of the light emission located in the lower layer, well G a may decompose and give 1 out.
  • the force is preferably 50 P 50 0 b a lower. This is because the M degree distribution in the inward direction of the type contour 2) becomes if the following condition is sent as a punt but 50 P 500 B a).
  • the film thickness of the contact layer is measured by EM or spectrophotometer on the surface of the growth, and it is divided by the growth time. Also, type contact
  • a positive electrode bonding pad is formed in (1).
  • Sputtering to form a pole can be performed by selecting the conditions using a conventional sputtering device. It is housed in a chamber in which gallium compound semiconductors are stacked. The chamber is evacuated until the vacuum reaches 0 to 0a. Introduce r into the chamber and discharge after discharging to 0 ⁇ ⁇ 0 Pa. Preferably set it within the range of 0 ⁇ 2 to 5 Pa. The power supplied is preferably in the range of 0 ⁇ 2 to 2 ⁇ 0 W. The thickness of the layer to be formed can be adjusted by adjusting the discharge and supply power.
  • contact 4 is made by autoclave dry etching.
  • the pad is removed on the entire surface by the formation autoclave, and the bonding pad and bonding pad 7 and contact () are simultaneously formed by vacuum deposition. Or the above
  • a bonding pad can also be produced.
  • a 11 1 compound semiconductor multilayer structure formed by laminating an underlayer, a type conductor, a light emitting element and a conductor, which is made of a 1 1 compound semiconductor, wherein a side layer exists on the sapphire surface An area that does not exist is formed, and / or an area that is long and cannot be long is formed in the formation.
  • G a is preferable.
  • the region where the seed layer does not exist on the surface of the sapphire is a stripe having a period or an island or.
  • This region of the sapphire surface where the side layer does not exist is obtained by growing it as a side on the surface of the sapphire surface and physically leaving the remaining part.
  • a side layer is formed on the sapphire surface.
  • a resist solution dissolved in the agent is applied to) to form a resist 1) of a predetermined size, and the resist pattern is formed on the resist pattern by using an oster (b). 1) In other words, the pattern is squeezed out to form a pattern. After the part not protected by the resist layer is peeled off, the unnecessary resist layer is peeled off, and the part 1) is removed.
  • the area where the seed layer on the sapphire surface does not exist is only in the area where the surface side layer grows on the sapphire surface and the area where the seed layer grows, and then the seed layer grows.
  • the area where the side layer cannot grow is formed using one of the following methods.
  • the surface of the sapphire is processed so as to form an outer surface by forming a certain stripe or island or region.
  • the interval of the stripe is not particularly limited, but is preferably 0 to 8 to 5 to 3 to 0, and more preferably 2 to 4 m 5 to 8 degrees.
  • the depth or depth is usually chosen from up to 2 degrees.
  • the size, shape, and spacing of the islands are not particularly limited.
  • the diameter is 0 / 8-3 and the center distance 2-6 is more preferably the diameter-5 center distance 2-6 degrees.
  • the height or depth is usually chosen from a radius. Circular and polygonal shapes are preferred but not limited to these.
  • Plane Sapphire The method of projecting the outer surface on the surface is to select periodic strips or islands or areas by ordinary photolithography. For example, there are a dry etching method using,,, and the like, and a wet ching method in which phosphoric acid is raised every time. In addition, it may be either the case where the place where the ching is left is a surface where the surface remains or the surface where the machined surface is a surface. Also simple When the work is made with a difference in the surface, the surface is 3 to the surface.
  • the crafting technique it is possible to create a place to work with and a place to work with. As a regular registration fee, a rack-type tree photosensitive compound is most widely used.
  • the purpose of the resist is to protect the place where it was registered from the etcher, the amount of the resist is also some. If it is sufficient to select the rate at which the resist is consumed relative to the target material, the resist will be consumed during processing, and the degree will deteriorate.
  • the material that can be selected is first determined by the autoclavification technique. For example, when etching with elemental material, the general tack type resist is not as selective as elemental element.
  • the resist is divided into the place where it can be done and the place where it cannot be done.
  • the resist is kept from the middle even though it was protected by the resist halfway. A zone will be created in the place where it will be lost. It is inappropriate to make a shape of the object, but if the purpose is to make the surface clear, it can be used actively.
  • the cross section is ideally a trapezoid.
  • the resist since the resist is consumed from the corners, the resist at both ends disappears and the machining area gradually expands.
  • the length of the underlayer is or.
  • the out-of-plane surface is stable. It is necessary to select growth cases. Preferential growth of planes that are perpendicular to the plane, such as 0 0 plane, and planes that have a certain degree to the plane, such as 0) plane and 202 plane There is a case.
  • the surface with a certain degree relative to the surface is seen from the surface of 6, 6 sets of 6 shapes appear, and this is filled up.
  • the surface to be preferentially grown can be selected depending on the orientation to be cut by the autocluffy, the degree of growth, the gas power, and the ratio of raw materials.
  • it when it is set to a circle with an autoclave, it can be selected according to the growth rate, gas power, and ratio of raw materials.
  • the region where the underlayer cannot be formed is formed by using the following method) or any other method, as in the case of forming the region where the side layer cannot be grown.
  • a length of G a or A G a is preferred.
  • the base layer is made to be axially lengthened by the MO CV method on the side where the side layer exists and does not exist, there are areas that are longer or longer than the base layer.
  • the MO CV method it is preferable to set the growth and degree as shown below. Lowering the power and increasing the growth rate promotes the length of the direction, and increasing the growth force and lowering the growth rate results in facet mode. Therefore, if the power of the growth period is increased, the set length is set only on the side layer, so it is preferable to maintain the set mode until the entire surface is set. Therefore, when the underlayer is axially lengthened by MO CV method on the surface where the substrate is formed, the underlayer is stacked 2 m or more until it reaches 2 degrees or more of the underlayer.
  • the growth power is preferably 40 Pa, more preferably 60 degrees. If the force is 40 Pa, the facet mode is set, and the dislocation bends laterally and does not penetrate the surface. For this reason, it is assumed that the growth potential is increased and the crystal is improved.
  • the growth potential is set to 40 Pa
  • pits are likely to occur on the surface of the strata that has been increased in length, and a sufficient surface may not be obtained.
  • the growth force is set to 40 a
  • the degree By properly controlling the degree, the growth of the pit can be sufficiently suppressed even when the growth potential is 40 Pa, preferably 60 P degree. It is preferably 0 Pa, and more preferably 20 degrees.
  • the child of Ming Electric transducers, or bipolar transistors, T-mobility transistors can be used for electric devices such as EM, etc. Many of these conductors and various structures are known. There is no limitation including these well-known child structures.
  • a lamp by providing a cover according to the level of industry knowledge.
  • a technique for changing light emission by combining a light emitter and a light body is known, and such a technique can be used without any limitation.
  • by selecting the appropriate phosphor it is possible to obtain light with a longer wavelength than the phosphor.
  • It is also possible to make a lamp that emits white light by mixing the light wavelength of the child itself with the length converted by the light body.
  • a lamp it can be used in any way, such as a side-by-side backlight for mobile phones and a top-bi used for a display.
  • Lamps made from bright gallium-based compound semiconductor light emitting devices have high luminous power and low driving voltage, so sub-devices such as mobile phones, displays, and panels that incorporate lamps made by this technique, and their children It is possible to move with force, such as a vehicle, a computer, a game, etc. that incorporates equipment, and to achieve commercial characteristics. In particular, it is effective in battery-powered devices such as mobile phones, games, and automobiles.
  • the surface was cut off at a degree, and the surface was 2 A in diameter and thickness, and a 2 m diameter was placed on the surface of the sapphire with a center distance of 4 and a plane spacing. , Gas and gas were adjusted to 0 in total, and gas power was adjusted to.
  • Heater 600 A 0 S C C r 7 5 S C C, Power 30 W Total gas 0 Pa
  • the obtained AIN film becomes a seed layer where the C-plane is exposed, but does not work as a seed layer because the AIN layer corresponding to each surface grows in the region where the surface other than the C-plane is exposed. .
  • the wafer with a partially seeded layer was placed in a CVD furnace to grow an underlayer.
  • the growth of the underlayer was divided into a GaN first layer and a GaN second layer, and a Zn-type semiconductor GaN layer was grown on the underlayer.
  • the specific growth conditions were as follows.
  • GaN first layer (GaN first layer (undoped GaN))
  • GaN growth rate 0.8 m / hI, GaN thickness 2 m
  • GaN second layer (GaN second layer (undoped GaN))
  • Trimethylgallium (TMG), an organometallic material, is used as a raw material for Ga.
  • Ammonia (NH,) was used as the N source.
  • a dopant was added to form a -GaN layer.
  • S i is used as a dopant material for the n-type semiconductor layer.
  • Monosilane (SiH) was used as the Si raw material.
  • the pilot is supplied with carrier gas, but the supply concentration is controlled by the ratio to the T supply. After growth, it was removed from the furnace and XRD measurement was performed.
  • n-clad / MQW / p-talad / p-GaN was grown. Carrier gas was switched to nitrogen. Thereafter, an n-type ladder layer / a light-emitting layer / P-type semiconductor GaN layer was grown. A Zn-type cladding layer is sandwiched between the n-type semiconductor GaN layer and the light-emitting layer, and a p-type cladding layer is sandwiched between the light-emitting layer and the p-type semiconductor GaN layer.
  • Specific growth conditions were as follows.
  • the growth rate was 2 / hr.
  • the layered structure consists of a sapphire c-plane (crystal plane) substrate, an AN crystal seed layer 25 nm, and an undoped GNT layer (thickness 2 6 anal) Si-p
  • cladding layer (thickness 250 nm), 6 Si doped GaN barrier layers (thickness 24.0 n) and 5 undoped Iln.2 8 well layers (thickness) 2 2 ⁇ n) multi-quantum structure light-emitting layer, Mg-doped 7p-type Al 0.0 Ga q, N-clad layer (layer thickness 20 nm), and Mg-doped 7p-type GaN contact layer (layer thickness) 2 50 nm).
  • the carrier gas was immediately switched from H to N, and the NH flow rate was maintained.
  • the energization of the high-frequency induction heating heater, which was used to heat the substrate was stopped and left until the furnace reached 180.
  • NH was turned off and the chamber was evacuated.
  • N was opened the chamber and took out the wafer.
  • the wafer was removed from the MO Vn furnace and transferred to the N plasma processing apparatus.
  • a vacuum device with a base pressure of 7x10 Pa. Place the wafer on an AlN wafer holder, transfer it from the load chamber to the transfer chamber with the robot, and then transfer it to the plasma processing chamber. did. (PBN pyrolytic boron nitride) Coat carbon flat surface
  • the heater was placed in close contact with the heater.
  • the material of the chaac is n and the surface is coated with Al spraying. Wafer one face 6 60 At that point, a permanent stone was placed behind the surface plate, and cooling was applied to the plate through a pipe.
  • the width of the locking layer of the a contact layer was 48 arc and 0 r on the 0 0 02) plane and the 0 0 plane, respectively.
  • the chip shown in 3 was fabricated using the taxi- cal layer structure with the contact layer described above.
  • a positive electrode made of O is formed on the contour by sputtering.
  • an oxide of O was formed on a gallium nitride compound semiconductor.
  • a sex oxide consisting of o was formed on the contour using an oli- crafting technique and an etching technique.
  • the conductive oxide firstly, it is put into the sputtering where the gallium nitride compound semiconductor is laminated, and O is first added to the contact by about 2 O and then by R sputtering. m was laminated by C sputtering. Note that R is approximately • Pa, and the supplied power is 0.5 W. C is about 0.8 Pa, and the power supply is 1.5 W.
  • An O film was formed. Annealing was performed in the atmosphere in 20 atmospheres.
  • the sapphire was ground down and polished with sapphire and diamond grains, and finally finished to a surface.
  • the laminated structure was cut and separated from another of the 3500 squares.
  • the Xindine negative electrode and pole were connected to each other by A) wire. After making it into a hollow in the vessel, the vessel was separated from the lid frame and set.
  • f is the current that is emitted. f is when current flows in the direction. Since it is the power before it is turned on, it will go down if there is Rita. Therefore, the value is better as much as possible.
  • f 2 is a so-called dynamic voltage and should be as much as possible. If the mold conductor rear degree is insufficient, the P-contourer will not be able to remove the omitter and this value will increase. This is the current when 2 0 is applied in the direction of (20V). Represents retardability. There is a relationship with reliability, and even if the degree of career rises and goes up, it is inappropriate if this value increases. 0 is when 0 is turned in the direction.
  • the same sapphire surface was formed by F-sputtering with a target of 1 on the surface.
  • a resist with a diameter of 2 was left at the center 4.
  • Etching using F removed the area where the resist was not present.
  • the resist was released by spraying the high pressure. The rest of the process is similar to the implementation.
  • the characteristics of the film were as follows.
  • the value of the locking layer of the contact layer was 5 3 r and 60 r on the 0 0 0 2) plane and the 0 0 plane, respectively.
  • the characteristics of the film were as follows.
  • the value of the locking layer of the contact layer was 53 arc and 50 on the (0 0 02) plane and the 0 0 plane, respectively.
  • the rocking cub value width of the contour layer was 5 g rc and 0 r on the (0 0 0 2) plane and the 0 0) plane, respectively.
  • the characteristics of the film were as follows.
  • the value of the locking layer of the contour layer was 4 5 rc c and 4 rc c on the 0 0 0 2 plane and the 0 0 plane, respectively.
  • Example 1 grew in the same condition as the stratum. Except that the negative of the resist was inverted on the surface of the Ga layer, the same autoclature process as in Example 4 was performed, and the resist of the shape of 0 and 5 was squeezed out at the center 4 in the center. In a dry etching chamber, C and gas were introduced, and etching was performed under the same conditions as in Example 4. A state remained after etching.
  • the thickness of the two layers is 3.
  • the same process. The characteristics of the film were as follows.
  • the value of the locking layer in the contact layer was 4 6 rc and 8 r on the 0 0 0 2 plane and the 0 0 0 plane, respectively.
  • the locking layer value width of the contour layer is 0 It was 4 5 arcsec and 2 1 arC.SeC on the (0 0 2) plane and the (10 1 0) plane, respectively.
  • a chip mount manufactured in the same process as in Example 1 was subjected to forward current flow between the negative electrode and the positive electrode to evaluate the electrical characteristics and the light emission characteristics. The evaluation results are shown below.
  • Example 1 a 1 T T group nitride semiconductor multilayer structure was prepared in the same manner except that no AIN film was formed.
  • the rocking curve half-width of the p-GaN contact layer is (
  • a chip mount manufactured in the same process as in Example 1 was subjected to forward current flow between the negative electrode and the positive electrode to evaluate the electrical characteristics and light emission characteristics. The evaluation results are shown below.
  • the crystallinity is further improved by combining the AIN crystal film seed layer having a high degree of crystallinity with the selective / lateral growth.

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Nanotechnology (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Biophysics (AREA)
  • Optics & Photonics (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Physical Deposition Of Substances That Are Components Of Semiconductor Devices (AREA)
  • Semiconductor Lasers (AREA)

Abstract

　本発明によれば、高度の結晶性を有するAlN結晶膜シード層と選択・横方向成長を組み合わせることに より、一層結晶性が向上したＩＩＩ族窒化物半導体積層構造体を得ることができる。本発明のＩＩＩ族 窒化物半導体積層構造体は、C面サファイア基板表面に、シード層として、結晶粒界の間隔が２００ｎｍ 以上であるＡｌＮ結晶膜をスパッター法で形成させ、さらにＩＩＩ族窒化物半導体からなる、下地層、 ｎ型半導体層、発光層およびｐ型半導体層を積層してなるＩＩＩ族窒化物半導体積層構造体であって、 該C面サファイア基板表面に、該シード層が存在する領域と存在しない領域が形成されている、および／ または該下地層に、エピ成長する領域とエピ成長できない領域が形成されている。

Description

明の
1 化物半導体積層構造 およびその製 術分野
本 、 化物半導体積層構造 およびその製 法 に関する。 1 化物半導体G a G a A G a では大型のバルタ 結晶を成長することが極めて困難であるので、 サファイ を として いた タキシヤル 長が 般に 行われてきた。 しかし、 サファイ 上記 1 化物半導体の 間には ～ 2 3 整合および～ ０ の 膨張 数差が存在する。 また、 両者の 学的 質が違うために、 サファ イア上に直接 長した 1 化物半導体工ピタキシヤル膜は、 の 結晶としての 質を部分的にしか受け継がないで、 三次元 的に成長してしま 、 表面の形を平坦に保つことも 常に難しいと されてきた。 の 結晶 成長させるための に必要な特性 として、 まず Cまでの 熱性と、 その 度において ，に反応 しな ことが要求される。 この点から、 使用 能なコス トで製 能な基 としてはサファイ しか 在しない。 そのなか でもコス トを 較するとサファイ が圧倒的に有利であり、 実際世 の中で生産されて る 系の発 (L ) の 上がサファ イア を使用するものである。 しかし、 サファイ とは格 子定数が違い、 熱膨張 数の 、 さ らに化学的特性が違 ために 結晶は成長させることができな とされて る。 この 果、 サファイア 上に作製したGa は ろ ろな 夫で大幅な改善がなされてきたとはいえ 部にかなり高密度の 包含しており、 発光 命を十分に向上させることに限 界があると う問題があった。
般的に、 格子 整合の きなへ タキシヤル 長で結晶 の 結晶 得る方法としては以下の りの え方の流れ がある。
タキシャル膜の中間的な 数をもつ 料を介 して成長を行う ことにより タキシヤル膜の品質を向上すること ができる。 すなわち・ 子定数、 化学的 質、 熱膨張 数などが中 間的な性質を持つ 膜を間に 。 その 合には、 の 結晶の 質をできるだけそのまま 結晶で受け継ぎたいので単結晶 入する必要がある。
的の 結晶 同じ物質の ある は非晶質の膜 を挟む。 常、 それを する方法は単結晶 度より も低 度で成 することによって作製する ) 。
(サファイア 上のシリ コン)などの タキシヤル 長で検討 されたのが始めである。 そして、 サファイア 上の では低 温バッファ として成功を収めた。 その 、 バッファ 上 では の 度が高く 、 その中で結晶 位が良く った結晶 のみが選別的に成長・ することで の 生を抑え、 長 方向の 長がバッファ 上で速いことを利用して平坦 するもの である 崎勇 、 日本結晶 0・ PP
1 pp および ， pp 等 。
まず ( ) の え方は、 タキシヤル膜の中間的な 数をもつ 料を介して成長を行う ことによ り タキシヤル膜の品 質を向上することができるとする考え方である。 したがって、 サフ ァイア 上の G a 層を成長させるためには 層を介した成 長が有効であると考えられる。 これは・ がサファイ
の 間的な 子定数と熱膨張 数を持つため、 格子 整合と熱 み が効率的に緩和される結果である。 また・ A と G a の 学的 特性が近く、 両者の間の界面 ネルギも小さい。 これは見方を変え ると 下のよ にも理解できる。 サファイア、 すなわち 酸 化物であり、 これに化学的に最も近 化物は を共通にしている である。 子の 整合は で 較的 き が、 を共通にして ることにより 結晶が成長しやすい。 また は が唯一 混ざり合 合物であるので、 化学的 質は最も近 し、 格子 整合は しかな 。 したがって、 ，０， a を直接 長させ るのは難しくても、 のように を めばサファイア
) の を引き継 で の 結晶を成長させ 。 した がって、 平坦なA 層を単結晶のまま 成できさえすればその上 に成長する タキシヤル膜の の 質を飛躍 に向上さ せることができる。
上の目的のA 法としては以下の 3つの 法が知られ て る。
1 ・ サファイア ， ， 有機アミ ン等の窒素原料ガ ス 囲気中で熱処理することにより 表面を単結晶A する 方法 ( ) または ， ， 囲気中でA 1 を 着させる化学 ) 。
の 結晶 長が可能な高温に保ったサファイア 上 に有機アルミニウム ロゲン アルミニウムあるいは金属アルミ ニウム アルミニウム ガス 素原料ガスを供給し A 層を堆積する方法 ( 9 ) であり 、 通常 で 度の 温が必要となる。
5 ～ ０ ０ ０ の アルミニウム ガス 素 原料ガスを供給し、 ０ ０～ ０ ０ ０ Aの もしくは ル ファス A 層を堆積した後 これよ り高温でアニ ルすることに より 結晶 する方法 4 報、 特 5 4 4 ) 。
の 法では、 表面 化の ０ Aの を再現性 く形成できるうえ、 この 結晶A 層は傾斜 な組成 化を伴 ためわずか数 ０ Aの 域で効果的に 整合を緩和する。
では という 空が必要であり、 1 ～ という高温の A 気と ， ， ，を反応させる。 しかし、 これらの 法で作製したA 層は窒素化反応が に進 まず、 ０ Aのオ ダ で表面 れを起こしやすい。 面が荒れた A 上に タキシヤル 長を行 と、 の 加に伴いこの 強調され な表面 状が得られな 。
方、 1 の 法で作製したA 層は高温で 長を行うため、 細に 斉に成長 を発生させることができず・ 生す るので三次元 長が避けられない。 t らは を高温で成長させる ときも ，の 量を極 なくすることにより、 単結晶の 長を抑 えて 細に一斉に多 生成させ、 長を促進するこ とで平滑 を出すという バッフ で使 機構が働かな と、 表 面が平滑な 得られないとしている ( ry t ro th
)
上のよ に、 1 の 法で作製した単結晶A 層は、 その上に成長した タキシヤル膜の結 を向上させ、 P フ ォ トルミネッセンス) 性などの 学的特性の 上に 定の きは するものの、 三次元 はむしろ 進され の 面となるので電 流を流しても信頼性のある 子を作れる を得る ことは難しい。
また、 111の 法では・ 次元 長が起こ らないような
膜を堆積するため な ルファス層の形成が可能となる。 ところが、 完全に単結晶 するまでアニ ルすると初めに結晶にな った 所と後から になった 所とで 妙に方位の が生じる ため 面が乱れ始める。 その タキシヤル膜を成長する としだ に 生じてしまう ことになる。
上のように、 サファイア の G a 結晶を成長させる タキシヤル 長にお て、 中間的な 数をもつ 結 シ ド層を使 方法は古くから検討されてきたが、 表面 を維持することができずほとんど められて るのが現状である そこで、 現在は上記 ( ではなく ( )の え方に沿ったバッ ファ 層が用いられて る。 バッファ として使う場合は中間的 な 数を持つことに意味がなく 長させたい 結晶 同組成 で 非晶質の 用 るのが基本である。 したがって、 G a を で近くの した層をバッファ とする低温バッ ファ 法が最も広く られて る。
これに対して、 な を得る方法としてスパッタ も古くから検討されてきた。 ・ ・ h ku らは次のよ な報告をし ている pP hy L tt r o ) pp ) 。 すなわち、 タ ゲッ トを rrが達成できる反 応 器を使って ，ガスで F させ・ 1 の 1) サファ イア を させ 反射 解析で単結晶 膜ができ たとしている。 しかしながら、 得られた 膜は反射 折で パタ ンが一種類であると だけにすぎず、 晶の がな いこと、 および 面性、 につ ての 述は何もされて ない。 その 、 ・ ・ t 等は高 タ ゲッ トを使って rと との ガス を放電させ、 室温で単結晶 の上に をつく り 件と成 した 質とを詳しく調 た pp y N (1 ) c chn (1 )Pp 4 ) 。 ・ ・ ng等は (11 ) (1 ) に同様の 件で温度を f 上に上げて 験をしており、 両者とも 面に方位を えて 非常に細か 晶の 面が平滑な 膜ができたと報告して る pP hy o ( 4) pp ) その はエネルギ が 6 2 もあることから 合物半導体と しての 途が ろ ろ議論されたが実用には至らなかった。
プラズ を発生させると高 エネルギ をもった電子の れが発 生し、 これが結晶に打ち込まれると、 わゆるプラズ ダメ ジと われる 陥が結晶の中にできる。 そこで、 できるだけ の 望まれる半導体の 途ではスパッタ 積極的には使わ れてこなかった。 しかし、 スパッタ が数 ～ ０ Aの 再現よく する方法としてきわめて優れた方法であることが 、 Ⅵ 導体の プロセス ハ ドデイスタの の 野で 層の 能性の 大量に安定して生産してきた実 績から 透してきており、 スパッタ の 討が精力的に検討され ることになった。 スパッタ を した場合には ルフ ァス であることが多く・ 結晶を した報告は極めて少 な 。 特にプラズ ダメ ジとい 言葉があるよ に単結晶をプラ ズ に すと結晶が壊れてしまうと考えるのが一般的である。 上 より、 の を維持して する方法としてスパッタ 極 めて有利な方法であるが、 結晶 を上げる方法としては省みられる ことは非常に少ない。
方、 細に多 一斉に核 生させ、 方向が った結晶 のみが合体し、 長を使う ことにより平坦な 結晶ができる と うのが低温バッフ の え方である。 したがって、 非 晶質の に成 する必要がある。 そこで低温バッフ の スパッタ を使う と うのが つの 向として浮上し た。 あるいは タ ゲッ トを用 た反応ス ッタ ルファ ス または 膜を成 した後に装置から一度出し、 を使っ て を成長させることになる 2 ０ ０ ０ 2 8 6 2 ０ 2 報、 特 2 ０ ０ 9 4 5 ０ 報、 特 6 ０ 7 3 8 2 9 。
C u 0らは 年にサファイア タ ゲッ トを使った反応 スパッタ の 向が った するのに成功し pp hy L tt ( pp 94
) 、 さらに、 その 術を発展させてスパッタ バッファ と下地層とを作製する方法を提案した 6 6 9 2 5 6 8 細書、 米国 6 7 84 0 細書、 特
) 。 上にコラム ) 状の結 多数発生 させ、 装置上の工夫と rと 、 放電パワ などの 件を変え ることにより、 その 上で結晶 位がほぼ っているものだ けが合体していく という 長を使う ことにより 上に 単結晶 得ている (たとえば、 米国 6 6 9 2 5
細書の g 4)
方にお て、 ヤル 長させる場合の
術として部分的に成長できない場所を作り、 長を促進させ ることで結晶 をよくするとい 術が知られて る。 これを 結晶 膜にも適用して 度の い結晶を作製することが試み られ 果を挙げて る。
系 導体レ ザ ダイオ ド の 前
サファイア を成長させる 術が普及する以前に 板 の上に などの 成長させる方法として以下の 献が開示さ れている。
、 以下の ～ ) の 程を取る ことを特徴とするものであり、 選択・ 長の 念を含んで る。 では 板の上に を成長させている。
( ) 上に タキシヤル 長する工程、
) タキシヤル エッチングにより、 格子状、 または パタ する工程、
( ) 上に再び タキシヤル 長する工程、
) を研磨して タキシヤル層を平坦にする工程
０ 6 ０ 5 7 9 7 報には、 化合物半導体 表面に 部分的に複数の を設けた 有し 、 上に上記 に露出した 分を種として、 より 表面に平行な方向に連続してかつ 接する種部より成長した タキシヤル 分と接合して 体化した化合物半導体工ピタキシ ヤル を有することを特徴とする半導体 が記載されており 、 念としては選択 ・ 長を含んでいる。
1 1 報には、 ，で スクを形成し、 n を 長させることが記載されている。
報には、 Ⅵ j ，で スタを形成し を で成長させ 長させることが記載されている。 ス クの上は欠陥が減るが スクがない場所は減らないので、 平坦 で きたところでもう 度 スクを作り、 その上に を成長させるこ とが記載されている。 系 導体 の 用を意識した開発
造を使ったダブルヘ 造の 系L が 年に作 製され、 その 、 最先端の 発の に向けられた。 で の 力が を上回る青色L は当時としては超高 度であったが、 貫通 度で結晶 を評価すると 1 ， 度も 在するレベル の であり、 a s系のL に使って る結晶 比 ると転位 度 が く高 ものであった。 これで を作成するとかろう じて レ ザ 振を確認できる程度であった。 の 欠陥が多 ものほど する 流が高くなり、 流が高いものは無駄 な発熱が多くなる。 際に使用するためには長時間連続発振させる 必要があり、 そのためには大幅に 流を下げる必要があった。
流を下げるためには結晶 を良くすることが必須である。 L の方は結晶 を上げても発光 変わらな といる c nc 1 ugu t 1 pp ) が有力になり、 取 り出し 率を上げることに研究の 体が移っていったが、 L を成立 させるためには結晶 を上げることがど しても必要であり、 その 法として選択・ 長が注目された。
における a で成長 を 部分 Zより スクで 、 選 択 長すると 1 向の窓で 1 1 面の セッ トが現れる ことを ・ t らが 年に報告して る 1 1 1 1 さ らに彼らは つの 1 面で囲まれた六角形のピラ ミッドの ドッ トパタ ンをサファイ の上に成長させた 4(1 )L 1 L11 ) 。 これらは結晶 を上げることを目的としたものではな いがプロセスは選択・ 長であり、 系 導体における選 択・ 長の 発点と位置づけられて る。
さ らに、 u らはサファイ L バッファ の 部の 表面をSiO,のマスクで塞ぎ、 HPVE法で3０ばm以上の厚さのGaNを成 長させ、 貫通転位密度が6x1０ cm の結晶を1997年に作った。 途中 で取り出してSEM観察することにより成長初期にファセッ トができ 、 それを埋めていく プロセスを確認している (JJAP 36(1997 L899-L 9０2)。 続いて、 TEM観察をすることでファセットができた後にそれ を埋めていく過程で貫通転位が基板表面に平行な方向に曲げられる こと、 ファセッ トを埋め終わったところで転位の数が減っているこ とを確認している (AP 71(1997)2259-2261:APL 73 (1998) 481-483)
R D
・ avisらはSiC基板/AINバッファ/GaNの上にSiO,でマスク してス トライプ代の窓を作製し横方向成長をさせた。 その断面TEMの観察 でSiO，の上には数本しか転位がないがSiO,がない部分は数え切れな いほど転位があることを1997年に報告している。 その場合窓の方向 がく11 - 2０ノ方向とく1 - 1００ノ方向とで成長過程が全く異なり、 く 11-2０ノ方向では {1-1０1 面ファセッ トができあがり断面が3角 形にみえるが、 く1-1００ノ方向では (０００1)面を上面として 11一 2０ ) 面を側面とするので断面は四角にみえる (APL 71(1997) 2638) o また成長時のガス広が高いほど、 マスタの面積比が小さいほど、 TE G濃度が高いほど { 1-1０1} 面のファセッ トは出やすいとしている (JJAP 36 (1997)L532) 。 同じR D
・ avis教授のグループがPENDEO法と いう選択・横方向成長の方法を1999年に提案した (J.NSR 4S1, (199 g) G3, No.38 ; APL 75 (1999)196) o { -2０) 面を主に成長させる 方向である。 SiC/A Nバッファー/GaNを作った後に、 Niを重ねた膜 をマスクとして使い窓を開けた場所はSiCまでエッチングで掘り、 ついでNiを取り除いてGaNを成長させる。 SiCの上にはGaNは成長せ ず、 エッチングで露出されたGaNの {11-2０} 面が主に成長する。 断面SE こよるとAlN バッファー/GaNが無がったところは空間が開 て る。 長した がぶつかって全面を覆 。 その後は ( 1)面が成長する。 ぶつかるまでは空間を成長するのでぶら下が ると う意味のギリ シヤ語から と う言葉が使われた。
ほぼ同じよ な時期に k ur らは選択・ 長を皿に適 用して の性能を上げて った ( pP hy L tt (1 ) ; pn pP hy (1 )L ) サファイ L a バッ ファ a の Z ０ 1 向に窓を開けて ス タをし、 面を成長させている。 この 法によると、 の上は転位が少ないが窓を開けた部分は転位が多いので、 転位が少 ない場所を選んで素子を作るという方法を採った。 サファイ
とで が異なるので欠陥が少なく 子ができる方向が決まっ て るとレ ザ させる面を努 して作るのができな 。 そこ で まで を積んでサファイ を研磨で り取ってしま った。 すなわち の 結晶 を選択・ 長でつくってそ の上にL 造を成長させた pn pP hy (1 )L pp hy L tt ( 1 ) その 果、 室温では1 間の 続発振が可能となり、 この 子を販売することが1 年に発 表された。 この 功に触発され ・ L を作るためには選択・ 長が必須という ことになった。
11 ・ ・ 長方法の 類
選択・ 長を使う場所と選択 長させる方法で大 分 類すると厚膜にしてサファイ を取り除き 結晶 成をめ ざすものと薄膜で下地層の を上げるものに分けられる。
地層の を上げる方法として選択・ 長を適用しよ うとした場合まずどの 程で成長 所の 択をするか、 つぎに場所 択する方法、 さ らに 長をさせるときに優先的に成長させ る面の種類によって分類することができる。 A どの 程で成長 所の 択をするか。
サファイア 体に場所 択をする。
( バッファ 層に場所 択をする。
) を成長させてから 面に場所 択をする。
択する方法は以下の 3 類がある。
( スタで 。
(b ) 結晶が成長できない面を ッチングなどで出してしまう。 C 長をさせるときに優先的に成長させる面に以下の 類がある。
) 1 面などの に対して斜めの セッ トを使う。
面などの に対して 直な方向の セッ ト、 す なわち と平行な方向 長させる。
しかし、 従来の 術では選択・ 向方向させる基本となる結晶 の があまり良くないので 回の ・ 長では十分 結晶 が得られず、 2 繰り返すとか L 用には使えるレベルに はならずL の 度化の 術として応用するとかいう 囲にとど まっている。
記のとおり、 サファイア 上に 系 導体をへ
タキシヤル 長する方法として、 ( )の 間的な 理的・ 学的 質を持つ 結晶シ ド層を挟む方法と ( )の 的の 結晶 同じ 組成の ・ 晶質を 細に 斉に核 生させ、 方位がそろ ったものだけを合体成長させるバッファ との りの え方が あり、 ) の 法が普及した。 サファイア の を維持し て する方法としてスパッタ が考えられ く検討され た。 しかしながら、 もしくは非晶質のバッファ として有 効であったが、 平坦な 結晶シ ド として検討されたことはなか った。 それはスパッタ が単結晶を作る方法としては さない方法 であると一般には考えられて るからである。
上のように、 の え方に沿った単結晶の 層を挿入す る方法は従来の 法では三次元 長を防ぐのが難しく 、 サファイア の さがR a ・ A 度であっても、 その上に形成され た薄膜は aが ０ A 上になってしまう。 バッファ 層を用 ると、 G a 導体成 に昇 した時点で部分的に ができるので、 表面 がやはり R aで ０ A 上になっ てしま 。
これに対して・ 現在 流の ( の バッファ とは異なり、 現在ほとんど 討されていな ( の え方に沿っ てG a ようとするものである。 の え方に 沿った方法がほとんど 敗してきたのはA の した時 点で表面の サファイアウエ の 面と比 て大きく れ てしまっていたことによる。
記のように、 サファイア 晶の上に直接 は成長しないので のバッファ 層を入れることにより結晶の 整合を緩和 し， 時としては飛躍 に優れた 晶の 長に成功し、 L の 度を実用に耐えるレベルに向上させ 。 その 果、 系 使ったL は携帯電話の デスプレ のバックライ トに採用 されたのをきっかけとして 要が毎年 5 ０ 超える速度で拡大し てきた。 そして、 近年同じ ディスプレ であってもパソコンの モニタ 用のバックライ トに対してもL バッタライ トを使 方向で検討が進んでいる。 そ すると、 従来の では十分な 発光 率と信頼性が得られないことがわかってきており、 さ らなる の 求が強くなってきている。 タキシヤル 長 をする場合、 以下の つの 法がある。 すなわち、 第 の 中 間的な 理的・ 学的特性を持つ 結晶シ ド層を挿入する方法で あり、 第二の方法は単結晶と同じ組成の物質を多結晶か非晶質で均 一微細に一斉に核発生させて、 方位が合っている結晶を横方向で合 体させるバッファー層を用いる方法である。 そのうち低温バッファ ーを用いる方法がGaN系半導体では現在は主流である。 ところが、 バッファー層を入れる限り、 一度基板の単結晶がもつ規則正しい原 子の配置を崩してしまう ことになり、 また低温バッファー層を成長 温度まで昇温させる過程で部分的に結晶化が進むので結晶化のレベ ルの違う場所が発生し、 表面の平坦性が損なわれる。 したがって、 現在要求されている高度の結晶性を達成することは非常に難しいと 考えられる。 先行技術文献
特許文献
[特許文献 特公昭62-29397号公報
[特許文献 2 ] 特公平7-548０6号公報
[特許文献 3 ] 特公昭59-48796 号公報
[特許文献4 ] 特開平 9- 号公報
[特許文献 5 ] 特公平4- 号公報
[特許文献 6 ] 特開平 5- 号公報
[特許文献 7 ] 特開 2 ０ ０ ０-2 8 6 2 ０ 2号公報
[特許文献 8 ] 特開 2 ０ ０ -9 4 5 ０号公報
[特許文献 9 特開昭6 ０- 7 3 8 2 9号公報
[特許文献 ０ ] 特開昭48-4０699号公報
[特許文献 1 ] 米国特許 6， 6 9 2 5 号明細書
[特許文献 2 ] 米国特許第 6， 7 84, 0 号明細書
[特許文献 3 ) 特公表2００4-52345０号公報
[特許文献 4 ] 特開昭 5 7- 5 849号公報 [特許文献 5 ] 特公平6- ０ 5 7 9 7号公報
[特許文献 6 ] 特開平4- 2 7 5 2 号公報
[特許文献 7 ) 特開平4-3 ０ 3 9 2 ０号公報
非特許文献
[非特許文献 J 日木結晶成長学界誌Vol.13, N0・ 4 ， 1986, pp 218-225
[非特許文献 2 ) 日本結晶成長学界誌Vol.15 No.3-4, 1988 p p334-342
[非特許文献 3 ] 日本結晶成長学界誌VoI.2０, N0・ 4， 1993, pP346一354
[ 特許文献4 ] J. CrystaI Growth, 2０5 (1999) 2０-24
特許文献 5 ] Applied Physics Letters, Vol.24, No. (19 74) Ppl55-156
特許文献 6 ] J.Appl.Phys. Vol.53, No.3 (1982) PPl8０7-1 8０9
[ 特許文献 7 ) J. Vac. Sci. TechnoI.A Vol.1, No.2 (1983) pp4０3-4０6
[非特許文献 8 ] J.AppI.Phys. VoI.75, o.7 (1994)pP3446-345
[ 特許文献 9 ] ApPI.P ys.Lett. Vol.2０, No.2 (1972) , pp71- 72 特許文献 ０ ] Science 14 August 1998 Vol.281 No.5379 Ppg -956
[非特許文 l J JCG 144 1994) 133-14０
[ 特許文献 2 ] I AP 34 (1995) 84- 86
[非特許文献 3 J J AP 36 (1997) 899-Lg０2
[非特許文献 4 ] APL 71 (1997) 2259-2261 [ 特許文i 1 5 ] APL 73 (1998) 481-483
特許文献 6 ] APL 71(1997)2638
[非特 F 1 7 ] JJAP 36(1997)L532
[ 特許文献 8 ] J.NSR 4S1. (1999)G3.No.38
[非特許文献 9 ] APL 75(1999)196
[非特許文 2 ０ ApP .Ph s.Le .Vol.72(1998)2
特許文献 2 1 ) Jpn.J App .phys.VoI.36(1997 L1568
[ 特許文献 2 2] Jpn.J Appl.Phys.VoI.37(1998)L3０9
[非特許文 2 3 ] ApPl.Fhys.Lett.VoI.72(1998) 2０14
発明の概要
発明が解決しようとする課題
本発明者は、 先に高度の結晶性を有し、 平坦なAl N結晶膜シ ー ド層を得ることにより、 特に直径1００mm以上の大型基板を用いる 場合でも全面均一に平坦なAlN結晶膜シード層を用いる ことにより 、 結晶性の良いGaN系薄膜を得、 信頼性の高い高輝度のT ED素 子等を得ることを目的とする発明を完成させた。 本発明は、 この発 明の一環としてAlN結晶膜シード層と選択・横方向成長を組み合わ せると結晶性はさ らに向上し、 LEDに使えばさ らなる輝度向上、 皿 にも適用可能なレベルまで上げることができること見出し、 本発明 に到達したものである。 課題を解決するための手段
上記の課題を解決するために、 本発明は以下の発明を提供す る。
( ) C面サファイア基板表面に、 シー ド層として、 結晶粒界の間 隔が 2 ０ ０nm以上であるA lN結晶膜をスパッタ一法で形成させ 、 さ らに 化物半導体からなる、 下地層、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 化物半導体積 層構造 であって、 サファイア 表面に、 シ ド層が存 在する 域と 在しない領域が形成されて る・ および または 地層に、 長する 域と 長できな 領域が形成されて る、 ことを特徴とする 1 1 化物半導体積層構造
2 サファイア 表面に、 シ ド として、 結晶 の 隔が 2 ０ ０ 上であるA スパッタ 成させ 、 つ で 1 化物半導体からなる、 下地層、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 化物半導体積 層構造 を製造するに際し、 ( ) サファイア 表面に、 層が存在する 域と 在しな 領域を形成する、 および ま たは (B 地層に、 長する 域と 長できない領域 を形成する、 ことを特徴とする 1 1 化物半導体積層構造 の ( 3 ) サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域が、 周 期 があるス トライプ または島もしくは である上記 ( 2 に 記載の 1 1 化物半導体積層構造 の
4) サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域が、 面 サファイア 表面にシ ド として 成長させ、 つ で の 部をエッチングにより除去することにより得られ る B 2 または ( 3 ) に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の
5 ) サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域が、 サ ファイア 表面に 面のシ ド層が成長する 域と成長できない 領域を形成し、 つ でシ ド層が成長する 域にのみシ ド層であ る 成長させることにより得られる上記 2 ) または ( 3 記載の 1 化物半導体積層構造 の
6 シ ド層が成長できな 領域が、 下記の ( ) または ( ) の ずれか 種の 法を用 て 成される上記 ( 5 ) に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の
( ) があるス トライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するように サファイア 表面を加 する。
( ) ルファス 2 ルファス 、 または
により があるス ト ライプ または島もしくは の 域 を覆
7 地層の 長できない領域が。 記の または ) のいずれか 種の 法を用 て 成される上記 2 ) に記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
) があるス トライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するよ に サファイア 表面を加 する。
( ルファス 0 ルファス 、 または
により があるス トライプ または島もしくは の 域 を覆
( 8 A ( 面と ( ０ ０ のX 折 におけるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ ０ 「c お よび 7 以下である上記 に記載の 1 1 化物半導体 積層構造
9 A の 有量が 5 下である上記 ) または 8 Z 載の 1 1 化物半導体積層構造
サファイア ０・ ～０・ 7度のオフ角を有する上記
8 ) および ( 9 ) のいずれかに記載の 1 1 化物半 導体積層構造体：
（ 1 ェ） スパッタ一法が Fスパッタ一法である上記 （ ェ） に記載 の 1族窒化物半導体積層構造体：
（ 1 2） A 1 N結晶膜が、 サファイア基板をプうズマ中に置いてス パッタ一法により堆積される上記 （ ェ） および （ 8） ～ （ 1 ェ） の いずれかに記載の I 1 1 族窒化物半導体積層構造体：
（ ェ 3） サファイア基板表面をN2 プラズマまたは0， プうズマ処 理した後に、 A N結晶膜が該サファイア基板表面に堆積される上 記 （ ェ） および （ 8） ～ （ 1 2） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化 物半導体積層構造体：
（ ェ 4） A 1 N結晶膜がサファイア基板表面に堆積される際の基板 温度が 3 ０ ０～ 8 ０ ０Cである上記 （ l） および （ 8） ～ （ l 3） のいずれかに記載の 1 I 1 族窒化物半導体積層構造体：
（ ェ 5） A 1 N結晶膜の膜厚がェ ０～ 0L ０ nmである上記 （ l ） お よび （ 8） ～ （ 1 4） のいずれかに記載の I I 1 族窒化物半導体積 層構造体：
（ 1 6） A 1 N結晶膜の膜厚が 2 0～ 3 o「 nmである上記 （ ェ
0「） に記載の 1 1 I 族窒化物半導体積層構造体：
（ 1 7） サファイア基板の直径が l ０ ０mm以上である上記 （ 1） および （ 8） ～ （ ェ 6） のいずれかに記載の I 1 1 族窒化物半導体 積層構造体：
（ 1 8） 最終p型半導体層である p一 コ ンタク ト層の口ッキング力 一ブ半値幅が （０ ０ ０ 2） 面と （ l ０ 一 1 ０） 面でそれぞれ6 ０ ar ぴ㏄以下および2 5 ０ ar㏄㏄以下である上記 （ ェ ） および （ 8） ～ （ l 7） のいずれかに記載の 1 I 1 族窒化物半導体積層構造体： （ l 9） 下地層がG aNまたはA 1 G aN結晶である上記 （ 1） お よび （ 8） ～ （ 1 8） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化物半導体積 l9 構造
( および 8 ～ の ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 を含む
2 導体 上に負極を、 導体 上に正極をそれぞ れ けた上記 に記載の
( 面と ( ０ ０ のX 折におけるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ ０ rc および ・ 7 以下である上記 2 ) ～ 7 の ずれかに記載の 化物半導体積層構造 の
A の 有量が 5 下となるように 制御してA 形成する上記 2 ) ～ 7 ) および 2 2 ) のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 24 サファイア 0・ ～０・ 7度のオフ角を有する上記 2 ) ～ ( 7 ) および のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の
( スパッタ R スパッタ である上記 2 ) ～ ( 7 ) および 2 2 ～ ( 24) に記載の 1 1 化物半導体積層構 造 の
A 、 サファイア プラズ 中に置いてス パッタ により 積される 2 ～ 7 および ～ 2 5 に記載の 1 化物半導体積層構造 の
プラズ ガス 析にお て酸素 ピ クが認め られな 条件下でA 形成することにより、 酸素 有量 が 5 下であるA 得る 2 ～ ( 7 およ び ( 2 2 ) ～ のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積 層構造 の （ 2 8） サファイア基板表面を N 2 プラズマまたはO2 プラズマ処 理した後に、 A N単結晶膜が該サファイア基板表面に堆積される 上記 （ 2） ～ （ 7） および （ 2 2） ～ （ 2 7） のぃずれかに記載・の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の製造方法：
（ 2 9） A 1 N結晶膜がサファイア基板表面に堆積される際の基板 温度が 3 O ０～8 ０ ０でである上記 （ 2） ～ （ 7） および （ 2 2） ～ （ 2 8） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体の 製造方法：
（ 3 ０） A 1 N結晶膜の膜厚が 1 ０～ 5 ０ nmである上記 （ 2） ～ （ 7） および （ 2 2） ～ （ 2 9） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒化 物半導体積層構造体の製造方法：
（ 3 ェ ） A 1 N結晶膜の膜厚が 2 5～ 3 o「 nmである上記 （ 2） ～ （ 7） および （ 2 2） ～ （ 3 ０） に記載の I I 1 族窒化物半導体積 層構造体の製造方法：
（ 3 2） サファイア基板の直径が 1 ０ ０mm以上である上記 （ 2） ～ （ 7） および （ 2 2） ～ （ 3 ェ） のいずれかに記載の 1 1 1 族窒 化物半導体積層構造体の製造方法： ・ （ 3 3） 上記 （ 2 ０） または （ 2 1） に記載の発光素子からなるう ンプ：
（ 34） 上記 （ 3 3） に記載のランプが組み込まれてなる電子機器 ： ならびに
（ 3 5） 求項 3 4に記載の電子機器が組み込まれてなる機械装置、 である。
発明の効果
本発明によれば、 高度の結晶性を有する n 僻 ，
捕蝦ノ一ド湘 と選択・横方向成長を組み合わせることにより、 一層結晶性が向上 した r 化物半導体積層構造 を得ることができる。 面の 単な説明
は、 明の 化物半導体積層構造 の 例を模 式的に説明する 略図である。
2は、 明の 化物半導体積層構造 を用 た発 光 子の 例を模式的に説明する 略図である。
3は、 明の で得られたA シ ド層の縦断面 真である。
4は、 明の で得られたA シ ド層の平面 真である。
5は、 面サファイア 表面にシ ド として
成長させた後に、 シ ド層の 部を削り取る場合を模式 的に示す 略図である。
6は、 を形成することによりサファイア の 部に非 C面を形成した後に成 された A シ ド層を模式的に示す 略 図である。
7は、 サファイア の 部に 層を形成した後に成 された A シ ド層を模式的に示す 略図である。 明を実施するための
下に、 明の 適な実施 について、 ～4を て説明する。 明の 化物半導体積層構造 ( は、 サファイア ) に 化物半導体からなる 型 導体 。 ( および 導体 を積層してなり、 そのサファイア ( 1) ) に シ ド としてA 有し、 A 、 の 断面 子顕微鏡) 真の、 に平行な方向の なく とも 2 ０ ０ 野にお て結晶 が観察されないこ と、 すなわち の 隔が 2 ０ ０ 上であることを特徴と する。 こ こで・ 断面 とは 表面に対して 直な面を観察し た 像であり とは 表面と平行な面を観察した 像 である。
r 1 化物半導体としては、 G a A G a A 等の 系 導体 ( 下、 単に または a 系 導体 という ことがある。 が好適である。
明の 化物半導体積層構造 にお て、 さらにA 、 その 真の なく とも 2 ０ ０
野において結晶 が観察されない、 すなわち の 隔が 2 ０ O 上であるが、 少なく とも 5 ０ ０ 野にお いて結晶 が観察されな のがさ らに好適である。
断面 または平面 、 集束イオンビ ム 試料を作成し、 イオンシニング 、 高分解 過電子顕微鏡 R EM 9 ０ ０ ０ R) 立製作所 ) にて 速電圧 2 ０ ０ Vで観察して得られる。
解析は薄膜 体の い範囲にわたって平均 な 度を定 量化している。 それに対し直接的に結晶 観察する方法が透過 電子顕微鏡 r n p r nt tr n cr copy) である。 C面に 垂直な方向から観察する方法 ( ) 平行な方向を観察す る方法 ( ) ) がある。 では高分解 様 で電子 向を 2０ 向にすると 面の 格 を見ることができる。 の つの点は原子 に対応して おり、 原子が一つだけ抜けている で見ることはでき ない。 にずれがあるところは面が けており、 それは 位に相当する。 もし 確な が存在し、 位がそこで完全に違 う方向に向 て ると、 格子 はそこで切れるはずである。
t uらが 年に バッファ で した pPh r の を詳細に検討した結果、 層は柱 晶の 合体と報告し て る ry t r th )
晶の 明確な ではなく 、 格子 が両方とも見えて るが ・ 細に見るとずれているところがあり、 そのずれが 向に並 んで る場所があり、 その 側で明視野での像に がある。
明にお て が観察できな と うのは r t uらが定義する 観察されな という ことである。 否かを明確 に同 するためには 2 程度の 率が必要であり、 一回の
n 度の 囲が限界である。 したがって、 n の 野を見る ためには 程度 所をずらして観察する必要がある。 はへ タキシヤル 長させる場合に基 と成長させた 結晶との 間的な 性を持つ 晶を間に む方法であり、 その層に があるとそこから欠陥が引き継がれてしまうので、 を極力なく す必要がある。 術のバッファ 層の考え方では をで きるだけ多く 在させ と成長させたい結晶とのミス ッチを吸 収させて多数ある結晶の中から面 位が合って る結晶のみを 長させて目的の 成長させると う方法であるので、 層に 要求される特性が本 明の シ ド と全く異なる。
全く 在しないことが理想であるが、 少なく とも n の 野のな かで 観察できなければL の 飛躍 な改善が 見込まれる。
また、 平面 の することが比較的容易で ある。 晶の 面に垂直に電子 を人射すると 位がぴったり合っている場所と合っていない場所とで明視野 の 淡が生じる。 晶の つに正確に合わせると が濃くなり、 境界は微妙に方位がずれているので くなる。 なく とも n 方の 野で 観察されな こと、 好ましく は n 方の 野で 観察されな こと、 を 明では が観察でき な と表現する。
明の A 記のように を有するととも に、 高度の を有し、 好適にはA 面の 術平均
R a J S ０ 6 ０ が 2 A 下、 さ らに好適に は ・ A 下である。 さの 定には原子 微鏡
M による方法と光学 表面 S A) などの 学的 な測定法がある。 A による 定では 野によっても値は異 なる。 こ こではA で 5 野の 定値を基準にする。 なお 、 後述するように、 明にお て、 周期 があるス トライプ ま たは島もしくは の 域を設けて 外の面を形成するよ に 面サファイア 表面を加工するシ ド層が成長できな 領域を形 成する場合には、 シ ド層が成長する 域に形成されるA
R は ? Aを超えてもよい。
機金属化学 MO CV ) 法によれば、 長を 有効に使う ことでC 向の 位などの 減らすことがで きるが、 スパッタ 形成した場合は基本的に成長方向に積 み上げられる。 したがって、 の 面性が低温バッファ 層の場 合に比 てきわめて 感に 性に影響してく る。 サファイア に存在した れに起因して成長に不均 が生じると を発 生してしまうので、 のない 形成するためには 表面の を高 度に管理するのが好適である。
そのためにプラズ 理で表面にある れを き出す 理を行う ことが挙げられるが、 この 理が強すぎると って表面を荒らして しまう ことになる。 方、 表面に比較的多く れが付 て るとき に処理が弱すぎると十分きれ な表面を得ることができない。 この バランスを常に成立させることが のないA 生成する ために好適である。 れのレベルに応じてプラズ 理の 件を変 えられればよいが、 汚染のレベルを定量的に評価することはきわめ て困難であるので、 実際には実行 可能である。 そこで具体的には スパッタ 機に投入する前の状態を 分 理する必要がある。
上がりの ・ 燥からスパッタ 投入まで一定の 間 があるのは避けられな 。 この間に表面は く らか されるので 、 スパッタ 投入前に必要に応じて、 その 染を落としておく こと が好適である。 間が長 場合には、 得られる の 素濃度が部分的に高くなるおそれがあり、 結晶体も 分的に悪く なるおそれがある。 間が短い場合には、 上記のプラズ
必ずしも必要ではな 。
記のよ に従来 術ではサファイア 上にG a 成 長させるために低温バッファ 法が用いられる。 その 合、 低温 ソファ 層へのGa 導体の 長では表面が 度 になり、 それから 長でそれを埋めていく と 特徴的な 動をする
S で表面の を測定すると になったところ で大きく低下する。 埋め わると再び な面が得られ、 反 射率は元に戻る p n urn f pP hy
gu t pP 1
これに対し、 明の 法では がないA 膜の上にGa タキシヤル 長するので表面はサファイア の を維持したまま 長し得る。 したがって、 表面の S 定すると反射 の はない。 明のA シ ド シ ド または A シ ド とい ことがある。 ) が低温バッファ とは成長 構が全く異なることをここでも確 認できる。
明のA 、 その 有量が 5 下である のが好適であり、 さ らに好適には 3 下であり、 方、 シ ド としての 果とコス トを考慮して ・ 上が好まし 。
の 見によれば、 A の 膜に酸素が混入するとそこ を基点として が生成しやす 。 したがって、 の 成を抑え るためには薄膜 に入る を極力 げる必要がある。 また 、 が生じると とそうでな 所とで成長 度が異なるので 第に表面が荒れてく る。 よって、 サファイア 面の を維持 して膜が成長することができずに、 次第に悪くなることが判明した 素が混入する経路としては次の 点が考えられる。
力の が低い。 力が ０ aより も 真空 が高い場合は残っている はほとんどが ，Oと ，である はプラズ 中で分解して を供給する。
( 2 力が十分 下しているときでもシ ルド 面に が付着しており、 プラズ を発生させてシ ルドがプラズ に されたとき表面から がプラズ 中に放出される。 プラズ に されるシ ルド類の脱ガス 理が不十分な場合に起こる。
素の 入を防ぐためにはまず 力を極力低下させるのが 好適である。 しかし・ リ ングを使わないと非常に高価な 装置になってしまう。 リ ングを使うと、 その 熱性からチヤン バ の 1 ０ ０でまでしか 熱できない。 面を 上 にしないとチヤンバ 壁からの ガスを完全には抑えることがで きず、 ０ P 度が限界である。 しかし タ の 合 には 2 の 因による ガスがあるのでこれより も 力を 下させても効果が現われな 。 ( 2 の 因による ガスは4 量分析 によって確認できる たとえば 1 C O
r n p t r 。 である。 明にお て 、 放電を起こしたときに酸素が検出されるときは した シ ド層の酸 有量が 5 上回って ることが判明した。 A の X 電子分光 ray h t n p py または tr n p ctr py for h c n y 、 例えば によって 定する ことができる。
向の 光電子が飛び出し得る さで決まるので ０ ０A 度である。 向の 成分析をする方法としては ジ 子分光分析 ug r tr n p ct c py 、 電子 量分析 c nd ry n t n p cr py ) があ る。 子分光分析では電子 を照射するのでサファイ の 上の のよ に絶縁 の 合にはチヤ ジアップしてしまう こと になり 用できない。 はごく 量の を定量化できる感度 がある わりに、 ㍑ く人っている場合にはチヤ ンバ 内を汚染し てしまう可能性があるので使用できな 。 で検出 ( ・ 下になって るものにつ て で分析して混入 を定量 化することができる。
に際しては、 チヤンバ 面に成 しないよ にシ ルドを 配置するのが 般的である。 またシールドは 積した膜がすぐ剥が れ落ちないようにブラス トして表面を荒らすのが一般的である。 シ ルドはブラス トにより 面積が大きくなっているので ガスの 量も多い。 素の 入を極力 なくするためにはシ ルドに対して 以下のよ な配慮が必要である。 このシ ルドの 置によって放電 の が異なることになる。 チヤ ンバ 面に近すぎると 度が上がらず ガスが十分できな のでいつまでもガス 出が続 く 。 また、 ソ ドにあまり近 とプラズ で非常に強く かれる ので ラス ト時に付 た れが き出されてしまう。
ヒ タ がシ ルドも加熱することになるが・ その 度があまり上 昇するとシ ルドがゆがんでしまったり、 材質によっては けてし まうおそれがある。 シ ルドからの を考慮するとシ ルドの
A 最適である。 シ ルドが 上に に加熱さ れるようにシ ルドを 筒形に配置するのが好ましい。 また、 ラ ス トの わりに を することで 形成して 止をする こともできる。 上のように、 シ ルドの ・ 、 配置を検討 することにより に発生する 素を減らすことができ、 その 果としてA シ ド層に含まれる 素量を 5 下に減らす ことができる。 ガス 行い 因のピ タが出な ことを確認して することにより、 A シ ド に含まれる 素量を 5 下に制御 得る。
明の r 化物半導体積層構造 、 高度の を有 し、 好適にはA 面と ０ ０) 面の X 折におけるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ 「 および ・ 7 以下である。
シ ド層を 折で評価する場合に選択・ 長を組み 合わせた場合は事情が少し なるので、 こ こで説明する。 を 評価するときには人射する 線の波長が極力 って る必要がある 。 しかし えると強度は落ちてしま 。 に加工を加えてシ ド 層が成長する場所としない場所を作成した場合、 まずシ ド層が n 非常に薄く 、 しかも面積が半分になってしまう。 そのために 線の回 度が弱くなり、 精度が低下する。 特に ０ 面のロ ッキングカ ブを得るために 面と平行に人射する場合には、 層が成長できな ように 面 外の面を出す 工をしたり、 ０， サファイア の 面を部分的に隠すと、 表面に があるので 、 そこで人射 線が散乱され、 シ ド層から回折する量が非常に 小さくなり、 ロッキングカ ブの 値幅の 度が悪くなるとともに 面 外の面からの 乱により半値幅が広くなってしまう ことが ある。 したがって、 面に成長した 層は全面 面の基 に 成長した場合と同様の のな 構造をとって るが、 折の ロッキングカ の 値幅はノイズのために多少 値になること がある。
ここで、 結晶 について説明する。 大まかに 次元、 二次 元および三次元のものに分類すると、 次元 の が空 で あり、 2 の が転位であり、 三次元 の
である。 エネルギ を発光に有効に使用するためには、 まず単結晶になって なければならない。 結晶には がないが 、 それをどのよ に確認するかは結晶 により異なる。 まず、 X ( X R ) で 2 6 行ったとき、 回折ピ クが一つの面か らだけ生じるか、 あるいは 折で反射 過でスポッ トが一 種類の パタ ンになることが確認されると、 明確な はない ことになる。 つぎに、 回折ピ クが一種類の面から出て たとして も、 その幅が広い場合には、 の 陥が含まれて て 隔が一 定でないことになる。 したがって、 回折ピ タの さが次に問題に なる。 この幅が人射X線の幅と同 度になると回折ピ クの幅で結 晶 の し悪しを できなくなる。 そ なると 欠陥 度と連動 する物理 を測定して結晶 を評価するようになる。 G a の 結 晶の 合には、 なしのときの 度がG a の の 子欠 陥 度と対応しているとして 定された。 しかし、 この値が ０ 下になると指標にならなくなった。 そこで、 C ，ガスで イエッチングにより欠陥を拡大して 微鏡でみる方法がある ( pP hy L tt ( ) 1 さ らに、 走査 子顕微鏡 SEM を用 て ソ ドルミネセンス により欠陥 所 を直接観察できるようになり C による 度の 定が 般的 になった (Jpn・ ・ pP ・ y ( )L ) 。 さ らに 易に 欠陥 度を測定する方法として、 XR のロッキングカ ブの 値 幅をみることで欠陥 度を予測できることが提案された J pP ・ y ( ) ) 。 この 、 簡便であり、 非破壊で全数 能であるので、 結晶 を定量化する方法として最適である。 よって、 明にお ては、 結晶 を定量化して表示する方法とし て、 この 法を用 ることとする。 造の 終の層である Ga 層をX 折で解析し、 Ga 晶の 面 と ０ ０ 面のX 折におけるロッキングカ ブの 値幅 W M) を用いる。
来のA またはG a のバッファ 層を用いた場合には、 バ ッファ 体の ( ) 面の W Mが数千～ ar cのオ ダ で、 ０ ０ は 能である。 その 、 その 上 の 層とともに結晶 が向上しても、 Ga 層は ) 面で r c ( 1 )面で r にするのが限界とされてき た。 0 0 面で 3 ０ ０ r の 、 C 法で測定し た c 相当する。
明にお て、 ロッキングカ ブの 値幅の 、 X と してC Q線を用い、 発散 ０・ ０ 度の入 光を使 、 スペ ト リス yt c p rt r 置を用いて 定 する。
また、 面のロッキングカ ブ 、
面に相当するピ クを見つけた後、 2 と を最適化し、 その 、 ピ タ 度が最大になる方向でロッキングカ ブ 定を行う。 この よ にロッキングカ ブ 定を行う ことにより、 の 置 の り付け方や に対する 方向が被 料によって違う ことに よる 差を補正するので、 ロッキングカ ブの 値 幅の 可能となる。
０ ０ 面のロッキングカ ブ 、 X線が全 射する 条件で 内を 過するX線を用いて行う ことができる。 体的には 、 水平に置 た 料に対して 直方向に発散するX を水 平方向から人射すると一部が全 射するので、 そのX線を利用する 。 また、 検出 ０ ０ ) 面相当の 2 0 置に固定して ス キヤ を行った。 そして、 六回 ピ クが 定され・ 大 度 を示すピ タ 置に光学系を固定した後 2 8および を最適化し て、 ロッキングカ ブ 定を行 。
射する条件でX線を人射させるのが困難な場合には、 ０
果から ０ ０ デ タを推定して めて もよい。
般的に、 1 化物 合物半導体の 合、 面 のXR Cスペク トル 値幅は結晶のティルト 長した結晶 位 の 長方向に対する かな の 標となり、 ０ ０ 面 のXR Cスペ トル 値幅は イス ト 内における結晶 向 の かな ) の 標となる pn・ ・ pP y ( ) L 1 )
サファイア )
明においては、 まずサファイア 1) ) を 十分きれいに洗浄するのが好適である。 際しては、 研磨 の りやサファイ の りかすを代表 とするパ ティク
に付く表面 、 潜 とよばれる非常になだらかな 妙な組成 ㌍ 気中に浮遊する有機物が表面につ て く有機物の ならびに工程で治 が接触することによって発生するパ ティ タ 環境に存在するゴミ 、 をできるだけ 去するのが好ましい。
さ らに 表面の につ ては以下の を満足させるのが 好適である。 なお 結晶の 位としてはC面 1 が用 られる R が 3 A 下、 好ましくは 2 A 下、 さ らに好ましくは A 下であること。
切なオフ 、 好ましくは０・ ～０・ 7 、 さ らに好まし くは 0 ・ 3～０・ 6度を有すること。
ステップが原子 微鏡 ) 等で観察できる レベルで明瞭につ て ること。 その ければ ほどよ 。
オフ角をつけることで生成したステップ 外の 極力な 方がよ 。
なおサファイア 結晶の につ ては当然 陥が少なければ 少な ほど ましいが、 ピタキシヤル 長をさせる で あるので上記の 面性を確保することが重要であり、 の の 妙な差は タキシヤル G a 導体の 性に大き くは効いてこない。 よってサファイア 結晶の 長方法はコス トが 最優先で決められる き課題である。
サファイア の 径が ０m 上である場合に特 に効果を発揮する。
サファイア を真空中でプラズ を発生させる 置に配置 してA シ ド層を形成する。 サファイア 表面を上記の ように十分 してあっても 般に基 を洗浄、 乾燥 わってか ら 置に投入するまでに 定の 間がかかってしま 。 ク リ ㍊ ンル ム内で真空パッタして、 タ リ ンル ム内で取り出したとし ても一般に表面は 況によってかなり広い範囲で変化してしまう。 そこで真空 置に入れて する直前にプラズ を用 てサファイ ア 面を整えるのが好適である。
プラズ 理の 件につ ては電圧の 法、 ガスの 類 、 ガス 、 相パワ 、 温度が重要な ラメ タ となる。
圧の
チヤ ンバ 内にプラズ を起こす方法は大きく分けると する 電圧が C チヤ ンバ をア スした場合 圧を印 する 対象が、 タ ゲッ ト かで 類に分類される。 サファイア が絶縁 であること、 ならびにタ ゲッ トの 子が飛び出すと 表面についてしまう可能性があるので目的から外れてしまう こと 、 の 2つの 由からサファイア の 面を成 の 前に整える目 的のためにはR 圧を基 に印 するのが望まし 。
(ガスの )
プラズ を発生させる の 類は特に制限されな 。 ただし、 目的は表面の 機物を飛ばすことが主であり、 サファイア 表面 の 子が き出されてしま と表面のステップは乱れてしまうと考 えられるので、 反応性の の 用を避けるのが望まし 。 ま た、 ガスであっても重い原子はやはり破壊 が勝ってしまう ので ましくない。 ，が考えられるがプラズ 安定 しにく という問題があり、 安定するまでA「を混ぜると A「の が問題になる。 したがって、 ， 望ましい。 しかし、 ，は が微量でもチヤンバ 内に残ると次のA のスパッタ のときに結晶 長を阻害するおそれもあるので、 ，プラズ を使 った 理が最も望ましい。 もちろんプラズ を安定に保つ目的でA 等の希ガスを混合してもよい。 ( パワ ・ ガス )
パワ は極力低 方がよく 、 プラズ が安定に保てる最低レ ベルでよ 。 明に用 るチヤンバ ・ ソ ドのサイズでは投 入パワ は ～1 W 度が最も適切な 囲である。 ガス圧につ ては高いと 互 にぶつかり合って運動工ネルギーを なって く 。 よって、 ガス圧が低 と運動工ネルギ の き 子が基 表面を く ことになるのでプラズ を安定に保てる範囲で高圧の方 がよ 。 ただし、 無理にガス圧を上げるとプラズ を安定に保つた めに大き パワ が必要になる。 ワ が ００ より も高くなると表 面を整える以上に欠陥を導入してしまうおそれがある。 したがって 、 ・ ～1・ が最も適切な 囲である。
)
サファイア の 面を整えると う目的のためには温度はあま り重要な ラメ タ ではない。 温から 1 までのどの 度で も目的を達することができるが、 好ましくは 3 ００～ 9 5０ であ る。 ただし、 の 前とい 点からすると次の成 同じ 度 が望ましい。 を超えるとダメ ジが大きくなりすぎる可能性 もある。 また、 表面プラズ 理を別のチヤンバ で行う ことも可 能であり、 スル プッ トを上げられる、 温度を別に設定できる、 と う 点を有するが、 表面プラズ 理から次の成 までの 間を 要し 面の 染が起こる可能性があるとい 不利がある。
いてA シ ド ) を する。 結晶とは結晶 が な 結晶のことです ての 分で同じ 位を持っている結晶の ことである。 しかし、 完全 ではない限り、 何らかの 存在 しておりその の 置によって微妙に結晶 位が結晶の中で変化 していく 。 したがってどの 陥が人ると でどこからが単 結晶かを 切るのは実は難しい。 こ こではサファイア 上の 層で 察で少なく とも 2 ０ ０n 野で が見え な ためには以下の 件を満足する必要がある。
C面の薄 考えた場合、 わゆる結晶 ) 面の回 ピ クの幅がまず 題である。 ピ クが十分シヤ になってい ると ことは抜けのな 面が面間隔が一定で並んで ると う こ とである。 次にどの 所でも同じ方向を向 て るかの 度がロッ キングカ のシヤ ( W Zなる。 これが乱れて る と勝手な方向に成長してしま 可能性があり、 平滑な面を確保でき ない。 したがってシ ド としての では ) 面と ( )面の両方につ て考慮する必要がある。 ( )面の は 表 面に対しての 度の 布を示す 標であるので、 非常にシャ で あることが前提条件となる。 次に、 ) 面のロッキングカ ブの 値幅は 表面と垂直な方向から見た場合、 部分的に回転し ている場所がどの 度あるかを示す 標になる。 これは大きくなる と C 向に貫通する 陥ができて く ことになるので、 リ ク 流を極力 なくするためには重要な ラメ タ である。 しかしシ ド としては不連続な境界がなければよいと考えられる。 明 の シ ド層は (1 1 ) 面のロッキングカ ブの 値幅が ・ 7 以下の 料を平面 で X の 野で不連続な がないことを確認し得る。 A の ) 面と ( ) 面 の 折のロッキングカ ブの 値幅 F )が好適にはそれぞれ1 r および ・ 以下であれば、 その上にG a 導体を タキシヤル 長させることができ 造を成長させた最後 の層である G a コンタク ト層の結 XR C Mが 面 ( )面で好適にはそれぞれ r および r c のレベルで得ることができる。
明の 1 化物半導体積層構造 の 法においては 、 上記の 化物半導体積層構造 を得るために、 得られる A の 有量が 5 下になるように制御する のが好適である。 その 御方法は前記の 法によることができる。
明のA シ ド層の製 におけるその他の重要な ラメ タ としては、 タ ゲッ トの 類、 電圧・ 法、 ガスの 類、 タ ゲッ ト の 、 プラズ の 状とプラズ を閉じ 込める体積、 ガス 力、 パワ 、 度である。 それらにつ て 明する。
(タ ゲッ トの ・ ・ )
チヤ ンバ 内にプラズ を起こす方法は大きく分けると する 電圧が C R チヤンバ をア スした場合 圧をかける対 象がタ ゲッ ト 類に分類される。 A を す るためのタ ゲットとしては A をタ ゲッ トとする場合 と高 A タ ゲッ トとして に 入れてプラズ で 分解してA とを反応させる場合とが考えられる。 A 末を焼 しようとすると C e O などの を入れる必 要があり、 度で なA タ ゲッ トを得るのが難しいとい 問題がある。 それに対して、 A 6 まで市販されてい る。 明の 的のためには少なく とも 5 上の純度が好適であ る。 Cで放電を起こす場合はタ ゲッ トが導電 であることが必 須である。 したがって タ ゲッ トに A を選ぶと 然的 に電圧の R でなければならな 。 タ ゲッ トが A であれば Cと R の 方の 能性がある。 ただし、 A 面で ができて絶縁 されてしまう場合があり、 そ なると電荷が まって落雷 象が起こ り得る。 したがって Cの 膜が 生成しな よ にパルス が用いられ得る。 Cと R の
利な点は以下の りである。 Cの 源が安価である。 御が楽である。 ソ ド アノ ドが明確であるのでプラズ で かれる場所と成 する場所が決 まる。 減の 計がしやす 。
Cの 利な点 安定する範囲が狭 。 エネルギ の 囲が狭 。
R の 安定する範囲が広 。 エネルギ の 囲が 広 。
R の 利な点 源が高価である。 ッチングボック が必要で 放電が形成されるまでの 間が遅い。 ソ ド アノ ドが明確で はないのでシ ルドのどこからでもプラズ により 子が き出さ れる。 の 減の 計が困難である。
C R ともプラズ を安定にするためには 場を作る必要が ある。 場のかけ 石、 電磁石の 種類があり、 磁場を にするために 石を動かす場合が多 。 タ ゲットが 形の
石を回転させるのが 般的であり、 タ ゲッ トが四角い場 合には 石を往復運動させるのが一般的である。 石を適 切に配置できない場合はコイルを外側に置いた 1 C P 呼ばれ る形式がある。 プラズ 度は主に 場の さに依存するので
にするためには 場の さが 一になっている必要がある。 場発生法を組み合わせることもよく行われている。 上を総合してA シ ド層を成 する場合は A タ ゲットを用いたR 最も適している。
ガスの )
プラズマを発生させる の 、 タ ゲ がA ならば A X e 等の有効な質量を持つ ガス ましくはA のみでも可能である 下、 希ガスとしてA について説明する) が、 タ ゲッ トがA A と 必要である。 のみで あると A 子が き出される前にA となってしまってほとん ど 度が出てこな 。 A のみであると金属A 膜が成 される。 量を増やしていく と が形成されていくが、 のガス が低 と A の が不足し膜に色がつ てしまう。 A 飛び出した原子を丁度 素化するためには活性化した
き出されてく る A 子の数にあって る必要がある。 剰にあ ると A 晶度に欠陥が大量に導入されて される。 したがっ て、 rと とを適切な 率で混合した を用いるのが好適である 。 切な ガス パワ によっても変化する。
き出される速度は印相パワ には依存するが、 ガス圧には依存しな 。 ところが 性化 ガス圧が低い方が高 。 したがって 、 ガス圧が低 場合にはA の 率を下げるのが好適あり、 印相パ ワ が高い場合も A の 率を下げるのが好適である。 こ こで 明に用いる 素原料としては、 般に知られて る ，などの 合物を用 ることができる。 ガスを 素原料として いた場合 、 装置が簡便で済む わりに、 ，は非常に安定で活性化しにく ので高い反応 度を得るのが難しい。 明においてはサファイア プラズ の中に置く ことにより、 ，が 表面近傍で活性 化することを利用するので、 もアンモニアには るが利用 能 な 度の 度を得ることができる。
(ターゲッ ト サファイア の )
サファイア が直径 の 合、 全面を に成 するため にはタ ゲッ トの きさは直径 度が必要である。 プラズ を安定にするために 場をかけるのが 般的であるが、 磁石を置く 所としてはタ ゲッ トの 側になる。 そ するとタ ゲ 面 に 場が集中するのでプラズ 度もタ ゲッ ト 面が高くなる。
明では ネルギ を持ったプラズ 子同士を基 表面で反 させるのが目的であるので、 プラズ 度ができるだけ いとこ ろに を配置するのが好適である。 タ ゲッ ト の 離を離 し過ぎると プラズ 度の 所に置く ことができなくなる ので好ましくな 。 たとえば、 直径 のタ ゲットに対してタ ゲッ ト サファイア の ～ 度が好適である。 この 、 明においては、 サファイア プラズ 中に置 く ことによりスパッタ により 積されるので好 まし 。
プラズ の 状とプラズ を閉じ込める体積
プラズ がチヤンバ の まで届 てしまうと壁面が汚れて れを取り除くのは困難であるので プラズ を閉じ込めるために を用いるのが 般的である。 シ ルドはチヤンバ 面が汚 れるのを防ぐためだけではなく 、 チヤ ンバ にア スされて れば 極の きをしており、 プラズ の 状を規定する。 を上げ るためには排気効率を良くする必要があり、 そのためにはできるだ け小さいチヤンバ の方がよい。 しかしプラズ をあま り小さ 所 に閉じ込めるとシ ルドがプラズ で かれてシ ルドの 分が成 される まで人ってしまう。 特にシ ルド 面には必ず 分子が 付いており、 これがプラズ で かれて放出されると膜の中まで ０が入り込む。 したがってタ ゲッ に近接した 法ではなく 、 あ る程度 してシ ルドを配置するのが好ましく 、 少なく とも直径 度以上が好まし 。
(ガス ・ パワー)
力が基本的には 質を決めると考えられる。 明では n 下、 好ましくは の 空が好適 である。 それより であると 囲気から 素など の が成 されたA 中に人ってしまい 結晶に欠陥が導入 されてしまうおそれがある。 また 力が十分下がって ても プラズ を立てた時にシ ルド 面の 分などの き出さ れて 質が低下することがある。
ガス 高 とプラズ 中で 子が衝突し合って運動工ネルギ を失う。 明の 層を成 するためには、 高 運動エ ネルギ を持った と とが 表面で反応することが必要である からあまり高 ガス圧は好ましくな 。 しかし、 あまりガス圧を低 くすると プラズ 子が タ ゲットに 突して反応してしま う量も増えてしまうのでやはり好ましくな 。 したがって、 般的 なスパッタ ガス圧である ・ ～ ・ が適切である。 パワ は 度に比例するのであま り小さ と速度が十分 られな 。 囲気にある０ 、 ，０などの ガス 分が不可避的に入り込むが、 み込 時間 たりに 定だと考えられる。 したがって、 度が遅 と み込む量が相対的に増えるので の 度が落ち ましくない。 できるだけ大き 度が必要であるので パワ は高い方がよ 。 ただし、 あまり大きいパワ を するとシ ルドが直接プラズ で されるので、 シ ルドから不純 が発生し てしま 。 したがって、 適切な印相パワ は直径 度のタ ゲッ トに対して ～ である。 切なガス圧が印 パワ によ って変化する。 パワ が大きいと 切な 囲でも比較的言いガ ス圧の方がよく 、 パワ が低 時は適切な 囲でも相対的に低 いガス圧の方がよ 。
)
の 、 0 0～ 8 であることが望ましい。 満の 度では、 原子が基 に到達して単結晶を作るために 移動する距離が十分ではなくなるので全面を覆う ことができず、 ピ ッ トが生成し始めやすい。 表面で本 明のシ ド層を作製する という 点ではA が分解し始める 度まで上げた方が有利であ り、 その で 度であるので、 上限はもっと高い 度であ るが、 りの 、 シ ルドも並行して 度が上がるため にそこからの ガスが多くなり不純 入が増えてしまうので、 あ ま り高い 度に設定しても結果は必ずしもよくならな 。 したがっ て、 実際のプロセスでは ０ より も上げな 方がよ 。 ただし、 より高温にしても が維持できる構造が達成できればより高 い 度で成 する方が結晶 を上げるのにさ らに有利になると考え られる。
A の ０～ 5 ０ 好ましくは 2 5～ 3 5 である。 ０ より薄いと上に積む ) 面の結 を十分上げることが難し 。 方、 5 ０ より と上に積 む は 1 1 ) 面の結 が悪化し始める。
明にお ては、 ついでA シ ド 上に 、 導体 ) 、 ) および 導体
6 からなる 1 1 化物半導体 を積層して 1 1 化物半導体積層構造 を得る。 サファイア 1 ) の 上にシ ド が形成されるとその上に 系 結晶を成 長させるのは タキシヤル 長に近いので 較的容易である 。 く行われて るMO CV 法で欠陥 度の さい 系 結 晶 造の 長が実現される。 MO CV 法は一般的な方法でよい。 その 以下の りである。
アガスとして ( ， または ，) 、 1 1 料である G a として メチルガリウム MG) またはト リエ チルガリウム A として メチルアルミニウム M ) またはト リエチルアルミニウム ) 1 として メチルインジウム M またはト リエチルインジウム ( 、 v 料である としてアンモニアが用 られる。
また パン ト 素の 不純 には、 s 料として シ ラン S ) または シラン (s を利用できる。
パン ト 素の 不純 には、 料として例えばビスシク ロペ ンタジ グネシウム c またはビスエ シク ロ ペンタジ グネシウム C M を用 ることがで きる。
また、 その際に流通する アガスは、 一般的なものを使用す ることができ、 MOC など気相化学 法で広く られる 水素 窒素を用 てよ 。 、 G a が分解を始める 度 より も低 要がある。 G は でを超えると微妙に分解はじ め、 以上では確実に分解する。 この G a の
にも 存する、 欠陥がある場所から分解が始まると考えられるの で、 欠陥が少な 結晶ほど分解 度が高い。 したがって微妙に分解 が始まる 度で成長させると、 欠陥がある場所は分解し、 欠陥がな い場所だけが残ることになるので、 欠陥を極力 なく成長させるた めには温度の 定が極めて重要である。 切な 度で成 すること により上記の 構により成長に従って 減らすことができる。
A 晶度シ ド G 結晶 面近傍のG a 結 晶は相対的に多 含んでいる。 これを 定の さを成長させ ると に欠陥が抜けて 度の 常に低い 結晶を得ることが できる。 抜くために必要な厚さは最低でも mは必要であ り、 十分な結晶 を得るためには4～ は が通常 用する範囲で ある。 これより く しても効果が薄くなり ソ リが大きくなる。 端な場合には結晶にクラックが入り始める。 があま り大きいと 電極を付ける素子 工程での オ ト リ クラフ が困難になる。
明の A シ ド層の上に成長させたG a 結晶 膜の結 極めてよ 。 こ こで改めて結晶 を定量化するための 標を述 る。 晶の ) 面と 1 1 面の 折にお けるロッキングカ ブの 値幅F (Fu th t x u f r( ) nd ( ) t n)を使う ことにする
2 面のロッキングカ ブ M が a c s e c 下、 好ましくは 6 ０ a c s e c 下であり、 かつ ０ ０ 面のロッキングカ ブ 3 ０ ０ a c s e c 下、 好ま しくは 2 5 ０ a c s e c 下である。 (1 1 )面の は 位の 相関があるとされているので、 これは 位の量が極 めて少ないことを意味する。 はこの 位の 相関す る。 なぜならば 間を流れた電流のうちどれだけが 光に変換されたかが発光 率であるが、 貫通 位を通じて流れてし まう 流があるとその 率は下がることになるからである。
こ こで 系 導体 の 長に関しては あるいは を使った 低温バッファ の上に成長させた場合と基本的には同じである。 た だし成長 分解を始める近傍の 度を選択すると 考え方が あるので、 上記で説明したよ に欠陥 度が低いほど高くできる。
明では シ ド層から成長するので欠陥 度が比較的 低 所から成長させることができるという特徴がある。
ここでも 度 シ ド層の結 との 係を述 る。 来の 又は のバッファ 層を使った場合はバッフア 層の結 F で表示すると ( )面で数千～ r のオ ダ で ( 1 面ではF が 定できない。 ところが シ ド層 の結 ) 面と 1 ) 面の 折のロッキングカ ブ の 値幅 F )がそれぞれ ０ rc および ・ 7 以下である。
面については がその 引き継げばよ 。 面については を成長させている間に減っていく 。 で成長 に欠陥を減らして く 構が同 であってもスタ ト 点 で残って る の 度が全く異なるので、 になったものは どんなに適切な条件で く積んでも ( 1 )面の W を ０arc c 下にすることは極めて難しい。
明においては、 A シ ド 上に、 型 導体 ( 、 発光 および 導体 か らなる r 化物半導体 を積層して 1 1 化物 半導体積層構造 を得る。 たとえば、 シ ド ( の 上に、 型コンタク ト ) 、 型クラッ ド
バリ ア ) とからなる発光 、 型クラッド および コンタク ト からなる G a 導体 を する。 下に、 その 適な実施 につ て説明するが・ これらに限定されるも のではなく 、 法も一般的なMO C 法でよ 。
型 導体 )
型コンタク ト および クラッ ド を 含むn 導体 において、 型コンタク ト
の下に下地層 ( を設けることができる。 地層 ( ) に用いる材料としては、 G a 合物半導体が用いられ、 特 に、 A G 、 又はG を好適に用いることができる。 地層 の 0・ 上が好ましく 、 より好ましくは 0・ 5 上であり、 上が最も好ましい。
型コンタク ト ) は、 S G e等の 型不純 されていることが好ましく 、 また 地層及び 型コンタ 層 を構成する 系 導体は同 組成であることが好ましい。 これら の 計の 厚は特に制限されないが、 ～ 2 ０ とするのが好ま し 。 型コンタ ) 発光 との間には、 型 クラッ ド を設けられる。 その 、 特に限定されな いが、 好ましくは 5～ 5 ０ ０ である。
導体
型タラッ ド コンタク ト は 型 導体 を構成する。 型クラッ ド として は、 そのバンド エネルギ が発光 ) のバンド エネルギ より大きくなる 成であり、 発光 ( の の じ込めができるものであれば特に限定されな 。 たとえ ばA a が好適に使用される。 型クラ ツ ) の 、 特に限定されな が、 好ましくは ～4 ０ ０ である。 型コンタ としては、 たとえばG aN 、 A G が好適に使用され、 その としては 5 ０～ 3 ０ ０ が好ま しく 、 さ らに好ましくは ０ ０～ 2 ０ ０ である。 型不純 としては、 特に限定されな が 好ましくはM が挙げられる。
)
も特に制限されないが、 障壁 バリ ア
5 となる G a ( ) となるG a 層 を交互に積層させた多重量子 造を有するのが好適である。
G 層の成長では M を供給するのが好適であり 、 成長 時間を制御しながら、 断続的に を供給する。 アガスは 好適ある。 バリ ア ( 型G a ) G a ) の 発光 力が最も高くなる条件を選択する。 決定 されたうえで、 族の原料供給量 成長時間を適 ぶことが できる。 セプタ の 度で 7 ０ ０C の 間が好ましい。 しかし、 井戸 の 長においては高い 度では が成長 に取り込まれにく くなり、 所定の 長を発光させるため に必要な量の nを させることができなくなる。 そのため、 成 長 はあま り高くならな 範囲内で選択される。 バリ ア層の方は できるだけ 度の方が結晶 を維持しやす が、 あま り高くす ると が分解してしまうからである。
は最後にバリ ア a を成長させて終了させる ( バリ ア ) のが好適である。
型コンタク ト の はたとえば次のように行うの が好まし 。 MG Aおよび パン トである C を 、 キヤ アガス ( または 、 な しは両者の ガス およ び ，ガスとともに上記の クラッ ド ( ) 送り こ む。 この時の成 セプタ の 度で 9 8 ０～ ０ ０ の 囲が望ましい。 ウエ の 度では 8 3 ０～ 9 7 ０Cである 。 それより低 度であると、 結晶 の タキシヤル層が形 成されてしまい、 p のホ ル 度が上がらなくなるおそれがあ る。 また高い 度では、 下層に位置する発光 のうち、 井戸 G a が分解して 1 が 出してしま 可能性がある。
力については、 特に制限はないが、 好ましくは 5 ０ P 5 ０ ０ b a 下がよ 。 パン トとして送り こんだ が 5 ０ P 5 ０ ０ b a ) 下の 件であると、 型コ ンタ 2 の 内方向) のM 度分布 が になるからである。
なお、 成長 度の 、 ウエ 面の EM または分 光工 メ ト リ により コンタク ト層の膜 計測し、 成長 時間で割り返して める。 また、 型コンタク ト
一般的な質量分析 S によって めることができる。
ボンデイ ング および ボンデイ ングパ の ) このようにして得られた 導体 の 型コンタ の上に、 オ ト リ クラフィ 法を用 て
( を作製する。 述するように (1 ) には正 極ボンディングパッ ド が形成される。
極を成 するためのスパッタリ ングは 従来 スパッ タリ ング 置を用 て の 件を適 択して実施すること ができる。 ガリ ウム系 合物半導体 を積層した チヤン バ 内に収容する。 チヤ ンバ 内は真空 ０ ～ ０ aと なるまで排気する。 r をチヤ ンバ 内に導入し、 0・ ～ ０ P aにした後に放電を行う。 ましくは０・ 2～ 5 P aの 囲に設 定する。 給する電力は 0・ 2～ 2・ ０ Wの 囲が好まし 。 こ の 、 放電 間と供給電力を調節することによって、 形成する層の 厚さを調節することができる。
次に、 オ ト リ クラフィ ドライエッチングにより コンタ ク ト 4 を 出させる。
全面に成 オ ト リ クラフィによりパッ ド 分を取り除き 、 真空蒸着により ボンディ ングパッ ド および ボン ディング ッ ド を 7 および コンタ ク ト ( ) 同時に形成する。 あるいは、 上記の
用 な で、 それぞれ ボンディングパッ ド ( および
ンディングパッ ド を作製することもできる。
極を作製した半導体ウ を用 て、 常法によりチップに分 離して、 2 に示す が得られる 用 ない 場合) 。
なお、 明の 子の 、 上述した例に限定される ものではなく 、 系 導体 の 、 スパッタ 、 MO CV ( 機金属化学 ) 、 VP E ( ライ ド ) 、 MB E ( ピタキシ ) 、 半導体 を成長させる ことのできる なる方法とを組み合わせて行なってもよ 。
明の 1 化物半導体積層構造 、 面サファイア 表面に、 シ ド として、 縦断面 M 子顕微鏡) 真の 2 ０ ０ 野において結晶 が観察されな A
が形成され、 さ らに 1 1 化物半導体からなる、 下地層、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 1 化物半導体積層構造 であって、 サファイア 表面に、 シ ド層が存在する 域と 在しない領域が形成されて る、 お よび または 地層に、 長する 域と 長できない領 域が形成されて る。 地層としてはG a またはA G a
挙げられるが、 G a が好適である。
このよ な 化物半導体積層構造 、 面サファイア 表面に、 シ ド として、 縦断面 EM 子顕微鏡) 真の 2００ 野において結晶 が観察されな A
形成させ、 ついで 1 1 化物半導体からなる、 下地層 、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 1 化物半導体積層構造 を製造するに際し、 A) サファイ ア 表面に、 シ ド層が存在する 域と 在しな 領域を形成 する、 および または (B) 地層に、 長する 域と
長できない領域を形成することにより得られる。
記の サファイア 表面のシード層の存在しない領域が、 周期 があるス トライプ または島もしくは であるのが好適で ある。
この サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域は、 面 サファイア 表面にシ ド として 成長させ、 つ で の 部を物理的に 去する ことによって得られる。 なわち、 シ ド層が存在する 域と 在しな 領域とを作る方法と しては、 まず サファイア 表面に シ ド層である
全面に成 、 つ で オ ト リ クラフィ 術によってレジス トでバタ ンを形成し、 エッチングにより 層を取り除く 方法が挙げられる。
5 a ～ ) は、 面サファイア 表面にシ ド とし て 成長させた後に、 シ ド層の 部を削り取 る場合を模式的に示す。 5 において、 サファイア ) の 面 面に ( )が される a) 。
剤に溶解させたレジス ト 液を ) に 布して 所定の さのレジス ト 1) を形成し、 オ ト スタを用 て V 理して 上にレジス トパタ ンを ける (b ) 。 いで現像 理することにより 1 ) すなわち パタ ン を かし出してパタ ンを形成する。 レジス ト層で 保護されていない部分を チング 理した後、 不要になったレジ ス ト層をはく離して、 1 ) の 部が削り取られる c～
このよ な サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域 は、 サファイア 表面に 面のシ ド層が成長する 域と成長で きな 領域を形成し ついでシード層が成長する 域にのみ
成長させることによっても得られる。 シ ド層が成長できな い領域は、 下記の ) または ) の ずれか 種の 法を用い て 成される。
) があるス トライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するように サファイア 表面を加工 する。
) ルファス ， ルファス 、 または 属により があるス トライプ または島もしく は の 域を 覆 。
ス トライプの 、 間隔は特に制限されな が、 好ましくは ０・ 8～ 5 ・ 間 3～ ０ 、 さ らに好ましくは 2～4 m 間 5～ 8 度であり。 さもしくは深さは 2 度までか ら選ばれるのが通常である。 方、 島の大きさ、 形状、 間隔も特に 制限されな が、 好ましくは直径 0 ・ 8～ 3 、 中心 距離 2～ 6 は 、 さ らに好ましくは直径 ～ 5 中心 距離 2～ 6 度であり、 高さもしくは深さは半径 度までから選ばれるのが通 常である。 円形、 多角形が好まし が、 これらに限定されな い。
明において。 は されても、 が観察されな 結晶 になって な とシ ド としては働かな 。 したがって、
層を成 する前にサファイア に特別な 工を施しておく ことによってその を したときにシ ド として 働く 所と働かな 場所とを分けることができる。 スパッタ で成 した がシ ド として働くためにはサファイア 面が 面でな ければならない。 そこでサファイア 表面を加工して 面でない 場所を作っておく と、 面でない領域に成 された 膜は 面結晶 で成長することができないのでシ ド としては作用しな 。 面 サファイア 表面に 外の面を出すための 工法は通常の オ ト リ グラフィ 術により、 周期的なス トライプ または島もし くは の 域を選択する。 たとえば、 や 、 ，などの を用いてドライエッチングする方法と リ ン酸を で近くの 度にあげて湿式 チングする方法が挙げられる。 また チングで りだした場所が 面で残った場所が非 面である場合 と、 削り出した場所が非 面の場合のいずれでもよい。 また、 単純 に 差をつけたような 工をした場合には、 面は 面に対して 3 。
0 上の角度をなす面であってもよい。 オ ト リ クラフィ 術 により 工する場所としな 場所とをレジス トで作り出すことがで きる。 常のレジス トの 料としては ラック型の樹 感光 の 合物が最も広く使われて る。 レジス トで われた場所をエッ チング 工から保護するのがレジス トの 的であるが、 レジス ト 身もある程度 して く 。 的の 料に対してレジス トが消 耗する 率である選択 十分取れな 場合は、 加工の 中でレジ ス トが消耗してしまって 度が悪くなる。 そこで選択 取れ る材料をまず してそれを オ ト リ クラフィ 術で 定す る方法もある。 たとえば 素で エッチングする場合、 般 の ツク型のレジス トは 素に対して選択 大きくないので 、 塩素で チングされる度合いが小さい をまず
を ツク型のレジス トを使って 定し、 などの で 加工する。
できる場所とできない場所を分けるのがレジス トであるが、 上記のよ にレジス トが加工 中で消耗してしま と、 途中までは レジス トで守られて たにもかかわらず 中からレジス トが無くな って 工される場所に 域ができてしまう。 く形状を出 すことが目的の 不適切であるが、 明のように 面を出 すことが目的であればこの 象を積極的に用 ることができる。 す なわちス トライプ状にレジス トを配置した場合 断面 状として理 想的には台形になることを想定して る。 しかし、 レジス トは角の 部分から消耗していくので両端のレジス トはなくなってしまい加工 囲が次第に広がる。 エッチング にほぼレジス トがなくなっ てしま よ に加工 件を調節した場合、 レジス トで われていた は ろいろな 面で われた 状になっている。 この逆に 面で囲まれた を作るのも可能である。 にするか に するかは目的によ 異なる。 の 長でその 域 を埋めていく ことで空間ができることはないが、 の 空間 ができる。 子をそのま L やL の 子とする場合は空間に より光を消耗するので有効ではな 。 しかし空間を作るとそこで分 離しやすくなるのでサファイ を切り離してしまう場合は を作 る方が有利である。
6 は、 サファイア の 部に を形成することに
Figure imgf000055_0001
より C ) を形成し、 次 でA 膜をサファイア
Z する場合に・ C面 ( には シ ド ) が形成されるが、 C ) には シ ド層であ る A ( が形成されることを模式的に示す。
7 は、 サファイア の 部に S O2 ( を 形成し、 、 次 でA 膜をサファイア する 場合に、 C面 ( にはA シ ド 1 ) が形成されるが S O ( には シ ド層である A 2 2 ) が形成されることを模式的に示す。
オ ト リ クラフィ 外の 法を使って成長 域と成長しない領 域を作り出すこともできる。 、 などの や 面 の 面に成 した場合は 般に多 になる。 位によ って各種ガスに対する反応 度が異なるのでこの 質を使って 定ができる。 また などの 化物をつく る金属は や 面 a との 応性が結晶 位によって全く異なる。 応性が高 面ができ た下の 面 や 面 は高温にすると分解を始める。 この 質を使 と上記のの を作ることができる。
記のいずれの 合も 長するのは下地層の もしくは である。 長を促進するときは 面 外の面が安定にな 成長 件を選ぶ必要がある。 ０ ０ とか 面のように 面に垂直な面が優先的に成長する条件と、 ０ ) 面や 2 ０ 2 面のように 面に対 して 定の 度を持った面を優先的に成長させる場合がある。 面 に対して一定の 度がある面が 6 の 面から見ると 6 形をした 6 セッ トが現れ、 これが埋まって く形を採 。 どの面を優先的に成長させるかは、 ス トライプの 合には、 オ ト リ クラフィによって削り出す方位と成長時の 度とガス 力、 原料の 比によって選択することができる。 また、 オ ト リ クラフィで円形に 定した場合は成長時の 度とガ ス 力、 原料の 比によって選択することができる。
方、 下地層の 長できな 領域は、 上記のシ ド層が成長 できな 領域の 成と同様に、 下記の ) または の ずれ か 種の 法を用いて 成される。 G a またはA G a の 長が好適である。
( ) があるス トライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するよ に サファイア 表面を加 する。
) ルファス 、 ルファス 、 または
により があるス トライプ または島もしくは の 域を 覆 。 シ ド層が存在する 域と 在しない領域がある の 面 に下地層をMO CV 法で タキシヤル 長させる場合、 ある は下地層に 長する 域と 長できない領域があり、 さ ら に下地層をMO CV 法で タキシヤル 長させる場合は、 成長 および 度を 下に示す 件とすることが好ましい。 力を低く し成長 度を高くすると、 向の 長が促進され 、 成長 力を高く し成長 度を低くすると、 ファセッ ト モ ド になる。 したがって成長 期の 力を高くすると、 シ ド層の上のみで セッ ト 長するので、 全面が セッ トになるまで セッ ト モ ドを維持するのが好まし 。 したがって、 の 成された の 面に下地層をMO C V 法で タキシヤル 長させる場合、 下地層の 2 度以 上になるまで と、 下地層を 2 m 度以上積層した
) とで成長 力を 2 階に変化させることが好まし 。
、 成長 力を 4 ０ P a 上とすることが好ましく 、 6 ０ 度とすることがより好ましい。 力を 4 ０ P a 上 とすると、 ファセッ ト モ ド になり、 転位が横 向 に屈曲し、 面に貫通しな 。 このため、 成長 力を高くする と され、 結晶 が良好となると推定される。
しかし、 成長 力を 4 ０ P a 上とすると、 タキシヤル 長させた 地層の 面にピッ トが発生しやすくなり、 十分な表面 が得られない場合がある。 このため、 成長 力を4０ a 上とする場合、 成長 度を 面が安定 長する最適温度より も 2 ０ ～ n 度に設定することがより好ましい。 度を適切 に制御する ことで、 成長 力を 4 ０ P a 上、 好ましくは 6 0 P 度とした場合であっても、 ピッ トの 生を十分に抑制できる また、 後半は、 成長 力を 4 ０ P a 下とすることが好ましく 2 ０ 度とすることがより好ましい。 半に成長 力を 4 下とすることで、 面が優先的に成長し 向の 長を促進することができ、 表面 に優れた 地層が得られる。
明の ・ の 子の 、 レ ザ 子や受 の 電気変換 子、 又は、 イポ ラ トランジスタ T 動度トランジスタ ( E M 等の電 バ イスなどに用いことができる。 これらの 導体 、 各種 造の ものが多数知られており、 明に係る発光 子の 、 これら 周知の 子構造を含めて何ら制限されな 。
明の 、 例えば 業界 知の 段により カバ を設けてランプにすることができる。 また、 従来より、 発光 子と 光体と組み合わせることによって発光 を変える 術が知られて おり、 このような技術を何ら制限されることなく 用することがで きる。 えば、 蛍光体を適正に選定することにより、 発光 子より 長波長の 光を得ることも可能となり。 また・ 子自体の 光 波長と 光体によって変換された 長とを混ぜることにより、 白色 発光を呈するランプとすることもできる。
また、 ランプとしては、 般 途の 、 携帯のバックライ ト 途のサイ ドビ 、 表示器に用 られる トップビ 、 何 れの 途にも ることができる。
明の ガリウム系 合物半導体発光 子から作製したラン プは発光 力が高く 、 駆動電圧が低いので、 この 術によって作製 したランプを組み込んだ 帯電話、 ディスプレイ、 パネル類などの 子機器や、 その 子機器を組み込んだ 動車、 コンピ タ、 ゲ ム 、 などの 、 力での 動が可能となり、 商 特性を実現することが可能である。 特に、 携帯電話、 ゲ ム 、 、 自動車 品などの、 バッテリ 動させる機器 にお て、 力の 果を発揮する。 オフ ・ 度で切り出してあり、 表面は 2 Aである直径 、 厚さ ・ の 面サファイア の 面に直径 2 mの ジス トを中心 中心 距離4 で平面 間隔に配置した。 ，ガス ，ガス を 合計 ０ 、 ガス 力を ・ に調節した。 パワ バイアスを調節 サファイ のエッチン グ 度が最大になるように調節 A nのエッチング 度で サファイ の 工を行った。 レジス トが無くエッチングされた面は 面であったが、 レジス トに覆われて たところは途中でレジス ト が消耗して無くなって き、 結果として ろいろな面で囲われた上 に凸の突起が得られた。 工を施した エッチング 十分 して 流した。 5 の のタ ゲッ トを備えたス パッタ 機にセッ トして 膜を成 した。 タ ゲット
でタ ゲッ ト の である。 プラズ 理の 法としては チヤンバ の間に パワ を した。
の タ ゲッ ト チヤ ンバ の間に パワ をかけた。
件は次のとおりであった。
( プラズ )
ヒ タ 6 ０ ０ A ０ S C C r 7 5 S C C 、 パワ 3 ０ W ト タルガス ・ ０ P a
S 6 ０ 、 5 A )
ヒ タ 6 ０ ０で A 2 5 S C C 、 ，
7 5 S C C 、 パワ 5００W ト タルガス ０・ 5 P a S 6 ０m 、
０ ０
面を整えるための プラズ 理と成 のための 理の 階になっている。 了後 置から を取り出し。 定を行った。 得られたAlN膜の特性は次のとおりであった。
酸素濃度 2・ 8原子% FWH (０ ０ ０ 2 ) 45 arcsec F WH ( 1 ０ 一 9度
得られたAIN膜は、 C面が出ているところはシード層となるがC面 以外の面が出ている領域は各面に対応したAIN層が成長するのでシ ード層としては働かない。
この部分的にシー ド層が付いたウエハ一を CVD炉に入れて下地 層を成長させた。 下地層の成長はGaN第 l層とGaN第 2層とに分け、 下地層の上 Zn型半導体GaN層を成長させた。 具体的な成長条件は 次のとおりであった。
(GaN第 l 層 (アン ドープGaN) )
トータルガス圧力 6 ０ ０ mbar ; サセプター温度 8 ０で ; H 流it 3 ０ S ; N 流量 ０ Sl ; T G流量 8 ０ S m ; NH 流量 ０ Slm ; SiH 流量 ０ S m
GaN成長速度 ０・ 8 m/hI、 GaN厚さ 2 仕m
(GaN第 2層 (アンドープGaN) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度 ０で H 流 3 ０ Slm ; N 流量 ０ Slm ; TMG流量 3 ０ ０ Seem ; NH 流 量 7 Slm ; S H 流量 ０ Seem
GaN成長速度 2 m/hI、 GaN厚さ 4肛m
(n-コ ンタク ト層 ( (n-GaN) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度 ０で ; H 流量 3 ０ Slm ; N 流量 ０ Slm ; TMG流量 3 ０ ０ S em ; NH 流 ft 7 S m ; S H 流ft 1 ０ Seem n-GaN厚さ 2 m
G aの原料として、 有機金属材料である ト リ メチルガリウム (T MG) 。 N源として、 アンモニア (NH，) を用いた。 キヤ リ アガ スはH である。 さ らに ド一パン トを添加して -GaN層を成膜した。 n型半導体層にはド一パン ト材料として、 S i を用いる。 S i 原料 としてモノ シラン ( S i H ) 用いた。 ド一パン トはキヤ リ アガス とともに供給されるが、 その供給濃度はT 給量との比率で制 御した。 成長後炉から取り出し、 XRD測定を行った。
さ らにn-クラッ ド/MQW/p-タラッ ド/p-GaNの成長させた。 キヤ リ アガスは窒素に切り替えた。 その後n型タ ラッ ド層ノ発光層/P型 半導体GaN層を成長させた。 n型半導体GaN層と発光層の間 Zn型ク ラッ ド層、 発光層とp型半導体GaN層との間にp型タラッ ド層を挟む 。 具体的な成長条件は次のとおりであった。
(n-クラッ ド層 ( )
トータルガス圧力 4０ ０ mbar ; サセプター温度 7 6 ０ C ; H，流量 ０ S ; N 流量 5 ０ S ; TMG流量 ０ S m ; TEG流量 2 5 ０ S em ; NH 流 1 8 Slm ; TM 流量 2 ０ Seem ; S H 流量 5 ０ Seem ; Cp Mg流量 ０ Seem
(発光層 ( ) )
トータルガス圧力 4０ ０ mbar ; サセプター温度 7 6 ０/9 8 ０X; ; H 流量 ０ Slm ; N 流量 5 ０ Slm ; TMG流量 ０ S em ; TEG 流量 1 5 ０ Seem ; NH，流量 8 Slm ; TMI流量 1 2 ０/０ S m ; SiH 流量 ０/3 ０ Seem ; Cp Mg流量 ０ S em
( P-クラッ ド層 ( ) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度
; H 流量 3 ０ Slm ; N 流 ０ SIm ; TMG流量 ０ Seem ; TEG流 量 ０ Seem ; TMA流量 6 ０ Seem ; NH 流量 2 1 Slm ; TMI流量 ０ seem ; SiH :t i ０ Seem ; Cp Mg流量 ０ Seem
( P-コンタク ト層 ( ) )
トータルガス圧力 4 ０ ０ mbar ; サセプター温度 4 ; H,流量 3 ０ S ; N ０ S m ; TMG流量 ０ S m ; TEG流 量 ０ S m ; NH,流量 2 1 Sl ; TM 流量 ０ Seem ; S 流量 ０ S c ; Cp Mg流量 2 6 ０ Seem
なお、 成長速度はいずれも 2 ば /hrであった。
積層構造体は、 サファイアの c面 ( ( 結晶面) からな る基板上に、 A N結晶膜のシー ド層25nm， その上にアンドープ G aNT地層 (膜厚二 6 肛 ) S i ド-p
7n型G aNコンタタ ト 層 (膜厚二 2 肛 ) S i ド一プn型 Ga 9
・ ０， クラッド層 ( 膜厚二5０nm) 、 6層の S i ド一プG aNバリ ア層 (膜厚二 4. ０ n ) と 5層のアン ドープ Iln.2 8 の井戸層 (層厚二 2・ n ) からなる多重量子構造の発光層、 Mgドー7p型A l ０. ０ Ga q，Nクラッド層 (層厚二 ０ nm) 及びMgド一7p型GaNコン タタ ト層 (層厚二 5 ０ nm) を積層して構成した。
Mgド一プG 層からなるコ ンタタ ト層の気相成長を終了させ た後、 直ちにキヤ リ アガスをH，からN へと切り替え、 NH，の流量 はそのまま維持した。 同時に基板を加熱するために利用していた、 高周波誘導加熱式ヒータへの通電を停止して炉内が18０でになるま で放置し、 その後NH，を停止してからチヤンバー内を真空に引い てからN，を人し、 大気圧になったところでチヤ ンバーをあけてウ エハ一を取り出した。
MO Vn炉からウエハ一を取り出し、 N プラズマ処理装置に移した 。 べ一ス圧力は7x1０ Paになっている真空装置で、 ウエハ一をA l N製のウエハ一ホルダーに載せ・ ロードチヤンバーからロボッ ト のある トランスファーチヤ ンバーに移し、 ついでプラズマ処理チヤ ンバーに移した。 PBN 熱分解窒化ホウ素) コートのカーボン平面 ヒーターにウエハ一を密着させる形でチヤッタ した。 チヤックの材 質は nであり表面をAl 溶射でコー トされている。 ウエハ一の対面6 6０ のところに表面 の板の裏に永久 石を配置し 板には配管 を通して冷却 を流した。 はじめにダミ を入れて ヤックし た後、 チヤンバ の間に 圧を印 して を ・ で 入し放電を起こして 板の表面をスパッタ でたたき出し、 表面 をエッチングした。 その他のシ ルドはチヤンバ から 的に浮か し、 ダミ になるまで加熱した。 その 果、 す ての シ ルドが で以上に加熱された。
ダミ を取り出し 系 層構造 ウ を投入し。 そ の ，を導入し ホルダ の ヤック シ ルドとの間に F 圧をかけて放電させて、 ，プラズ 理した。 件は次のと おりであった。
3 ０ ０で、 ，ガス 3・ ０ P a、 パワ 5 ０ W 6 ０
なお、 a コ ンタク ト層のロッキングカ ブ 値幅は、 ０ ０ ０2) 面と ０ ０ 面でそれぞれ48ar cおよび ０ r であった。
記の コンタク ト層を備えた タキシヤル 層構造 を用 いて 3 に示す チップを作製した。 、 コンタ 上に、 スパッタ法によって Oよりなる正極を形成する。 下の 作により、 窒化ガリウム系 合物半導体上に Oよりなる 性酸化物 の 成を行った。
まず、 オト リ クラフ 術及びエッチング 術を用 いて、 コンタ 上に oからなる 性 酸化物 を形成した。 性酸化物 の 成では、 まず、 窒化ガリ ウム系 合物半導体を積層した スパッタリ ン グ に入れ コンタク ト 上に初め Oおよそ 2 をR スパッタリ ングにより 次に Oおよそ mを Cスパッタリ ングにより積層した。 なお、 R の はおよそ ・ P a、 供給電力は０・ 5 Wとした。 C の はおよそ０・ 8 P a、 供給電力は1・ 5 Wとした。
O膜を成 ・ 素を 2 ０ 囲気中で にお て、 間のアニ ル 理を施した。
アニ ル 了後、 負極を形成する 域に 般的なドライエッ チングを施し、 その 域に限り、 S G a コンタク ト 層の表面を露 ( 2 させた。 チップ 面を保護する目的で S 1 ０A R スパッタ で成 した。 次に、 そ の パッ ドを する 所を オ ト リ クラフィを使って穴 を開け、 真空蒸着 により、 O 上の 部、 および 出され たS G a コンタク ト 上に、 C からなる
０ ) tからなる 2の ( 8 ０ ) A からなる 3の ( 3 ０ ０ を順に積層 、 それぞ れ ボンディングパッ ド および 極を形成した。
ボンディ ングパッ ド および 極を形成した後、 ・ のサファ イア を研削 り落として 度まで く し、 さ らに サファイア の 、 ダイヤモン ド 粒の を使用して研磨 、 最終的に 面に仕上げた。 その 、 積層構造 を裁断し、 3 5 ０ 角の正方形の 別の と分離した。
次に、 チップを X X ・ のトップビ
きのリ ドフレ ムに キシ ンディ ン 負極および 極を各 、 A ) 線でリ ドフレ ム 結 線した。 器のくぼみにシリ コ ン して 化さ せたのち、 リ ドフレ ムから 器を分離して 定した。
このような工程で作製した チップ ウン トの 負極および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価した。 その 果を次に示す。
なお f f は ) f 2 ０ ) )
０ ) および の値の持つ物理的意味づけは以下のとおりである fは発光させて る電流 である。 f は 向に 電流を流したときの である。 する前の電 であるので、 リ タがあるとその が下がってく る。 よってできるだけ 値 の方がよ 。 f 2 は わゆる 動電圧であり できるだけ 方がよ 。 型 導体 リ ア 度が十分 くな と P コンタ でオ ミッタが取れず、 この値が 上がる。 2 ０ V) 向に 2 0 かけたときの 流である。 リ タ 性 を表す。 頼性との 関があり、 キヤ リ ア 度が上がって 度が上 がってもこの値が大きくなってく ると不適である。 ０ は 向に ０ したときの である。 きいリ タがなけ れば 2 0 上になる。 2 0 が上限なので問題が無ければ 2 0 の 示になる。 2 0 満の リ タが大きすぎること になる。 と は当然ながら相関する。 が大きいものは が 2 0 下になる。 ただし が 2 0 の物の中でも リ ク 性の 差が 値から見ることができる。 は 2 ０ したときの 力で ある。 効に光で取り出すことができたエネルギ である。 P コ ンタ 層の リ ア はまず 最も敏感に効いてく るが、 同 じ fであっても、 キヤ リ ア 度によって出力が異なる。
f ) A f ) ) f ) 動電圧) ０ r 2 ０ ) ) ０ 6 r ０ ) ) 2 ０ で測定され た発光 ) 2 ０ W d 光波長) 45 g m
なお、 直径1 のウエ ハから外観 良品を除 て 5 ０ ０ ０ ０ 個の が得られた。
2
同じサファイ の 面に1 の ，を タ ゲッ トを使った Fスパッタ で成 した。 同じ オ ト リ クラフィ 程で直径 2 の 形のレジス トを中心 中心 4 で残した。 F をつかったエッチングでレジス トの 在し な 領域の ，を取り除 た。 その 高圧 を吹き付けてレジス トを 離した。 後のプロセスは実施 同様である。
られた 膜の特性は次のとおりであった。
素濃度 3 W ０ ０ ０ 2 47 r c W M ０ ０ 2 ０
また、 コンタク ト層のロッキングカ ブ 値幅は、 ０ ０ ０ 2 ) 面と ０ ０ 面でそれぞれ 5 3 r および 6 ０ r であった。
同様の 程で作製した チップ ウン トの、 負極 および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価 した。 その 果を次に示す。
f A f ) ) f ) 動電圧) 2 r 2 ０ ) ) ０・ 5 r 2０ で測定さ れた発光 ) 2 ０ g W 光波長) 46 ０ m
実施 2 にお ては、 シ ド層のX 折のロッ キングカ ブ 値幅が悪い。 これほ を加工したり、 表面に の スクを付けたり したので の 面 外の面が数多く出ており 、 それをひろって半値幅が広がってみえるためである。
3
同じサファイア シ ド として 同じ 件で全面に成 した。 その 同様の オ ト リ クラフィ 作であるがレジス トの を逆さまにす ることで直径 2 の 形で中心 中心 距離4 で平面 間隔にレジス トが抜けて るようにした。 その ドライエッチング 置に入れて ，ガスを cc 入し ・ とすることで をエッチング で取り除 た。 エッチング A nであっ た。 その 高圧 MP メチル ドン) で残ったレジス ト を取り除 た。 さ らにエッチング 十分 した。 後の 実施 同様である。
られた 膜の特性は次のとおりであった。
素濃度 3・ W M 4 r c W M ０ ０ ・ 5
また、 コンタク ト層のロッキングカ ブ 値幅は、 (０ ０ ０2) 面と ０ ０ 面でそれぞれ 53ar cおよび 5 ０ であった。
同様の 程で作製した チップ ウントの、 負極 および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価 した。 果を次に示す。
f A f f ) 動電圧) 2 r 2 ０ ) ０ 3 r ) ) 2 ０ で測定され た発光 ) 2 ０ 8 W 光波長) 46 ０
4
同じサファイア シ ド として
実施 同じ 件で全面に成 した。 その 、 実施 の
地層と同じ 件で 3 の を成長させた。 そのG a 層表面に実施 同様の オ ト リ クラフィ 理を行い直 2 は の 形のレジス トを中心 中心 4 で残した。 ドラ イエッチング 置に を れてC ，ガスを導入して実施 3 同様な条件でエッチングを行った。 レジス トの さを変えるこ とでエッチング後に残る 状の 起の 状を変えることができる。 ほぼ半球の 状になるように調節した。 すなわちエッチング にはレジス トがほとんど んでなくなって るように調節する。
2 地層の さが 3 であること 実施 同 様な工程である。 られた 膜の特性は次のとおりであった。
素濃度 2・ 9 W ０ ０ ０ 2 47 ar c W M ０ 5
また、 コンタ 層のロッキングカ ブ 値幅は (０ ０ ０ 2 ) 面と ０ ０ ) 面でそれぞれ 5 g r cおよび ０ r であった。
同様の 程で作製した チップ ウン トの、 負極 および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価 した。 果を次に示す。
) A f ) )
) 動電圧) r 2 ０ ) ) ０ 4 r ０ ) 2 ０ で測定された 発光 ) 2 5 W 光波長) 46 ０
5
同じサファイア シ ド として
実施 同じ 件で全面に成 した。 その 、 実施 の
地層と同じ 件で 3 U の を成長させた。 その 表 面C S ，ターゲッ トを使った R スパッタ の S O を する。 2 同様に直径 2 の 形の S O 膜を中 心 中心 4 U mで残した。 2 地層の さが 3 は であること 実施 同様な工程である。
られた 膜の特性は次のとおりであった。
素濃度 2・ 9 W ０ ０ ０ 2 ) 3 5 r c W ０ 5
また、 コンタ 層のロッキングカ ブ 値幅は ０ ０ ０ 2 面と ０ ０ 面でそれぞれ4 5 rc cおよび 4 rc cであった。
同様の 程で作製した チップ ウン トの、 負極 および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価 した。 果を次に示す。
f ) A f ) f ) 動電圧) ０ 5 r 2 ０ ) ) ０ ０ 8 は r ０ ) 2 ０ で測定され た発光 ) 2 ０ 8 W A 光波長) 46 ０ m
6
同じサファイア シ ド として
実施 同じ 件で全面に成 した。 その 、 実施 の
1 地層と同じ 件で の を成長させた。 そのG a 層表面にレジス トの 、 ネガを反転させた以外は実施 4 同様の オ ト リ クラフィ 理を行い 直径０・ 5 は の 形の レジス トを中心一中心 4 で かし出した。 ドライエッチン グ 置に をいれてC ，ガスを導入して実施 4 同様な 条件でエッチングを行な 、 エッチング後に残る 状を得た。
2 層の さが 3 であること 実施 同様な工程である。 られた 膜の特性は次のとおりであった。
素濃度 3・ 4 M 3 r
W M ０ 5 また、 コンタク ト層のロッキングカ ブ 値幅は、 ０ ０ ０ 2 面と ０ ０) 面でそれぞれ4 6 r cおよび 8 r であった。
同様の 程で作製した チップ ウン トの、 負極 および に順 流を流して電気 特性及び 性を評価 した。 その 果を次に示す。
f ) A f ) f ( 動電圧 ０ 2 r 2 ０ ０・ 0 7 r ０ ) 2 ０ で測定さ れた発光 ) 2 8 W 光波長 45 g にお て、 面サファイア 表面に 工を行 なわこと、 および 地層として 2 アンド プ のみ を 6 ) したこと、 以外は同様の 法で、 1 1 化物半導体積層構造 を作成した。 られた 膜の特性は次のと おりであった。
R a 2 A 素濃度 2・ 8 W
) 3 r c W M ０ 4
3および 4は、 それぞれ得られたA シ ド 2 の 断面 E および EM 真を示す。 にお いて見られる つの層は、 下層がサファイア 、 上層が
層を示す。 の 6 ０ n であるが それをずらしな がら 察したが、 格子 の 見られず 観察さ れなかった。 にお ては n X n の 野であるが、 少しずつ ずらして 2 ０ ０ 察した結果、 対応する結晶 観察できなかった。
また、 コンタ 層のロッキングカ ブ 値幅は、 ０ ０ ０ 2 ) 面と ( 1 ０一 ０ ) 面でそれぞれ4 5 arcsecおよび2 1 arC.SeCであった。
実施例 1 と同様の工程で作製した チップマウン トの、 負極 および正極間に順方向電流を流して電気的特性及び発光特性を評価 した。 その評価結果を次に示す。
If (直流順電流) 2０ A ; Vf ( は A) (直流順電圧) Z.34V ; Vf (2０mA) (駆動電圧) 3 ０ 3V: lr (2０V) (直流逆電流) ０・ 0 6 仕 A ; Vr ( 仕 A) (直流逆電圧) 2 ０V ; Po (積分球で測定さ れた発光出力) 2 ０. 5 mW : 入 (発光波長) 45 g nm
比較例 2
実施例 1 において、 AINを成膜しない以外は同様の方法で、 1 T T 族窒化物半導体積層構造体を作成した。
p-GaNコンタク ト層のロッキングカーブ半値幅は、 (
) 面で 5 8 9 arcsecであったが、 ( 1 ０一 1 ０ ) は測定できなかっ たし。
実施例 1 と同様のエ程で作製した チップマウン トの、 負極 および正極間に順方向電流を流して電気的特性及び発光特性を評価 した。 その評価結果を次に示す。
If (直流順電流) 2０mA ; Vf ( は A) (直流順電圧) 1・ 8 gV ; Vf (2０mA) (駆動電圧) 4. 3 8V ; Ir ( 2 O V) (直流逆電 流) 8. 24几 A ; Vr ( 1 ０ U A) (直流逆電圧) 2 ０V ; po (積分 球で測定された発光出力) 2. 7 mW ; 入 d (発光波長) 47 3 n m 産業上の利用可能性
本発明によれば、 高度の結晶性を有するAIN結晶膜シード層と選 択・横方向成長を組み合わせることにより、 一層結晶性が向上した I I 1 族窒化物半導体積層構造体を得ることヵ。
「できる。 符号の説明
l 発光素子
1 ０ 1 1 1 族窒化物半導体積層構造体
ェ 1 サファイア基板
ェ 2 シ一ド層
ェ 4 n型半導体層
1 5 発光層
1 6 p型半導体層
1 7 透光性正極
1 8 正極ボンディ ングパッ ド
1 9 負極ボンディ ングパッ ド
2 ０ 1 1 族窒化物半導体層
2 1 レジス ト層
2 2 多結晶A 1 N層
2 3 S 0， 層

Claims

求 の
面サファイア 表面に、 シ ド として、 結晶 の 隔が 上である A スパッタ 成させ、 さ らに r 化物半導体からなる、 下地層、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 化物半導体積層構 造 であって、 サファイア 表面に、 シ ド層が存在す る 域と 在しな 領域が形成されて る、 および または 地 層に、 長する 域と 長できな 領域が形成されて る ことを特徴とする 化物半導体積層構造 。
2
面サファイア 表面に、 シ ド として、 結晶 の 隔が ０ ０ 上である A スパッタ 成させ、 つ で r 化物半導体からなる、 下地層、 型 導体 、 発光 および 導体 を積層してなる 化物半導体積層構 造 を製造するに際し、 A サファイア 表面に、 シ ド層が存在する 域と 在しない領域を形成する、 および または ( 地層に、 長する 域と 長できない領域を形 成する、 ことを特徴とする 化物半導体積層構造 の
。
3
面サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域が、 周期 があるス トライプ または島もしくは である 2 に記載の 化物半導体積層構造 の 。
4
面サファイア 表面のシ ド層の存在しない領域が、 面 イア 表面にシ ド として 成長させ、 つ で の 部をエッチングにより除去することにより得られる 2 または 3 に記載の 1 化物半導体積層構造 の 5
面サファイア 表面のシ ド層の存在しな 領域が、 サファ イア 表面に 面のシ ド層が成長する 域と成長できな 領域 を形成し、 つ でシ ド層が成長する 域にのみシ ド層である 成長させることにより得られる 2 または 3 に記載 の 1 化物半導体積層構造 の 。
6
層が成長できな 領域が、 下記の ) または ( ) のい ずれか一種の 法を用 て 成される 5 に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
) があるス ト ライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するように サファイア 表面を加工 する。
ルファス 、 ルファス または により があるス トライプ または島もしくは の 域 を覆 。
7
地層の 長できな 領域が、 下記の ) または ( ) の いずれか一種の 法を用いて 成される 2 Z 載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
) があるス トライプ または島もしくは の 域を設 けて 外の面を形成するよ に サファイア 表面を加工 する。 ( ) ルファス ルファス 、 または により があるス トライプ または島もしく は の 域 を覆 。
8
面と ( ０ ０ のX 折にお けるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ a「c c および ・ 7 以下である に記載の 1 1 化物半導体積層構 造 。
9
A の 有量が 5 下である また は 8 に記載の 1 1 化物半導体積層構造 。
０
サファイア ０・ ～ 0・ 7度のオフ角を有する 、 8および9の ずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 。 スパッタ R スパッタ である に記載の 1 化物半導体積層構造 。
2
A 、 サファイア プラズ 中に置いてスパッタ により 積される および8～ のいずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 。
3
サファイア 表面を プラズマまたは プラズ 理した 後に A サファイア 表面に 積される
および8～ 2のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 。
4 A サファイア 表面に 積される際の基 度が 3 ０ ０～ 8 ０ ０でである および8～ 3の ずれかに記載 の 化物半導体積層構造 。
1 5
A の ０～ 5 ０ である および8～ の ずれかに記載の 化物半導体積層構造 。
1 6
A の 2 5～ 3 5 である 5に記載の r 化物半導体積層構造 。
1 7
サファイア の 径が ０ ０ 上である および8 ～ 6の ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 。
1 8
導体 である P コンタ 層のロッキングカ ブ 値幅が ( 面と ( ０ ０ 面でそれぞれ6 ０ rc c および2 5 ０ a 下である および8～ 7のいずれ かに記載の 化物半導体積層構造 。
9
地層がG a またはA G a である および8～ Rのいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 。
2 ０
および8～ 9のいずれかに記載の 化物半導 体積層構造 を含む 。
2
型 導体 上に負極を、 導体 上に正極をそれぞれ け た 2 ０に記載の 。
2 2 面と ０ ０ のX 折にお けるロッキングカ ブの 値幅がそれぞれ ０ ０ c および ・ 7 以下である 2～ 7の ずれかに記載の 化 物半導体積層構造 の 。
2 3
の 有量が 5 下となるように制御し てA 形成する 2～ 7および2 2のいずれかに記 載の 化物半導体積層構造 の 。
24
サファイア 0・ ～０・ 7度のオフ角を有する 2～ 7 、 2 2および23の ずれかに記載の 化物半導体積層 構造 の 。
2 5
スパッタ R スパッタ である 2～ 7および2 2 ～ 24に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
26
A 、 サファイア プラズ 中に置いてスパッタ により 積される 2～ 7および2 2～ 2 5に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
2 7
プラズ ガス 析において酸素 ピ クが認められな い条件下でA 形成することにより、 酸素 有量が 5 下であるA 得る 2～ 7および2 2～ 2 6 のいずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
2 8
サファイア 表面を プラズ または プラズ 理した 後に A 結晶 サファイア 表面に 積される 2～ 7および2 2～ 2 7の ずれかに記載の 1 1 化物半導体 積層構造 の 。
2 9
サファイア 表面に 積される際の基 度が 3 ０ ０～ 8 である 2～ 7および2 2～ 2 8の ずれか に記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
3 ０
の ０～ 5 ０ である 2～ 7および 2 2～ 2 9の ずれかに記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
3
A の 2 5～ 3 5 である 2～ 7および 2 2～ 3 ０に記載の 1 化物半導体積層構造 の 。
3 2
サファイア の 径が ０ 上である 2～ 7およ び2 2～ 3 のいずれかに記載の 1 1 化物半導体積層構造 の 。
3 3
2 ０または 2 に記載の 子からなるランプ。
34
3 3に記載のランプが組み込まれてなる電子機器。
3 5
34に記載の 子機器が組み込まれてなる機械 。
PCT/JP2009/063902 2008-08-06 2009-07-30 Ｉｉｉ族 窒化物半導体積層構造体およびその製造方法 WO2010016532A1 (ja)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US13/057,696 US8211727B2 (en) 2008-08-06 2009-07-30 Group III nitride semiconductor multilayer structure and production method thereof
US13/493,972 US8471266B2 (en) 2008-08-06 2012-06-11 Group III nitride semiconductor multilayer structure and production method thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2008-203429 2008-08-06
JP2008203429A JP2010040867A (ja) 2008-08-06 2008-08-06 Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法

Related Child Applications (2)

Application Number Title Priority Date Filing Date
US13/057,696 A-371-Of-International US8211727B2 (en) 2008-08-06 2009-07-30 Group III nitride semiconductor multilayer structure and production method thereof
US13/493,972 Division US8471266B2 (en) 2008-08-06 2012-06-11 Group III nitride semiconductor multilayer structure and production method thereof

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2010016532A1 true WO2010016532A1 (ja) 2010-02-11

Family

ID=41663749

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2009/063902 WO2010016532A1 (ja) 2008-08-06 2009-07-30 Ｉｉｉ族 窒化物半導体積層構造体およびその製造方法

Country Status (3)

Country Link
US (2) US8211727B2 (ja)
JP (1) JP2010040867A (ja)
WO (1) WO2010016532A1 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120028447A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing semiconductor device
WO2021085411A1 (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 東ソー株式会社 積層膜構造体及びその製造方法

Families Citing this family (32)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US9064706B2 (en) * 2006-11-17 2015-06-23 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Composite of III-nitride crystal on laterally stacked substrates
JP5272390B2 (ja) * 2007-11-29 2013-08-28 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法、ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ
JP5641173B2 (ja) * 2009-02-27 2014-12-17 独立行政法人理化学研究所 光半導体素子及びその製造方法
JP5399552B2 (ja) * 2010-03-01 2014-01-29 シャープ株式会社 窒化物半導体素子の製造方法、窒化物半導体発光素子および発光装置
KR101514159B1 (ko) * 2010-09-29 2015-04-21 가부시키가이샤 아루박 박막 제조 방법 및 박막 제조 장치
US8765509B2 (en) 2010-09-30 2014-07-01 Toyoda Gosei Co., Ltd. Method for producing group III nitride semiconductor light-emitting device
JP5434872B2 (ja) * 2010-09-30 2014-03-05 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
JP5521981B2 (ja) * 2010-11-08 2014-06-18 豊田合成株式会社 半導体発光素子の製造方法
JP5781292B2 (ja) * 2010-11-16 2015-09-16 ローム株式会社 窒化物半導体素子および窒化物半導体パッケージ
JP5361925B2 (ja) * 2011-03-08 2013-12-04 株式会社東芝 半導体発光素子およびその製造方法
KR20140043161A (ko) * 2011-08-09 2014-04-08 소코 가가쿠 가부시키가이샤 질화물 반도체 자외선 발광 소자
JP5994420B2 (ja) * 2012-06-21 2016-09-21 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子およびその製造方法
JP6218728B2 (ja) * 2012-08-03 2017-10-25 シャープ株式会社 窒化物半導体素子構造体とその製造方法
TWI535055B (zh) 2012-11-19 2016-05-21 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI524551B (zh) * 2012-11-19 2016-03-01 新世紀光電股份有限公司 氮化物半導體結構及半導體發光元件
TWI499080B (zh) 2012-11-19 2015-09-01 Genesis Photonics Inc 氮化物半導體結構及半導體發光元件
CN105122441B (zh) * 2013-04-17 2018-09-11 松下知识产权经营株式会社 化合物半导体装置以及树脂密封型半导体装置
JP5957771B2 (ja) * 2013-10-11 2016-07-27 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 窒化物半導体積層構造、半導体発光素子および窒化物半導体積層構造を製造する方法
CN105023841B (zh) * 2014-04-23 2017-12-26 沈阳芯源微电子设备有限公司 一种晶圆表面撕金去胶方法
JP2016072388A (ja) * 2014-09-29 2016-05-09 豊田合成株式会社 Ｉｉｉ族窒化物半導体発光素子の製造方法
JP6375890B2 (ja) 2014-11-18 2018-08-22 日亜化学工業株式会社 窒化物半導体素子及びその製造方法
JP6465785B2 (ja) * 2015-10-14 2019-02-06 クアーズテック株式会社 化合物半導体基板
FR3061603B1 (fr) * 2016-12-29 2021-01-29 Aledia Dispositif optoelectronique a diodes electroluminescentes
US11767612B2 (en) * 2017-09-22 2023-09-26 Tokuyama Corporation Group III nitride single crystal substrate
JP6727186B2 (ja) * 2017-12-28 2020-07-22 日機装株式会社 窒化物半導体素子の製造方法
TW201933625A (zh) 2018-01-19 2019-08-16 晶元光電股份有限公司 發光元件及其製造方法
JP6899958B2 (ja) * 2018-03-29 2021-07-07 日本碍子株式会社 １３族元素窒化物層、自立基板、機能素子および１３族元素窒化物層の製造方法
WO2020039904A1 (ja) * 2018-08-24 2020-02-27 ソニーセミコンダクタソリューションズ株式会社 発光素子
CN111029447A (zh) * 2019-11-26 2020-04-17 晶能光电（江西）有限公司 用于Micro-Led的蓝宝石平面外延片及其生长方法
KR20210086805A (ko) * 2019-12-30 2021-07-09 삼성디스플레이 주식회사 표시장치 및 이의 제조방법
CN117637442B (zh) * 2023-12-08 2024-09-13 松山湖材料实验室 超薄氮化铝单晶复合衬底及其制备方法和紫外发光器件
CN118471822A (zh) * 2024-07-11 2024-08-09 西安电子科技大学杭州研究院 一种纤锌矿铁电材料硅基衬底集成方法及存储器应用

Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000021789A (ja) * 1997-08-29 2000-01-21 Toshiba Corp 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法
JP2000323417A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP2001156403A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体レーザダイオード
JP2001267242A (ja) * 2000-03-14 2001-09-28 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法
JP2002305356A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Sanyo Electric Co Ltd 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法
JP2003252700A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体
WO2008081717A1 (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Showa Denko K.K. Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6015979A (en) 1997-08-29 2000-01-18 Kabushiki Kaisha Toshiba Nitride-based semiconductor element and method for manufacturing the same

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000021789A (ja) * 1997-08-29 2000-01-21 Toshiba Corp 窒化物系半導体素子、発光素子及びその製造方法
JP2000323417A (ja) * 1999-05-10 2000-11-24 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物半導体の製造方法及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子
JP2001156403A (ja) * 1999-11-30 2001-06-08 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体レーザダイオード
JP2001267242A (ja) * 2000-03-14 2001-09-28 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体及びその製造方法
JP2002305356A (ja) * 2001-04-06 2002-10-18 Sanyo Electric Co Ltd 窒化物系半導体素子および窒化物系半導体の形成方法
JP2003252700A (ja) * 2002-02-28 2003-09-10 Toyoda Gosei Co Ltd Ｉｉｉ族窒化物系化合物半導体
WO2008081717A1 (ja) * 2006-12-22 2008-07-10 Showa Denko K.K. Ｉｉｉ族窒化物半導体層の製造方法、及びｉｉｉ族窒化物半導体発光素子、並びにランプ

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20120028447A1 (en) * 2010-07-30 2012-02-02 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing semiconductor device
US8993416B2 (en) * 2010-07-30 2015-03-31 Sumitomo Electric Industries, Ltd. Method of manufacturing semiconductor device
WO2021085411A1 (ja) * 2019-10-31 2021-05-06 東ソー株式会社 積層膜構造体及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
US20110147763A1 (en) 2011-06-23
US20120248457A1 (en) 2012-10-04
US8211727B2 (en) 2012-07-03
US8471266B2 (en) 2013-06-25
JP2010040867A (ja) 2010-02-18

Similar Documents

Publication Publication Date Title
WO2010016532A1 (ja) Ｉｉｉ族 窒化物半導体積層構造体およびその製造方法
WO2009142311A1 (ja) Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法
JP2009535803A (ja) エピタキシャル横方向異常成長窒化ガリウムテンプレート上での酸化亜鉛膜成長の方法
KR20070046161A (ko) 발광소자 및 그 제조방법
KR20030025216A (ko) 단결정질화갈륨기판 및 그 성장방법 및 그 제조방법
TW200834670A (en) Process for producing III group nitride compound semiconductor, III group nitride compound semiconductor light emitting element, and lamp
JP2009018983A (ja) ＧａＮ基板、エピタキシャル層付き基板、半導体装置、およびＧａＮ基板の製造方法
CN102782808A (zh) p型AlGaN层及其制造方法和Ⅲ族氮化物半导体发光元件
Hu et al. Growth of self-assembled GaN quantum dots via the vapor–liquid–solid mechanism
JP2010073760A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法
Lacklison et al. Band gap of GaN films grown by molecular‐beam epitaxy on GaAs and GaP substrates
JP6639751B2 (ja) １３族元素窒化物層、自立基板および機能素子
EP1542292A1 (en) Light emitting device
US20200203573A1 (en) Group 13 element nitride layer, free-standing substrate and functional element
JP2011103472A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体
WO2010005111A1 (ja) Iii族窒化物半導体積層構造体およびその製造方法
CN111052413B (zh) 13族元素氮化物层、自立基板以及功能元件
JP2004119423A (ja) 窒化ガリウム結晶基板、その製造方法、窒化ガリウム系半導体素子および発光ダイオード
US20220199854A1 (en) Method for producing group 13 element nitride crystal layer, and seed crystal substrate
JP2009283895A (ja) Ｉｉｉ族窒化物半導体積層構造体
Min et al. Evolutionary growth of microscale single crystalline GaN on an amorphous layer by the combination of MBE and MOCVD
JP7160815B2 (ja) 窒化ガリウム基板、自立基板および機能素子
JP6851485B2 (ja) １３族元素窒化物層、自立基板および機能素子
Zhao Epitaxial growth, optical properties and structural studies of GaN nanorods and related heterostructures
Jia et al. Multi-color emission based on InGaN/GaN micro-truncated pyramid arrays

Legal Events

Date Code Title Description
121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application

Ref document number: 09805015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 13057696

Country of ref document: US

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 09805015

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1