JP2001257166A - 窒化物半導体基板およびその製造方法 - Google Patents
窒化物半導体基板およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 基板表面の全面にわたって均一な低転位密度
である窒化物半導体基板、およびその製造方法を提供す
る 【解決手段】 サファイア基板１上にＧａＮ層２を設
け、その上にＳｉＯ2３で等価な３つの＜１１２０＞方
向に、開口部が正三角形になるように、２μｍ／８μｍ
のラインとスペースからなるマスクストライプ４を形成
する。マスクストライプ４による正三角形開口部にＧａ
Ｎを成長し、三角錐ＧａＮ成長層５を形成する。三角錐
ＧａＮ成長層５上にレジストマスク６を形成し、マスク
ストライプ４とその下のＧａＮ層２を削除し、レジスト
マスク６を削除して島状ＧａＮ層７を形成する。サファ
イア基板１上の全面にＧａＮ成長層８を成長すると、三
角錐を埋め込むように、横方向成長が促進され、約２０
μｍ成長すると、平坦になる。基板界面から垂直に延び
る転位は、錐構造の斜面に到達すると曲がり表面に到達
せず、低転位密度が実現する。
である窒化物半導体基板、およびその製造方法を提供す
る 【解決手段】 サファイア基板１上にＧａＮ層２を設
け、その上にＳｉＯ2３で等価な３つの＜１１２０＞方
向に、開口部が正三角形になるように、２μｍ／８μｍ
のラインとスペースからなるマスクストライプ４を形成
する。マスクストライプ４による正三角形開口部にＧａ
Ｎを成長し、三角錐ＧａＮ成長層５を形成する。三角錐
ＧａＮ成長層５上にレジストマスク６を形成し、マスク
ストライプ４とその下のＧａＮ層２を削除し、レジスト
マスク６を削除して島状ＧａＮ層７を形成する。サファ
イア基板１上の全面にＧａＮ成長層８を成長すると、三
角錐を埋め込むように、横方向成長が促進され、約２０
μｍ成長すると、平坦になる。基板界面から垂直に延び
る転位は、錐構造の斜面に到達すると曲がり表面に到達
せず、低転位密度が実現する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】基板表面の全面にわたって均
一な低転位密度である窒化物半導体基板、および基板表
面の全面にわたって均一に低転位密度の窒化物半導体結
晶を成長する方法に関する。
一な低転位密度である窒化物半導体基板、および基板表
面の全面にわたって均一に低転位密度の窒化物半導体結
晶を成長する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】（０００１）面もしくは（０００１）面
から数度傾斜した面方位を持つサファイアもしくはＳｉ
Ｃ基板上に、通常の成長方法（サファイア基板上でＡｌ
Ｎ低温バッファ層を用いる、H.Amano et al ．Appl．Ph
ys．Lett．48（1986）353 、ＳｉＣ基板上ＡｌＮバッフ
ァ層を用いる、T.W.Weeks et al.Appl.Phys.Lett.67(19
95)401）で窒化ガリウムを成長した場合、成長した窒化
ガリウム中の転位密度は、サファイア基板上で１０9 〜
１０10ｃｍ-3、ＳｉＣ基板上で〜１０8 ｃｍ-3となる。
この値はガリウムヒ素基板と比べ５桁以上も大きく、そ
の結果、これら基板上に作製した窒化物半導体レーザの
発振しきい電流密度は高く、素子寿命は短いという問題
があった。
から数度傾斜した面方位を持つサファイアもしくはＳｉ
Ｃ基板上に、通常の成長方法（サファイア基板上でＡｌ
Ｎ低温バッファ層を用いる、H.Amano et al ．Appl．Ph
ys．Lett．48（1986）353 、ＳｉＣ基板上ＡｌＮバッフ
ァ層を用いる、T.W.Weeks et al.Appl.Phys.Lett.67(19
95)401）で窒化ガリウムを成長した場合、成長した窒化
ガリウム中の転位密度は、サファイア基板上で１０9 〜
１０10ｃｍ-3、ＳｉＣ基板上で〜１０8 ｃｍ-3となる。
この値はガリウムヒ素基板と比べ５桁以上も大きく、そ
の結果、これら基板上に作製した窒化物半導体レーザの
発振しきい電流密度は高く、素子寿命は短いという問題
があった。
【０００３】最近、選択成長を使った技術（Epitaxial
Layer by OverGrowth ；ELOG）が開発され、転位密度を
〜１０7 ｃｍ-3にまで低減できることが見い出された
（A.Usui et al.Jpn.J.Appl.Phys.36(1997)L899.）。こ
れは選択成長であらわれる横方向成長によって、転位の
伝播方向が垂直方向から水平方向に曲げられることによ
る。また、選択成長であらわれるのと類似の横方向成長
を優先的に引き起こし、その結果、転位密度を低減でき
るPendeo-epitaxy（T.S.Zheleva et al.. MRS Internet
J. Nitride Semicond. Res. 4S1,G3.38(1998)）が開発
された。また、その手法をレーザ構造作製に適用し、低
転位密度領域に作製した紫色InGaＮレーザは低しきい電
流密度（〜２ＫＡ／ｃｍ2 ）で発振し、かつ連続動作寿
命が３０００時間を超えている（S.Nakamura et al.Jp
n.J.Appl.Phys.37(1998)L1020）。
Layer by OverGrowth ；ELOG）が開発され、転位密度を
〜１０7 ｃｍ-3にまで低減できることが見い出された
（A.Usui et al.Jpn.J.Appl.Phys.36(1997)L899.）。こ
れは選択成長であらわれる横方向成長によって、転位の
伝播方向が垂直方向から水平方向に曲げられることによ
る。また、選択成長であらわれるのと類似の横方向成長
を優先的に引き起こし、その結果、転位密度を低減でき
るPendeo-epitaxy（T.S.Zheleva et al.. MRS Internet
J. Nitride Semicond. Res. 4S1,G3.38(1998)）が開発
された。また、その手法をレーザ構造作製に適用し、低
転位密度領域に作製した紫色InGaＮレーザは低しきい電
流密度（〜２ＫＡ／ｃｍ2 ）で発振し、かつ連続動作寿
命が３０００時間を超えている（S.Nakamura et al.Jp
n.J.Appl.Phys.37(1998)L1020）。
【０００４】図４は、従来技術におけるELOGにより作製
した窒化物半導体基板である。（ａ）は、ELOG用にサフ
ァイア基板１やＳｉＣ基板上にＧａＮ２を成長し、その
上に＜１１２０＞方向にＳｉＯ2 ３で２μｍのライン１
１と８μｍのスペース１２を形成した様子を示してい
る。この上にＧａＮを再成長したＧａＮ成長層８でＳｉ
Ｏ2 ３を埋め込み平坦化する。
した窒化物半導体基板である。（ａ）は、ELOG用にサフ
ァイア基板１やＳｉＣ基板上にＧａＮ２を成長し、その
上に＜１１２０＞方向にＳｉＯ2 ３で２μｍのライン１
１と８μｍのスペース１２を形成した様子を示してい
る。この上にＧａＮを再成長したＧａＮ成長層８でＳｉ
Ｏ2 ３を埋め込み平坦化する。
【０００５】（ｂ）はELOG技術で成長したＧａＮ成長層
の断面透過電子顕微鏡写真をもとに描いた転位の伝播の
様子を示している。垂直に延びる転位はいったん曲げら
れるが、ＳｉＯ2 ３上の結晶領域で集合し、再び上に延
びる。そのため表面に高密度転位、欠陥領域が形成され
る。
の断面透過電子顕微鏡写真をもとに描いた転位の伝播の
様子を示している。垂直に延びる転位はいったん曲げら
れるが、ＳｉＯ2 ３上の結晶領域で集合し、再び上に延
びる。そのため表面に高密度転位、欠陥領域が形成され
る。
【０００６】図５は、従来技術におけるPendeo Epitaxy
により作製した窒化物半導体基板である。（ａ）はPend
eo Epitaxy用にサファイア基板１上にＧａＮを成長し、
一部ＧａＮ成長層を残し、基板界面までＧａＮをエッチ
ングで取り去ってＧａＮ核１３を形成する。その上にＧ
ａＮ成長層８で再成長することによって、ＧａＮ核１３
を埋め込み平坦化する横方向成長が生じ、埋め込まれ平
坦化する。
により作製した窒化物半導体基板である。（ａ）はPend
eo Epitaxy用にサファイア基板１上にＧａＮを成長し、
一部ＧａＮ成長層を残し、基板界面までＧａＮをエッチ
ングで取り去ってＧａＮ核１３を形成する。その上にＧ
ａＮ成長層８で再成長することによって、ＧａＮ核１３
を埋め込み平坦化する横方向成長が生じ、埋め込まれ平
坦化する。
【０００７】（ｂ）はPendeo Epitaxy技術によって成長
したＧａＮ成長層の断面透過電子顕微鏡写真をもとに描
いた転位の伝播の様子を示している。ＧａＮ核１３から
上に延びる転位はそのまま再成長層にも引き継がれる。
したＧａＮ成長層の断面透過電子顕微鏡写真をもとに描
いた転位の伝播の様子を示している。ＧａＮ核１３から
上に延びる転位はそのまま再成長層にも引き継がれる。
【０００８】しかし、図４，５（従来の技術）に説明す
るように、従来の選択成長技術ではライン１１およびス
ペース１２のマスクパターンが用いられているため、Ｓ
ｉＯ 2 ３直上のＧａＮ成長層８には依然高い密度で転位
や欠陥が存在するし、Pendeo-epitaxyでは、横方向成長
で形成された部分の転位密度は低いが、垂直に延びる転
位成分を除くことができず、依然、局所的に高密度転位
領域が存在する。
るように、従来の選択成長技術ではライン１１およびス
ペース１２のマスクパターンが用いられているため、Ｓ
ｉＯ 2 ３直上のＧａＮ成長層８には依然高い密度で転位
や欠陥が存在するし、Pendeo-epitaxyでは、横方向成長
で形成された部分の転位密度は低いが、垂直に延びる転
位成分を除くことができず、依然、局所的に高密度転位
領域が存在する。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、従来の選
択成長技術であるELOGやPendeo-epitaxyは、転位密度を
低減化するのに大きな効果はあるものの、基板全面にわ
たって均一に低転位密度を得ることはできなかった。そ
の上に、デバイス構造を作製する場合には、低転位密度
領域を選ぶ必要があった。
択成長技術であるELOGやPendeo-epitaxyは、転位密度を
低減化するのに大きな効果はあるものの、基板全面にわ
たって均一に低転位密度を得ることはできなかった。そ
の上に、デバイス構造を作製する場合には、低転位密度
領域を選ぶ必要があった。
【００１０】本発明はこのような点に鑑みてなされたも
のであり、基板表面の全面にわたって均一な低転位密度
である窒化物半導体基板、および基板表面の全面にわた
って均一に低転位密度の窒化物半導体結晶を成長する方
法を提供することを目的とする。
のであり、基板表面の全面にわたって均一な低転位密度
である窒化物半導体基板、および基板表面の全面にわた
って均一に低転位密度の窒化物半導体結晶を成長する方
法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明は、（０００１）
面もしくは（０００１）面から数度傾斜した面方位を持
つサファイアもしくはＳｉＣ基板上に、通常の成長方法
で窒化物である窒化ガリウムを成長し、その成長した窒
化ガリウム（０００１）表面の３つの等価な＜１１２０
＞方向に、ＳｉＯ2 などのマスク材で、開口部が正三角
形を形成するように等間隔にマスクストライプを形成
し、窒化ガリウムを成長する。正三角形の開口部に三角
錐が形成した時点で成長を中断し、マスクストライプな
らびにマスクストライプ下地の窒化ガリウムを除去した
後に、窒化ガリウムをはじめとする窒化物半導体を成長
する。
面もしくは（０００１）面から数度傾斜した面方位を持
つサファイアもしくはＳｉＣ基板上に、通常の成長方法
で窒化物である窒化ガリウムを成長し、その成長した窒
化ガリウム（０００１）表面の３つの等価な＜１１２０
＞方向に、ＳｉＯ2 などのマスク材で、開口部が正三角
形を形成するように等間隔にマスクストライプを形成
し、窒化ガリウムを成長する。正三角形の開口部に三角
錐が形成した時点で成長を中断し、マスクストライプな
らびにマスクストライプ下地の窒化ガリウムを除去した
後に、窒化ガリウムをはじめとする窒化物半導体を成長
する。
【００１２】
【発明の実施の形態】上記課題を解決するために本発明
の窒化物半導体基板は、（０００１）面又は（０００
１）から数度傾斜した面方位を持つ基板上に島状の第一
の窒化物層を有し、前記第一の窒化物層上に、前記第一
の窒化物層の（０００１）面の３つの等価な＜１１２０
＞方向の辺と３つの等価な（１１０１）面を有する第二
の窒化物層を有し、さらに前記第一、第二の窒化物層を
覆う第三の窒化物層を有することに特徴を有している。
の窒化物半導体基板は、（０００１）面又は（０００
１）から数度傾斜した面方位を持つ基板上に島状の第一
の窒化物層を有し、前記第一の窒化物層上に、前記第一
の窒化物層の（０００１）面の３つの等価な＜１１２０
＞方向の辺と３つの等価な（１１０１）面を有する第二
の窒化物層を有し、さらに前記第一、第二の窒化物層を
覆う第三の窒化物層を有することに特徴を有している。
【００１３】また、本発明の窒化物半導体基板は、前記
基板はサファイアであることに特徴を有している。
基板はサファイアであることに特徴を有している。
【００１４】さらに、本発明の窒化物半導体基板は、前
記基板はＳｉＣであることに特徴を有している。
記基板はＳｉＣであることに特徴を有している。
【００１５】また、本発明の窒化物半導体基板は、前記
第二の窒化物層は三角錘形状を有することに特徴を有し
ている。
第二の窒化物層は三角錘形状を有することに特徴を有し
ている。
【００１６】さらに、本発明の窒化物半導体基板は、前
記第二の窒化物層は六角錘形状を有することに特徴を有
している。
記第二の窒化物層は六角錘形状を有することに特徴を有
している。
【００１７】本発明の窒化物半導体基板の製造方法は、
（０００１）面又は（０００１）から数度傾斜した面方
位を持つ基板上に窒化物層を成長し、その成長した窒化
物層の（０００１）面の３つの等価な＜１１２０＞方向
の辺に正三角形あるいは正六角形を形成するように等間
隔にマスクストライプを形成し、その上に窒化物層を成
長することに特徴を有している。
（０００１）面又は（０００１）から数度傾斜した面方
位を持つ基板上に窒化物層を成長し、その成長した窒化
物層の（０００１）面の３つの等価な＜１１２０＞方向
の辺に正三角形あるいは正六角形を形成するように等間
隔にマスクストライプを形成し、その上に窒化物層を成
長することに特徴を有している。
【００１８】また、本発明の窒化物半導体基板の製造方
法は、マスクストライプ上に窒化物層を成長する工程に
おいて、マスク材で覆われていない開口部に窒化物層が
島状に形成した時点で成長を中断し、マスクストライプ
ならびにマスクストライプ下地の窒化物層を除去した後
に窒化物層をさらに成長することに特徴を有している。
法は、マスクストライプ上に窒化物層を成長する工程に
おいて、マスク材で覆われていない開口部に窒化物層が
島状に形成した時点で成長を中断し、マスクストライプ
ならびにマスクストライプ下地の窒化物層を除去した後
に窒化物層をさらに成長することに特徴を有している。
【００１９】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づいて説
明する。図１は、本発明の第１実施例における窒化物半
導体の構造およびその製造方法を説明する図である。
（ａ）はサファイア基板１やＳｉＣ基板上に第一の窒化
物層であるＧａＮ層２を設け、その上にＳｉＯ2 ３で等
価な３つの＜１１２０＞方向に、開口部が正三角形にな
るように、２μｍ／８μｍのラインとスペースからなる
マスクストライプ４を形成した平面図である。
明する。図１は、本発明の第１実施例における窒化物半
導体の構造およびその製造方法を説明する図である。
（ａ）はサファイア基板１やＳｉＣ基板上に第一の窒化
物層であるＧａＮ層２を設け、その上にＳｉＯ2 ３で等
価な３つの＜１１２０＞方向に、開口部が正三角形にな
るように、２μｍ／８μｍのラインとスペースからなる
マスクストライプ４を形成した平面図である。
【００２０】（０００１）面もしくは（０００１）面か
ら数度傾斜した面方位を持つサファイア基板１もしくは
ＳｉＣ基板を用い、水素キャリアガス中で１０００℃に
加熱された基板上にアンモニアとトリメチルガリウムを
供給するＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）により、
ＡｌＮバッファ層を成長後、膜厚１〜２μｍのＧａＮ２
を成長する。その成長したＧａＮ２の（０００１）面の
３つの等価な＜１１２０＞方向に、ＳｉＯ2 ３マスク材
で、たとえばマスク幅２μｍ、開口部が一辺８μｍの正
三角形になるように等間隔にマスクストライプ４を形成
する。
ら数度傾斜した面方位を持つサファイア基板１もしくは
ＳｉＣ基板を用い、水素キャリアガス中で１０００℃に
加熱された基板上にアンモニアとトリメチルガリウムを
供給するＭＯＶＰＥ法（有機金属気相成長法）により、
ＡｌＮバッファ層を成長後、膜厚１〜２μｍのＧａＮ２
を成長する。その成長したＧａＮ２の（０００１）面の
３つの等価な＜１１２０＞方向に、ＳｉＯ2 ３マスク材
で、たとえばマスク幅２μｍ、開口部が一辺８μｍの正
三角形になるように等間隔にマスクストライプ４を形成
する。
【００２１】（ｂ）は、サファイア基板１上のＧａＮ層
２上に形成したマスクストライプ４による正三角形開口
部にＧａＮを成長し、第二の窒化物層である三角錐Ｇａ
Ｎ成長層５を形成した断面図である。ＧａＮをＭＯＶＰ
Ｅ法により、そのマスクストライプ４上に成長すると、
まず開口部にのみ成長し、３つの等価な（１１０１）面
で囲まれた三角錐ＧａＮ成長層５が形成される。
２上に形成したマスクストライプ４による正三角形開口
部にＧａＮを成長し、第二の窒化物層である三角錐Ｇａ
Ｎ成長層５を形成した断面図である。ＧａＮをＭＯＶＰ
Ｅ法により、そのマスクストライプ４上に成長すると、
まず開口部にのみ成長し、３つの等価な（１１０１）面
で囲まれた三角錐ＧａＮ成長層５が形成される。
【００２２】（ｃ）は、サファイア基板１上に島状Ｇａ
Ｎ７を設け、島状ＧａＮ７上に三角錐ＧａＮ成長層５を
設け、三角錐ＧａＮ成長層５上にレジストマスク６を形
成した断面図である。フッ酸でＳｉＯ2 ３マスクを除去
し、リソグラフィーにより三角錐ＧａＮ成長層５を保護
するようにレジストマスク６を形成し、塩素によるドラ
イエッチングでマスクストライプ４下のＧａＮを除去
し、サファイア基板１面を出す。
Ｎ７を設け、島状ＧａＮ７上に三角錐ＧａＮ成長層５を
設け、三角錐ＧａＮ成長層５上にレジストマスク６を形
成した断面図である。フッ酸でＳｉＯ2 ３マスクを除去
し、リソグラフィーにより三角錐ＧａＮ成長層５を保護
するようにレジストマスク６を形成し、塩素によるドラ
イエッチングでマスクストライプ４下のＧａＮを除去
し、サファイア基板１面を出す。
【００２３】（ｄ）は、その上に第三の窒化物層である
ＧａＮ成長層８を設けた断面図である。レジストマスク
６を除去し、ＧａＮ成長層８をＭＯＶＰＥ法で成長する
と、三角錐を埋め込むように、横方向成長が促進され、
約２０μｍ成長すると、平坦になる。
ＧａＮ成長層８を設けた断面図である。レジストマスク
６を除去し、ＧａＮ成長層８をＭＯＶＰＥ法で成長する
と、三角錐を埋め込むように、横方向成長が促進され、
約２０μｍ成長すると、平坦になる。
【００２４】図２は、第１実施例により作製したＧａＮ
膜の＜１１２０＞方向から観察した断面透過電子顕微鏡
像をもとに描いた転位伝播の様子を示す図である。図に
よって、基板全面にわたって低転位密度が得られる機構
を説明する。転位は高密度にサファイア基板１もしくは
ＳｉＣ基板界面からほぼ垂直に上に延び、三角錐ＧａＮ
成長層５を形成する斜め（１１０１）面に到達すると向
きを水平方向に変える。三角錐ＧａＮ成長層５の頂上付
近に到達した転位は上に延びるが、その密度は小さい。
すなわち、三角錐ＧａＮ成長層５中の転位は内部では垂
直に延びるが、斜面で曲げられ表面に伝播する転位は少
ない。その結果ＧａＮ成長層８表面には、全面にわたっ
て転位密度として１０7 ｃｍ-2以下の低転位領域を形成
できる。
膜の＜１１２０＞方向から観察した断面透過電子顕微鏡
像をもとに描いた転位伝播の様子を示す図である。図に
よって、基板全面にわたって低転位密度が得られる機構
を説明する。転位は高密度にサファイア基板１もしくは
ＳｉＣ基板界面からほぼ垂直に上に延び、三角錐ＧａＮ
成長層５を形成する斜め（１１０１）面に到達すると向
きを水平方向に変える。三角錐ＧａＮ成長層５の頂上付
近に到達した転位は上に延びるが、その密度は小さい。
すなわち、三角錐ＧａＮ成長層５中の転位は内部では垂
直に延びるが、斜面で曲げられ表面に伝播する転位は少
ない。その結果ＧａＮ成長層８表面には、全面にわたっ
て転位密度として１０7 ｃｍ-2以下の低転位領域を形成
できる。
【００２５】図３は、本発明の第２実施例で使用される
マスクストライプの図である。マスクパターンとして図
に示したような正六角形のハニカムパターンを用い、六
角錐構造を成長させることによっても、低転位化につい
て同様の効果が確認された。開口部が正六角形のハニカ
ム構造のＳｉＯ2 ３のマスクストライプ９は、２μｍ／
８μｍのラインとスペースからなるマスクパターンであ
る。この場合、六角錐が成長し、三角錐と同様の原理
で、転位が、六角錐斜面で曲げられ表面に伝播する転位
は少なく、密度として１０7 ｃｍ-2以下が得られる。
マスクストライプの図である。マスクパターンとして図
に示したような正六角形のハニカムパターンを用い、六
角錐構造を成長させることによっても、低転位化につい
て同様の効果が確認された。開口部が正六角形のハニカ
ム構造のＳｉＯ2 ３のマスクストライプ９は、２μｍ／
８μｍのラインとスペースからなるマスクパターンであ
る。この場合、六角錐が成長し、三角錐と同様の原理
で、転位が、六角錐斜面で曲げられ表面に伝播する転位
は少なく、密度として１０7 ｃｍ-2以下が得られる。
【００２６】
【発明の効果】以上説明したように、本発明は、マスク
パターン開口部に三角錐あるいは六角錐構造のＧａＮ層
がまず形成され、続いて横方向成長によるＧａＮ層によ
りこれら錐構造のＧａＮ層が埋め込まれる成長様式を取
る。基板界面から垂直に延びる転位は、錐構造の斜面に
到達すると曲がる性質を持つため、ほとんどの転位は、
表面に到達せず、その結果、基板全面にわたって密度１
０7 ｃｍ-2以下の低転位密度が実現される。
パターン開口部に三角錐あるいは六角錐構造のＧａＮ層
がまず形成され、続いて横方向成長によるＧａＮ層によ
りこれら錐構造のＧａＮ層が埋め込まれる成長様式を取
る。基板界面から垂直に延びる転位は、錐構造の斜面に
到達すると曲がる性質を持つため、ほとんどの転位は、
表面に到達せず、その結果、基板全面にわたって密度１
０7 ｃｍ-2以下の低転位密度が実現される。
【図１】（ａ）〜（ｄ）は、本発明の第１実施例におけ
る窒化物半導体の構造およびその製造方法を説明する図
である。
る窒化物半導体の構造およびその製造方法を説明する図
である。
【図２】第１実施例により作製したＧａＮ膜の＜１１２
０＞方向から観察した断面透過電子顕微鏡像をもとに描
いた転位伝播の様子を示す図である。
０＞方向から観察した断面透過電子顕微鏡像をもとに描
いた転位伝播の様子を示す図である。
【図３】本発明の第２実施例で使用されるマスクストラ
イプの図である。
イプの図である。
【図４】（ａ），（ｂ）は、従来技術におけるELOGによ
り作製した窒化物半導体基板である。
り作製した窒化物半導体基板である。
【図５】（ａ），（ｂ）は、従来技術におけるPendeo E
pitaxyにより作製した窒化物半導体基板である。
pitaxyにより作製した窒化物半導体基板である。
１ サファイア基板 ２ ＧａＮ層 ３ ＳｉＯ2 ４ マスクストライプ（マスクパターン） ５ 三角錐ＧａＮ成長層 ６ レジストマスク ７ 島状ＧａＮ層 ８ ＧａＮ成長層 ９ マスクストライプ（マスクパターン） １１ ライン １２ スペース １３ ＧａＮ核
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 康之 東京都千代田区大手町二丁目３番１号 日 本電信電話株式会社内 Ｆターム(参考） 4G077 AA03 BE15 DB08 ED04 HA02 5F041 CA23 CA40 CA65 CA77 5F045 AA04 AB14 AB32 AC08 AC12 AD14 AF02 AF09 AF13 AF20 BB12 DA53 DB02 HA14 5F073 CA07 CB04 CB05 CB07 DA05 DA35 EA29
Claims (7)
- 【請求項１】 （０００１）面又は（０００１）から数
度傾斜した面方位を持つ基板上に島状の第一の窒化物層
を有し、 前記第一の窒化物層上に、前記第一の窒化物層の（００
０１）面の３つの等価な＜１１２０＞（下線は上線の代
用である）方向の辺と３つの等価な（１１０１）（下線
は上線の代用である）面を有する第二の窒化物層を有
し、 さらに前記第一、第二の窒化物層を覆う第三の窒化物層
を有することを特徴とする窒化物半導体基板。 - 【請求項２】 前記基板はサファイアであることを特徴
とする請求項１に記載の窒化物半導体基板。 - 【請求項３】 前記基板はＳｉＣであることを特徴とす
る請求項１に記載の窒化物半導体基板。 - 【請求項４】 前記第二の窒化物層は三角錘形状を有す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒
化物半導体基板。 - 【請求項５】 前記第二の窒化物層は六角錘形状を有す
ることを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載の窒
化物半導体基板。 - 【請求項６】 （０００１）面又は（０００１）から数
度傾斜した面方位を持つ基板上に窒化物層を成長し、 その成長した窒化物層の（０００１）面の３つの等価な
＜１１２０＞方向の辺に正三角形あるいは正六角形を形
成するように等間隔にマスクストライプを形成し、 その上に窒化物層を成長することを特徴とする窒化物半
導体基板の製造方法。 - 【請求項７】 前記マスクストライプ上に窒化物層を成
長する工程において、 マスク材で覆われていない開口部に窒化物層が島状に形
成した時点で成長を中断し、 マスクストライプならびにマスクストライプ下地の窒化
物層を除去した後に窒化物層をさらに成長することを特
徴とする請求項６に記載の窒化物半導体基板の製造方
法。
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Cited By (25)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002078069A1 (fr) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Sony Corporation | Element de semi-conducteur au nitrure |
| WO2003089696A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-30 | The Regents Of The University Of California | Dislocation reduction in non-polar gallium nitride thin films |
| JP2004508268A (ja) * | 2000-09-06 | 2004-03-18 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレーテッド | 欠陥の少ない、亀裂のないエピタキシャル膜を不整合基板上に形成する方法 |
| JP3515974B2 (ja) | 2001-06-13 | 2004-04-05 | 松下電器産業株式会社 | 窒化物半導体、その製造方法及び窒化物半導体素子 |
| US7186302B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-03-06 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US7208393B2 (en) | 2002-04-15 | 2007-04-24 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar reduced dislocation density m-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US7220658B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-05-22 | The Regents Of The University Of California | Growth of reduced dislocation density non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| EP1834349A1 (en) * | 2004-12-14 | 2007-09-19 | Optogan OY | Semiconductor substrate, semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor substrate |
| JP2008078169A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子、半導体発光装置および製造方法 |
| US7361576B2 (en) | 2005-05-31 | 2008-04-22 | The Regents Of The University Of California | Defect reduction of non-polar and semi-polar III-Nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO) |
| US7399687B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-07-15 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Substrate of gallium nitride single crystal and process for producing the same |
| US7427555B2 (en) | 2002-12-16 | 2008-09-23 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar, non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US7504274B2 (en) | 2004-05-10 | 2009-03-17 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US7550775B2 (en) * | 2006-01-16 | 2009-06-23 | Sony Corporation | GaN semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same |
| US7566580B2 (en) | 2006-11-15 | 2009-07-28 | The Regents Of The University Of California | Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face GaN, InN, and AIN and their alloys by metal organic chemical vapor deposition |
| CN100563036C (zh) * | 2007-07-11 | 2009-11-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法 |
| JP4461227B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-05-12 | 株式会社 東北テクノアーチ | 半導体基板の製造方法 |
| JP4461228B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-05-12 | 株式会社 東北テクノアーチ | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP2011046548A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Corp | テンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて育成した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置 |
| US7956360B2 (en) | 2004-06-03 | 2011-06-07 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar reduced dislocation density M-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US20110210425A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-01 | Jie Su | Formation of group iii-v material layers on patterned substrates |
| US8193020B2 (en) | 2006-11-15 | 2012-06-05 | The Regents Of The University Of California | Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face GaN, InN, and AlN and their alloys by metal organic chemical vapor deposition |
| US8809867B2 (en) | 2002-04-15 | 2014-08-19 | The Regents Of The University Of California | Dislocation reduction in non-polar III-nitride thin films |
| US8890170B2 (en) | 2010-11-15 | 2014-11-18 | Hoya Corporation | Silicon carbide substrate, semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide substrate |
| JP2016500915A (ja) * | 2012-09-27 | 2016-01-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス素子、およびオプトエレクトロニクス素子の製造方法 |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000068110A patent/JP3557441B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (43)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2004508268A (ja) * | 2000-09-06 | 2004-03-18 | シービーエル テクノロジーズ インコーポレーテッド | 欠陥の少ない、亀裂のないエピタキシャル膜を不整合基板上に形成する方法 |
| WO2002078069A1 (fr) * | 2001-03-27 | 2002-10-03 | Sony Corporation | Element de semi-conducteur au nitrure |
| US6921673B2 (en) | 2001-03-27 | 2005-07-26 | Sony Corporation | Nitride semiconductor device and method of manufacturing the same |
| JP3515974B2 (ja) | 2001-06-13 | 2004-04-05 | 松下電器産業株式会社 | 窒化物半導体、その製造方法及び窒化物半導体素子 |
| US9039834B2 (en) | 2002-04-15 | 2015-05-26 | The Regents Of The University Of California | Non-polar gallium nitride thin films grown by metalorganic chemical vapor deposition |
| US8809867B2 (en) | 2002-04-15 | 2014-08-19 | The Regents Of The University Of California | Dislocation reduction in non-polar III-nitride thin films |
| US7982208B2 (en) | 2002-04-15 | 2011-07-19 | The Regents Of The University Of California | Non-polar (Al,B,In,Ga)N quantum well and heterostructure materials and devices |
| US7091514B2 (en) | 2002-04-15 | 2006-08-15 | The Regents Of The University Of California | Non-polar (Al,B,In,Ga)N quantum well and heterostructure materials and devices |
| WO2003089696A1 (en) * | 2002-04-15 | 2003-10-30 | The Regents Of The University Of California | Dislocation reduction in non-polar gallium nitride thin films |
| US7208393B2 (en) | 2002-04-15 | 2007-04-24 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar reduced dislocation density m-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US8188458B2 (en) | 2002-04-15 | 2012-05-29 | The Regents Of The University Of California | Non-polar (Al,B,In,Ga)N quantum well and heterostructure materials and devices |
| US6900070B2 (en) | 2002-04-15 | 2005-05-31 | The Regents Of The University Of California | Dislocation reduction in non-polar gallium nitride thin films |
| US7186302B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-03-06 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US7847293B2 (en) | 2002-12-16 | 2010-12-07 | The Regents Of The University Of California | Growth of reduced dislocation density non-polar gallium nitride |
| US7427555B2 (en) | 2002-12-16 | 2008-09-23 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar, non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US8450192B2 (en) | 2002-12-16 | 2013-05-28 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar, non-polar, group-III nitride films |
| US7220658B2 (en) | 2002-12-16 | 2007-05-22 | The Regents Of The University Of California | Growth of reduced dislocation density non-polar gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| US7399687B2 (en) | 2003-03-07 | 2008-07-15 | Sumitomo Chemical Company, Limited | Substrate of gallium nitride single crystal and process for producing the same |
| US7504274B2 (en) | 2004-05-10 | 2009-03-17 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US8502246B2 (en) | 2004-05-10 | 2013-08-06 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US8882935B2 (en) | 2004-05-10 | 2014-11-11 | The Regents Of The University Of California | Fabrication of nonpolar indium gallium nitride thin films, heterostructures, and devices by metalorganic chemical vapor deposition |
| US7956360B2 (en) | 2004-06-03 | 2011-06-07 | The Regents Of The University Of California | Growth of planar reduced dislocation density M-plane gallium nitride by hydride vapor phase epitaxy |
| EP1834349A1 (en) * | 2004-12-14 | 2007-09-19 | Optogan OY | Semiconductor substrate, semiconductor device and method of manufacturing a semiconductor substrate |
| KR101159156B1 (ko) * | 2004-12-14 | 2012-06-26 | 옵토건 오와이 | 반도체 기판, 반도체 장치 및 반도체 기판의 제조 방법 |
| JP2008523635A (ja) * | 2004-12-14 | 2008-07-03 | オプトガン オイ | 半導体基板、半導体装置、および半導体基板の製造方法 |
| US7361576B2 (en) | 2005-05-31 | 2008-04-22 | The Regents Of The University Of California | Defect reduction of non-polar and semi-polar III-Nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO) |
| US7955983B2 (en) | 2005-05-31 | 2011-06-07 | The Regents Of The University Of California | Defect reduction of non-polar and semi-polar III-nitrides with sidewall lateral epitaxial overgrowth (SLEO) |
| US7550775B2 (en) * | 2006-01-16 | 2009-06-23 | Sony Corporation | GaN semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same |
| JP2008078169A (ja) * | 2006-09-19 | 2008-04-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 半導体発光素子、半導体発光装置および製造方法 |
| US7566580B2 (en) | 2006-11-15 | 2009-07-28 | The Regents Of The University Of California | Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face GaN, InN, and AIN and their alloys by metal organic chemical vapor deposition |
| US8193020B2 (en) | 2006-11-15 | 2012-06-05 | The Regents Of The University Of California | Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face GaN, InN, and AlN and their alloys by metal organic chemical vapor deposition |
| US8455885B2 (en) | 2006-11-15 | 2013-06-04 | The Regents Of The University Of California | Method for heteroepitaxial growth of high-quality N-face gallium nitride, indium nitride, and aluminum nitride and their alloys by metal organic chemical vapor deposition |
| CN100563036C (zh) * | 2007-07-11 | 2009-11-25 | 中国科学院半导体研究所 | 一种利用图形化衬底提高GaN基LED发光效率的方法 |
| JP2010239049A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP2010239048A (ja) * | 2009-03-31 | 2010-10-21 | Tohoku Techno Arch Co Ltd | 半導体基板の製造方法 |
| JP4461227B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-05-12 | 株式会社 東北テクノアーチ | 半導体基板の製造方法 |
| JP4461228B1 (ja) * | 2009-03-31 | 2010-05-12 | 株式会社 東北テクノアーチ | 半導体デバイスの製造方法 |
| JP2011046548A (ja) * | 2009-08-26 | 2011-03-10 | Panasonic Corp | テンプレートと、このテンプレートの製造方法と、このテンプレートを用いて育成した結晶と、この結晶の製造方法および製造装置 |
| US8765501B2 (en) * | 2010-03-01 | 2014-07-01 | Applied Materials, Inc. | Formation of group III-V material layers on patterned substrates |
| US20110210425A1 (en) * | 2010-03-01 | 2011-09-01 | Jie Su | Formation of group iii-v material layers on patterned substrates |
| US9196795B2 (en) | 2010-03-01 | 2015-11-24 | Applied Materials, Inc. | Formation of group III-V material layers on patterned substrates |
| US8890170B2 (en) | 2010-11-15 | 2014-11-18 | Hoya Corporation | Silicon carbide substrate, semiconductor device and method for manufacturing silicon carbide substrate |
| JP2016500915A (ja) * | 2012-09-27 | 2016-01-14 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | オプトエレクトロニクス素子、およびオプトエレクトロニクス素子の製造方法 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3557441B2 (ja) | 2004-08-25 |
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