JP2002335009A - 半導体装置の製造方法 - Google Patents
半導体装置の製造方法Info
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- JP2002335009A JP2002335009A JP2001136899A JP2001136899A JP2002335009A JP 2002335009 A JP2002335009 A JP 2002335009A JP 2001136899 A JP2001136899 A JP 2001136899A JP 2001136899 A JP2001136899 A JP 2001136899A JP 2002335009 A JP2002335009 A JP 2002335009A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 新たな製造方法によりエピタキシャル成長用
の種結晶となる基板を作製し、その上に半導体層をエピ
タキシャル成長させる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第１の半導体材料からなる単結晶の仮の
基板を準備する。この仮の基板の表面上に、液相エピタ
キシャル成長法により、第１の半導体材料とは異なる第
２の半導体材料からなる支持層を成長させる。仮の基板
を除去し、支持層を残す。支持層の表面上に、第１の半
導体材料とは異なる第３の半導体材料からなる第１の層
をエピタキシャル成長させる。
の種結晶となる基板を作製し、その上に半導体層をエピ
タキシャル成長させる半導体装置の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 第１の半導体材料からなる単結晶の仮の
基板を準備する。この仮の基板の表面上に、液相エピタ
キシャル成長法により、第１の半導体材料とは異なる第
２の半導体材料からなる支持層を成長させる。仮の基板
を除去し、支持層を残す。支持層の表面上に、第１の半
導体材料とは異なる第３の半導体材料からなる第１の層
をエピタキシャル成長させる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、半導体装置の製造
方法に関し、特にバルク状単結晶基板を作製することが
困難な半導体材料で形成された基板上に、半導体層をエ
ピタキシャル成長させ半導体装置を製造する方法に関す
る。
方法に関し、特にバルク状単結晶基板を作製することが
困難な半導体材料で形成された基板上に、半導体層をエ
ピタキシャル成長させ半導体装置を製造する方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】シリコンを用いたフォトダイオードの受
光感度が高い赤外波長領域（波長９２０ｎｍ以下の赤外
領域）の光を出力する素子として、ＺｎドープのＧａＡ
ｓ層をＡｌＧａＡｓ層で挟んだダブルへテロ型発光ダイ
オードが知られている。このダブルへテロ構造は、通常
ＧａＡｓ基板上に形成される。ＧａＡｓの発光層で発光
した光は、ＧａＡｓ基板で吸収されてしまう。従って、
基板側に光を取り出すことができない。
光感度が高い赤外波長領域（波長９２０ｎｍ以下の赤外
領域）の光を出力する素子として、ＺｎドープのＧａＡ
ｓ層をＡｌＧａＡｓ層で挟んだダブルへテロ型発光ダイ
オードが知られている。このダブルへテロ構造は、通常
ＧａＡｓ基板上に形成される。ＧａＡｓの発光層で発光
した光は、ＧａＡｓ基板で吸収されてしまう。従って、
基板側に光を取り出すことができない。
【０００３】ＧａＡｓ基板上にｎ型のＡｌＧａＡｓクラ
ッド層とｐ型のＧａＡｓ活性層とｐ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層とを液相エピタキシャル成長法により形成し、
その後ＧａＡｓ基板を機械研磨等により除去する技術が
知られている（特開昭６３−３１２６８５号公報の従来
技術参照）。しかし、この方法では高効率でかつ高速動
作可能な発光素子を得ることが困難である。
ッド層とｐ型のＧａＡｓ活性層とｐ型のＡｌＧａＡｓク
ラッド層とを液相エピタキシャル成長法により形成し、
その後ＧａＡｓ基板を機械研磨等により除去する技術が
知られている（特開昭６３−３１２６８５号公報の従来
技術参照）。しかし、この方法では高効率でかつ高速動
作可能な発光素子を得ることが困難である。
【０００４】また、特開昭６３−３１２６８５号公報
に、ＡｌＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓクラッド層と
ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ活性層を有機金属化学気相
成長（ＭＯＣＶＤ）により形成する技術が開示されてい
る。しかし、ＡｌＧａＡｓ基板を用意すると記載されて
いるのみで、ＡｌＧａＡｓ基板の製造方法については何
ら記載されていない。
に、ＡｌＧａＡｓ基板上に、ＡｌＧａＡｓクラッド層と
ＡｌＧａＡｓまたはＧａＡｓ活性層を有機金属化学気相
成長（ＭＯＣＶＤ）により形成する技術が開示されてい
る。しかし、ＡｌＧａＡｓ基板を用意すると記載されて
いるのみで、ＡｌＧａＡｓ基板の製造方法については何
ら記載されていない。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、新た
な製造方法によりエピタキシャル成長用の種結晶となる
基板を作製し、その上に半導体層をエピタキシャル成長
させる半導体装置の製造方法を提供することである。
な製造方法によりエピタキシャル成長用の種結晶となる
基板を作製し、その上に半導体層をエピタキシャル成長
させる半導体装置の製造方法を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の一観点による
と、第１の半導体材料からなる単結晶の仮の基板を準備
する工程と、前記仮の基板の表面上に、液相エピタキシ
ャル成長法により、前記第１の半導体材料とは異なる第
２の半導体材料からなる支持層を成長させる工程と、前
記仮の基板を除去し、前記支持層を残す工程と、前記支
持層の表面上に、前記第１の半導体材料とは異なる第３
の半導体材料からなる第１の層をエピタキシャル成長さ
せる工程とを有する半導体装置の製造方法が提供され
る。
と、第１の半導体材料からなる単結晶の仮の基板を準備
する工程と、前記仮の基板の表面上に、液相エピタキシ
ャル成長法により、前記第１の半導体材料とは異なる第
２の半導体材料からなる支持層を成長させる工程と、前
記仮の基板を除去し、前記支持層を残す工程と、前記支
持層の表面上に、前記第１の半導体材料とは異なる第３
の半導体材料からなる第１の層をエピタキシャル成長さ
せる工程とを有する半導体装置の製造方法が提供され
る。
【０００７】支持層から仮の基板を除去することによ
り、支持層をエピタキシャル成長用の種結晶基板として
用いることができる。仮の基板が除去されているため、
この製造方法は、支持層上に発光層を形成して、支持層
側に光を取り出す場合に特に有効である。
り、支持層をエピタキシャル成長用の種結晶基板として
用いることができる。仮の基板が除去されているため、
この製造方法は、支持層上に発光層を形成して、支持層
側に光を取り出す場合に特に有効である。
【０００８】
【発明の実施の形態】図１及び図２を参照して、本発明
の実施例による半導体装置の製造方法について説明す
る。
の実施例による半導体装置の製造方法について説明す
る。
【０００９】図１（Ａ）に示したＧａＡｓからなる仮の
基板１を準備する。仮の基板１の主面は、ＧａＡｓの
（１００）面である。また、仮の基板１にはＺｎがドー
プされてｐ型導電性が付与されており、その濃度は２〜
５×１０19ｃｍ-3である。
基板１を準備する。仮の基板１の主面は、ＧａＡｓの
（１００）面である。また、仮の基板１にはＺｎがドー
プされてｐ型導電性が付与されており、その濃度は２〜
５×１０19ｃｍ-3である。
【００１０】仮の基板１の主面上に、液相エピタキシャ
ル成長（ＬＰＥ）により、厚さ４０μｍのＡｌ0.26Ｇａ
0.74Ａｓ高濃度層２及び厚さ１５０μｍのＡｌ0.26Ｇａ
0.74Ａｓ低濃度層３を順番に成長させる。この２層を支
持層４と呼ぶこととする。ＬＰＥには、主として温度差
法と徐冷法がある。ここでは、後に説明するように、温
度差法を採用する。成長装置として、例えばスライドボ
ート型のものを用いることができる。高濃度層２及び低
濃度層３には、それぞれＺｎ濃度が１×１０18ｃｍ-3及
び５×１０17ｃｍ-3になるように、成長中にＺｎがドー
プされる。
ル成長（ＬＰＥ）により、厚さ４０μｍのＡｌ0.26Ｇａ
0.74Ａｓ高濃度層２及び厚さ１５０μｍのＡｌ0.26Ｇａ
0.74Ａｓ低濃度層３を順番に成長させる。この２層を支
持層４と呼ぶこととする。ＬＰＥには、主として温度差
法と徐冷法がある。ここでは、後に説明するように、温
度差法を採用する。成長装置として、例えばスライドボ
ート型のものを用いることができる。高濃度層２及び低
濃度層３には、それぞれＺｎ濃度が１×１０18ｃｍ-3及
び５×１０17ｃｍ-3になるように、成長中にＺｎがドー
プされる。
【００１１】用いた成長用溶液は、Ｇａ溶媒中にＧａＡ
ｓ、Ａｌ及びＺｎを溶解させたものである。メルト槽内
に満たされた成長用溶液の上下方向の温度勾配は、約５
℃／ｃｍであり、種結晶が接触する成長用溶液下部の温
度が８３０〜８５０℃である。なお、成長用溶液下部の
温度及び温度勾配は、成長中ほぼ一定に保持される。
ｓ、Ａｌ及びＺｎを溶解させたものである。メルト槽内
に満たされた成長用溶液の上下方向の温度勾配は、約５
℃／ｃｍであり、種結晶が接触する成長用溶液下部の温
度が８３０〜８５０℃である。なお、成長用溶液下部の
温度及び温度勾配は、成長中ほぼ一定に保持される。
【００１２】図１（Ｂ）に示す状態に至るまでの工程を
説明する。図１に示したＧａＡｓからなる仮の基板１を
エッチングして除去する。これにより、支持層４のみが
残る。ＧａＡｓからなる仮の基板１は、アンモニア水と
過酸化水素水とを体積比で２０：１に混合したエッチン
グ液を用いてエッチングすることができる。なお、アン
モニア水の濃度は２８重量％であり、過酸化水素水の濃
度は３１重量％である。
説明する。図１に示したＧａＡｓからなる仮の基板１を
エッチングして除去する。これにより、支持層４のみが
残る。ＧａＡｓからなる仮の基板１は、アンモニア水と
過酸化水素水とを体積比で２０：１に混合したエッチン
グ液を用いてエッチングすることができる。なお、アン
モニア水の濃度は２８重量％であり、過酸化水素水の濃
度は３１重量％である。
【００１３】次に、低濃度層３の表面を研削し、凹凸を
少なくする。さらに、研削された表面を研磨して加工ダ
メージを除去した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）による最
終仕上げを行う。一般に、温度差法で成長させた半導体
層は、徐冷法で成長させた半導体に比べて、表面の平坦
性が悪い。ＣＭＰによる最終仕上げを行うことにより、
表面の平坦性を高めることができる。
少なくする。さらに、研削された表面を研磨して加工ダ
メージを除去した後、化学機械研磨（ＣＭＰ）による最
終仕上げを行う。一般に、温度差法で成長させた半導体
層は、徐冷法で成長させた半導体に比べて、表面の平坦
性が悪い。ＣＭＰによる最終仕上げを行うことにより、
表面の平坦性を高めることができる。
【００１４】図２に示すように、低濃度層３の表面上に
有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）により、ＡｌＧａ
Ａｓバッファ層５からＧａＡｓコンタクト層１２までの
各層を成長させる。バッファ層５は、Ｚｎがドープされ
たｐ型のＡｌ0.26Ｇａ0.74Ａｓで形成され、その厚さは
０．２μｍ、そのＺｎ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
有機金属化学気相成長（ＭＯＣＶＤ）により、ＡｌＧａ
Ａｓバッファ層５からＧａＡｓコンタクト層１２までの
各層を成長させる。バッファ層５は、Ｚｎがドープされ
たｐ型のＡｌ0.26Ｇａ0.74Ａｓで形成され、その厚さは
０．２μｍ、そのＺｎ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
【００１５】下部クラッド層６は、Ｚｎがドープされた
ｐ型のＡｌ0.32Ｇａ0.68Ａｓで形成され、その厚さは
１．０μｍ、そのＺｎ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
下部キャリア閉込層７は、不純物を意図的にドープして
いないＡｌ0.18Ｇａ0.82Ａｓで形成され、その厚さは１
０〜５０ｎｍである。なお、下部キャリア閉込層７のＺ
ｎのバックグラウンド濃度は５×１０16〜１×１０17ｃ
ｍ-3である。
ｐ型のＡｌ0.32Ｇａ0.68Ａｓで形成され、その厚さは
１．０μｍ、そのＺｎ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
下部キャリア閉込層７は、不純物を意図的にドープして
いないＡｌ0.18Ｇａ0.82Ａｓで形成され、その厚さは１
０〜５０ｎｍである。なお、下部キャリア閉込層７のＺ
ｎのバックグラウンド濃度は５×１０16〜１×１０17ｃ
ｍ-3である。
【００１６】活性層８は、ＩｎＧａＡｓで形成され、そ
の厚さは２．４〜５ｎｍである。活性層８のＩｎの組成
比は０．１２〜０．２５である。上部キャリア閉込層９
は、不純物を意図的にドープしていないＡｌ0.18Ｇａ
0.82Ａｓで形成され、その厚さは１０〜５０ｎｍであ
る。上部キャリア閉込層９のＳｉのバックグラウンド濃
度は５×１０16〜１×１０17ｃｍ-3である。上部クラッ
ド層１０は、Ｓｉがドープされたｎ型のＡｌ0.32Ｇａ
0.68Ａｓで形成され、その厚さは５．５μｍ、そのＳｉ
濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
の厚さは２．４〜５ｎｍである。活性層８のＩｎの組成
比は０．１２〜０．２５である。上部キャリア閉込層９
は、不純物を意図的にドープしていないＡｌ0.18Ｇａ
0.82Ａｓで形成され、その厚さは１０〜５０ｎｍであ
る。上部キャリア閉込層９のＳｉのバックグラウンド濃
度は５×１０16〜１×１０17ｃｍ-3である。上部クラッ
ド層１０は、Ｓｉがドープされたｎ型のＡｌ0.32Ｇａ
0.68Ａｓで形成され、その厚さは５．５μｍ、そのＳｉ
濃度は１×１０18ｃｍ-3である。
【００１７】電流拡散層１１は、Ｓｉがドープされたｎ
型のＡｌ0.18Ｇａ0.82Ａｓで形成され、その厚さは４．
５μｍ、そのＳｉ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。コン
タクト層１２は、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＡｓで
形成され、その厚さは０．１μｍ、そのＳｉ濃度は２×
１０18ｃｍ-3である。
型のＡｌ0.18Ｇａ0.82Ａｓで形成され、その厚さは４．
５μｍ、そのＳｉ濃度は１×１０18ｃｍ-3である。コン
タクト層１２は、Ｓｉがドープされたｎ型のＧａＡｓで
形成され、その厚さは０．１μｍ、そのＳｉ濃度は２×
１０18ｃｍ-3である。
【００１８】コンタクト層１２の上に、下から順番にＮ
ｉ層、Ｇｅ層、及びＡｕ層が積層されたｎ側電極１５を
形成する。ｎ側電極１５は、リフトオフ法により例えば
Ｘ字状の平面形状とされる。支持層４の一部を構成する
高濃度層２の表面上に、支持層４側から順番にＡｕ層と
ＡｕＺｎ合金層とが積層されたｐ側電極１６を形成す
る。ｐ側電極１６は、リフトオフ法によりハニカム形状
とされる。
ｉ層、Ｇｅ層、及びＡｕ層が積層されたｎ側電極１５を
形成する。ｎ側電極１５は、リフトオフ法により例えば
Ｘ字状の平面形状とされる。支持層４の一部を構成する
高濃度層２の表面上に、支持層４側から順番にＡｕ層と
ＡｕＺｎ合金層とが積層されたｐ側電極１６を形成す
る。ｐ側電極１６は、リフトオフ法によりハニカム形状
とされる。
【００１９】ｎ側電極１５とｐ側電極１６との間に順方
向バイアスを印加し、活性層８にキャリアを注入するこ
とにより、赤外領域（波長８００〜９２０ｎｍ）の発光
を生じさせることができる。
向バイアスを印加し、活性層８にキャリアを注入するこ
とにより、赤外領域（波長８００〜９２０ｎｍ）の発光
を生じさせることができる。
【００２０】上記実施例では、ＡｌＧａＡｓからなる支
持層４が、物理的支持力を有する基板となるとともに、
ＭＯＣＶＤの種結晶となる。基板材料としてＧａＡｓを
用いていないため、コンタクト層１２側からのみなら
ず、支持層４側からも光を取り出すことができる。な
お、ＧａＡｓからなるコンタクト層１２は非常に薄いた
め、後のチップ化工程における酸処理で除去される。こ
のため、光の取り出しの障害にはならない。活性層８の
発光スペクトルのピークを与える波長が、仮の基板１を
形成する半導体材料のバンドギャップに相当する波長よ
りも短い場合に、特に、仮の基板１を除去する効果が高
い。
持層４が、物理的支持力を有する基板となるとともに、
ＭＯＣＶＤの種結晶となる。基板材料としてＧａＡｓを
用いていないため、コンタクト層１２側からのみなら
ず、支持層４側からも光を取り出すことができる。な
お、ＧａＡｓからなるコンタクト層１２は非常に薄いた
め、後のチップ化工程における酸処理で除去される。こ
のため、光の取り出しの障害にはならない。活性層８の
発光スペクトルのピークを与える波長が、仮の基板１を
形成する半導体材料のバンドギャップに相当する波長よ
りも短い場合に、特に、仮の基板１を除去する効果が高
い。
【００２１】また、下部キャリア閉込層７、活性層８及
び上部キャリア閉込層９がＭＯＣＶＤで形成されてい
る。このため、ＬＰＥで形成する場合に比べて、膜厚の
均一性を高めることができ、高い発光効率を実現するこ
とが可能になる。なお、ＭＯＣＶＤの代わりに分子線エ
ピタキシャル成長（ＭＢＥ）を用いてもよい。
び上部キャリア閉込層９がＭＯＣＶＤで形成されてい
る。このため、ＬＰＥで形成する場合に比べて、膜厚の
均一性を高めることができ、高い発光効率を実現するこ
とが可能になる。なお、ＭＯＣＶＤの代わりに分子線エ
ピタキシャル成長（ＭＢＥ）を用いてもよい。
【００２２】図３に、支持層４の（４００）面のＸ線ロ
ッキングカーブの半値幅と出力維持率との関係を示す。
横軸はＸ線ロッキングカーブの半値幅を単位「逆セカン
ト（ａｒｃ ｓｅｃ）」で表し、縦軸は出力維持率を単
位「％」で表す。出力維持率は、初期状態の光出力を基
準としたときの、１０００時間通電後の光出力の相対値
である。
ッキングカーブの半値幅と出力維持率との関係を示す。
横軸はＸ線ロッキングカーブの半値幅を単位「逆セカン
ト（ａｒｃ ｓｅｃ）」で表し、縦軸は出力維持率を単
位「％」で表す。出力維持率は、初期状態の光出力を基
準としたときの、１０００時間通電後の光出力の相対値
である。
【００２３】支持層４のＸ線ロッキングカーブの半値幅
は、支持層４の研削、研磨、及びＣＭＰ条件によって変
動する。例えば、研削時のグラインダ粒度を細かくする
と、研削による結晶性の低下を抑制することができる。
は、支持層４の研削、研磨、及びＣＭＰ条件によって変
動する。例えば、研削時のグラインダ粒度を細かくする
と、研削による結晶性の低下を抑制することができる。
【００２４】Ｘ線ロッキングカーブの半値幅が増大する
に従って出力維持率が低下していることがわかる。一般
的に、出力維持率７０％以上を確保することが望まれ
る。このために、支持層４の（４００）面のＸ線ロッキ
ングカーブの半値幅の逆セカントが１００以下になるよ
うにすることが好ましい。
に従って出力維持率が低下していることがわかる。一般
的に、出力維持率７０％以上を確保することが望まれ
る。このために、支持層４の（４００）面のＸ線ロッキ
ングカーブの半値幅の逆セカントが１００以下になるよ
うにすることが好ましい。
【００２５】図４（Ａ）の右図は、深さ方向に関するＡ
ｌ組成比の分布を示す。横軸は、支持層４の表面からの
深さを単位「μｍ」で表し、右縦軸はＡｌ組成比を表
す。なお、上記実施例では、支持層４のＡｌの組成比を
０．２としたが、図４（Ａ）に示されている試料は、Ａ
ｌ組成比が０．２８になるように制御されたものであ
る。温度差法で成長させると、成長最表面の温度がほぼ
一定に保たれるため、Ａｌ組成比をほぼ一定にすること
ができる。
ｌ組成比の分布を示す。横軸は、支持層４の表面からの
深さを単位「μｍ」で表し、右縦軸はＡｌ組成比を表
す。なお、上記実施例では、支持層４のＡｌの組成比を
０．２としたが、図４（Ａ）に示されている試料は、Ａ
ｌ組成比が０．２８になるように制御されたものであ
る。温度差法で成長させると、成長最表面の温度がほぼ
一定に保たれるため、Ａｌ組成比をほぼ一定にすること
ができる。
【００２６】図４（Ｂ）の左図は、活性層８の発光スペ
クトルの一例を示す。縦軸は波長を表し、その目盛は、
右図の縦軸のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＡｓのバンド
ギャップ相当の波長に対応する。横軸は発光強度を表
す。発光スペクトルのほとんどの部分が、支持層４のＡ
ｌ組成比０．２８に対応する波長よりも長波長側に位置
する。このため、活性層４で発光した光は、支持層４に
ほとんど吸収されることなく、支持層４を透過する。こ
のため、支持層４側に光を効率的に取り出すことができ
る。
クトルの一例を示す。縦軸は波長を表し、その目盛は、
右図の縦軸のＡｌ組成比を有するＡｌＧａＡｓのバンド
ギャップ相当の波長に対応する。横軸は発光強度を表
す。発光スペクトルのほとんどの部分が、支持層４のＡ
ｌ組成比０．２８に対応する波長よりも長波長側に位置
する。このため、活性層４で発光した光は、支持層４に
ほとんど吸収されることなく、支持層４を透過する。こ
のため、支持層４側に光を効率的に取り出すことができ
る。
【００２７】図４（Ｂ）に、比較例として、徐冷法でＡ
ｌＧａＡｓ層を成長させた場合のＡｌ組成比の分布を示
す。徐冷法を用いると、成長最表面の温度が変動するた
め、Ａｌ組成比も変動する。ある温度まで低下した後再
加熱すると、Ａｌ組成比が不連続に変化する。このた
め、Ａｌ組成比の分布が三角波状になる。このため、例
えばＡｌ組成比が０．２８になるように制御しても、組
成比が０．２８以下になる部分も現れる。Ａｌ組成比が
０．２８以下の部分は、活性層８から放出された光のう
ち一部（図４（Ｂ）の発光スペクトルのＬの部分）を吸
収してしまう。このため、支持層４側への光の取り出し
効率が低下してしまう。
ｌＧａＡｓ層を成長させた場合のＡｌ組成比の分布を示
す。徐冷法を用いると、成長最表面の温度が変動するた
め、Ａｌ組成比も変動する。ある温度まで低下した後再
加熱すると、Ａｌ組成比が不連続に変化する。このた
め、Ａｌ組成比の分布が三角波状になる。このため、例
えばＡｌ組成比が０．２８になるように制御しても、組
成比が０．２８以下になる部分も現れる。Ａｌ組成比が
０．２８以下の部分は、活性層８から放出された光のう
ち一部（図４（Ｂ）の発光スペクトルのＬの部分）を吸
収してしまう。このため、支持層４側への光の取り出し
効率が低下してしまう。
【００２８】また、Ａｌ組成比が不連続に変化する部分
に、ポテンシャルの低い領域が現れ、ここにキャリアが
蓄積される。この蓄積されたキャリアは、高速動作を阻
害する要因になる。さらに、Ａｌ組成比の大きな領域
は、相対的に電気抵抗が高くなるため、素子全体の抵抗
を高くしてしまう。
に、ポテンシャルの低い領域が現れ、ここにキャリアが
蓄積される。この蓄積されたキャリアは、高速動作を阻
害する要因になる。さらに、Ａｌ組成比の大きな領域
は、相対的に電気抵抗が高くなるため、素子全体の抵抗
を高くしてしまう。
【００２９】上述のように、発光素子を形成するための
基板として使用する支持層４は、温度差法で成長させる
ことが好ましい。
基板として使用する支持層４は、温度差法で成長させる
ことが好ましい。
【００３０】図５に、ｐ型Ａｌ0.26Ｇａ0.74Ａｓの、波
長８６０ｎｍの光に対する透過率の測定結果を示す。横
軸はＺｎ濃度を単位「ｃｍ-3」で表し、縦軸は透過率を
表す。図中の丸記号、四角記号、及び三角記号は、それ
ぞれ厚さが３２．５μｍ、７５μｍ、及び１５０μｍの
ＡｌＧａＡｓ試料の透過率を示す。
長８６０ｎｍの光に対する透過率の測定結果を示す。横
軸はＺｎ濃度を単位「ｃｍ-3」で表し、縦軸は透過率を
表す。図中の丸記号、四角記号、及び三角記号は、それ
ぞれ厚さが３２．５μｍ、７５μｍ、及び１５０μｍの
ＡｌＧａＡｓ試料の透過率を示す。
【００３１】不純物濃度が高くなると、透過率が低下す
ることがわかる。従って、透過率を高めるという観点か
らは、支持層４側から光を取り出すために、支持層４の
不純物濃度を低くすることが好ましい。ところが、図２
に示した支持層４とｐ側電極１６との接触抵抗を下げる
ためには、支持層４の不純物濃度を高くすることが好ま
しい。より具体的には、不純物濃度を１〜３×１０18ｃ
ｍ-3とすることが好ましい。
ることがわかる。従って、透過率を高めるという観点か
らは、支持層４側から光を取り出すために、支持層４の
不純物濃度を低くすることが好ましい。ところが、図２
に示した支持層４とｐ側電極１６との接触抵抗を下げる
ためには、支持層４の不純物濃度を高くすることが好ま
しい。より具体的には、不純物濃度を１〜３×１０18ｃ
ｍ-3とすることが好ましい。
【００３２】支持層４は、ＬＰＥによる結晶成長の種結
晶となるとともに、物理的支持力を有する支持基板とし
ての機能を有する。このため、支持層４の厚さを１００
μｍ以上とすることが好ましく、２００μｍ以上とする
ことがより好ましい。例えば、支持層４の不純物濃度を
２×１０18ｃｍ-3とし、厚さを１５０μｍとすると、図
５に示したように、透過率が０．６８程度まで低下して
しまう。
晶となるとともに、物理的支持力を有する支持基板とし
ての機能を有する。このため、支持層４の厚さを１００
μｍ以上とすることが好ましく、２００μｍ以上とする
ことがより好ましい。例えば、支持層４の不純物濃度を
２×１０18ｃｍ-3とし、厚さを１５０μｍとすると、図
５に示したように、透過率が０．６８程度まで低下して
しまう。
【００３３】図２に示した上記実施例では、支持層４の
うちｐ側電極１６に接触する部分を高濃度層２とするこ
とにより、接触抵抗の低減を図り、他の部分を低濃度層
３とすることにより、透過率の低下を抑制しつつ機械的
強度を確保している。低濃度層３の不純物濃度は、２〜
５×１０17ｃｍ-3程度とすることが好ましい。また、高
濃度層２を低濃度層３よりも薄くし、支持層４のうち高
濃度層３の占める比率を５０％未満とすることが好まし
い。
うちｐ側電極１６に接触する部分を高濃度層２とするこ
とにより、接触抵抗の低減を図り、他の部分を低濃度層
３とすることにより、透過率の低下を抑制しつつ機械的
強度を確保している。低濃度層３の不純物濃度は、２〜
５×１０17ｃｍ-3程度とすることが好ましい。また、高
濃度層２を低濃度層３よりも薄くし、支持層４のうち高
濃度層３の占める比率を５０％未満とすることが好まし
い。
【００３４】以上実施例に沿って本発明を説明したが、
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種
々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に
自明であろう。
【００３５】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
仮の基板上に、ＬＰＥにより仮の基板とは異なる半導体
材料からなる支持層をエピタキシャル成長させ、その後
仮の基板を除去する。これにより、バルク状の基板を作
製するのが困難な半導体材料からなる種結晶基板を作製
することができる。この種結晶基板の上に、気相エピタ
キシャル成長や分子線エピタキシャル成長等により、高
品質の半導体層を成長させることができる。
仮の基板上に、ＬＰＥにより仮の基板とは異なる半導体
材料からなる支持層をエピタキシャル成長させ、その後
仮の基板を除去する。これにより、バルク状の基板を作
製するのが困難な半導体材料からなる種結晶基板を作製
することができる。この種結晶基板の上に、気相エピタ
キシャル成長や分子線エピタキシャル成長等により、高
品質の半導体層を成長させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施例による半導体装置の製造方法を
説明するための基板の断面図である。
説明するための基板の断面図である。
【図２】本発明の実施例による半導体装置の製造方法で
製造された半導体装置の断面図である。
製造された半導体装置の断面図である。
【図３】支持層のＸ線ロッキングカーブの半値幅と、半
導体装置の出力維持率との関係を示すグラフである。
導体装置の出力維持率との関係を示すグラフである。
【図４】図４（Ａ）は、実施例による方法で作製した支
持層のＡｌ組成比の分布、及び発光スペクトルを示すグ
ラフであり、図４（Ｂ）は、比較例による方法で作製し
た支持層のＡｌ組成比の分布、及び発光スペクトルを示
すグラフである。
持層のＡｌ組成比の分布、及び発光スペクトルを示すグ
ラフであり、図４（Ｂ）は、比較例による方法で作製し
た支持層のＡｌ組成比の分布、及び発光スペクトルを示
すグラフである。
【図５】支持層のｐ型不純物濃度と透過率との関係を示
すグラフである。
すグラフである。
【符号の説明】 １ ＧａＡｓからなる仮基板 ２ ＡｌＧａＡｓ高濃度層 ３ ＡｌＧａＡｓ低濃度層 ４ 支持層 ５ ＡｌＧａＡｓバッファ層 ６ ＡｌＧａＡｓ下部クラッド層 ７ ＡｌＧａＡｓ下部キャリア閉込層 ８ ＡｌＧａＡｓ活性層 ９ ＡｌＧａＡｓ上部キャリア閉込層 １０ ＡｌＧａＡｓ上部クラッド層 １１ ＡｌＧａＡｓ電流拡散層 １２ ＧａＡｓコンタクト層 １５ ｐ側電極 １６ ｎ側電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 渡邊 英行 東京都目黒区中目黒２−９−13 スタンレ ー電気株式会社内 Ｆターム(参考） 5F041 AA31 CA04 CA22 CA34 CA36 CA63 CA65 CA74 CA85 5F053 AA03 AA36 DD05 DD12 FF02 GG01 HH04 KK01 KK04 LL04 RR03
Claims (7)
- 【請求項１】 第１の半導体材料からなる単結晶の仮の
基板を準備する工程と、 前記仮の基板の表面上に、液相エピタキシャル成長法に
より、前記第１の半導体材料とは異なる第２の半導体材
料からなる支持層を成長させる工程と、 前記仮の基板を除去し、前記支持層を残す工程と、 前記支持層の表面上に、前記第１の半導体材料とは異な
る第３の半導体材料からなる第１の層をエピタキシャル
成長させる工程とを有する半導体装置の製造方法。 - 【請求項２】 さらに、前記第１の層の上に、前記第３
の半導体材料のバンドギャップよりも小さなバンドギャ
ップを有する第４の半導体材料からなる活性層をエピタ
キシャル成長させる工程と、 前記活性層の上に、前記第４の半導体材料のバンドギャ
ップよりも大きなバンドギャップを有する第５の半導体
材料からなる第２の層をエピタキシャル成長させる工程
とを有し、前記活性層の発光スペクトルのピークを与え
る波長が、前記第１の半導体材料のバンドギャップに相
当する波長よりも短くなるように、前記活性層の厚さ及
び前記第３〜第５の半導体材料が選択されている請求項
１に記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項３】 前記第１の半導体材料がＧａＡｓであ
り、前記第２の半導体材料、第３の半導体材料、及び第
５の半導体材料がＡｌＧａＡｓであり、前記第４の半導
体材料がＩｎＧａＡｓである請求項１に記載の半導体装
置の製造方法。 - 【請求項４】 前記支持層を成長させる工程において、
成長させるべき前記第１の半導体材料が溶解した溶液の
上下に温度差を設けて、前記仮の基板を低温側に配置
し、該仮の基板の表面上に前記支持層を成長させる請求
項１〜３のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項５】 前記仮の基板を除去した後、前記第１の
層を成長させる前に、前記支持層の成長表面を化学機械
研磨する工程を含む請求項１〜４のいずれかに記載の半
導体装置の製造方法。 - 【請求項６】 前記支持層を成長させる工程が、 前記第２の半導体材料に、アクセプタまたはドナーとな
る不純物をドープしながら第１の支持層を成長させる工
程と、 前記第１の支持層の上に、該第１の支持層の不純物濃度
よりも低い不純物濃度となる条件で、該不純物をドープ
しながら第２の支持層を成長させる工程とを含む請求項
１〜５のいずれかに記載の半導体装置の製造方法。 - 【請求項７】 前記第１の支持層が前記第２の支持層よ
りも薄い請求項６に記載の半導体装置の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136899A JP2002335009A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001136899A JP2002335009A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002335009A true JP2002335009A (ja) | 2002-11-22 |
Family
ID=18984082
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001136899A Pending JP2002335009A (ja) | 2001-05-08 | 2001-05-08 | 半導体装置の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002335009A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10392313B4 (de) * | 2002-12-04 | 2014-07-10 | Emcore Corp. | Auf Galliumnitrid basierende Vorrichtungen und Herstellungsverfahren |
-
2001
- 2001-05-08 JP JP2001136899A patent/JP2002335009A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10392313B4 (de) * | 2002-12-04 | 2014-07-10 | Emcore Corp. | Auf Galliumnitrid basierende Vorrichtungen und Herstellungsverfahren |
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