JP4509973B2 - 窒化物系化合物層の製造方法、窒化物系化合物基板の製造方法、並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法 - Google Patents

窒化物系化合物層の製造方法、窒化物系化合物基板の製造方法、並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
JP4509973B2
JP4509973B2 JP2006170286A JP2006170286A JP4509973B2 JP 4509973 B2 JP4509973 B2 JP 4509973B2 JP 2006170286 A JP2006170286 A JP 2006170286A JP 2006170286 A JP2006170286 A JP 2006170286A JP 4509973 B2 JP4509973 B2 JP 4509973B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nitride
gan substrate
layer
gan
substrate
Prior art date
Legal status (The legal status 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 status listed.)
Active
Application number
JP2006170286A
Other languages
English (en)
Other versions
JP2007001857A (ja
Inventor
秀 敏 李
▲徹▼ 圭 金
在垠 柳
成 煥 張
正好 小池
Original Assignee
三星電機株式会社
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 三星電機株式会社 filed Critical 三星電機株式会社
Publication of JP2007001857A publication Critical patent/JP2007001857A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP4509973B2 publication Critical patent/JP4509973B2/ja
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0062Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds
    • H01L33/0075Processes for devices with an active region comprising only III-V compounds comprising nitride compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02002Preparing wafers
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02367Substrates
    • H01L21/0237Materials
    • H01L21/02387Group 13/15 materials
    • H01L21/02389Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02469Group 12/16 materials
    • H01L21/02472Oxides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02436Intermediate layers between substrates and deposited layers
    • H01L21/02439Materials
    • H01L21/02483Oxide semiconducting materials not being Group 12/16 materials, e.g. ternary compounds
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02518Deposited layers
    • H01L21/02521Materials
    • H01L21/02538Group 13/15 materials
    • H01L21/0254Nitrides
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02639Preparation of substrate for selective deposition
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L21/00Processes or apparatus adapted for the manufacture or treatment of semiconductor or solid state devices or of parts thereof
    • H01L21/02Manufacture or treatment of semiconductor devices or of parts thereof
    • H01L21/02104Forming layers
    • H01L21/02365Forming inorganic semiconducting materials on a substrate
    • H01L21/02612Formation types
    • H01L21/02617Deposition types
    • H01L21/02636Selective deposition, e.g. simultaneous growth of mono- and non-monocrystalline semiconductor materials
    • H01L21/02647Lateral overgrowth
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01LSEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
    • H01L33/00Semiconductor 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
    • H01L33/005Processes
    • H01L33/0093Wafer bonding; Removal of the growth substrate

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Led Devices (AREA)
  • Crystals, And After-Treatments Of Crystals (AREA)

Description

本発明は、窒化物系化合物層を形成する方法及びこれを利用した窒化物系化合物基板並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子を製造する方法に関する。さらに詳しくは、GaN基板上に所定パターンのマスク層とバッファ層を形成した後側面成長方式で窒化物系化合物層を形成し、湿式蝕刻法を利用して上記マスク層とバッファ層を除去してGaN基板を損傷なく分離することにより、高価なGaN基板を再活用することが可能な窒化物系化合物層を形成する方法及びこれを利用した窒化物系化合物基板及び垂直構造窒化物系半導体発光素子を製造する方法に関する。
一般的に、窒化物系化合物はGaN、InN、AlN等のようなIII-V族化合物結晶として、短波長光(紫外線ないし緑色光)、特に青色光を出すことが可能な発光素子に広く使用される。窒化物系化合物は結晶成長のため格子整合条件を満足する常用基板が存在しないため、通常サファイア基板やSiC基板などの基板を利用して製造された。このようなサファイア基板やSiC基板は窒化物系化合物と格子常数が一致しないため、格子常数の差により高品位の窒化物系化合物を成長させることが非常に難しい。
一方、格子常数が一致するGaNのような窒化物系化合物からなる基板が製作されてはいるが、非常に高価で発光素子の製造工程においてラッピング及びポリシング工程により研削、研磨されるべきであるため高価の基板を再活用することが不可能である。
図4は従来技術に伴うGaN基板を利用した窒化物系半導体発光素子の製造方法の一部を図示した工程断面図である。図4(a)のように、従来のGaN基板を利用した窒化物系半導体発光素子の製造方法は、所定厚さdを有するGaN基板11上に窒化物系化合物半導体からなる発光構造物12を形成した後、個別素子に分離する工程を容易にするためラッピング、ポリシング工程を利用して上記GaN基板の下面を研削、研磨して図4の(b)のようにGaN基板11の厚さd'を減少させる。
このように従来のGaN基板を利用した窒化物系半導体発光素子の製造方法は、ラッピング、ポリシング工程により上記GaN基板が研削、研磨され除去されるため、高価のGaN基板を再び活用することが不可能な問題点がある。
従って、当技術分野では高価のGaN基板を再活用することにより製造される製品の生産費用を低減することが可能な技術が要求されてきた。
本発明は上記従来技術の問題点を解決するため案出されたものであり、その目的は、GaN基板上に所定パターンのマスク層とバッファ層を形成した後、側面成長方式で窒化物系化合物層を形成し、湿式蝕刻法を利用して上記マスク層とバッファ層を除去してGaN基板を損傷なく分離することにより、高価なGaN基板を再活用することが可能な窒化物系化合物層を形成する方法及びこれを利用したGaN基板(窒化物系化合物基板)並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子を製造する方法を提供することにある。
上記目的を達成するための技術的構成として本発明は、GaN基板を備える工程と、上記GaN基板上に上記GaN基板上面の一部を露出させる所定パターンのマスク層を形成する工程と、上記露出されたGaN基板上面にGaNと格子常数の差が10%以下の物質からなるバッファ層を形成する工程と、上記バッファ層上面から上記マスク層の上面に窒化物系化合物を側面成長させた後垂直方向に所定厚さの窒化物系化合物層を成長させる工程と、上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記GaN基板と上記窒化物系化合物層を分離する工程と、を含むことを特徴とする窒化物系化合物層の製造方法を提供する。
なお、上記バッファ層はGaNと格子常数の差が5%以下であることが好ましい。
また、本発明は、上記バッファ層がZnO、GaまたはZrBからなることが好ましく、上記マスク層はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることが好ましい。また、上記湿式蝕刻に使用される蝕刻溶液は塩酸(HCl)水溶液であることが好ましい。
上記本発明の他の目的を達成するための技術的構成として本発明は、シード用GaN基板を備える工程と、上記シード用GaN基板上面にシード用GaN基板上面の一部を露出させる所定パターンのマスク層を形成する工程と、上記露出されたシード用GaN基板上面にGaNと格子常数差が10%以下の物質からなるバッファ層を形成する工程と、上記バッファ層上面から上記マスク層の上面にGaNを側面成長させた後GaNを垂直方向に成長させ所定厚さのGaN基板を形成する工程と、上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記シード用GaN基板と形成されたGaN基板を分離する工程を含むことを特徴とするGaN基板の製造方法を提供する。
また、本発明において、上記GaN基板を形成する工程は、HVPE法を利用してGaNを成長させる工程であることが好ましい。
上記本発明のまた異なる目的を達成するための技術的構成として本発明は、GaN基板を備える工程と、上記GaN基板上に上記GaN基板上面一部を露出させる所定パターンのマスク層を形成する工程と、上記露出されたGaN基板上面にGaNと格子常数差が10%以下の物質からなるバッファ層を形成する工程と、上記バッファ層上面から上記マスク層上面に第1導電性不純物がドープされた第1導電型窒化物系化合物半導体を側面成長させた後垂直方向に上記第1導電型窒化物系化合物半導体を成長させ第1導電型窒化物系化合物半導体層を形成し、上記第1導電型窒化物系化合物半導体層上に窒化物系化合物からなる活性層及び第2導電型不純物がドープされた第2導電型窒化物系化合物半導体層を順次に成長させ発光構造物を形成する工程と、上記発光構造物上に導電性キャリア基板を形成する工程と、上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記GaN基板と上記発光構造物を分離する工程と、を含むことを特徴とする垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法を提供する。
本発明において、上記発光構造物を形成する工程は、MOCVD法を利用して窒化物系半導体化合物を成長させる工程であることが好ましい。
また、本発明において、上記GaN基板が分離された第1導電型窒化物系化合物半導体層の下面及び上記導電性キャリア基板の上面に各々電極を形成する工程をさらに含むことが可能である。
本発明によると、このような湿式蝕刻により損傷なくGaN基板を分離することにより高価なGaN基板を再度活用することが可能なため、窒化物系化合物層、GaN基板及び窒化物系半導体発光素子の製造費用を低減することが可能な効果がある。また、側面成長法を応用して窒化物系化合物または窒化物系化合物半導体を成長させることにより、これら物質を成長させるための高品位のGaN基板より高品位を有する窒化物系化合物層、GaN基板、窒化物系半導体発光素子を製造することが可能な効果がある。特に、窒化物系半導体発光素子の輝度特性を改善することが可能な優秀な効果がある。
以下、添付の図面を参照して、本発明の実施形態をより詳細に説明する。しかし、本発明の実施形態は様々な他の形態に変形されることが可能で、本発明の範囲が以下に説明される実施形態で限定されるものではない。
図1は本発明の一実施形態に伴う窒化物系化合物層を形成する方法及び窒化物系化合物基板(GaN基板)を製造する方法を図示した工程断面図である。図1において符号24は製造される窒化物系化合物層及びGaN基板を同時に示し別途の説明がない場合、窒化物系化合物層という用語はGaN基板を含む意味として使用される。さらに、必要に応じて製造されたGaN基板と区別が必要な場合、窒化物系化合物層を成長させるためのGaN基板をシード(seed)用GaN基板と称する。
図1を参照すると、先ず図1(a)のように、GaN基板21を備え、上記GaN基板21の上面に所定パターンのマスク層22を形成する。上記マスク層22は以後の湿式蝕刻工程で除去されることが可能な物質からなる。上記マスク層22を構成する材料には、シリコン酸化膜またはシリコン窒化膜のような誘電体物質が採用されることが可能で、シリコン酸化膜を利用することが最も好ましい。
上記マスク層22は上記誘電体物質をプラズマ化学気相蒸着(Plasma Chemical Vapor Deposition)法を利用して蒸着させ形成されることが可能である。上記マスク層22は一定な間隔で平行に配置された複数のストライプ形状で形成されることが好ましく、その間に上記GaN基板21の上面を露出させる。
次いで、図1(b)のように、露出されたGaN基板21の上面にGaN物質と格子常数の差が10%以下の物質からなるバッファ層23を形成する。参考として、GaNとの格子常数の差は下記数1を通じて計算されることが可能である。
Figure 0004509973
(Δa:GaNとの格子常数の差(%)、a:比較対象物質の格子常数、aGaN:GaNの格子常数)
上記バッファ層23を構成する物質はGaNとの格子常数の差が10%以下の物質からなることが好ましく、GaNとの格子常数の差が5%以下の物質からなることが最も好ましい。以後の工程で上記バッファ層23の上面に窒化物系化合物層が形成される場合下部のGaN基板21の結晶学的な情報が上記バッファ層23を通じて伝達されるため、上記バッファ層23とGaNとの格子常数の差が小さいほど高品位の窒化物系化合物層を成長させることが可能である。
例えば、ZnOは格子常数が3.325Åであるため、上記数1を利用して格子常数が3.184ÅのGaNとの格子常数の差を求めると約4%である。上記バッファ層23は前記の結晶学的な特徴と共に以後の湿式蝕刻工程で上記マスク層22と共に容易に除去されることが可能な物質からなるべきである。このような特徴を全て満足する物質に上記ZnO、GaまたはZrBがある。上記バッファ層23はスパッタリングまたは化学気相蒸着(Chemical Vapor Deposition)法を利用して上記構成物質で形成されることが可能である。
次いで、図1(c)のように、上記バッファ層23の上面から上記マスク層22の上面に窒化物系化合物24を側面成長させる。上記窒化物系化合物はAlInGa(1-x-y)N組成式(ここで、0≦x≦1、0≦y≦1、0≦x+y≦1)を有する物質であることが好ましい。GaN基板を製造するためには上記窒化物系化合物はGaNが採用される。このような側面成長工程が完了された以後には垂直方向に上記窒化物系化合物を成長させ図1(d)のように所定厚さを有する窒化物系化合物層を完成することとなる。
この工程で上記窒化物系化合物を成長させるには有機金属化学気相蒸着法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)、分子ビーム成長法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)またはハイドライド気相蒸着法(Hydride Vapor Phase Epitaxy:HVPE)のような公知の蒸着工程を利用して形成されることが可能である。特に、GaN基板を成長させる工程では上記ハイドライド気相蒸着法を利用することが好ましい。このような側面成長と垂直方向成長は、蒸着工程の様々な条件らを調整することにより具現されることが可能である。例えば、蒸着工程の温度が増加するほど、圧力が低いほど、そしてIII-V族原料の比(V/III)が高いほど側面成長が上手く成される。
前記の側面成長法は高品位の窒化物系半導体層を形成するに適している。図2は側面成長法により形成された窒化物系半導体層の欠陥状態を図示した模式図である。シード(seed)用として使用されるGaN基板は大体小さい欠陥(電位(dislocation))密度を有するが、その上部にエピタキシャル成長される窒化物系化合物層に上記欠陥が伝達されるため一般的な成長法によると新たに生成された窒化物系半導体層はシード用GaN基板より高品位に製作することが難しい。
しかし、図2のように、側面成長法によると、シード用GaN基板21が有する欠陥のうち一部欠陥d1が上記マスク層22によって遮断され上部に成長された窒化物系化合物層24に伝達されないため、シード用GaN基板21に比べ低い欠陥密度を有する高品位の窒化物系化合物層24を製作することが可能である。
また図1(d)を参照すると、上記窒化物系化合物層24の形成が完了された後上記マスク層22とバッファ層23を湿式蝕刻の方式で除去する。この湿式蝕刻工程で使用される蝕刻溶液は上記マスク層22とバッファ層23を除去することが可能なHClまたはHF等を使用することが可能である。このような湿式蝕刻工程を通じて上記マスク層22とバッファ層23が除去されることにより、図1(e)のように、上記シード用GaN基板21と生成された窒化物系化合物層24が分離される。
このような湿式蝕刻による分離はシード用GaN基板21に影響を及ぼさないため、高価のGaN基板21を再び活用することが可能となる。また、側面成長法を応用することによりシード用GaN基板21に比べ高品位を有する窒化物系化合物層またはGaN基板を製造することが可能である。
本発明は前記の窒化物系化合物層を形成する方法を応用した垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法も提供する。図3は本発明による垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法を図示した工程断面図である。
先ず、図3(a)を参照すると、前記の窒化物系化合物層を形成する方法を利用して発光構造物31を形成する。上記発光構造物31は、GaN基板21に形成されたバッファ層23上面からマスク層22上面に第1導電性不純物がドープされた第1導電型窒化物系化合物半導体を側面成長させた後垂直方向に上記第1導電型窒化物系化合物半導体を成長させ形成された第1導電型窒化物系化合物半導体層31aと上記第1導電型窒化物系化合物半導体層31a上に順次に形成された窒化物系化合物半導体からなる活性層31b及び第2導電型不純物がドープされた第2導電型窒化物系化合物半導体層31cを含む。
本発明に伴う窒化物系半導体発光素子を製造する方法において、上記GaN基板21上にマスク層22及びバッファ層23を形成する工程は前記の窒化物系化合物層を形成する方法と同じで、第1窒化物系化合物半導体を側面成長させる時、導電性を有する半導体を製作するため第1導電型不純物を添加する点に差がある。
例えば、上記第1導電型がn型であれば、上記第1導電型不純物としてSi、Ge、Se、TeまたはC等が添加されることが可能である。上記活性層31bは光を発光するための層として、単一または多重量子井戸構造を有するGaNまたはInGaN等の窒化物系化合物で構成する。また、第2導電型がp型の場合、上記第2導電型窒化物系化合物半導体層31cはp型不純物のMg、ZnまたはBe等がドープされる。
上記発光構造物は有機金属化学気相蒸着法(Metal Organic Chemical Vapor Deposition: MOCVD)、分子ビーム成長法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)またはハイドライド気相蒸着法(Hydride Vapor Phase Epitaxy:HVPE)のような公知の蒸着工程を使用して成長させることが可能で、上記有機金属化学気相蒸着法を利用して成長されることが最も好ましい。
次いで、図3(b)のように、上記第2導電型窒化物系化合物半導体層31c上にキャリア(carrier)基板32を形成する。上記導電性キャリア基板32はSi、GaAsまたは導電性を有する金属物質からなることが可能である。上記導電性キャリア基板32は別途の接合層を媒介にして第2導電型窒化物系化合物半導体層31c上にボンディングされるか、メッキが可能な金属物質を利用する場合所定厚さで第2導電型窒化物系化合物半導体層31c上にメッキすることにより形成されることが可能である。本発明による垂直構造窒化物系半導体発光素子の場合、第1導電型窒化物系化合物半導体層31aのGaN基板21が分離された面を光放出面として活用するため上記第2導電型窒化物系化合物半導体層31cと導電性キャリア基板32の間には反射度が高い金属からなる反射膜が形成されることも可能である。
次いで、図3(c)に図示された通り、上記導電性キャリア基板32を形成した後湿式蝕刻工程を利用して上記マスク層22とバッファ層23を除去することにより発光構造物31とGaN基板21を分離する。前記の通り、本発明によると、湿式蝕刻工程を利用してGaN基板21を損傷なく分離することにより、高価のGaN基板を再度使用することが可能である。
次に、図3(d)のように、上記GaN基板が分離された第1導電型窒化物系化合物半導体層31aの下面と、上記導電性キャリア基板32の上面にそれぞれ電極33、34を形成した後、図3(e)のように各々の個別素子に分離して垂直構造窒化物系半導体発光素子を完成する。このような垂直構造窒化物系半導体発光素子はGaN基板が分離された第1導電型窒化物系化合物半導体層31aの下面が主発光面として使用されることが可能である。上記第1導電型窒化物系化合物半導体層31aの下面に形成された電極33と第1導電型窒化物系化合物半導体層31aの間には電流拡散を改善するためITO等からなる透明電極層が形成されることが可能である。また、上記導電性キャリア基板32が優秀な電気伝導性を有する金属物質からなる場合キャリア基板32自体を電極に活用することが可能なため、別途の電極34を形成する工程を省略することも可能である。
このように本発明による垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法は、窒化物系化合物半導体を成長させるためのGaN基板をラッピングやポリシング工程を通じ研削、研磨する工程が使用されず、湿式蝕刻工程で損傷なく分離することが可能なため、高価のGaN基板を再使用することが可能となり製造費用を低減することが可能である。さらに、側面成長方式を採用して高品位のGaN基板上に窒化物系化合物半導体を成長させるため、GaN基板より高品位の窒化物系化合物半導体層を形成させることが可能なため、発光素子の輝度を改善することが可能である。
本発明の一実施形態に伴う窒化物系化合物層を形成する方法及びGaN基板を製造する方法を図示した工程断面図である。 側面成長法によって形成された窒化物系半導体層の欠陥状態を図示した模式図である。 本発明に伴う垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法を図示した工程断面図である。 従来のGaN基板を利用した窒化物系半導体発光素子の製造方法を図示した工程断面図である。
符号の説明
21 GaN基板
22 マスク層
23 バッファ層
24 窒化物系化合物層
31 発光構造物
32 導電性キャリア基板
33、34 電極

Claims (15)

  1. GaN基板を備える工程と、
    上記GaN基板上に上記GaN基板上面の一部を露出させるマスク層を形成する工程と、
    上記露出されたGaN基板上面にGaNと格子常数の差が10%以下のGa またはZrB からなるバッファ層を形成する工程と、
    上記バッファ層上面から上記マスク層の上面に窒化物系化合物を側面成長させた後垂直方向に所定厚さの窒化物系化合物層を成長させる工程と、
    上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記GaN基板と上記窒化物系化合物層を分離する工程と、
    を含むことを特徴とする窒化物系化合物層の製造方法。
  2. 上記バッファ層はGaNと格子常数のが5%以下であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物層の製造方法。
  3. 上記マスク層はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物層の製造方法。
  4. 上記湿式蝕刻に使用される蝕刻溶液はHClまたはHFであることを特徴とする請求項1に記載の窒化物系化合物層の製造方法。
  5. シード用GaN基板を備える工程と、
    上記シード用GaN基板上面にシード用GaN基板上面一部を露出させる所定パターンのマスク層を形成する工程と、
    上記露出されたシード用GaN基板上面にGaNと格子常数の差が10%以下のGa またはZrB からなるバッファ層を形成する工程と、
    上記バッファ層上面から上記マスク層の上面にGaNを側面成長させた後GaNを垂直方向に成長させ所定厚さのGaN基板を形成する工程と、
    上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記シード用GaN基板と形成されたGaN基板を分離する工程と、
    を含むことを特徴とする窒化物系化合物基板の製造方法。
  6. 上記バッファ層はGaNと格子常数の差が5%以下であることを特徴とする請求項に記載の窒化物系化合物基板の製造方法。
  7. 上記マスク層はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項に記載の窒化物系化合物基板の製造方法。
  8. 上記湿式蝕刻に使用される蝕刻溶液は塩酸(HCl)水溶液またはフッ酸(HF)水溶液であることを特徴とする請求項に記載の窒化物系化合物基板の製造方法。
  9. 上記GaN基板を形成する工程は、ハイドライド気相蒸着法(HVPE)法を利用してGaNを成長させる工程であることを特徴とする請求項に記載の窒化物系化合物基板の製造方法。
  10. GaN基板を備える工程と、
    上記GaN基板上に上記GaN基板上面の一部を露出させるマスク層を形成する工程と、
    上記露出されたGaN基板上面にGaNと格子常数の差が10%以下のGa またはZrB からなるバッファ層を形成する工程と、
    上記バッファ層上面から上記マスク層上面に第1導電性不純物がドープされた第1導電型窒化物系化合物半導体を側面成長させた後、垂直方向に上記第1導電型窒化物系化合物半導体を成長させ第1導電型窒化物系化合物半導体層を形成し、上記第1導電型窒化物系化合物半導体層上に窒化物系化合物からなる活性層及び第2導電型不純物がドープされた第2導電型窒化物系化合物半導体層を順次に成長させ発光構造物を形成する工程と、
    上記発光構造物上に導電性キャリア基板を形成する工程と、
    上記マスク層とバッファ層を湿式蝕刻方式で除去し上記GaN基板と上記発光構造物を分離する工程と、
    を含むことを特徴とする垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
  11. 上記バッファ層はGaNと格子常数差が5%以下であることを特徴とする請求項10に記載の垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
  12. 上記マスク層はシリコン酸化膜またはシリコン窒化膜であることを特徴とする請求項10に記載の垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
  13. 上記湿式蝕刻に使用される蝕刻溶液はHClまたはHFであることを特徴とする請求項10に記載の垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
  14. 上記発光構造物を形成する工程は、MOCVD法を利用して窒化物系半導体化合物を成長させる工程であることを特徴とする請求項10に記載の垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
  15. 上記GaN基板が分離された第1導電型窒化物系化合物半導体層の下面及び上記導電性キャリア基板の上面にそれぞれ電極を形成する工程をさらに含むことを特徴とする請求項10に記載の垂直構造窒化物半導体発光素子の製造方法。
JP2006170286A 2005-06-21 2006-06-20 窒化物系化合物層の製造方法、窒化物系化合物基板の製造方法、並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法 Active JP4509973B2 (ja)

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020050053331A KR100638869B1 (ko) 2005-06-21 2005-06-21 질화물계 화합물층을 형성하는 방법 및 이를 이용한 GaN기판 및 수직구조 질화물계 반도체 발광소자를 제조하는방법

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2007001857A JP2007001857A (ja) 2007-01-11
JP4509973B2 true JP4509973B2 (ja) 2010-07-21

Family

ID=37573936

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2006170286A Active JP4509973B2 (ja) 2005-06-21 2006-06-20 窒化物系化合物層の製造方法、窒化物系化合物基板の製造方法、並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (2) US7569461B2 (ja)
JP (1) JP4509973B2 (ja)
KR (1) KR100638869B1 (ja)
DE (1) DE102006028137B4 (ja)
FR (1) FR2888039B1 (ja)

Families Citing this family (22)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100916366B1 (ko) * 2006-12-08 2009-09-11 고려대학교 산학협력단 반도체 발광소자용 지지기판 및 이를 이용한 수직구조의 반도체 발광소자 제조 방법
US8222669B2 (en) * 2008-03-27 2012-07-17 Nitek, Inc. Mixed source growth apparatus and method of fabricating III-nitride ultraviolet emitters
KR100978568B1 (ko) 2008-04-30 2010-08-27 삼성엘이디 주식회사 질화물 반도체 발광소자의 제조 방법
WO2009148253A2 (ko) * 2008-06-02 2009-12-10 고려대학교 산학협력단 반도체 발광소자 제조용 지지기판 및 상기 지지기판을 이용한 반도체 발광소자
CN101542759B (zh) * 2008-06-02 2012-10-03 香港应用科技研究院有限公司 半导体晶圆和半导体器件及其制作方法
KR101525076B1 (ko) * 2008-12-15 2015-06-03 삼성전자 주식회사 발광 소자의 제조 방법
KR101064068B1 (ko) 2009-02-25 2011-09-08 엘지이노텍 주식회사 발광소자의 제조방법
KR20110123118A (ko) 2010-05-06 2011-11-14 삼성전자주식회사 패터닝된 발광부를 구비한 수직형 발광소자
US8318563B2 (en) * 2010-05-19 2012-11-27 National Semiconductor Corporation Growth of group III nitride-based structures and integration with conventional CMOS processing tools
CN102117869B (zh) * 2011-01-21 2013-12-11 厦门市三安光电科技有限公司 一种剥离发光二极管衬底的方法
FR2978601B1 (fr) * 2011-07-29 2016-05-13 Nanovation Procede de fabrication d'un substrat de gan ou d'un dispositif a base de gan sur substrat natif de type gan, utilisant une fine couche tampon sacrificielle
US8846482B2 (en) * 2011-09-22 2014-09-30 Avogy, Inc. Method and system for diffusion and implantation in gallium nitride based devices
US8981432B2 (en) * 2012-08-10 2015-03-17 Avogy, Inc. Method and system for gallium nitride electronic devices using engineered substrates
CN108281378B (zh) * 2012-10-12 2022-06-24 住友电气工业株式会社 Iii族氮化物复合衬底、半导体器件及它们的制造方法
KR20140104756A (ko) 2013-02-21 2014-08-29 삼성전자주식회사 질화물 반도체 발광소자 및 그 제조방법
KR101471621B1 (ko) * 2013-08-14 2014-12-11 광주과학기술원 습식식각을 통한 GaN 기판 분리방법
KR101591677B1 (ko) * 2014-09-26 2016-02-18 광주과학기술원 고품위 질화물계 반도체 성장방법
KR102028507B1 (ko) * 2017-10-24 2019-10-04 한국전력공사 선택영역 성장법을 이용한 기판 재활용 방법
JP7483269B2 (ja) * 2019-03-01 2024-05-15 ザ リージェンツ オブ ザ ユニバーシティ オブ カリフォルニア エピタキシャル側方成長層上の表面を平らにする方法
CN111223763B (zh) * 2020-01-19 2024-04-12 镓特半导体科技(上海)有限公司 半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法
CN111243946B (zh) * 2020-01-19 2023-04-07 镓特半导体科技(上海)有限公司 半导体结构、自支撑氮化镓层及其制备方法
KR102504967B1 (ko) * 2021-07-29 2023-03-02 (재)한국나노기술원 고감도 센서용 반도체 소자의 제조방법

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000101139A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法並びに半導体発光装置
JP2000173929A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Mitsubishi Cable Ind Ltd GaN系結晶成長用基板およびその用途
JP2005001928A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Fujikura Ltd 自立基板およびその製造方法

Family Cites Families (21)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3925753B2 (ja) * 1997-10-24 2007-06-06 ソニー株式会社 半導体素子およびその製造方法ならびに半導体発光素子
WO1999023693A1 (en) * 1997-10-30 1999-05-14 Sumitomo Electric Industries, Ltd. GaN SINGLE CRYSTALLINE SUBSTRATE AND METHOD OF PRODUCING THE SAME
JP3036495B2 (ja) * 1997-11-07 2000-04-24 豊田合成株式会社 窒化ガリウム系化合物半導体の製造方法
TW417315B (en) * 1998-06-18 2001-01-01 Sumitomo Electric Industries GaN single crystal substrate and its manufacture method of the same
US6812053B1 (en) * 1999-10-14 2004-11-02 Cree, Inc. Single step pendeo- and lateral epitaxial overgrowth of Group III-nitride epitaxial layers with Group III-nitride buffer layer and resulting structures
JP3568112B2 (ja) * 1999-12-27 2004-09-22 豊田合成株式会社 半導体基板の製造方法
DE10008583A1 (de) 2000-02-24 2001-09-13 Osram Opto Semiconductors Gmbh Verfahren zum Herstellen eines optisch transparenten Substrates und Verfahren zum Herstellen eines lichtemittierenden Halbleiterchips
JP3662806B2 (ja) * 2000-03-29 2005-06-22 日本電気株式会社 窒化物系半導体層の製造方法
JP2001313259A (ja) * 2000-04-28 2001-11-09 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体基板の製造方法及び半導体素子
JP4356208B2 (ja) * 2000-08-01 2009-11-04 ソニー株式会社 窒化物半導体の気相成長方法
JP2002241198A (ja) 2001-02-13 2002-08-28 Hitachi Cable Ltd GaN単結晶基板及びその製造方法
JP2002280314A (ja) * 2001-03-22 2002-09-27 Toyoda Gosei Co Ltd Iii族窒化物系化合物半導体の製造方法、及びそれに基づくiii族窒化物系化合物半導体素子
JP2002284600A (ja) * 2001-03-26 2002-10-03 Hitachi Cable Ltd 窒化ガリウム結晶基板の製造方法及び窒化ガリウム結晶基板
JP3631724B2 (ja) * 2001-03-27 2005-03-23 日本電気株式会社 Iii族窒化物半導体基板およびその製造方法
US6939730B2 (en) * 2001-04-24 2005-09-06 Sony Corporation Nitride semiconductor, semiconductor device, and method of manufacturing the same
US7008839B2 (en) * 2002-03-08 2006-03-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Method for manufacturing semiconductor thin film
US7781356B2 (en) * 2003-02-12 2010-08-24 Arizona Board of Regents, a Body Corporate Epitaxial growth of group III nitrides on silicon substrates via a reflective lattice-matched zirconium diboride buffer layer
JP3966207B2 (ja) * 2003-03-28 2007-08-29 豊田合成株式会社 半導体結晶の製造方法及び半導体発光素子
JP2004336040A (ja) * 2003-04-30 2004-11-25 Osram Opto Semiconductors Gmbh 複数の半導体チップの製造方法および電子半導体基体
JP4600641B2 (ja) * 2004-01-27 2010-12-15 日立電線株式会社 窒化物半導体自立基板及びそれを用いた窒化物半導体発光素子
JP4868709B2 (ja) * 2004-03-09 2012-02-01 三洋電機株式会社 発光素子

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2000101139A (ja) * 1998-09-25 2000-04-07 Toshiba Corp 半導体発光素子及びその製造方法並びに半導体発光装置
JP2000173929A (ja) * 1998-12-03 2000-06-23 Mitsubishi Cable Ind Ltd GaN系結晶成長用基板およびその用途
JP2005001928A (ja) * 2003-06-11 2005-01-06 Fujikura Ltd 自立基板およびその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
DE102006028137B4 (de) 2008-04-10
DE102006028137A1 (de) 2007-01-25
FR2888039B1 (fr) 2016-11-25
US20090258453A1 (en) 2009-10-15
JP2007001857A (ja) 2007-01-11
US20060286777A1 (en) 2006-12-21
FR2888039A1 (fr) 2007-01-05
US8026156B2 (en) 2011-09-27
US7569461B2 (en) 2009-08-04
KR100638869B1 (ko) 2006-10-27

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4509973B2 (ja) 窒化物系化合物層の製造方法、窒化物系化合物基板の製造方法、並びに垂直構造窒化物系半導体発光素子の製造方法
JP4307113B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
US8664687B2 (en) Nitride semiconductor light-emitting device and process for producing the same
JP5135501B2 (ja) 窒化物単結晶基板の製造方法及びこれを利用した窒化物半導体発光素子の製造方法
US8614454B2 (en) Semiconductor light-emitting device, manufacturing method thereof, and lamp
JP5371430B2 (ja) 半導体基板並びにハイドライド気相成長法により自立半導体基板を製造するための方法及びそれに使用されるマスク層
US9773940B2 (en) Semiconductor substrate, semiconductor device, and manufacturing methods thereof
US8026119B2 (en) Method of fabricating semiconductor substrate and method of fabricating light emitting device
US20020197841A1 (en) Group III nitride compound semiconductor element and method for producing the same
KR100705225B1 (ko) 수직형 발광소자의 제조방법
EP2239790B1 (en) Method for manufacturing light emitting device
EP2858094A1 (en) Semiconductor laminate structure and semiconductor element
JP2013526781A (ja) 緩和層上に成長したiii族窒化物発光デバイス
CN102280533A (zh) 氮化镓衬底材料制造方法
JP3884969B2 (ja) 半導体発光素子およびその製造方法
JP5848334B2 (ja) 半導体デバイスを成長させるための複合成長用基板
KR20160117012A (ko) 자외선 발광 소자
KR100648813B1 (ko) 수직형 발광소자 제조방법
KR101116905B1 (ko) 질화물 반도체 결정 성장 방법
TWI834979B (zh) 半導體裝置之製造方法、半導體基板及電子機器
KR101901932B1 (ko) 이종 기판, 질화물 반도체 발광 소자 및 그 제조 방법
KR101137513B1 (ko) 질화물계 반도체 발광소자 및 그의 제조 방법
KR101018244B1 (ko) 질화물계 반도체 발광소자의 제조방법
KR20110069373A (ko) 질화물 반도체 발광소자의 제조방법
KR20120057600A (ko) 반도체 기판, 그 제조방법, 반도체 디바이스 및 그 제조방법

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20090423

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20090512

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20090811

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20100330

A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20100428

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 4509973

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R370 Written measure of declining of transfer procedure

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R370

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313113

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R360 Written notification for declining of transfer of rights

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R360

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S631 Written request for registration of reclamation of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313631

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S631 Written request for registration of reclamation of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313631

S633 Written request for registration of reclamation of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313633

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

S111 Request for change of ownership or part of ownership

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313111

S531 Written request for registration of change of domicile

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531

S533 Written request for registration of change of name

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313533

R371 Transfer withdrawn

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R371

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130514

Year of fee payment: 3

R350 Written notification of registration of transfer

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R350

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250