JPH05190900A - Manufacture of semiconductor light-emitting device - Google Patents
Manufacture of semiconductor light-emitting deviceInfo
- Publication number
- JPH05190900A JPH05190900A JP471992A JP471992A JPH05190900A JP H05190900 A JPH05190900 A JP H05190900A JP 471992 A JP471992 A JP 471992A JP 471992 A JP471992 A JP 471992A JP H05190900 A JPH05190900 A JP H05190900A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- light emitting
- nitride
- etching
- emitting device
- thin film
- 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.)
- Withdrawn
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L24/00—Arrangements for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies; Methods or apparatus related thereto
- H01L24/01—Means for bonding being attached to, or being formed on, the surface to be connected, e.g. chip-to-package, die-attach, "first-level" interconnects; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/42—Wire connectors; Manufacturing methods related thereto
- H01L24/44—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process
- H01L24/45—Structure, shape, material or disposition of the wire connectors prior to the connecting process of an individual wire connector
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/0001—Technical content checked by a classifier
- H01L2924/00014—Technical content checked by a classifier the subject-matter covered by the group, the symbol of which is combined with the symbol of this group, being disclosed without further technical details
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01L—SEMICONDUCTOR DEVICES NOT COVERED BY CLASS H10
- H01L2924/00—Indexing scheme for arrangements or methods for connecting or disconnecting semiconductor or solid-state bodies as covered by H01L24/00
- H01L2924/01—Chemical elements
- H01L2924/01015—Phosphorus [P]
Abstract
Description
【０００１】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は，特にディスプレー、光
通信、ＯＡ機器の光源として最適な可視領域における発
光ダイオードおよびレーザーダイオード等に用いること
ができる薄膜発光装置の製造方法に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method for manufacturing a thin film light emitting device which can be used for a light emitting diode, a laser diode, etc. in the visible region which is most suitable as a light source for displays, optical communications and OA equipment.
【０００２】[0002]
【従来の技術】半導体発光装置、特に可視域発光ダイオ
ード（ＬＥＤ）は、広い分野において表示素子として使
用されているが、従来、紫外域〜青色発光ダイオードお
よびレーザーダイオードは実用化されておらず、特に３
原色を必要とするディスプレー用として開発が急がれて
いる。窒化物系半導体として報告されているものとして
は、ＧａＮ、ＩｎＮや混晶半導体のＧａＩｎＮ、ＧａＡ
ｌＮなどがある。2. Description of the Related Art Semiconductor light emitting devices, particularly visible light emitting diodes (LEDs), have been used as display elements in a wide range of fields, but ultraviolet to blue light emitting diodes and laser diodes have not been put into practical use. Especially 3
Development is urgently needed for displays that require primary colors. GaN, InN and mixed crystal semiconductors GaInN and GaA are reported as nitride-based semiconductors.
1N, etc.
【０００３】青色発光素子材料として有望視されている
窒化ガリウム（ＧａＮ）は、多くはサファイアＣ面上に
ＭＯＣＶＤ法、あるいはＶＰＥ法により成膜されている
［ジャーナル オブ アプライド フィジクス（Ｊｏｕ
ｒｎａｌ ｏｆ Ａｐｐｌｉｅｄ Ｐｈｙｓｉｃｓ）５
６（１９８４）２３６７ー２３６８］が、良好な結晶を
得るためには反応温度を高くする必要があり、製造が著
しく困難であった。さらに、高温度で結晶を成長させる
これらの方法では、窒素が不足するために、キャリア密
度が極めて大きくなり、良好な半導体特性が得られな
い。それを克服するためにサファイアＣ面上に窒化アル
ミニウムのバッファー層を設け、その上に１０μｍ以上
の膜厚の厚いＧａＮ薄膜を作製して半導体発光素子を作
製することが試みられている。このように１０μｍ以上
の膜厚を有するＧａＮ薄膜の素子化を行う場合には、Ｇ
ａＮ薄膜は酸およびアルカリに対して非常に安定である
ためにウエットエッチングで行うことは困難であり、ま
た１０μｍ以上の膜厚を有するためにドライエッチング
で行うことも実用上不可能である。このために現状では
窒化物半導体を用いた発光素子を作製する場合には、リ
ソグラフィー技術を用いることが困難なために、電極は
１０μｍほどの厚さの薄膜の側面に形成しなければなら
なかった。最近ではＳｉＯ2 膜をレジストのかわりに用
いてＣＣｌ2 Ｆ 2 でドライエッチングを行うことも試み
られている（特開平２−２９１１２５）が、プラズマエ
ッチングにより窒化物系半導体の発光層がダメ−ジを受
けるために良好な特性の半導体発光装置を作製すること
はできないのが現状である。Promising as a blue light emitting device material
Most gallium nitride (GaN) is on the sapphire C plane.
Film is formed by MOCVD method or VPE method
[Journal of Applied Physics (Jou
rnal of Applied Physics) 5
6 (1984) 2367-2368],
It is necessary to raise the reaction temperature in order to obtain
It was difficult. In addition, grow crystals at high temperature
With these methods, carrier depletion due to lack of nitrogen
And the good semiconductor characteristics cannot be obtained.
Yes. Al nitride on the sapphire C surface to overcome it
A minium buffer layer is provided, with a thickness of 10 μm or more
Of GaN thin film with a large thickness
Attempted to make. 10 μm or more
When a GaN thin film having a thickness of
aN thin film is very stable to acid and alkali
Therefore, it is difficult to perform wet etching.
Dry etching to have a film thickness of 10 μm or more
It is practically impossible to do in. Because of this
When manufacturing a light emitting device using a nitride semiconductor,
Due to the difficulty of using topography techniques, the electrodes
Must be formed on the side surface of a thin film with a thickness of about 10 μm
There wasn't. Recently SiO2Use membrane instead of resist
CCl2F 2Also tried dry etching with
Japanese Patent Application Laid-Open No. 2-291125 discloses a plasma
The nitride-based semiconductor light-emitting layer receives damage due to
To manufacture a semiconductor light emitting device with good characteristics
The current situation is that it cannot be done.
【０００４】[0004]
【発明が解決しようとする課題】窒化物系半導体を発光
装置として用いる場合、リソグラフィー技術を用いるこ
とが困難なために発光効率の高い構造をもつ素子の作製
が出来ないという問題があった。本発明は、この問題点
を解決して半導体発光装置として良好な特性を有するた
めの新規な素子製造方法を提供しようとするものであ
る。When a nitride-based semiconductor is used as a light emitting device, there is a problem that it is not possible to manufacture an element having a structure with high luminous efficiency because it is difficult to use a lithography technique. The present invention is intended to solve this problem and provide a novel element manufacturing method for providing good characteristics as a semiconductor light emitting device.
【０００５】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明者らは前記問題点
を解決するため鋭意研究を重ねた結果、膜厚１μｍ以下
で良好な単結晶性を有する窒化物系半導体薄膜の製造方
法を見いだし、半導体発光素子として必要となる良質な
ｐｎ接合またはＭＩＳ構造を形成することに成功した。
また本発明者らは、この窒化物系半導体薄膜のｐｎ接合
またはＭＩＳ構造からなる発光層を用いてドライエッチ
ング法で素子化を行い発光効率の高い半導体発光装置を
得ることができるようになったものである。As a result of intensive studies to solve the above problems, the present inventors have found a method for producing a nitride-based semiconductor thin film having a film thickness of 1 μm or less and having good single crystallinity. We have succeeded in forming a high-quality pn junction or MIS structure required for a semiconductor light emitting device.
Further, the inventors of the present invention have been able to obtain a semiconductor light emitting device having high luminous efficiency by using the light emitting layer having the pn junction or the MIS structure of the nitride semiconductor thin film as a device by a dry etching method. It is a thing.
【０００６】すなわち、本発明は基板上に少なくとも１
種類のＩＩＩ族元素を含む窒化物系半導体からなるｎ型
層とｉ型層またはｐ型層を具備してなる発光層を形成す
る工程、および該発光層の所要の部位をドライエッチン
グする工程、ドライエッチング後に該発光層を熱処理す
る工程、および該発光層の所要の部位に少なくとも２つ
以上の電極を形成する工程を含むことを特徴とする半導
体発光装置の製造方法である。That is, the present invention provides at least one on the substrate.
A step of forming a light emitting layer comprising an n-type layer and an i-type layer or a p-type layer made of a nitride-based semiconductor containing a group III element, and a step of dry etching a required portion of the light emitting layer, A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, comprising: a step of heat-treating the light emitting layer after dry etching; and a step of forming at least two or more electrodes at required portions of the light emitting layer.
【０００７】本発明における真空中とは１０ー4Ｔｏｒｒ
以下の圧力のことであり、窒化物系半導体薄膜の成膜に
必要なガス、金属蒸気が互いに衝突せずに基板に到達す
るためには、１０-5Ｔｏｒｒ以下の圧力にし、平均自由
行程を大きくすることが好ましいものとなる。半導体成
膜中の圧力を高真空に保つためにはＭＢＥ（Ｍｏｌｅｃ
ｕｌａｒ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＣＢＥ（Ｃ
ｈｅｍｉｃａｌ Ｂｅａｍ Ｅｐｉｔａｘｙ）法、ＭＯ
ＭＢＥ（ＭｅｔａｌＯｒｇａｎｉｃ ＭＢＥ）法等の半
導体成長装置を用いることが必要である。In the present invention, "in vacuum" means 10 -4 Torr
The pressure below is the pressure of 10 -5 Torr or less and the mean free path is set so that the gases and metal vapors necessary for forming the nitride semiconductor thin film reach the substrate without colliding with each other. It is preferable to increase the size. MBE (Molec) is required to maintain a high vacuum during semiconductor film formation.
ulular beam epitaxy method, CBE (C
chemical beam epitaxy) method, MO
It is necessary to use a semiconductor growth apparatus such as the MBE (Metal Organic MBE) method.
【０００８】本発明における窒素を含有するガス状化合
物としては、アンモニア、三弗化窒素、ヒドラジンある
いはジメチルヒドラジン等を単独で、またはキャリアガ
スを用いたそれらの混合ガスを用いることができる。ア
ンモニア、三弗化窒素、ヒドラジン、あるいはジメチル
ヒドラジンのキャリアガスとしてはアルゴン（Ａｒ）や
ヘリウム等の不活性ガスを使用することができる。これ
らのガスの供給方法としては、ガスセルが用いられる。
これはＢＮ、アルミナ、石英、ステンレスなどの管を基
板面に開口部を向けて薄膜成長装置内に設置し、バルブ
や流量制御装置、圧力制御装置を接続することによりガ
スの混合比や供給量の制御、供給の開始・停止を行うこ
とをできるようにしたものである。本発明においては、
良質な窒化物系半導体薄膜を作製するために該ガスセル
を所定の温度に加熱することで窒素源を加熱して基板面
に供給することが好ましいものとなる。さらに加熱を効
率的に行うためには、該ガスセルにアルミナ、シリカ、
窒化ホウ素、炭化ケイ素のようなセラミックスを繊維
状、フレーク状、破砕状、粒状としたものを充填した
り、さらには上記のようなセラミックスを多孔質状にし
て該ガスセルに設置して該ガス状化合物との接触面積を
大きくするすることにより加熱効率を上げることが好ま
しいものとなる。加熱温度は該ガス状化合物の種類や、
その供給量等によって変えることが必要であるが、たと
えばアンモニアでは１００〜５００℃の範囲に設定する
ことが好ましい。As the nitrogen-containing gaseous compound in the present invention, ammonia, nitrogen trifluoride, hydrazine, dimethylhydrazine or the like can be used alone, or a mixed gas thereof using a carrier gas can be used. As a carrier gas for ammonia, nitrogen trifluoride, hydrazine, or dimethylhydrazine, an inert gas such as argon (Ar) or helium can be used. A gas cell is used as a supply method of these gases.
This is because a tube of BN, alumina, quartz, stainless steel or the like is installed in the thin film growth apparatus with the opening facing the substrate surface, and a valve, a flow rate control device, or a pressure control device is connected to the mixture ratio and supply amount of gas. It is possible to control and start and stop the supply. In the present invention,
In order to produce a good quality nitride-based semiconductor thin film, it is preferable to heat the gas cell to a predetermined temperature to heat the nitrogen source and supply it to the substrate surface. In order to perform heating more efficiently, alumina, silica,
Filling ceramics such as boron nitride and silicon carbide into fibrous, flake-like, crushed, or granular form, or by making the above-mentioned ceramics porous and installing it in the gas cell It is preferable to increase the heating efficiency by increasing the contact area with the compound. The heating temperature depends on the type of the gaseous compound,
Although it is necessary to change the amount depending on the supply amount, it is preferable to set the temperature in the range of 100 to 500 ° C. for ammonia, for example.
【０００９】本発明において使用する金属、有機金属化
合物、あるいは金属塩の固体ソースは、作製する化合物
半導体薄膜に応じて変えればよい。ＩＩＩ族からなる化
合物半導体薄膜を作製する場合には、Ａｌ、Ｇａ、Ｉｎ
の金属単体、それらのアルキル化合物やハロゲン化合物
などを用いることができる。有機金属化合物や金属塩を
用いる場合には上記のガス状化合物を加熱するのと同様
の方法を用いて加熱して供給することも好ましいものと
なる。窒素源の供給量は半導体薄膜中の窒素の抜けをよ
り少なくするため、ＩＩＩ族元素の供給量の１０倍以上
とすることがよく、好ましくは１００倍以上、さらに好
ましくは１０００倍以上とするのがよい。The solid source of metal, organometallic compound, or metal salt used in the present invention may be changed according to the compound semiconductor thin film to be produced. When a compound semiconductor thin film made of Group III is produced, Al, Ga, In
It is possible to use a simple metal, an alkyl compound or a halogen compound thereof. When an organometallic compound or a metal salt is used, it is also preferable to heat and supply by using the same method as that for heating the above-mentioned gaseous compound. The supply amount of the nitrogen source is preferably 10 times or more, preferably 100 times or more, more preferably 1000 times or more, of the supply amount of the group III element in order to reduce the escape of nitrogen in the semiconductor thin film. Is good.
【００１０】本発明において窒化物系半導体薄膜を成長
させるために使用する基板としては、Ｓｉ、Ａｌ
2 Ｏ3 、ＺｎＯ、ＭｇＯ、ＳｉＣ、もしくはＧａＡｓ、
ＩｎＡｓなどのＩＩＩーＶ族化合物半導体、ＺｎＳｅな
どのＩＩーＶＩ族化合物半導体などの単結晶基板、石英
ガラス、ＭＥＳＡガラス等のガラス基板を用いる。ま
た、基板と窒化物薄膜との間にバッファ層としてアモル
ファス状の物質、例えばＡｌＮ、ＧａＮ、Ｓｉ、ＳｉＣ
等、あるいは単結晶物質として、例えばＡｌＮ、Ｚｎ
Ｏ、ＳｉＣ等を設けることができる。さらには窒化物系
半導体を成長させる場合には界面の結晶性をよくするた
めに、基板と成長する半導体との格子定数を合わせるこ
とも好ましい方法である。窒化物系半導体の格子定数の
整数倍と基板の格子定数の格子不整合が２％以下である
か、もしくは基板の格子定数の整数倍と薄膜の格子定数
の格子不整合が２％以下であれば結晶性の良好な薄膜を
得ることができる。本発明においては、とくにサファイ
ア基板が好ましく、なかでもＲ面やＲ面を所定量オフし
た基板が最適なものとなる。例えば、窒化ガリウム薄膜
ではサファイアｃ軸のＲ面投影を軸として９．２度オフ
したものが特に好ましい。In the present invention, the substrate used for growing the nitride-based semiconductor thin film includes Si and Al.
2 O 3 , ZnO, MgO, SiC, or GaAs,
A single crystal substrate such as a III-V group compound semiconductor such as InAs, a II-VI group compound semiconductor such as ZnSe, or a glass substrate such as quartz glass or MESA glass is used. In addition, an amorphous substance such as AlN, GaN, Si, or SiC is used as a buffer layer between the substrate and the nitride thin film.
Etc., or as a single crystal substance, for example, AlN, Zn
O, SiC, etc. can be provided. Further, in the case of growing a nitride-based semiconductor, it is also a preferable method to match the lattice constants of the substrate and the growing semiconductor in order to improve the crystallinity of the interface. The lattice mismatch between the lattice constant of the nitride-based semiconductor and the lattice constant of the substrate is 2% or less, or the lattice mismatch between the lattice constant of the substrate and the lattice constant of the thin film is 2% or less. For example, a thin film with good crystallinity can be obtained. In the present invention, a sapphire substrate is particularly preferable, and among them, the R surface and the substrate with the R surface off by a predetermined amount are the most suitable. For example, in the case of a gallium nitride thin film, it is particularly preferable that the gallium nitride thin film is off by 9.2 degrees about the R-plane projection of the sapphire c-axis.
【００１１】本発明に用いる窒化物系半導体薄膜の成長
においては、ＩＩＩ族元素と窒素源を同時に供給して成
膜する方法が最も一般的であるが、ＭＥＥ（Ｍｉｇｒａ
ｔｉｏｎ Ｅｎｈａｎｃｅｄ Ｅｐｉｔａｘｙ）や成長
中断して成長を行ってもよい（成長中断成長法）。いず
れの場合でもＲＨＥＥＤパターンでストリークを観察し
ながら単結晶性を確認して成長を行うことが好ましい。In the growth of the nitride-based semiconductor thin film used in the present invention, the method of forming a film by simultaneously supplying a group III element and a nitrogen source is the most general method.
growth may be carried out by interrupting growth (growth interruption growth method). In any case, it is preferable to confirm the single crystallinity while observing the streak in the RHEED pattern to grow.
【００１２】本発明における窒化物半導体薄膜とは，例
えばＧａＮ、ＩｎＮ、ＡｌＮの他にＧａ1ーx Ａｌx Ｎ、
Ｇａ1-x Ｉｎx Ｎ、Ｇａ1-x Ｂx ＮなどのＧａＮを主体
とした混晶化合物半導体薄膜のことである。さらに、窒
化物系半導体薄膜を作製するときに不純物をドーピング
して、キャリア密度制御、ｉ型、ｐ型あるいはｎ型制御
を行うこともできる。ｉ型、ｐ型の半導体薄膜を作製す
るためにドーピングする不純物の例としてはＭｇ、Ｚ
ｎ、Ｂｅ、Ｃｄ、Ｈｇ、Ｌｉ、Ｃａ、Ｓｒ等があり、ｎ
型半導体薄膜を作製するためにドーピングする不純物と
してはＳｉ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓ，Ｓｅ、Ｔｅ等がある。こ
れらのドーパントの種類とドーピング量を変えることに
よって窒化物系半導体のキャリアの種類の制御やキャリ
ア密度を変えることが可能となる。本発明では、基板上
にｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜した上にｎ
型の窒化物系半導体を成膜して発光層を形成した構造、
あるいは基板上にｎ型の窒化物系半導体を成膜した上に
ｉ型あるいはｐ型の窒化物系半導体を成膜して発光層を
形成した構造をとるが、このようなｐｎ接合、ＭＩＳ構
造だけではなく、窒化物系半導体を組み合わせた、シン
グルヘテロ構造、ダブルヘテロ構造、量子井戸構造、超
格子構造としてもよい。これらの積層構造の膜厚は、素
子作製工程で使用するレジストの厚さに限界があるため
に、なるべく薄くすることが必要であり３μｍ以下とす
るのがよいが、好ましくは２μｍ以下とするのがよく、
さらに好ましくは１μｍ以下とするのがよい。The nitride semiconductor thin film in the present invention means, for example, Ga 1 -x Al x N, in addition to GaN, InN and AlN.
It is a mixed crystal compound semiconductor thin film mainly composed of GaN such as Ga 1-x In x N and Ga 1-x B x N. Further, when a nitride-based semiconductor thin film is manufactured, impurities can be doped to control carrier density, i-type, p-type, or n-type. Examples of impurities to be doped to form i-type and p-type semiconductor thin films are Mg and Z.
n, Be, Cd, Hg, Li, Ca, Sr, etc.
Impurities to be doped to form the type semiconductor thin film include Si, Ge, Sn, S, Se and Te. By changing the type and doping amount of these dopants, it becomes possible to control the type of carriers of the nitride-based semiconductor and change the carrier density. In the present invention, an i-type or p-type nitride-based semiconductor is formed on the substrate and then n-type is formed.
Type nitride-based semiconductor film is formed to form a light emitting layer,
Alternatively, an n-type nitride-based semiconductor is formed on a substrate, and then an i-type or p-type nitride-based semiconductor is formed to form a light emitting layer. Such a pn junction, MIS structure Not only this, a single hetero structure, a double hetero structure, a quantum well structure, and a superlattice structure in which a nitride semiconductor is combined may be used. The film thickness of these laminated structures needs to be as thin as possible because the thickness of the resist used in the device manufacturing process is limited, and it is preferable that the film thickness be 3 μm or less, but preferably 2 μm or less. egoism,
More preferably, it is 1 μm or less.
【００１３】本発明におけるドライエッチングの方法と
しては、イオンミリング、反応性イオンエッチング、集
束イオンビームエッチング、ビームアシストエッチン
グ、ＥＣＲ（Ｅｌｅｃｔｒｏｎ Ｃｙｃｌｏｃｔｒｏｎ
Ｒｅｓｏｎａｎｃｅ）エッチングを用いることができ
る。ドライエッチング法として、イオンミリングではＡ
ｒ、窒素（Ｎ2 ）等の不活性ガスを、集束イオンビーム
エッチングではＢ、Ａｌ、Ｓｉ、Ｇａ、Ｇｅ、Ｉｎ、Ａ
ｕ等を金属イオン源として用いることができる。ビーム
アシストエッチングではＸｅＦ2 、Ｃｌ2 等のガス雰囲
気中で電子線あるいはＡｒ、Ｎ2 等のビームを照射して
エッチングを行う。反応性イオンエッチング、ＥＣＲエ
ッチングではＣＦ4 、ＣＣｌ4 、ＣＣＬ2 Ｆ2 、ＣＣｌ
Ｆ3 、ＳＦ 6 、ＰＣｌ3 、ＳｉＣｌ4 等のガスを用い
る。また、集束イオンビームエッチングを用いた場合に
はレジストを用いなくても、薄膜表面に直接エッチング
を行うことができ、素子作製工程を簡略化することがで
きる。これらのドライエッチング法を窒化物系半導体の
エッチング方法として用いることができる理由として
は、上記したように、素子の総膜厚を３μｍ以下で良質
な単結晶薄膜を作製することができるからである。もし
窒化物系半導体の膜厚が厚い場合にはレジストの厚みも
厚くする必要がある。たとえば窒化物系半導体の膜厚が
１０μｍであるとき、レジストの厚みは１０μｍ以上と
する必要があり、レジスト塗布時に非常に困難を有する
ことになる。実際に、窒化物系半導体薄膜を用いて発光
素子（ＬＥＤ）やレーザーダイオードを作製する場合に
おいては、これらのドライエッチング法が必要となる。A method of dry etching according to the present invention
For ion milling, reactive ion etching, and
Bundled ion beam etching, beam assisted etching
ECR (Electron Cyclotron)
Resonance) etching can be used
It As a dry etching method, A is used in ion milling.
r, nitrogen (N2) Or other inert gas, focused ion beam
In etching, B, Al, Si, Ga, Ge, In, A
u or the like can be used as a metal ion source. beam
XeF for assisted etching2, Cl2Gas atmosphere
Electron beam or Ar, N in the air2Irradiate a beam of
Etching is performed. Reactive ion etching, ECR
CF for hatchingFour, CClFour, CCL2F2, CCl
F3, SF 6, PCl3, SiClFourUsing gas such as
It Also, when using focused ion beam etching
Directly etches the thin film surface without using a resist
Can be performed, and the device manufacturing process can be simplified.
Wear. These dry etching methods are applied to nitride semiconductors.
The reason why it can be used as an etching method
As described above, the total film thickness of the device is 3 μm or less
This is because a simple single crystal thin film can be produced. if
If the nitride-based semiconductor is thick, the resist thickness
Need to thicken. For example, if the film thickness of a nitride-based semiconductor is
When the thickness is 10 μm, the thickness of the resist is 10 μm or more.
Have to be very difficult when applying resist
It will be. Actually, light emission using a nitride-based semiconductor thin film
When manufacturing a device (LED) or laser diode
However, these dry etching methods are required.
【００１４】本発明においては、発光特性を向上させる
ためにドライエッチング後に熱処理することが必要であ
る。この熱処理を行うことによりドライエッチングによ
り受けた膜質の劣化を回復することができ、界面抵抗を
下げて低電圧で発光に必要な電流を得ることができる。
熱処理を行う装置としては管状炉、ランプアニ−ル炉等
の雰囲気を制御できる炉であればよい。雰囲気としては
アンモニア、三弗化窒素、ジメチルアンモニウム、ジメ
チルヒドラジン等を単独であるいはＡｒ，Ｎ2 等の不活
性ガスとの混合物として用いることができる。熱処理す
る温度は窒化物半導体の成膜温度以下であればよく、熱
処理時間と同様に使用するガスの種類によって適宜変え
ることができる。例えばアンモニアでは３００〜７００
℃、三弗化窒素では３００〜５００℃、不活性ガスを用
いた場合には３００〜７００℃で熱処理を行う。In the present invention, it is necessary to perform heat treatment after dry etching in order to improve the light emission characteristics. By performing this heat treatment, it is possible to recover the deterioration of the film quality caused by dry etching, reduce the interface resistance, and obtain the current necessary for light emission at a low voltage.
The apparatus for heat treatment may be a furnace capable of controlling the atmosphere such as a tubular furnace and a lamp anneal furnace. As the atmosphere, ammonia, nitrogen trifluoride, dimethylammonium, dimethylhydrazine or the like can be used alone or as a mixture with an inert gas such as Ar or N 2 . The temperature for the heat treatment may be equal to or lower than the film formation temperature of the nitride semiconductor, and can be appropriately changed depending on the type of gas used as in the heat treatment time. For example, 300-700 for ammonia
C., heat treatment is performed at 300 to 500.degree. C. for nitrogen trifluoride, and 300 to 700.degree. C. when an inert gas is used.
【００１５】本発明における電極の形成方法としては、
ＭＢＥ法、真空蒸着法、電子ビーム蒸着法、スパッタ法
等がある。電極としては、Ａｌ、Ｉｎ等の金属が好まし
いが、Ａｌ、Ｉｎ等を混合した合金、またＩＴＯ、Ｓｎ
Ｏ2 、ＺｎＯ、ＺｎＳ、ＧａＮ等の透明導電膜を用いて
もよい。さらに、電極形成後にＡｒ、Ｎ2 、Ｈｅ等の不
活性ガス流中で熱処理することも好ましい。これにより
電極と窒素物系半導体との界面抵抗を下げることが可能
になり、良好なダイオ−ド特性とする事ができる。The method of forming the electrode in the present invention is as follows:
There are an MBE method, a vacuum vapor deposition method, an electron beam vapor deposition method, a sputtering method and the like. As the electrodes, metals such as Al and In are preferable, but alloys such as Al and In mixed with each other, and ITO and Sn.
O 2, ZnO, ZnS, may be used a transparent conductive film such as GaN. Further, it is also preferable to perform heat treatment in a flow of an inert gas such as Ar, N 2 or He after forming the electrodes. As a result, the interface resistance between the electrode and the nitrogen-based semiconductor can be reduced, and good diode characteristics can be obtained.
【００１６】以下、一例としてＭＢＥ法を用いた窒化物
系半導体薄膜の製造方法、および半導体発光装置の作製
方法ついて説明するが、とくにこれに限定されるもので
はない。装置としては、図１に示すような真空容器１内
に、蒸発用ルツボ（クヌードセンセル）２、３および
４、ガスセル７、基板加熱ホルダー５を備えたガスソー
スＭＢＥ装置を使用した。A method of manufacturing a nitride-based semiconductor thin film using the MBE method and a method of manufacturing a semiconductor light emitting device will be described below as an example, but the method is not particularly limited thereto. As the apparatus, a gas source MBE apparatus provided with an evaporation crucible (Knudsen cell) 2, 3 and 4, a gas cell 7, and a substrate heating holder 5 in a vacuum container 1 as shown in FIG. 1 was used.
【００１７】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ、基板
面において１０13〜１０19／ｃｍ2 ・ｓｅｃになる温度
に加熱した。アンモニアの導入にはガス導入管８を用
い、アンモニアをガスセル７内から基板６に直接吹き付
けるようにした。アンモニアの導入量は基板表面におい
て１０16〜１０20／ｃｍ2 ・ｓｅｃになるように供給し
た。蒸発用ルツボ３にはＩｎ、Ａｌ等を入れ、所定の組
成の化合物半導体、および所定のキャリア密度を有する
半導体となるように温度および時間を制御して成膜を行
なう。蒸発用ルツボ４にはＭｇ、Ｚｎ、Ｂｅ、Ｓｂ、Ｓ
ｉ、Ｇｅ、Ｃ、Ｓｎ、Ｈｇ、Ａｓ、Ｐ等を入れ、所定の
供給量になるように温度および供給時間を制御すること
によりドーピングを行ない、ｎ型およびｉ型あるいはｐ
型半導体層を成膜する。Ga metal was placed in the evaporation crucible 2 and heated to a temperature of 10 13 to 10 19 / cm 2 · sec on the substrate surface. A gas introduction pipe 8 was used to introduce ammonia, and ammonia was blown directly from the gas cell 7 onto the substrate 6. Ammonia was supplied so that the introduction amount of ammonia was 10 16 to 10 20 / cm 2 · sec on the substrate surface. In, Al, etc. are put in the evaporation crucible 3, and the temperature and time are controlled so that a compound semiconductor having a predetermined composition and a semiconductor having a predetermined carrier density are formed to form a film. The evaporation crucible 4 has Mg, Zn, Be, Sb, S
i, Ge, C, Sn, Hg, As, P, etc. are added, and doping is performed by controlling the temperature and the supply time so as to obtain a predetermined supply amount.
A type semiconductor layer is formed.
【００１８】基板６にはサファイアＲ面を使用し、２０
０〜９００℃に加熱した。サファイアＲ面基板は、オフ
角が０．８度以下のものが好ましい。まず、基板６を真
空容器１内で７５０℃で加熱した後、各ルツボを所定の
成長温度に設定し、まず蒸発用ルツボ３を開き、０．１
〜３０オングストローム／ｓｅｃの成長速度で０．０５
〜２μｍの厚みのｎ型窒化物半導体薄膜を作製する。さ
らにその後、Ｍｇをチャージした蒸発用ルツボ４のシャ
ッターを開き、０．１〜３０オングストローム／ｓｅｃ
の成長速度で０．０１〜１μｍの厚みでｉ型あるいはｐ
型窒化物半導体を成膜して発光層を形成する。この成膜
時には常にガスセルを加熱し基板表面にアンモニアを供
給しておく。A sapphire R surface is used for the substrate 6, and 20
Heated to 0-900 ° C. The off-angle of the sapphire R-plane substrate is preferably 0.8 degrees or less. First, after heating the substrate 6 in the vacuum container 1 at 750 ° C., each crucible is set to a predetermined growth temperature, and the evaporation crucible 3 is first opened to
0.05 at a growth rate of ~ 30 Å / sec
An n-type nitride semiconductor thin film having a thickness of ˜2 μm is produced. After that, the shutter of the evaporation crucible 4 charged with Mg is opened to 0.1 to 30 angstrom / sec.
I-type or p with a thickness of 0.01-1 μm at the growth rate of
A nitride semiconductor film is formed to form a light emitting layer. During this film formation, the gas cell is always heated to supply ammonia to the surface of the substrate.
【００１９】以上のような方法で成膜した窒化物系半導
体を用いて半導体発光装置を作製する工程を図２から図
６にしたがって説明する。窒化物系半導体表面にレジス
トを塗布する。レジストの膜厚はエッチングしたい窒化
物系半導体薄膜の厚みによって変えればよく０．１〜３
μｍとするのが好ましい。スピンコーターの条件は２５
００ｒｐｍ、３０ｓｅｃである。塗布後に９０℃に加熱
されたクリーンオーブン内で３０分間プレベークする
（図２）。その後、素子パターン形成用マスクを用いて
ＵＶ露光・現像を行った（図３）。Ａｒをガスとして用
いてイオンミリング法により素子パターン形成のために
不必要な部分の窒化物系半導体を除去する。イオンミリ
ング終了後、アセトンを用いてレジストを除去する。A process of manufacturing a semiconductor light emitting device using the nitride semiconductor formed by the above method will be described with reference to FIGS. A resist is applied to the surface of the nitride semiconductor. The thickness of the resist may be changed depending on the thickness of the nitride-based semiconductor thin film to be etched, which is 0.1 to 3
The thickness is preferably μm. Spin coater conditions are 25
00 rpm and 30 sec. After application, prebaking is performed in a clean oven heated to 90 ° C. for 30 minutes (FIG. 2). After that, UV exposure and development were performed using a device pattern forming mask (FIG. 3). An unnecessary portion of the nitride-based semiconductor for forming a device pattern is removed by ion milling using Ar as a gas. After the ion milling is completed, the resist is removed using acetone.
【００２０】上記した素子化工程と同様の方法で、ｉ層
あるいはｐ層の除去工程を行う（図４）。なお、各工程
でのイオンミリングを行う時間はエッチングを行う膜厚
によって決めることができる。以上の工程の後、管状炉
内に試料をセットしてアンモニアを雰囲気として、５０
０℃で３０分間熱処理した。熱処理後、再度レジストを
塗布し、プレベークを行った後（図５）、素子の電極を
蒸着し、リフトオフにより電極パターンを形成した（図
６）。ついで、Ａｒ流で３００℃、１時間の加熱処理を
行った。A step of removing the i layer or the p layer is performed by the same method as the above-described element forming step (FIG. 4). The time for performing ion milling in each step can be determined by the film thickness for etching. After the above steps, the sample was set in the tubular furnace, and the atmosphere was set to 50% by ammonia.
Heat treatment was performed at 0 ° C. for 30 minutes. After the heat treatment, the resist was applied again and prebaking was performed (FIG. 5), and then the electrode of the device was vapor-deposited and the electrode pattern was formed by lift-off (FIG. 6). Then, heat treatment was performed at 300 ° C. for 1 hour with Ar flow.
【００２１】以上のようにして作製した窒化物系半導体
発光装置に、電圧１０Ｖで２０ｍＡの電流を流したとき
には青色の発光が観測された。Blue light emission was observed when a current of 20 mA was applied at a voltage of 10 V to the nitride semiconductor light emitting device manufactured as described above.
【００２２】[0022]
【実施例】以下，実施例によりさらに詳細に説明する。EXAMPLES The present invention will be described in more detail below with reference to examples.
【００２３】[0023]
【実施例１】ＭＢＥ法により，ＧａＮ薄膜を成膜し、イ
オンミリング法により発光装置作製を行った例について
説明する。図１に示すような真空容器１内に，蒸発用ル
ツボ２、４、ガスセル７，および基板加熱ホルダー５，
さらにガスセル７にガスを供給するためのガス導入管
８、ガス流量調節バルブ９を備えたＭＢＥ装置を用い
た。Example 1 An example in which a GaN thin film is formed by the MBE method and a light emitting device is manufactured by the ion milling method will be described. In a vacuum container 1 as shown in FIG. 1, an evaporation crucible 2, 4, a gas cell 7, and a substrate heating holder 5,
Further, an MBE device provided with a gas introduction pipe 8 for supplying gas to the gas cell 7 and a gas flow rate adjusting valve 9 was used.
【００２４】蒸発用ルツボ２にはＧａ金属を入れ，１０
５０℃に加熱した。ガスとしてはアンモニアを使用し，
ガス導入管８を通してガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速
度で供給した。アンモニアガスは基板６に直接供給する
ような構造とした。基板６としては，オフ角が０．５度
のサファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成
膜時において２×１０-6Ｔｏｒｒであった。Ga metal was put in the evaporation crucible 2 and
Heated to 50 ° C. Ammonia is used as gas,
It was supplied to the gas cell 7 through the gas introduction pipe 8 at a rate of 5 cc / min. Ammonia gas was directly supplied to the substrate 6. As the substrate 6, a sapphire R surface having an off angle of 0.5 degree is used. The pressure in the vacuum container was 2 × 10 −6 Torr during film formation.
【００２５】まず，基板６を９００℃で３０分間加熱
し，ついで７５０℃の温度に保持し成膜を行う。成膜は
アンモニアを３００℃に加熱したガスセル７から供給し
ながらＧａのルツボのシャッターを開いて行い，１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍ
のｎ型ＧａＮ薄膜を作製した。さらにＭｇをチャージし
て３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４のシャッターを開
き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５オングストローム
／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μｍの厚さで成膜し
て発光層を形成した。この作製した薄膜のＲＨＥＥＤパ
ターンはストリーク状で平坦性表面の抵抗を測定したと
ころ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。First, the substrate 6 is heated at 900 ° C. for 30 minutes, and then the temperature is maintained at 750 ° C. to form a film. The film formation was performed by opening the shutter of the Ga crucible while supplying ammonia from the gas cell 7 heated to 300 ° C.
Film thickness of 0.5 μm at film forming rate of Angstrom / sec
The n-type GaN thin film of Further, the shutter of the evaporation crucible 4 which was charged with Mg and kept at 300 ° C. was opened, and a Mg-doped GaN thin film was formed at a film forming rate of 1.5 angstrom / sec to a film thickness of 0.05 μm. To form a light emitting layer. The RHEED pattern of the produced thin film was streaky, and the resistance of the flat surface was measured. As a result, there was a resistance of 10 MΩ or more and it was in an insulating state.
【００２６】以下、図に従って素子作製工程を説明す
る。成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした（図
２）。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ中で２０分間イオン
ミリングを行い素子パターン形成を行った。その後、ア
セトンを用いてレジストを除去した。次に、再度スピン
コーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件で
レジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０
分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを
用いてＵＶ露光し、現像した（図３）。この膜を加速電
圧５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲
気中で１分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去
した（図４）。その後、アセトンでレジストを除去し
た。この素子チップを管状炉にセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのアンモニアガス流中で５００℃、３０分間の熱処
理を行った。さらに、スピンコーターを用いて２５００
ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃
のクリーンオーブン中で３０分間プレベークした。ベー
ク後、電極形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た（図５）。この膜を真空蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔ
ｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．２μｍの厚さで真空蒸
着した。その後、アセトンでリフトオフして電極パター
ンを形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃で１時間加熱
処理を行ない、素子チップの構造を完成させた（図
６）。The device manufacturing process will be described below with reference to the drawings. 2500 using a spin coater on the formed thin film
Apply resist at 90 rpm for 30 seconds
It was prebaked for 30 minutes in the clean oven (Fig. 2). After baking, UV exposure was performed using a mask for element pattern formation, and development was performed. This film was subjected to ion milling for 20 minutes in Ar under the conditions of an acceleration voltage of 500 V and a pressure of 2 × 10 −4 Torr to form a device pattern. Then, the resist was removed using acetone. Next, using a spin coater again, the resist was applied under the conditions of 2500 rpm and 30 sec, and the resist was applied in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes.
Prebaked for a minute. After baking, it was exposed to UV using a mask for removing the i layer and developed (FIG. 3). This film was subjected to ion milling for 1 minute in an Ar atmosphere under the conditions of an acceleration voltage of 500 V and a pressure of 2 × 10 −4 Torr to remove an unnecessary i layer (FIG. 4). Then, the resist was removed with acetone. This element chip is set in a tubular furnace and 10 cc / m
Heat treatment was performed at 500 ° C. for 30 minutes in an in ammonia gas flow. In addition, 2500 using a spin coater
Apply resist at 90 rpm for 30 seconds
Prebaked for 30 minutes in a clean oven. After baking, it was exposed to UV using a mask for electrode formation and developed (FIG. 5). This film is mounted on a vacuum vapor deposition machine and 2 × 10 -6 T
Al metal was vacuum-deposited to a thickness of 0.2 μm in a vacuum of orr. After that, lift-off was performed with acetone to form an electrode pattern, and then heat treatment was carried out at 300 ° C. for 1 hour in Ar flow to complete the structure of the element chip (FIG. 6).
【００２７】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
７であった。この素子の発光強度を測定したところ１０
Ｖ，２０ｍＡで２０ｍｃｄであり、青色の発光が観測さ
れた。The cutting of each chip was performed using a dicing saw. One of the chips was connected to the electrode portion of the chip and the electrode portion of the light emitting diode with a gold wire using a wire bonding device to manufacture a light emitting device. The current-voltage characteristics of the light emitting device manufactured by the method described above are shown in FIG. When the emission intensity of this device was measured, it was 10
It was 20 mcd at V and 20 mA, and blue light emission was observed.
【００２８】[0028]
【比較例１】実施例１と同様の方法により成膜した窒化
物系半導体薄膜を用いて素子化を行った。素子の作製過
程も実施例１と同様の方法により行ない、イオンミリン
グによるエッチング後に熱処理を行わないで素子を作製
した。この素子の発光強度を測定したところ５０Ｖ，１
３ｍＡで２ｍｃｄであり、青白色の発光が観測された。Comparative Example 1 A device was formed by using a nitride-based semiconductor thin film formed by the same method as in Example 1. The manufacturing process of the device was performed in the same manner as in Example 1, and the device was manufactured without heat treatment after etching by ion milling. When the emission intensity of this device was measured, it was 50 V, 1
It was 2 mcd at 3 mA, and bluish white luminescence was observed.
【００２９】[0029]
【実施例２】ＭＢＥ法によりＧａ1-x Ｉｎx Ｎ混晶薄膜
を成膜し、イオンミリング法により発光装置を用いて素
子作製を行った例について説明する。蒸発用ルツボ２に
はＧａ金属を入れ１０５０℃に加熱し、蒸発用ルツボ３
にはＩｎを入れ６６０℃に加熱した。また、蒸発用ルツ
ボ４にはＭｇを入れ３００℃に加熱した。ガスの導入は
実施例１と同様の方法により，アンモニアを１０ｃｃ／
ｍｉｎの速度で供給することにより行った。Example 2 An example in which a Ga 1-x In x N mixed crystal thin film is formed by the MBE method and an element is manufactured by using a light emitting device by the ion milling method will be described. Ga metal was placed in the evaporation crucible 2 and heated to 1050 ° C.
In was added to and heated to 660 ° C. Further, Mg was placed in the evaporation crucible 4 and heated to 300 ° C. Gas was introduced in the same manner as in Example 1 by adding 10 cc / mm of ammonia.
It was performed by supplying at a rate of min.
【００３０】基板６としては，オフ角が０．５度以下の
サファイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜
時において３×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６
を９００℃で３０分間加熱し，ついで７３０℃の温度に
保持し成膜を行った。成膜はアンモニアを３００℃に加
熱したガスセル７から供給しながらＧａとＩｎのルツボ
のシャッターを開いて行い，１．０オングストローム／
ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．５μｍのｎ型Ｇａ1-x Ｉｎ
x Ｎ混晶薄膜（ｘ＝０．１）を作製した。成膜終了後、
ＧａとＩｎのルツボのシャッターをしめ、薄膜表面を平
坦化させるために１０分間そのままの状態に保持し、Ｒ
ＨＥＥＤパターンがストリーク状になることを確認し
た。その後、Ｇａ、Ｉｎ、Ｍｇのシャッターを同時に開
いて成膜を行い、１．０オングストローム／ｓｅｃの成
膜速度で膜厚０．０８μｍのｉ型Ｇａ1ーx Ｉｎx Ｎ混晶
薄膜（ｘ＝０．１）を成膜して発光層を形成した。この
作製した薄膜のＲＨＥＥＤパターンはストリーク状で平
坦性、結晶性は良好であり、表面の抵抗を測定したとこ
ろ、１０ＭΩ以上の抵抗があり絶縁状態であった。以上
のようにして成膜した薄膜上にスピンコーターを用いて
２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗布
し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベーク
した。ベーク後、素子パターン形成用のマスクを用いて
ＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧５００Ｖ、圧
力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気中で１７分間
イオンミリングを行い素子パターン形成を行った。その
後、アセトンを用いてレジストを除去した。次に、再度
スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの
条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中
で３０分間プレベークした。ベーク後、ｉ層除去用のマ
スクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を加速電圧
５００Ｖ、圧力２×１０ー4Ｔｏｒｒの条件のＡｒ雰囲気
中で３分間イオンミリングを行い不必要なｉ層を除去し
た。その後、アセトンでレジストを除去した。つぎに管
状炉内に素子チップをセットし１０ｃｃ／ｍｉｎのアン
モニア流中５００℃で３０分間熱処理した。さらに、ス
ピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条
件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブン中で
３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用のマス
クを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空蒸着機
に装着し３×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属を０．
２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトンでリフ
トオフして電極を形成し、ついで、Ａｒ流中で３００℃
で１時間加熱処理を行ない、素子チップの構造を完成さ
せた。As the substrate 6, a sapphire R surface having an off angle of 0.5 degrees or less is used. The pressure in the vacuum container was 3 × 10 −6 Torr during film formation. First, the substrate 6
Was heated at 900 ° C. for 30 minutes and then maintained at a temperature of 730 ° C. to form a film. The film formation is performed by opening the shutter of the Ga and In crucible while supplying ammonia from the gas cell 7 heated to 300 ° C., and 1.0 angstrom /
n-type Ga 1-x In with a film thickness of 0.5 μm at a deposition rate of sec
An xN mixed crystal thin film (x = 0.1) was prepared. After film formation,
Close the shutter of the Ga and In crucible, and hold it for 10 minutes to flatten the surface of the thin film.
It was confirmed that the HEED pattern was streaky. Then, the Ga, In, and Mg shutters are simultaneously opened to form a film, and the i-type Ga 1-x In x N mixed crystal thin film (x = x = 0.08 μm) is formed at a film forming rate of 1.0 angstrom / sec. 0.1) was deposited to form a light emitting layer. The RHEED pattern of the produced thin film was streaky and had good flatness and crystallinity. When the surface resistance was measured, it was 10 MΩ or more and was in an insulating state. A resist was applied on the thin film formed as described above using a spin coater under the conditions of 2500 rpm and 30 sec, and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, UV exposure was performed using a mask for element pattern formation, and development was performed. This film was subjected to ion milling for 17 minutes in an Ar atmosphere under the conditions of an acceleration voltage of 500 V and a pressure of 2 × 10 −4 Torr to form a device pattern. Then, the resist was removed using acetone. Next, the resist was applied again using a spin coater under the conditions of 2500 rpm and 30 sec, and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, it was exposed to UV using a mask for removing the i layer and developed. This film was subjected to ion milling for 3 minutes in an Ar atmosphere under the conditions of an acceleration voltage of 500 V and a pressure of 2 × 10 −4 Torr to remove an unnecessary i layer. Then, the resist was removed with acetone. Next, the element chip was set in a tubular furnace and heat-treated at 500 ° C. for 30 minutes in an ammonia flow of 10 cc / min. Further, a resist was applied using a spin coater under the conditions of 2500 rpm and 30 sec, and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, it was exposed to UV using a mask for electrode formation and developed. This film was attached to a vacuum vapor deposition machine, and Al metal was added to a vacuum of 3 × 10 −6 Torr.
It was vacuum-deposited to a thickness of 2 μm. Then, lift off with acetone to form an electrode, and then 300 ° C. in Ar flow.
After that, heat treatment was performed for 1 hour to complete the structure of the element chip.
【００３１】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。以上、記載
した方法により作製した発光素子の電流ー電圧特性は図
８であった。この素子の発光強度を測定したところ１３
Ｖ，２０ｍＡで２２ｍｃｄであり、緑色の発光が観測さ
れた。The cutting of each chip was performed using a dicing saw. One of the chips was connected to the electrode portion of the chip and the electrode portion of the light emitting diode with a gold wire using a wire bonding device to manufacture a light emitting device. The current-voltage characteristics of the light emitting device manufactured by the method described above are shown in FIG. The luminescence intensity of this device was measured and found to be 13
It was 22 mcd at V and 20 mA, and green light emission was observed.
【００３２】[0032]
【実施例３】ＭＢＥ法により，ＧａＮ薄膜を成膜し、Ｒ
ＩＥ（反応性イオンエッチング）装置を用いて素子作製
を行った例について説明する。装置としては，実施例１
と同様の装置を用いて，ＧａＮ薄膜を作製した。蒸発用
ルツボ２にはＧａ金属を入れ，１０５０℃に加熱した。
ガスとしてはアンモニアを使用し，ガス導入管８を通し
てガスセル７に５ｃｃ／ｍｉｎの速度で基板表面に供給
した。Example 3 A GaN thin film is formed by the MBE method and R
An example in which an element is manufactured using an IE (reactive ion etching) device will be described. As the apparatus, Example 1
A GaN thin film was prepared using the same apparatus as described in. Ga metal was placed in the evaporation crucible 2 and heated to 1050 ° C.
Ammonia was used as the gas and was supplied to the gas cell 7 through the gas introduction pipe 8 at a rate of 5 cc / min onto the substrate surface.
【００３３】基板６としては，オフ角が０．５度のサフ
ァイアＲ面を使用する。真空容器内の圧力は，成膜時に
おいて２×１０-6Ｔｏｒｒであった。まず，基板６を９
００℃で３０分間加熱し，ついで７５０℃の温度に保持
し成膜を行う。成膜はアンモニアを３００℃の加熱した
ガスセル７から供給しながらＧａのルツボのシャッター
を開いて行い，１．５オングストローム／ｓｅｃの成膜
速度で膜厚０．８μｍのＧａＮ薄膜を作製した。さらに
Ｍｇをチャージして３００℃に保たれた蒸発用ルツボ４
のシャッターを開き、ＭｇドープのＧａＮ薄膜を１．５
オングストローム／ｓｅｃの成膜速度で膜厚０．０５μ
ｍの厚さで成膜して発光層を形成した。この薄膜のＲＨ
ＥＥＤパターンはストリーク状で平坦性、結晶性は良好
であり、表面の抵抗を測定したところ、１０ＭΩ以上の
抵抗があり絶縁状態であった。 以上の様にして成膜し
た薄膜上にスピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３
０ｓｅｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーン
オーブン中で３０分間プレベークした。ベーク後、素子
パターン形成用のマスクを用いてＵＶ露光し、現像し
た。この膜をＲＩＥを用いて高周波出力２００Ｗ、ＣＦ
4 流量２５ｃｃ／ｍｉｎの条件で２５分間エッチング行
い素子パターン形成を行った。その後、アセトンを用い
てレジストを除去した。次に、再度スピンコーターを用
いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅｃの条件でレジストを塗
布し、９０℃のクリーンオーブン中で３０分間プレベー
クした。ベーク後、ｉ層除去用のマスクを用いてＵＶ露
光し、現像した。この膜を ２００Ｗ，ＣＦ4 ２５ｃｃ
／ｍｉｎの条件で１分間エッチングを行い不必要なｉ層
を除去した。その後、アセトンでレジストを除去した。
ついで管状炉内に素子チップをセットして１０ｃｃ／ｍ
ｉｎのＮ2 流中５００℃で３０分間熱処理した。さら
に、スピンコーターを用いて２５００ｒｐｍ、３０ｓｅ
ｃの条件でレジストを塗布し、９０℃のクリーンオーブ
ン中で３０分間プレベークした。ベーク後、電極形成用
のマスクを用いてＵＶ露光し、現像した。この膜を真空
蒸着機に装着し２×１０ー6Ｔｏｒｒの真空中でＡｌ金属
を０．２μｍの厚さで真空蒸着した。その後、アセトン
でリフトオフして電極を形成し、ついで、Ｎ2 流中で３
００℃で１時間の加熱処理を行ない、素子チップの構造
を完成させた。As the substrate 6, a sapphire R surface having an off angle of 0.5 degree is used. The pressure in the vacuum container was 2 × 10 −6 Torr during film formation. First, the substrate 6
A film is formed by heating at 00 ° C. for 30 minutes and then maintaining the temperature at 750 ° C. Film formation was performed by opening a Ga crucible shutter while supplying ammonia from a gas cell 7 heated at 300 ° C., and a GaN thin film having a film thickness of 0.8 μm was formed at a film formation rate of 1.5 Å / sec. Further, the crucible 4 for evaporation, which was charged with Mg and kept at 300 ° C.
Open the shutter and open the Mg-doped GaN thin film to 1.5
Film thickness of 0.05μ at film forming rate of Angstrom / sec
A film having a thickness of m was formed to form a light emitting layer. RH of this thin film
The EED pattern was streaky and had good flatness and crystallinity. When the resistance on the surface was measured, it was 10 MΩ or more and was in an insulating state. 2500 rpm for 3 minutes using a spin coater on the thin film formed as described above.
A resist was applied under the condition of 0 sec and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, UV exposure was performed using a mask for element pattern formation, and development was performed. High frequency output 200W, CF by using RIE
The element pattern was formed by performing etching for 25 minutes at a flow rate of 25 cc / min. Then, the resist was removed using acetone. Next, the resist was applied again using a spin coater under the conditions of 2500 rpm and 30 sec, and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, it was exposed to UV using a mask for removing the i layer and developed. This film is 200 W, CF 4 25 cc
The etching was performed for 1 minute under the condition of / min to remove the unnecessary i layer. Then, the resist was removed with acetone.
Then, set the element chip in the tubular furnace and set it to 10 cc / m.
Heat treated at 500 ° C. for 30 minutes in in N 2 flow. Furthermore, using a spin coater, 2500 rpm, 30se
The resist was applied under the condition of c and prebaked in a clean oven at 90 ° C. for 30 minutes. After baking, it was exposed to UV using a mask for electrode formation and developed. This film was mounted on a vacuum vapor deposition machine, and Al metal was vacuum vapor deposited at a thickness of 0.2 μm in a vacuum of 2 × 10 −6 Torr. Then, it is lifted off with acetone to form an electrode, and then 3 times in N 2 flow.
The heat treatment was carried out at 00 ° C. for 1 hour to complete the structure of the element chip.
【００３４】各チップのカッティングはダイシングソー
を用いて行った。このうちの１チップをワイヤーボンデ
ィング装置を用いてチップの電極部と発光ダイオードの
電極部を金線でつなぎ発光装置を作製した。作製した発
光装置の電流ー電圧特性は図９に示すようなダイオード
特性を示した。この素子の発光強度を測定したところ１
５Ｖ，２０ｍＡで１５ｍｃｄであり、青色の発光が観測
された。The cutting of each chip was performed using a dicing saw. One of the chips was connected to the electrode portion of the chip and the electrode portion of the light emitting diode with a gold wire using a wire bonding device to manufacture a light emitting device. The current-voltage characteristics of the manufactured light emitting device showed diode characteristics as shown in FIG. When the emission intensity of this device was measured, it was 1
It was 15 mcd at 5 V and 20 mA, and blue light emission was observed.
【００３５】[0035]
【発明の効果】本発明による窒化物系半導体発光装置の
製造方法において、ドライエッチング法を用いることを
可能にし、膜厚が１μｍ以下において良好なダイオード
特性を示し、青色の発光を有する半導体発光装置の製造
方法を可能とした。In the method for manufacturing a nitride-based semiconductor light-emitting device according to the present invention, it is possible to use a dry etching method, and a semiconductor light-emitting device that exhibits good diode characteristics at a film thickness of 1 μm or less and emits blue light. It enabled the manufacturing method of.
【図１】薄膜作製に用いたＭＢＥ装置の概略図である。FIG. 1 is a schematic diagram of an MBE apparatus used for thin film production.
【図２】素子の作製工程を示した断面図である。FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an element.
【図３】素子の作製工程を示した断面図である。FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an element.
【図４】素子の作製工程を示した断面図である。FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an element.
【図５】素子の作製工程を示した断面図である。FIG. 5 is a cross-sectional view showing a process of manufacturing an element.
【図６】素子の作製工程を示した断面図である。FIG. 6 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of an element.
【図７】ＧａＮ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発光装置の電
流−電圧測定結果である。FIG. 7 is a current-voltage measurement result of a MIS structure light emitting device using a GaN thin film.
【図８】Ｇａ1ーx Ｉｎx Ｎ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発
光装置の電流ー電圧測定結果である。FIG. 8 shows current-voltage measurement results of a MIS structure light emitting device using a Ga 1-x In x N thin film.
【図９】ＧａＮ薄膜を用いたＭＩＳ型構造発光装置の電
流ー電圧測定結果である。FIG. 9 is a current-voltage measurement result of a MIS structure light emitting device using a GaN thin film.
【符号の説明】 １ 真空容器 ２ 蒸発用ルツボ ３ 蒸発用ルツボ ４ 蒸発用ルツボ ５ 基板加熱ホルダー ６ 基板 ７ ガスセル ８ ガス導入管 ９ 流量調節バルブ １０ クライオパネル １１ コールドトラップ １２ 油拡散ポンプ １３ 油回転ポンプ １４ ｉ型あるいはｐ型窒化物系半導体層 １５ ｎ型窒化物系半導体層 １６ 電極 １７ レジスト[Explanation of reference numerals] 1 vacuum container 2 evaporation crucible 3 evaporation crucible 4 evaporation crucible 5 substrate heating holder 6 substrate 7 gas cell 8 gas inlet pipe 9 flow rate control valve 10 cryopanel 11 cold trap 12 oil diffusion pump 13 oil rotary pump 14 i-type or p-type nitride-based semiconductor layer 15 n-type nitride-based semiconductor layer 16 electrode 17 resist
Claims (4)
素を含む窒化物系半導体からなるｎ型層とｉ型層または
ｐ型層を具備してなる発光層を形成する工程、該発光層
の所要の部位をドライエッチングする工程、ドライエッ
チング後に該発光層を熱処理する工程、および該発光層
の所要の部位に少なくとも２つ以上の電極を形成する工
程を含むことを特徴とする半導体発光装置の製造方法。1. A step of forming a light emitting layer comprising an n-type layer and an i-type layer or a p-type layer made of a nitride-based semiconductor containing at least one group III element on a substrate, and the step of forming the light-emitting layer. A semiconductor light emitting device comprising: a step of dry-etching a required portion, a step of heat-treating the light-emitting layer after dry etching, and a step of forming at least two or more electrodes at a required portion of the light-emitting layer. Production method.
素を含有するガス状化合物と、少なくとも１種のＩＩＩ
族元素金属または該元素を含む金属塩の蒸気を基板面に
供給して反応させることにより、基板上に結晶成長させ
ることを特徴とする請求項１記載の窒化物系半導体薄膜
の製造方法。2. A gaseous compound containing nitrogen, which has been preheated in a vacuum, and at least one III.
2. The method for producing a nitride-based semiconductor thin film according to claim 1, wherein vapor of a group element metal or a metal salt containing the element is supplied to the surface of the substrate and reacted to cause crystal growth.
リング、反応性イオンエッチング、集束イオンビームエ
ッチング、ＥＣＲエッチング、ビームアシストエッチン
グを用いることを特徴とする請求項１記載の半導体発光
装置の製造方法。3. The method for manufacturing a semiconductor light emitting device according to claim 1, wherein ion milling, reactive ion etching, focused ion beam etching, ECR etching, or beam assist etching is used as the dry etching method.
る雰囲気としてアンモニア、三弗化窒素、ジメチルアン
モニウム、ジメチルヒドラジン等の窒化化合物、アルゴ
ン、窒素等の不活性ガスを用いることを特徴とする請求
項１記載の半導体発光装置の製造方法。4. The atmosphere for heat-treating the light emitting layer after dry etching uses ammonia, a nitride compound such as nitrogen trifluoride, dimethylammonium and dimethylhydrazine, and an inert gas such as argon and nitrogen. A method for manufacturing a semiconductor light emitting device as described above.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP471992A JPH05190900A (en) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | Manufacture of semiconductor light-emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP471992A JPH05190900A (en) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | Manufacture of semiconductor light-emitting device |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190900A true JPH05190900A (en) | 1993-07-30 |
Family
ID=11591697
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP471992A Withdrawn JPH05190900A (en) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | Manufacture of semiconductor light-emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05190900A (en) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH098355A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of iii-v compound semiconductor |
| JPH0945960A (en) * | 1995-07-27 | 1997-02-14 | Nec Corp | Semiconductor light emitting element and fabrication thereof |
| JP2002261326A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Nagoya Kogyo Univ | Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor element |
| JP2006185964A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Eudyna Devices Inc | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006222225A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | Method of manufacturing p-type nitride semiconductor and semiconductor apparatus |
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JP2015065465A (en) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | Method of manufacturing light-emitting diode device |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP471992A patent/JPH05190900A/en not_active Withdrawn
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US8934513B2 (en) | 1994-09-14 | 2015-01-13 | Rohm Co., Ltd. | Semiconductor light emitting device and manufacturing method therefor |
| JPH098355A (en) * | 1995-06-16 | 1997-01-10 | Sumitomo Chem Co Ltd | Production of iii-v compound semiconductor |
| JPH0945960A (en) * | 1995-07-27 | 1997-02-14 | Nec Corp | Semiconductor light emitting element and fabrication thereof |
| JP2002261326A (en) * | 2001-03-02 | 2002-09-13 | Nagoya Kogyo Univ | Method of manufacturing gallium nitride compound semiconductor element |
| JP2006185964A (en) * | 2004-12-24 | 2006-07-13 | Eudyna Devices Inc | Manufacturing method of semiconductor device |
| JP2006222225A (en) * | 2005-02-09 | 2006-08-24 | Sony Corp | Method of manufacturing p-type nitride semiconductor and semiconductor apparatus |
| JP2015065465A (en) * | 2014-12-04 | 2015-04-09 | ▲さん▼圓光電股▲ふん▼有限公司 | Method of manufacturing light-emitting diode device |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| EP0607435B1 (en) | Nitride based semiconductor device and manufacture thereof | |
| US5990495A (en) | Semiconductor light-emitting element and method for manufacturing the same | |
| US6852161B2 (en) | Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, method of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
| US7227172B2 (en) | Group-III-element nitride crystal semiconductor device | |
| JP2593960B2 (en) | Compound semiconductor light emitting device and method of manufacturing the same | |
| JP3352712B2 (en) | Gallium nitride based semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JP2564024B2 (en) | Compound semiconductor light emitting device | |
| US5909040A (en) | Semiconductor device including quaternary buffer layer with pinholes | |
| KR100878512B1 (en) | Method of manufacturing semiconductor substrate having GaN layer | |
| US8154018B2 (en) | Semiconductor device, its manufacture method and template substrate | |
| JPH05335622A (en) | Semiconductor light-emitting device | |
| US7255742B2 (en) | Method of manufacturing Group III nitride crystals, method of manufacturing semiconductor substrate, Group III nitride crystals, semiconductor substrate, and electronic device | |
| JP2000091234A (en) | Manufacture of iii-v nitride compound semiconductor | |
| WO2002017369A1 (en) | Method of fabricating group-iii nitride semiconductor crystal, metho of fabricating gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor, gallium nitride-based compound semiconductor light-emitting device, and light source using the semiconductor light-emitting device | |
| JP3247437B2 (en) | Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the same | |
| JPH05190900A (en) | Manufacture of semiconductor light-emitting device | |
| JPH05291618A (en) | Light emitting device | |
| JP4554287B2 (en) | Group III nitride crystal manufacturing method and semiconductor substrate manufacturing method | |
| JP4824920B2 (en) | Group III element nitride crystal semiconductor device | |
| JP3399642B2 (en) | Method for forming semiconductor light emitting element layer | |
| JP2001156003A (en) | Method of manufacturing p-type gallium nitride semiconductor, and light-emitting element using p-type gallium nitride semiconductor | |
| JPH05109621A (en) | Method for growing gallium nitride thin film | |
| US20100064966A1 (en) | Method of growing zinc-oxide-based semiconductor and method of manufacturing semiconductor light emitting device | |
| JP3637662B2 (en) | Group 3 nitride semiconductor light emitting device | |
| JPH11310776A (en) | Luminescent material, production thereof, and luminescent element prepared by using the same |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Application deemed to be withdrawn because no request for examination was validly filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 19990408 |