JPS63179516A - Sic発光ダイオードの製造方法 - Google Patents

Sic発光ダイオードの製造方法

Info

Publication number
JPS63179516A
JPS63179516A JP62011673A JP1167387A JPS63179516A JP S63179516 A JPS63179516 A JP S63179516A JP 62011673 A JP62011673 A JP 62011673A JP 1167387 A JP1167387 A JP 1167387A JP S63179516 A JPS63179516 A JP S63179516A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
plane
crystal
substrate
single crystal
growth
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.)
Granted
Application number
JP62011673A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH0565067B2 (ja
Inventor
Yasuhiko Matsushita
保彦 松下
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP62011673A priority Critical patent/JPS63179516A/ja
Publication of JPS63179516A publication Critical patent/JPS63179516A/ja
Publication of JPH0565067B2 publication Critical patent/JPH0565067B2/ja
Granted legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • H01L21/02433Crystal orientation
    • 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
    • H01L21/02373Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02378Silicon carbide
    • 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
    • H01L21/02524Group 14 semiconducting materials
    • H01L21/02529Silicon carbide

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Condensed Matter Physics & Semiconductors (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Computer Hardware Design (AREA)
  • Microelectronics & Electronic Packaging (AREA)
  • Power Engineering (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Materials Engineering (AREA)
  • Crystallography & Structural Chemistry (AREA)
  • Liquid Deposition Of Substances Of Which Semiconductor Devices Are Composed (AREA)
  • Led Devices (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、六方晶炭化ケイ素単結晶基板上に六方晶炭
化ケイ素単結晶をエピタキシャル成長させる炭化ケイ素
単結晶の製造方法に関する。
〔従来の技術〕
一般に、炭化ケイ素(SiC)は、耐熱性および機械的
強度に優れ、放射線に対して強いなどの物理的、化学的
性質から耐環境性半導体材料と゛して注目されてお9、
しかも8iC結晶は間接遷移型の■1−N化合物であり
、8iC結晶には同一の化学組成に対して立方、六方な
どの種々の結晶構造が存在し、その禁制帯幅は2.89
〜B、88eVと広範囲にわたるとともに、pn接合の
形成が可能であることから、赤色から青色までのすべて
の波長範囲の可視光を発する発光ダイオード材料として
有望視され、なかでも室温において約8eVの禁制帯幅
を有する六方晶の一種である6HタイプのSiC結晶は
、青色発光ダイオードの材料として用いられている。
そして、青色発光ダイオードの製造は、通常液相エピタ
キシャル成長法(LPE法)あるいは気相化学反応堆積
法C0VD法)により行なわれており、前者のLpEm
による具体例として、ジャーナルオプ  アプライド 
 フィジクス50(12) 、ディセンパ1979 、
8215〜8225 (Journal of App
lie、dPhysics  50(12) 、 De
cember  1979 、8215〜8225)、
後者のCVD法による具体例として、ジャパニーズジャ
ーナル オプ アプライド フィジクス 19(7)、
シュライ 1980 、 La58〜L856 (JA
PANESEJOURNAL  OF  APPLIE
D  PHYSIc8 19(7) 。
JULY  1980 、 L358〜L856 )の
両輪文にそれぞれ報告されており、いずれの場合も、エ
ピタキシャル成長に使用する6Hタイプの8iC単結晶
基板の結晶成長面として、(0001)面を用いている
ところで、前記したように、SiC結晶には立方晶系、
六方晶系、菱面体晶系に属する種々の結晶構造が存在し
、これらは結晶多形と呼ばれ、すべて最密構造を有し、
立方晶系の場合、 <111>方向に垂直な平面上にS
i原子が隙間なく並び、六方晶系の場合には<0001
>方向、菱面体晶系の場合には<111>方向にそれぞ
れ垂直な平面上にSi原子が隙間なく並び、これらのS
i原子の直上にC原子が結合してSiCの構成単位を形
成している。
このとき、最密構造とは同じ大きさの球を最も密に積み
重ねた構造およびその球の中心を格子点とする結晶構造
をいい、たとえば第2図に示すように、同じ大きさの複
数個の球をその中心が図中の点Aに位置するように隙間
なく並べた場合、その上にさらに同じ大き°さの複数個
の球を隙間なく並べるとすると、その並べ方として、同
図中の点Bに中心が位置するように並べる並べ方と、同
図中の点Cに中心が位置するように並べる並べ方の2通
りがあり、第2層として点Bに中心が位置するように並
べると、次の第8層は点Cあるいは点Aに中心が位置し
、一方第2層として点Cに中心が位置するように並べる
と、次の第8層は点B6るいは点Aに中心が位置するこ
とになり、幾通りもの並べ方が可能となる。
そして、実際のSiC結晶は、前記した第2図の1つの
球にSi原子とC原子との1対の原子対が対応するもの
と考えられ、従ってSiCの原子対の並び方は幾通りも
存在することになり、これらが前記した結晶多形に相当
し、8iCの各結晶多形は禁制帯幅も異なり、代表的な
結晶多形の基本周期の8i0原子原子列配ターンとその
禁制帯幅を表1に示す。なお、表中の結晶多形の表示に
おける′3″”や°’15’”や6”の数字は1周期中
に含まれる層の数であり、”C”、H”、R”はそれぞ
れ立方晶、六方晶、菱面体晶を示し、英語の頭文字を用
いて表わしており、配列パターンの°′A” 。
表1 1T B 11 、11 (:”は前記した第2図の点
A、B、0にそれぞれ中心が位置するような最密構造に
おける配列パターンを示す。
したがって、6Hタイプの8iC単結晶基板の表面に直
交する断面における原子配列パターンを模式的に表わす
と、たとえば第3図に示すようになり、前記表のように
A−B−C−A−C−Bの繰り返しとなっている。
さらに、通常得られる6 H−SiC単結晶基板の表面
は(0001)面あるいは(0001)面であり、逆に
裏面は(0001)面あるいは(0001)面であり、
このとき表面にSi原子が並んでいれば(0001)面
となり、C原子が並んでいれば(0001)面となり、
表、裏面ともにSi原子あるいはC原子が並ぶことは結
晶構造上あり得す、このような6H−8iC単結晶と同
様のことが、8H,4H,2Hタイプなどの他の六方晶
の結晶多形でも当てはまる。
このように、通常6H−8iC単結晶基板の表面は(0
001)面あるいは(0001)面となり、6H−8i
C単結晶基板上に6H−8i0単結晶をエピタキシャル
成長させる場合、基板の結晶成長面として、前記した両
輪文に記載のように(0001)面、あるいはこれに平
行な(0001)面が従来用いられており、たとえば(
0001)面を結晶成長面とした場合、第4図に示すよ
うに、結晶の成長方向と平行な同図中の矢印方向への下
部のエピタキシャル層の相互作用を受けながら新たなエ
ピタキシャル層が成長していく。
ただし、第4図は6H−8i0単結晶基板(υと6H−
8iC単結晶のエピタキシャル成長層(2)との界面部
分の断面を示し°“A゛、B It 、 TI (:”
は前記した配列パターンであり、斜線部分が成長層(2
]である。
このとき、第4図に示すように、基板(1)の表面の鏡
面性がかな゛り良好であっても、微視的に見れば、原子
のオーダーの小さな突起A/ 、 B/ 、 c/が存
在し、エピタキシャル成長層(2)の成長初期、すなわ
ち第1層、第2層の成長段階では、前記突起A′。
n/ 、 c/のため、同図中の矢印方向と直角方向へ
の相互作用も受けながら成長することになる。
〔発明が解決しようとする問題点〕
ところが、第4図に示す6H−8iO単結晶基板(1)
上に正常に6H−8iC単結晶のエピタキシャル成長が
進行すれば、下部のエピタキシャ/I/層である基板(
υと同じA−B−C−A−C−Bの基本周期の配列パタ
ーンのエピタキシャル成長H(2]が形成でれるはずで
あるが、実際にはたとえばCパターンの層上にA、Cパ
ターンの層が順次成長すべきであるのに、第4図に示す
ように、Cパターンの層上に0.Aパターンの層が順次
成長し、成長層(2)のパターンが一部逆転した積層欠
陥と呼ばれる異常が発生し、エピタキシャル成長する6
H−8iC単結晶の結晶性の低下の原因となり、このよ
うな欠陥を有する6H7SiC単結晶を用いて青色発光
ダイオードを製造した場合、歩留まりが低下し、発光波
長の長波長化や低輝度化などの特性劣化につながるとい
う問題点があり、このような欠陥の発生要因として、下
部のエビタキンヤル層からの相互作用の強さく対し、当
該相互作用の方向に直角方向への相互作用が弱いため、
原子の配列パターンに一部前記直角方向へのスリップが
生じるものと考えられる。  − そこで、この発明では、積層欠陥の発生を抑制し、結晶
性の良好な6H−8iC単結晶が得られるようにするこ
とを技術的課題とする。
〔問題点を解決するための手段〕
この発明は、前記の点に留意してなされたものであり、
六方晶炭化ケイ素単結晶基板上に六方高次化ケイ素単結
晶をエピタキシャル成長させる炭化ケイ素単結晶の製造
方法において、前記基板の結晶成長面を(0001)面
、 (oooT)面に平行でない面とすることを特徴と
する炭化ケイ素単結晶の製造方法である。
〔作 用〕
したがって、この発明によると、六方晶法化ケイ素単結
晶基板の結晶成長面を(0001)面、 (0001)
面に平行でない面にすれば、基板上に成長するエビタキ
シャlし成長層に及ぶ基板の(0001’)面、 (0
001)面に平行方向への下層からの相互作用が、従来
に比べて強くなり、エピタキシャル成長層における原子
の配列パターンの前記平行方向へのスリップが抑えられ
、積層欠陥の発生が抑制される。
〔実施例〕
つぎに、この発明を、そのl実施例を示した第1図とと
もに詳細に説明する。
いま、結晶成長の原理を説明すると、第1図に示すよう
に、たとえば6H−8iC単結晶基板(3)の表面であ
る(0001)面に対し斜めに切断、研磨し、研磨等に
より得られた(0001)面に平行でない面を形成して
結晶成長面とし、基板(3)上に6H−8i0単結晶を
エピタキシャル成長式せる。
このとき、研磨等により得られた(0001)面に平行
でない基板(3)の結晶成長面は、原子のオーダーで見
た場合、第1図に示すように階段状になっていると考え
られ、このような結晶成長面に、同図中に斜線を施こし
たエピタキシャル成長層(4)が成長する際、成長層(
4)は基板(3)の(0001)面に直角方向に成長し
ていき、前記した従来の場合と同様に、成長層(4)は
成長方向に平行な同図中の実線矢印方向への下層からの
相互作用を強く受けると同時に、基板(3)の結晶成長
面の段部により、前記実線矢印方向に直角な同図中の破
線矢印方向への相互作用も強く受けることになる。
すなわち、Si原子、C原子が成長界面に結合する際に
、前記した互いに直交する2方向から強い相互作用を受
けるため、成長層(4)における原子の配列パターンの
スリップが生じにくくなり、成長層(4)の基本周期の
配列パターンが基板(3)と同一になる。
そして、たとえば6H−8iC単結晶基板の(0001
)面に対し2°煩斜した面を切断、研磨にょ抄作成し、
この傾斜した作成面を結晶成長面として、LPE法によ
り発光層としての6H−8iO単結晶のp、n接合層を
積層してウェハを形成したところ、ウェハ内の青色発光
出現率は平均値で80%とな9、従来の如< (000
1)面を結晶成長面とした場合の青色発光出現率60%
に比べて大幅な向上が見られ、これは前記したメカニズ
ムにより積層欠陥の発生が抑制されたためと考えられ、
積層欠陥の抑制により、禁制帯幅の深い準位のトラップ
レベルの形成や非発光センターの形成に寄与する欠陥が
低減され、青色発光以外の低エネルギ、長波長発光や非
発光点の出現が従来に比べて大幅に減少することになる
ここで、前記したウェハの形成条件として、ディップ法
を用い、エピタキシャル成長温度を約1700°Cとし
、n + piのドーパントとしてそれぞれ窒素、アル
ミニウムを用いた。
なお、基板(3)の表面が(0001)面であっても、
(0001)面が(0001)面と平行であるため、前
記、実施例と同様の効果が得られ、6Hタイプ以外の8
I(,4H。
2H等の六方晶8i0単結晶基板を用いても、同様の効
果が得られる。
〔発明の効果〕
以上のように、この発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法
によると、六方晶炭化ケイ素単結晶基板の結晶成長面を
(0001)面、 (0001)面に平行でない面にす
ることにより、基板上に成長するエピタキシャル成長層
に及ぶ基板の(0001)面、 (0001)面に平行
方向への下層からの相互作用を従来に比べて強くでき、
エピタキシャル成長層における原子の配列パターンの前
記平行方向へのスリップを抑えることができ、積層欠陥
の発生を抑制することが可能となり、結晶性の良好な六
方晶炭化ケイ素単結晶を得ることができ、このような炭
化ケイ素単結晶を青色発光〆イオードの製造に用いた場
合、従来に比べて歩留りの向上を図れ、発光波長の長波
長化や低輝度化などの特性の劣化を抑制した高特性の青
色発光ダイオードを得ることが可能となる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の炭化ケイ素単結晶の製造方法の1実
施例の原理説明図、第2図は結晶の最密構造の説明図、
第3図は一般の六方晶炭化ケイ素単結晶基板の断面にお
ける原子配列パターンの説明図、第4図は第3図に示す
基板上に六方晶法化ケイ素単結晶をエピタキシャル成長
させたときの成長界面付近の断面における原子配列パタ
ーンの説明図である。 (3)・・・基板、(4)・・・エピタキシャル成長層

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)六方晶炭化ケイ素単結晶基板上に六方晶炭化ケイ
    素単結晶をエピタキシャル成長させる炭化ケイ素単結晶
    の製造方法において、 前記基板の結晶成長面を(0001)面、(000@1
    @)面に平行でない面とすることを特徴とする炭化ケイ
    素単結晶の製造方法。
JP62011673A 1987-01-20 1987-01-20 Sic発光ダイオードの製造方法 Granted JPS63179516A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62011673A JPS63179516A (ja) 1987-01-20 1987-01-20 Sic発光ダイオードの製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP62011673A JPS63179516A (ja) 1987-01-20 1987-01-20 Sic発光ダイオードの製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPS63179516A true JPS63179516A (ja) 1988-07-23
JPH0565067B2 JPH0565067B2 (ja) 1993-09-16

Family

ID=11784506

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP62011673A Granted JPS63179516A (ja) 1987-01-20 1987-01-20 Sic発光ダイオードの製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPS63179516A (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0425184A (ja) * 1990-05-18 1992-01-28 Sharp Corp 炭化珪素を用いたpn接合型発光ダイオードの製造方法
WO1999010919A1 (fr) * 1997-08-27 1999-03-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Substrat en carbure de silicium, procede de fabrication de ce substrat et element semi-conducteur renfermant ce substrat
JP2005106818A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Samsung Electronics Co Ltd 温度を感知してこれに相応するデジタルデータを出力する温度感知器、及びこれを備えるlcd駆動集積回路

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6185822A (ja) * 1984-10-04 1986-05-01 Sanyo Electric Co Ltd SiC単結晶の液相エピタキシヤル成長方法

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6185822A (ja) * 1984-10-04 1986-05-01 Sanyo Electric Co Ltd SiC単結晶の液相エピタキシヤル成長方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0425184A (ja) * 1990-05-18 1992-01-28 Sharp Corp 炭化珪素を用いたpn接合型発光ダイオードの製造方法
WO1999010919A1 (fr) * 1997-08-27 1999-03-04 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Substrat en carbure de silicium, procede de fabrication de ce substrat et element semi-conducteur renfermant ce substrat
US6270573B1 (en) 1997-08-27 2001-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Silicon carbide substrate, and method for producing the substrate, and semiconductor device utilizing the substrate
JP2005106818A (ja) * 2003-09-30 2005-04-21 Samsung Electronics Co Ltd 温度を感知してこれに相応するデジタルデータを出力する温度感知器、及びこれを備えるlcd駆動集積回路

Also Published As

Publication number Publication date
JPH0565067B2 (ja) 1993-09-16

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8963166B2 (en) III nitride crystal substrate and light-emitting device
KR100499658B1 (ko) Iii족 질화물계 화합물 반도체의 제조 방법 및iii족 질화물계 화합물 반도체 소자
US4178197A (en) Formation of epitaxial tunnels utilizing oriented growth techniques
KR20010031642A (ko) GaN단결정기판 및 그 제조방법
JP2002518826A (ja) トレンチ側壁からの横方向成長による窒化ガリウム半導体層の製造
JP2002338395A (ja) 化合物結晶およびその製造法
JPS6115577B2 (ja)
WO2016143653A1 (ja) Iii族窒化物積層体、及び該積層体を有する発光素子
WO2003027363A1 (en) Method for growing low-defect single crystal heteroepitaxial films
WO2015182520A1 (ja) Iii族窒化物基板の製造方法
JPH06105797B2 (ja) 半導体基板及びその製造方法
CN109075022A (zh) 形成iii-氮化物材料的平坦表面
US4216484A (en) Method of manufacturing electroluminescent compound semiconductor wafer
US8823014B2 (en) Off-axis silicon carbide substrates
JPS63179516A (ja) Sic発光ダイオードの製造方法
JPS5922374A (ja) 緑色発光ダイオ−ドの製造方法
JP3142312B2 (ja) 六方晶半導体の結晶成長方法
CN100365767C (zh) 一种提高氮化镓基材料外延层质量的衬底处理方法
TWI583832B (zh) 三族氮化物的成長方法
JPH0430583A (ja) 炭化ケイ素発光ダイオードの製造方法
JP2002289538A (ja) 半導体素子の製造方法及び半導体素子
JPS62154789A (ja) 半導体発光素子
JP2017024984A (ja) Iii族窒化物基板の製造方法
WO2024006331A1 (en) Substrate-fusion technique
JP2014037325A (ja) 炭化珪素基板の製造方法およびその製造方法に用いる種基板