JP2009059974A - 半導体基板、半導体発光素子および半導体基板の製造方法 - Google Patents
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Abstract
Description
(1986年 H. Amano, N. Sawaki, I. Akasaki and Y. Toyoda: Appl. Phys. Lett.,48 (1986) 353) (1989年 H. Amano, M. Kito, K. Hiramatsu and I. Akasaki: Jpn. J. Appl. Phys. 28 (1989) L2112) (1991年 H. Amano and I. Akasaki: Mat. Res. Soc. Ext, Abst., EA-21 (1991) 165) (1991年 N. Yoshimoto, T. Matsuoka, T. Sasaki and A. Katsui, Appl. Phys. Lett., 59(1991)2251) A. Usui, H. Sunakawa, A. Sakai and A. Atsushi Yamaguchi: Jpn. J. Appl. Phys. 36(1997) L899-L902) (I. Akasaki and H. Amano: Jpn. J. Appl. Phys. 36(1997) 5393-5408) M. Yamada, T. Mitani, Y. Narukawa, S. Shioji, I. Niki, S. Sonobe, K. Deguchi, M. Sano and T. Mukai: Jpn. J. Appl. Phys. 41 (2002) L1431 (S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, S. Nagahama, T. Yamada and T. Mukai1: Jpn. J. Appl. Phys. 34(1995) L1332-L1335) (S. Nakamura, M. Senoh, N. Iwasa, S. Nagahama, T. Yamada and T. Mukai1:Jpn. J. Appl. Phys. 34(1995) L797-L799) (岩谷素顕:応用物理、第76巻、第5号、p.0513-0516 (2007) M. Shimizu, Y. Kawaguchi, K. Hiramatsu and N. Sawaki: Jpn. J. Appl. Phys.36(1997) 3381-3384 S. Yamaguchi, M. Kariya, S. Nitta, T. Takeuchi, C. Wetzel, H. Amano and I. Akasaki: Appl. Phys. Lett. 73 (1998) 830 R. Liu, J. Mei, S. Srinivasan, F. A. Ponce, H. Omiya, Y. Narukawa, and T. Mukai: Appl. Phys. Lett. 89, 201911 (2006)
基板と、
前記基板上に形成された、
のいずれかの結晶成長面を表面とし、AlxGa1−x―yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)なる組成を有するとともに、少なくとも一部に溝部を有する下地層と、
前記下地層上にInNモル分率が0.03以上であるIII族窒化物半導体層と、
を具えることを特徴とする、半導体基板に関する。
基板上において、
のいずれかの結晶成長面を表面とし、AlxGa1−x―yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)なる組成を有する下地層を形成する工程と、
前記下地層の少なくとも一部に溝部を形成する工程と、
前記下地層上において、前記溝部を覆うようにしてInNモル分率が0.03以上であるIII族窒化物半導体層を形成する工程と、
を具えることを特徴とする、半導体基板の製造方法に関する。
のいずれかの結晶成長面を表面とし、さらにAlxGa1−x―yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)なる組成を有している。したがって、前記下地層の表面上に形成した前記III族窒化物半導体層には、前記表面の結晶方位を反映して、
のいずれかの安定したファセットが形成されるようになる。この結果、前記III族窒化物半導体層の表面平坦性が向上するようになる。
図1は、本発明の半導体基板の一例を示す構成図である。図1に示すように、半導体基板110は、ベース基板101上において、順次、バッファ層102及び下地層103が形成されている。また、下地層103には、紙面垂直方向にストライプ状の溝部104が形成されており、この溝部104を覆うようにして下地層103上にIII族窒化物半導体層105が形成されている。
のいずれかの結晶成長面を表面とし、AlxGa1−x―yInyN(0≦x≦1,0≦y≦1)なる組成を有している。したがって、下地層103の前記表面上に形成されたIII族窒化物半導体層105は、前記表面の結晶方位を反映して、
のいずれかの安定したファセットが形成されるようになる。この結果、前記III族窒化物半導体層の表面平坦性が向上するようになる。
図2及び図3は、本発明の半導体基板の製造方法の一例を示す工程図である。最初に、ベース基板101を所定の成膜装置内に配置した後、図2に示すように、ベース基板101上に、順次バッファ層102及び下地層103を、MOCVD法などによって所定の厚さに形成する。バッファ層102は例えば約1100℃の温度で形成することができる。下地層103は例えば約1000℃の温度で形成することができる。
図4は、図1に示す半導体基板110を用いて作製した発光ダイオードの一例を示す構成図である。図4に示すように、本実施形態における発光ダイオード210は、半導体基板110上に、例えばGaInN発光層201、p−AlGaN層202、p−GaN層203及びp電極204が、半導体基板110の最上部に位置するIII族窒化物半導体層105の表面の一部を露出するようにして順次に積層されるとともに、III族窒化物半導体層105の露出した表面上にn電極205が形成されている。
102 バッファ層
103 下地層
104 溝部
105 III族窒化物半導体層
110 半導体基板
Claims (19)
- 前記III族窒化物半導体層の厚さが、500nm以上であることを特徴とする、請求項1に記載の半導体基板。
- 前記下地層及び前記III族窒化物半導体層間に形成された、前記III族窒化物半導体層よりもInNモル分率の低いIII族窒化物半導体からなる中間層を具えることを特徴とする、請求項1又は2に記載の半導体基板。
- 前記下地層及び前記III族窒化物半導体層は、電気的なキャリアを生ぜしめる不純物を含むことを特徴とする、請求項1〜3のいずれか一に記載の半導体基板。
- 前記中間層は、電気的なキャリアを生ぜしめる不純物を含むことを特徴とする、請求項3又は4に記載の半導体基板。
- 前記下地層における前記溝部は、反応性イオンエッチングにより形成したことを特徴とする、請求項1〜5のいずれか一に記載の半導体基板。
- 前記中間層は、300℃〜700℃の温度範囲において形成したことを特徴とする、請求項1〜6のいずれか一に記載の半導体基板。
- 前記基板は、III族窒化物半導体基板、サファイア基板、SiC基板、ZnO基板、スピネル基板、Si基板、GaAs基板、LiGaO基板、LiMgO基板及びZrB2基板からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項1〜7のいずれか一に記載の半導体基板。
- 請求項1〜8のいずれか一に記載の半導体基板を含むことを特徴とする、半導体発光素子。
- 前記半導体発光素子は、発光ダイオードであることを特徴とする、請求項9に記載の半導体発光素子。
- 前記半導体発光素子は、半導体レーザであることを特徴とする、請求項9に記載の半導体発光素子。
- 前記III族窒化物半導体層の厚さを、500nm以上とすることを特徴とする、請求項12に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記下地層及び前記III族窒化物半導体層間において、III族窒化物半導体層よりもInNモル分率の低いIII族窒化物半導体からなる中間層を形成する工程を具えることを特徴とする、請求項12又は13に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記下地層及び前記III族窒化物半導体層中に、電気的なキャリアを生ぜしめる不純物を含有させる工程を含むことを特徴とする、請求項12〜14のいずれか一に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記中間層中に、電気的なキャリアを生ぜしめる不純物を含むことを特徴とする、請求項14又は15に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記下地層における前記溝部は、反応性イオンエッチングにより形成することを特徴とする、請求項12〜16のいずれか一に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記中間層は、300℃〜700℃の温度範囲において形成することを特徴とする、請求項12〜17のいずれか一に記載の半導体基板の製造方法。
- 前記基板は、III族窒化物半導体基板、サファイア基板、SiC基板、ZnO基板、スピネル基板、Si基板、GaAs基板、LiGaO基板、LiMgO基板及びZrB2基板からなる群より選ばれる少なくとも一種であることを特徴とする、請求項12〜18のいずれか一に記載の半導体基板の製造方法。
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