JP5557180B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents
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Description
本発明は、半導体発光素子の製造方法、並びにそれによって得られる半導体発光素子用基板及び半導体発光素子に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, and a semiconductor light emitting device substrate and a semiconductor light emitting device obtained thereby.
発光ダイオード(LED)や半導体レーザ(LD)などの半導体発光素子として、サファイア基板上に、n型GaN層、InGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層(Multi Quantum Wells:MQWs)、及びp型GaN層が順に積層形成された構造を有するものが量産化されている。 As a semiconductor light emitting device such as a light emitting diode (LED) or a semiconductor laser (LD), multiple quantum devices in which a quantum well layer composed of an n-type GaN layer, an InGaN layer, and a barrier layer composed of a GaN layer are alternately stacked on a sapphire substrate. Those having a structure in which a well layer (Multi Quantum Wells: MQWs) and a p-type GaN layer are sequentially laminated are mass-produced.
このような半導体発光素子において、結晶成長面が(0001)面(c面)であるGaN層では、図10に示すように、Ga原子のみを含むGa原子面とN原子のみを含むN原子面とがc軸方向、つまり、層厚さ方向に交互に積層された結晶構造を有し、また、Ga原子とN原子とが互いに異なる電気陰性度を有することから、Ga原子面が僅かにプラスに帯電する一方、N原子面が僅かにマイナスに帯電し、結果としてc軸方向(層厚さ方向)に自発分極が発生する。また、GaN層上に異種半導体層をヘテロエピタキシャル成長させた場合、格子定数差に基づいてGaN結晶に圧縮歪や引っ張り歪が生じ、GaN結晶内でc軸方向に圧電分極(ピエゾ分極)が発生する(特許文献1及び2参照)。 In such a semiconductor light emitting device, in the GaN layer whose crystal growth surface is the (0001) plane (c-plane), as shown in FIG. 10, a Ga atom plane containing only Ga atoms and an N atom plane containing only N atoms are used. Have a crystal structure that is alternately stacked in the c-axis direction, that is, the layer thickness direction, and Ga atoms and N atoms have different electronegativity, so that the Ga atom plane is slightly positive. The N atomic plane is slightly negatively charged, and as a result, spontaneous polarization occurs in the c-axis direction (layer thickness direction). Further, when heterogeneous semiconductor layers are heteroepitaxially grown on the GaN layer, compressive strain or tensile strain is generated in the GaN crystal based on the difference in lattice constant, and piezoelectric polarization (piezo polarization) occurs in the c-axis direction in the GaN crystal. (See Patent Documents 1 and 2).
そして、多重量子井戸層において、InGaN量子井戸層に固定電荷に起因する自発分極に加えて、InGaN量子井戸層に加わる圧縮歪により生じたピエゾ分極が重畳されると、そのためc軸方向に大きな内部分極電場が発生することとなる。ここで、自発分極は−c面方向に働き、ピエゾ分極は+c面方向に働くが、InGaN井戸層においては圧倒的にピエゾ分極が大きい。そして、その影響によって、発光効率(特に緑領域の発光効率)の低下や必要な注入電流の増大にともなう発光のピーク波長シフトなどの問題が生じる。なお、かかる問題の原因としては、分極電場に起因して量子井戸層中の電子と正孔との波動関数が空間的に分離されて発光確率が激減する量子閉じ込めシュタルク効果(Quantum-confined Stark effect:QCSE)が考えられる。 In the multi-quantum well layer, in addition to the spontaneous polarization caused by the fixed charge in the InGaN quantum well layer, the piezo polarization generated by the compressive strain applied to the InGaN quantum well layer is superimposed. A polarization electric field will be generated. Here, the spontaneous polarization works in the −c plane direction and the piezo polarization works in the + c plane direction, but the piezo polarization is overwhelmingly large in the InGaN well layer. Due to the influence, problems such as a decrease in light emission efficiency (particularly light emission efficiency in the green region) and a peak wavelength shift of light emission accompanying an increase in necessary injection current occur. The cause of this problem is the quantum confined Stark effect, in which the wave function of electrons and holes in the quantum well layer is spatially separated due to the polarization electric field and the emission probability is drastically reduced. : QCSE).
上記問題の解決手段として、InGaNの結晶成長面を有する基板を用いることが考えられる。しかしながら、まず、InGaNのバルク基板は存在しない。また、主面が(0001)面であるGaN基板上にInGaNを結晶成長させた場合、それらの格子定数の大きな差により、InGaNは多くの転位を有する非常に荒れた結晶表面となり、膜厚1μm以上に結晶成長させることができない。さらに、主面が(1−100)面或いは(11−20)面の分極を無視できる基板であるGaN基板上にLED構造を作製した場合、その発光効率が、主面が(0001)面であるGaN基板上に結晶成長させたInGaNを有するものと比べて小さい。 As a means for solving the above problem, it is conceivable to use a substrate having an InGaN crystal growth surface. First, however, there is no InGaN bulk substrate. Also, when InGaN is grown on a GaN substrate whose principal surface is the (0001) plane, InGaN becomes a very rough crystal surface having many dislocations due to a large difference in lattice constants, and the film thickness is 1 μm. The crystal cannot be grown more than that. Further, when an LED structure is fabricated on a GaN substrate whose main surface can ignore the polarization of the (1-100) plane or the (11-20) plane, the light emission efficiency is the (0001) plane. It is smaller than one having InGaN grown on a certain GaN substrate.
本発明の目的は、第1半導体層上へのそれとは異なる第2半導体層を形成する新規な半導体発光素子の製造方法を提供することである。 The objective of this invention is providing the manufacturing method of the novel semiconductor light-emitting device which forms the 2nd semiconductor layer different from that on the 1st semiconductor layer.
本発明の半導体発光素子の製造方法は、主面がc面であり且つ該主面とは異なる結晶成長面が露出したGaN層からなる第1半導体層を有する基板を用い、該基板の該第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNを結晶成長させることにより、該第1半導体層上にInGaN層からなる第2半導体層を形成するものであって、
上記基板を、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出したベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNを結晶成長させて上記第1半導体層を形成することにより作製し、
上記第2半導体層を、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNを結晶成長させ、該基板の主面の法線方向に進展するように形成し、
上記第2半導体層上にエピタキシャル成長させることによりInGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層を形成する。
The method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention uses a substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer having a principal surface that is a c-plane and an exposed crystal growth surface different from the principal surface. Forming a second semiconductor layer composed of an InGaN layer on the first semiconductor layer by growing InGaN from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer;
A plurality of mask layers are provided on the base substrate in stripes on the base substrate, and undoped GaN is crystal-grown starting from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, and the first semiconductor layer Produced by forming
In the second semiconductor layer, a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate is used as the crystal growth surface, and InGaN is grown from the crystal growth surface as a starting point. It is formed to develop in the normal direction ,
By epitaxial growth on the second semiconductor layer, a multiple quantum well layer in which quantum well layers made of InGaN layers and barrier layers made of GaN layers are alternately stacked is formed .
本発明の半導体発光素子用基板は、
主面がc面であり且つ該主面とは異なる結晶成長面が露出したGaN層からなる第1半導体層を有する基板と、
上記基板の上記第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上に形成されたInGaN層からなる第2半導体層と、
を備えたものであって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである。
The substrate for a semiconductor light emitting device of the present invention is
A substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer, the principal surface of which is a c-plane and a crystal growth surface different from the principal surface is exposed;
A second semiconductor layer composed of an InGaN layer formed on the first semiconductor layer by causing InGaN to grow from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer of the substrate;
With
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. It is formed so as to progress in the normal direction.
本発明の別の半導体発光素子用基板は、
主面がc面であり且つ該主面とは異なる結晶成長面が露出したGaN層からなる第1半導体層を有する基板における該第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上にInGaN層からなる第2半導体層を形成させ、該基板から該第1及び第2半導体層を分離した半導体基板からなるものであって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである。
Another semiconductor light emitting device substrate of the present invention is:
InGaN crystal growth starts from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer in the substrate having the first semiconductor layer made of a GaN layer having a main surface of the c-plane and a crystal growth surface different from the main surface exposed. A second semiconductor layer made of an InGaN layer is formed on the first semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers are separated from the substrate;
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. It is formed so as to progress in the normal direction.
本発明の半導体発光素子は、
主面がc面であり且つ該主面とは異なる結晶成長面が露出したGaN層からなる第1半導体層を有する基板と、
上記基板の上記第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上に形成された第2半導体層と、
上記第2半導体層上にエピタキシャル成長することにより形成された、InGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層と、
を備えたものであって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである。
The semiconductor light emitting device of the present invention is
A substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer, the principal surface of which is a c-plane and a crystal growth surface different from the principal surface is exposed;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer by causing InGaN to grow from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer of the substrate;
A multiple quantum well layer formed by epitaxial growth on the second semiconductor layer, wherein a quantum well layer made of an InGaN layer and a barrier layer made of a GaN layer are alternately stacked;
With
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. It is formed so as to progress in the normal direction.
本発明の別の半導体発光素子は、
主面がc面であり且つ該主面とは異なる結晶成長面が露出したGaN層からなる第1半導体層を有する基板における該第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上に第2半導体層を形成させ、該基板から該第1及び第2半導体層を分離した半導体基板と、
上記半導体基板の上記第2半導体層上にエピタキシャル成長することにより形成された、InGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層と、
を備えたものであって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである。
Another semiconductor light emitting device of the present invention is:
InGaN crystal growth starts from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer in the substrate having the first semiconductor layer made of a GaN layer having a main surface of the c-plane and a crystal growth surface different from the main surface exposed. A semiconductor substrate in which a second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers are separated from the substrate ;
A multiple quantum well layer formed by epitaxially growing on the second semiconductor layer of the semiconductor substrate, wherein a quantum well layer made of an InGaN layer and a barrier layer made of a GaN layer are alternately stacked;
With
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. It is formed so as to progress in the normal direction.
本発明によれば、基板の第1半導体層のc面の主面とは異なる露出した結晶成長面を起点として、第1半導体層を構成する半導体とは異なる半導体をヘテロ成長させ、それによって第1半導体層上に第2半導体層を形成する、つまり、結晶成長面からの横方向の結晶成長により第2半導体層を形成する。このような半導体発光素子の製造方法は従来にない新規なものである。 According to the present invention, a semiconductor different from the semiconductor constituting the first semiconductor layer is hetero-growth starting from an exposed crystal growth surface different from the c-plane main surface of the first semiconductor layer of the substrate, whereby the first A second semiconductor layer is formed on one semiconductor layer, that is, the second semiconductor layer is formed by lateral crystal growth from the crystal growth surface. Such a method for manufacturing a semiconductor light-emitting element is a novel one that has not existed before.
以下、実施形態について図1〜9に基づいて説明する。 Hereinafter, embodiments will be described with reference to FIGS.
(実施形態の要旨)
本実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法の要旨について図1及び2に基づいて説明する。
(Summary of Embodiment)
The summary of the method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to this embodiment will be described with reference to FIGS.
本実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法では、図1(a)及び(b)に示すような半導体発光素子Lを作り込むための基板10を用いる。なお、図1(a)が構成例1の基板10及び図1(b)が構成例2の基板10をそれぞれ示す。基板10は第1半導体層12を有し、そして、その第1半導体層12は、c面の主面12aとは異なる結晶成長面12bが表面露出している。ここで、本出願において「主面」とは、基板主面或いはそれに平行な半導体層の表面を意味する。
In the method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to the present embodiment, a
基板10としては、例えば、ベース基板11上に第1半導体層12が設けられた構成のものが挙げられる。基板10は、ベース基板11と第1半導体層12とが同一の半導体で形成され、全体として単一半導体で形成された構成であってもよい。基板10は、例えば、直径によっても変わるが厚さが0.3〜3.0mm、及び直径が50〜300mmである。なお、直径50mmの基板10の場合では、1枚の基板10に5000〜12000個の半導体発光素子Lを作り込むことができる。
As the
ベース基板11としては、例えば、サファイア基板、GaN基板等が挙げられる。これらのうち汎用性の観点からAl2O3のコランダム構造の単結晶基板であるサファイア基板が好ましい。ベース基板11としてのサファイア基板の主面は、a面<{11−20}面>、c面<{0001}面>であってもよく、又は他の面方位の結晶面であってもよい。また、サファイア基板の主面は、a軸が主面の法線方向に対して所定の角度(例えば45°や60°、あるいは数度以内の微少角)傾斜したミスカット面であってもよい。つまり、サファイア基板はミスカット基板であってもよい。なお、a面、c面、及びm面は面方位が相互に直交する。
Examples of the
第1半導体層12としては、例えば、GaN層、InGaN層、AlGaN層、InN層、AlN層等が挙げられる。第1半導体層12の主面12aはc面<{0001}面>である。第1半導体層12の厚さは例えば0.5〜10μmである。
Examples of the
第1半導体層12の主面12aとは異なる表面露出した結晶成長面12bとしては、図1(a)に示す構成例1のように、基板10上に形成された凹部13の側面における第1半導体層12の露出面が挙げられる。この場合、凹部13は、均一な結晶成長面12bが露出するという観点から、基板10上において延びるように形成された凹溝13で構成されていることが好ましい。
As the surface-exposed
凹溝13は、側面を有せば、コの字溝であってもよく、V字溝であってもよく、台形溝であってもよい。凹溝13は、例えば、溝開口幅が0.5〜10μm、溝深さが0.75〜100μm、及び溝側面の主面12aに対してなす角度が70〜120°である。但し、この角度は上記側面における第1半導体層12の露出面からの後述の第2半導体層14を形成する半導体の結晶成長ができればその限りではない。また、凹溝13が底面を有する場合、底面からの半導体の結晶成長を抑制する観点から、溝深さは溝開口幅の1.5倍以上であることが好ましい。
The
凹溝13は、1本だけが形成されていてもよく、また、複数本が相互に間隔をおいて並行に延びるように形成されていてもよい。後者の場合、凹溝13間の間隔は例えば1〜100μmである。
Only one
凹溝13の側面の結晶成長面12bは、例えば、(11−20)面、(1−100)面、(1−101)面であってもよく、又は他の面方位の結晶面であってもよい。
The
第1半導体層12は、主面12a部分からの結晶成長を阻止して結晶成長面12bのみから結晶成長させる観点から、主面12a部分が結晶成長阻止層15で被覆されていることが好ましい。なお、第1半導体層12の主面12a部分が表面露出している場合には、主面12a部分から結晶成長しない成長条件を選択することにより、主面12a部分からの結晶成長を阻止することができる。
The
結晶成長阻止層15としては、例えば、Si、Ti、Ta、Zr等の酸化物膜や窒化物膜、具体的には、SiO2膜、SiNx膜、SiO1−xNx膜、TiO2膜、ZrO2膜等が挙げられる。結晶成長阻止層15の厚さは例えば0.01〜3μmである。かかる結晶成長阻止層15は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法により形成することができる。なお、結晶成長阻止層15を単一層で構成してもよく、また、複数層で構成してもよい。
Examples of the crystal
凹溝13及び結晶成長阻止層15を有する上記構成例1の基板10は、ベース基板11上に第1半導体層12を結晶成長させ、その上に結晶成長阻止層15を形成した後、凹溝13形成予定部分だけが開口部となるフォトレジストのパターニング形成を行い、フォトレジストをエッチングレジストとして結晶成長阻止層15及び第1半導体層12を反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)等のドライエッチング或いはウエットエッチングをすることにより作製することができる。
In the
第1半導体層12の主面12aとは異なる表面露出した結晶成長面12bとしては、図1(b)に示す構成例2のように、基板10上に結晶成長して形成された、各々、断面三角形状の複数の突条17によって構成された第1半導体層12の主面12aに対して傾斜したファセットが挙げられる。なお、この場合、第1半導体層12の主面12a、つまり、第1半導体層12表面は、複数の突条17の頂部を含む平面である。
The surface-exposed
ファセットの結晶成長面12bは、例えば、(11−22)面であってもよく、又は他の面方位の結晶面であってもよい。
The facet
断面三角形状の複数の突条17によって構成された第1半導体層12を有する基板10は、ベース基板11上にストライプ状に複数のマスク層18を設け、マスク層18間から露出したベース基板11の主面を起点として第1半導体層12を構成する半導体を結晶成長させることにより作製することができる。
The
マスク層18としては、例えば、Si、Ti、Ta、Zr等の酸化物膜や窒化物膜、具体的には、SiO2膜、SiNx膜、SiO1−xNx膜、TiO2膜、ZrO2膜等が挙げられる。マスク層18は、厚さが例えば0.01〜3μm、及び幅が1〜10μmである。マスク層18間の間隔、つまり、ベース基板11の露出幅は例えば1〜10μmである。かかるマスク層18は、例えば、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法により形成することができる。なお、マスク層18を単一層で構成してもよく、また、複数層で構成してもよい。
As the
本実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法では、図1(a)及び(b)にそれぞれ対応して図2(a)及び(b)に示すように、基板10の第1半導体層12の露出した結晶成長面12bを起点として、第1半導体層12を構成する半導体とは異なる半導体を結晶成長させることにより、第1半導体層12上に第2半導体層14を形成する。
In the method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to this embodiment, as shown in FIGS. 2A and 2B corresponding to FIGS. 1A and 1B, the
第1半導体層12を構成する半導体とは異なる半導体で構成される第2半導体層14としては、例えば、InGaN層、AlGaN層等が挙げられる。第2半導体層14の厚さは例えば2〜20μmである。なお、構成例1の場合、第2半導体層14の形成後に凹溝13に空洞が残ってもよい。また、第2半導体層14は、ファセット等により表面が平坦化されていない場合は研磨などによって平坦化することが好ましい。
As the
以上の本実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法によれば、基板10の第1半導体層12の主面12aとは異なる表面露出した結晶成長面12bを起点として、第1半導体層12を構成する半導体とは異なる半導体をヘテロ成長させ、それによって第1半導体層12上に第2半導体層14を形成する、つまり、結晶成長面12bからの横方向の結晶成長により第2半導体層14を形成する。このような半導体発光素子Lの製造方法は従来にない新規なものである。
According to the manufacturing method of the semiconductor light emitting element L according to the above-described embodiment, the
そして、このようにして得られた第2半導体層14が結晶成長した基板10を半導体発光素子用基板として用いることができる。この場合、成長モードによって表面が平坦化されていない場合は研磨などによって平坦化することによりテンプレートとすることができる。そして、その上に発光層を成長させ、さらに電極を設けることにより半導体発光素子Lを製造することができる。また、基板10から第1及び第2半導体層12,14又は第2半導体層14を分離した半導体基板を半導体発光素子用基板として用い、その上に発光層を成長させ、さらに電極を設けることにより半導体発光素子Lを製造することもできる。
The
(第1実施形態)
第1実施形態に係る具体的な半導体発光素子Lの製造方法について説明する。
(First embodiment)
A specific method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to the first embodiment will be described.
なお、以下の説明において、半導体層の形成方法としては、有機金属気相成長法(Metal Organic Vapor Phase Epitaxy:MOVPE)、分子線エピタキシ法(Molecular Beam Epitaxy:MBE)、ハイドライド気相成長法(Hydride Vapor Phase Epitaxy:HVPE)が挙げられるが、これらのうち有機金属気相成長法が最も一般的であることから、有機金属気相成長法を利用した半導体層の形成方法について説明する。 In the following description, a method for forming a semiconductor layer includes metal organic vapor phase epitaxy (MOVPE), molecular beam epitaxy (MBE), hydride vapor phase epitaxy (Hydride). (Vapor Phase Epitaxy: HVPE). Among these, the metal-organic vapor phase epitaxy is the most common. Therefore, a method for forming a semiconductor layer using the metal-organic vapor phase epitaxy will be described.
半導体層の形成に用いられるMOVPE装置は、大きくは基板搬送系、基板加熱系、ガス供給系、及びガス排気系から構成され、全て電子制御されている。基板加熱系は、熱電対及び抵抗加熱ヒータ、その上に設けられた炭素製あるいはSiC製のサセプタで構成される。サセプタの上に基板をセットした石英トレイが搬送され、半導体層の成長が行われる。これらの基板加熱系は水冷機構を備えた石英製の二重管内あるいはステンレス製の反応容器内に設置され、その二重管あるいは反応容器内にキャリアガス及び各種原料ガスが供給される。特にステンレス反応容器を使う場合は、基板上に層流のガスの流れを実現するために、石英製のフローチャネルを用いる。 The MOVPE apparatus used for forming the semiconductor layer is mainly composed of a substrate transport system, a substrate heating system, a gas supply system, and a gas exhaust system, all of which are electronically controlled. The substrate heating system is composed of a thermocouple, a resistance heater, and a carbon or SiC susceptor provided thereon. A quartz tray with a substrate set on the susceptor is transported to grow a semiconductor layer. These substrate heating systems are installed in a quartz double tube equipped with a water cooling mechanism or in a stainless steel reaction vessel, and a carrier gas and various source gases are supplied into the double tube or reaction vessel. In particular, when a stainless steel reaction vessel is used, a quartz flow channel is used to realize a laminar gas flow on the substrate.
キャリアガスとしては、例えば、H2、N2が挙げられる。V族元素供給源としては、例えば、NH3が挙げられる。III族元素供給源としては、例えば、トリメチルガリウム(TMG)、トリメチルインジウム(TMI)、トリメチルアルミニウム(TMA)等が挙げられる。n型ドーピング元素供給源としては、例えば、SiH4(シラン)、Si2H6(ジシラン)、GeH4(ゲルマン)等が挙げられる。p型ドーピング元素供給源としては、例えば、Cp2Mg(ビスシクロペンタジエニルマグネシウム)が挙げられる。 Examples of the carrier gas include H 2 and N 2 . An example of the group V element supply source is NH 3 . Examples of the group III element supply source include trimethylgallium (TMG), trimethylindium (TMI), trimethylaluminum (TMA), and the like. Examples of the n-type doping element supply source include SiH 4 (silane), Si 2 H 6 (disilane), and GeH 4 (germane). Examples of the p-type doping element supply source include Cp 2 Mg (biscyclopentadienyl magnesium).
<基板の準備>
以下のようにして、図3に示すような凹溝13の側面に主面12aとは異なる結晶成長面12bが露出したu-GaN層12を有する基板10を調製準備する。
<Preparation of substrate>
The
−ベース基板の準備−
第1実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法では、ベース基板11として主面が(11−20)面(a面)又は(0001)面(c面)であるサファイア基板11を準備する。
−Preparation of base substrate−
In the method for manufacturing the semiconductor light emitting element L according to the first embodiment, the
−u-GaN層の形成−
まず、サファイア基板11を石英トレイ上にセットした後、サファイア基板11を1050〜1150℃に加熱すると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内に設置したフローチャネル内にキャリアガスとしてH2を流通させ、その状態を数分間保持することによりサファイア基板11をサーマルクリーニングする。
-Formation of u-GaN layer-
First, after setting the
次いで、サファイア基板11の温度を1050〜1150℃とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスH2を10L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)及びIII族元素供給源1(TMG)を、それぞれの供給量が0.1〜5L/min、及び50〜150μmol/minとなるように流す。
Next, the temperature of the
このとき、図4(a)に示すように、サファイア基板11上にアンドープのGaNが結晶成長し、サファイア基板11上に第1半導体層12として主面12aがc面であるu-GaN層12(アンドープGaN層)が形成される。なお、u-GaN層12を形成させる前に、サファイア基板11上に厚さ20〜30nm程度の低温バッファ層を形成することが好ましい。
At this time, as shown in FIG. 4A, undoped GaN grows on the
−SiO2膜の形成−
続いて、図4(b)に示すように、u-GaN層12上に、例えば、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法により、結晶成長阻止層15としてSiO2膜15を形成する。
-SiO 2 film of -
Subsequently, as shown in FIG. 4B, the SiO 2 film 15 is formed on the
−凹溝の形成−
そして、図4(c)に示すように、SiO2膜15上に、凹溝形成予定部分だけが開口部となるフォトレジスト16のパターニング形成を行い、図4(d)に示すように、フォトレジスト16をエッチングレジストとしてSiO2膜15及びu-GaN層12を反応性イオンエッチング(Reactive Ion Etching:RIE)等のドライエッチング或いはウエットエッチングをすることにより、複数の断面コの字状の凹溝13を相互に間隔をおいて並列して配設されるように形成した後、フォトレジスト16を除去する。
-Formation of concave grooves-
Then, as shown in FIG. 4C, the
凹溝13の延びる方向としては、例えば、u-GaN層12のm軸方向或いはa軸方向が挙げられる。前者の場合、凹溝13の側面に表面露出するu-GaN層12は(11−20)面となり、後者の場合、凹溝13の側面に表面露出するu-GaN層12は(1−100)面となる。そして、これらの(11−20)面或いは(1−100)面が結晶成長面12bとなる。
Examples of the direction in which the
<半導体層の形成>
−u-InGaN層の形成−
上記で準備した基板10をu-GaN層12側が上方を向くように石英トレイ上にセットした後、基板10を700〜1000℃に加熱すると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内に設置したフローチャネル内にキャリアガスとしてH2を流通させ、その状態を数分間保持することにより基板10をサーマルクリーニングする。
<Formation of semiconductor layer>
-Formation of u-InGaN layer-
After setting the
次いで、基板10の温度を1050〜1150℃とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスH2を10L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、及びIII族元素供給源2(TMI)を、それぞれの供給量が0.5〜20L/min、10〜150μmol/min、及び10〜150μmol/minとなるように流す。
Next, the temperature of the
このとき、図5に示すように、u-GaN層12の主面12a部分はSiO2膜15で表面被覆されているためInGaNの結晶成長は起こらないが、一方、表面露出したu-GaN層12の結晶成長面12bには、そこを起点としてアンドープのInGaNがヘテロエピタキシャル成長し、その結晶成長が主面12aの法線方向に進展し、図6(a)に示すように、u-GaN層12上に第2半導体層14として成長方向がc軸であるu-InGaN層14(アンドープInGaN層)が形成される。
At this time, as shown in FIG. 5, since the
従来、GaNのc面を起点としてInGaNを結晶成長させた場合、In組成にもよるが、In組成10%のInGaNは厚さが500nm程度でも欠陥が非常に多く、表面平坦性は劣悪であった。しかしながら、上記のようにu-GaN層12の主面12aとは異なる結晶成長面12bを起点としてInGaNをヘテロエピタキシャル成長させることにより、主面12aの法線方向に厚さ10μm以上のu-InGaN層14を形成させることができる。
Conventionally, when InGaN crystal is grown starting from the c-plane of GaN, although depending on the In composition, InGaN with an In composition of 10% has very many defects even at a thickness of about 500 nm, and the surface flatness is poor. It was. However, as described above, by growing InGaN heteroepitaxially starting from the
また、上記従来の方法では、InGaNは、主面にGaNとInGaNとの格子定数の相異により生じる転位が非常に多く現れ、また、表面平坦性に乏しいものであった。しかしながら、上記のようにu-GaN層12の主面12aとは異なる結晶成長面12bを起点としてInGaNをヘテロエピタキシャル成長させることにより、転位のうち主面方向に延びるものが少なく、従って、主面に現れる転位が少ない。
In the conventional method, InGaN has a large number of dislocations caused by the difference in lattice constant between GaN and InGaN on the main surface, and has poor surface flatness. However, as described above, since InGaN is heteroepitaxially grown from the
なお、u-GaN層12上にu-InGaN層14ではなく、n型のInGaN層を形成してもよい。
Note that an n-type InGaN layer may be formed on the
−n型InGaN層の形成−
まず、ファセット構造が残ってu-InGaN層14の表面が平坦でない場合には、u-InGaN層14を形成したベース基板11を一旦反応容器から取り出して表面研磨等の処理を施し、それによって表面を平坦化して結晶の再成長が可能な状態にする。
-Formation of n-type InGaN layer-
First, when the facet structure remains and the surface of the
そして、反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスH2を5〜15L/min(以下、ガス流量は基準状態(0℃、1気圧)での値とする)の流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、III族元素供給源2(TMI)、及びn型ドーピング元素供給源(SiH4)を、それぞれの供給量が0.5〜20L/min、10〜150μmol/min、10〜150μmol/min、及び5〜20μmol/minとなるように流す。 The pressure in the reaction vessel is 10 k to 100 kPa, and the carrier gas H 2 is 5 to 15 L / min in the reaction vessel (hereinafter, the gas flow rate is a value in a standard state (0 ° C., 1 atm)). In this flow, a group V element supply source (NH 3 ), a group III element supply source 1 (TMG), a group III element supply source 2 (TMI), and an n-type doping element supply source (SiH 4 ). Are supplied so that the respective supply amounts are 0.5 to 20 L / min, 10 to 150 μmol / min, 10 to 150 μmol / min, and 5 to 20 μmol / min.
このとき、図6(b)に示すように、u-InGaN層14に連続してn型InGaNが、u-InGaN層14と同様、主面がc面となるようにエピタキシャル成長して上層側のn型InGaN層21が形成される。上層側のn型InGaN層21の層厚さは約2〜10μmである。
At this time, as shown in FIG. 6B, the n-type InGaN is epitaxially grown continuously to the c-plane like the
なお、u-GaN層12上にu-InGaN層14ではなく、n型のInGaN層を形成した場合には、この層の形成は必ずしも必要ではない。
Note that when an n-type InGaN layer is formed on the
−多重量子井戸層の形成−
基板10の温度を650〜800℃程度とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスN2を5〜15L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)、III族元素供給源1(TMG)、及びIII族元素供給源2(TMI)を、それぞれの供給量が0.1〜5L/min、5〜15μmol/min、及び2〜30μmol/minとなるように流す。このとき、n型InGaN層21に連続してInGaNが、n型InGaN層21及びu-InGaN層14と同様、主面がc面となるようにエピタキシャル成長してInGaN層22a(井戸層)が形成される。InGaN層22aの層厚さは1〜10nmである。
-Formation of multiple quantum well layers-
The temperature of the
次いで、V族元素供給源(NH3)、及びIII族元素供給源(TMG)を、それぞれの供給量が0.1〜5L/min、及び5〜15μmol/minとなるように流す。このとき、InGaN層22aに連続してGaNが、InGaN層22a、n型InGaN層21、及びu-InGaN層14と同様、主面がc面となるようにエピタキシャル成長してGaN層22b(障壁層)が形成される。GaN層22bの層厚さは5〜20nmである。
Next, a group V element supply source (NH 3 ) and a group III element supply source (TMG) are flowed so that the respective supply amounts are 0.1 to 5 L / min and 5 to 15 μmol / min. At this time, GaN is grown epitaxially so that the main surface becomes a c-plane, like the
そして、上記と同様の操作を交互に繰り返し、図6(c)に示すように、InGaN層22aとGaN層22bとを交互に形成することにより多重量子井戸層22を構成する。なお、多重量子井戸層22の発光波長はInGaN層22aのInN混晶比に依存し、InN混晶比が高いほど発光波長は長波長となる。
Then, the same operation as described above is repeated alternately to form the multiple
なお、活性層内から後述のp型GaN層23への電流リークを防ぐために活性層形成後にp型AlGaInNからなる電流ブロック層を挿入してもよい。
In order to prevent current leakage from the active layer to the p-
−p型GaN層の形成−
基板10の温度を900〜1100℃とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスのH2を5〜15L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)、III族元素供給源(TMG)、及びp型ドーピング元素供給源(Cp2Mg)を、それぞれの供給量0.1〜5L/min、50〜150μmol/min、及び0.03〜30μmol/min流す。
-Formation of p-type GaN layer-
The temperature of the
このとき、図6(d)に示すように、多重量子井戸層22に連続してGaNがエピタキシャル成長してp型GaN層23が形成される。p型GaN層23の層厚さは約100nmである。
At this time, as shown in FIG. 6D, GaN is epitaxially grown continuously on the multiple
なお、p型GaN層23をドーピング元素の濃度が相異する複数の層で構成してもよい。
The p-
<半導体発光素子の形成>
図7に示すように、半導体層を積層形成した基板10を部分的に反応性イオンエッチングすることによりn型InGaN層21を露出させた後、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法によりn型InGaN層21上にn型電極24及びp型GaN層23上にp型電極25をそれぞれ形成する。
<Formation of semiconductor light emitting device>
As shown in FIG. 7, after the n-
ここで、n型電極24の電極材料としては、例えば、Ti/Al、Ti/Al/Mo/Au、Hf/Au等の積層構造、あるいは合金等が挙げられる。p型電極25としては、例えば、Pd/Pt/Au、Ni/Au、Pd/Mo/Au等の積層構造、あるいは合金等、またはITO(酸化インジウム錫)などの酸化物系透明導電材料が挙げられる。
Here, examples of the electrode material of the n-
そして、基板10を劈開することにより矩形板状の各半導体発光素子Lに分断する。各半導体発光素子Lは、約300×300μmである。
The
以上のようにして製造した半導体発光素子Lは、主面12aとは異なる結晶成長面12bが露出したu-GaN層12を有する基板10と、その基板10のu-GaN層12の露出した結晶成長面12bを起点として、InGaNが結晶成長することによりu-GaN層12上に形成されたu-InGaN層14とを備えたものとなり、例えばGaN系発光ダイオードやGaN系半導体レーザとして使用される。また、基板10からu-InGaN層14を分離してInGaN基板とし、その上に半導体層を作り込んで半導体発光素子Lを構成することもできる。
The semiconductor light emitting device L manufactured as described above includes the
以上のようにして製造された半導体発光素子Lは、ピエゾ効果低減に有利な主面がc面であるu-InGaN層14及びn型InGaN層21を有しているので、ピエゾ効果に起因する発光効率の低下を抑止することができる。特に、多重量子井戸層22がInGaN層22aのInN混晶比の高い緑色発光層(発光波長約520nmの発光層)である場合、ピエゾ分極による影響を強く受けるので、顕著な効果を得ることができる。
The semiconductor light emitting device L manufactured as described above has the
(第2実施形態)
第2実施形態に係る具体的な半導体発光素子Lの製造方法について説明する。第2実施形態では、半導体層の形成工程及び半導体発光素子Lの形成工程が実施形態1と同一であるので、それらの説明を省略し、基板10の準備工程のみを説明する。
(Second Embodiment)
A specific method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to the second embodiment will be described. In the second embodiment, the process for forming the semiconductor layer and the process for forming the semiconductor light emitting element L are the same as those in the first embodiment.
<基板の準備>
以下のようにして、図8に示すような基板10表面の突条17のファセットが主面12aとは異なる結晶成長面12bとして露出したu-GaN層12を有する基板10を調製準備する。
<Preparation of substrate>
The
−ベース基板の準備−
第2実施形態に係る半導体発光素子Lの製造方法では、ベース基板として主面が(0001)面(c面)であるGaN基板11を準備する。
−Preparation of base substrate−
In the method for manufacturing the semiconductor light emitting device L according to the second embodiment, the
−マスク層の形成−
まず、図9に示すように、GaN基板11上に、例えば、真空蒸着、スパッタリング、CVD(Chemical Vapor Deposition)等の方法により、ストライプ状に複数のマスク層18としてSiO2膜18を形成する。
-Formation of mask layer-
First, as shown in FIG. 9, the SiO 2 film 18 is formed as a plurality of mask layers 18 in a stripe shape on the
ストライプ状のSiO2膜18の延びる方向としては、例えば、GaN基板11のm軸方向或いはa軸方向が挙げられる。
Examples of the direction in which the striped SiO 2 film 18 extends include the m-axis direction or the a-axis direction of the
−ファセットの形成−
そして、マスク層18を設けたGaN基板11をマスク層18が上方を向くように石英トレイ上にセットした後、GaN基板11を1050〜1150℃に加熱すると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内に設置したフローチャネル内にキャリアガスとしてH2を流通させ、その状態を数分間保持することによりGaN基板11をサーマルクリーニングする。
-Facet formation-
Then, after setting the
次いで、GaN基板11の温度を900〜1050℃とすると共に反応容器内の圧力を10k〜100kPaとし、また、反応容器内にキャリアガスH2及びN2をそれぞれ5〜10L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH3)及びIII族元素供給源1(TMG)を、それぞれの供給量が0.1〜5L/min、及び50〜150μmol/minとなるように流す。なお、結果的にファセットが形成されれば、上記結晶成長条件でなくてもよい。
Next, the temperature of the
このとき、マスク層18間から露出したGaN基板11を起点としてGaNが結晶成長し、GaN基板11上に、第1半導体層12として、各々、断面三角形状の複数の突条17によって構成された主面12aがc面であるu-GaN層12が形成される。そして、各突条17の主面12aに対して傾斜したファセットが結晶成長面12bとなる。例えば、ストライプ状のSiO2膜18の延びる方向がGaN基板11のm軸方向の場合、各突条17も同じ方向に延びるように形成され、ファセットは(11−22)面となる。
At this time, GaN crystal grew from the
本発明は、半導体発光素子の製造方法、並びにそれによって得られる半導体発光素子用基板及び半導体発光素子について有用である。 INDUSTRIAL APPLICATION This invention is useful about the manufacturing method of a semiconductor light-emitting device, the board | substrate for semiconductor light-emitting devices obtained by it, and a semiconductor light-emitting device.
L 半導体発光素子
10 基板
11 ベース基板(サファイア基板、GaN基板)
12 第1半導体層(u-GaN層)
12a 主面
12b 結晶成長面
13 凹部(凹溝)
14 第2半導体層(u-InGaN層)
15 結晶成長阻止層(SiO2膜)
22 多重量子井戸層
22a InGaN層(量子井戸層)
22b GaN層(障壁層)
L Semiconductor light emitting
12 First semiconductor layer (u-GaN layer)
14 Second semiconductor layer (u-InGaN layer)
15 Crystal growth prevention layer (SiO 2 film)
22 Multiple
22b GaN layer (barrier layer)
Claims (10)
上記基板を、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出したベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNを結晶成長させて上記第1半導体層を形成することにより作製し、
上記第2半導体層を、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNを結晶成長させ、該基板の主面の法線方向に進展するように形成し、
上記第2半導体層上にエピタキシャル成長させることによりInGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層を形成する半導体発光素子の製造方法。 A substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer, the principal surface of which is a c-plane and a crystal growth surface different from the principal surface is exposed, and the crystal growth surface of the first semiconductor layer of the substrate is an origin A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a second semiconductor layer made of an InGaN layer is formed on the first semiconductor layer by growing InGaN as a crystal,
A plurality of mask layers are provided on the base substrate in stripes on the base substrate, and undoped GaN is crystal-grown starting from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, and the first semiconductor layer Produced by forming
In the second semiconductor layer, a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate is used as the crystal growth surface, and InGaN is grown from the crystal growth surface as a starting point. It is formed to develop in the normal direction ,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a multiple quantum well layer is formed by alternately growing a quantum well layer made of an InGaN layer and a barrier layer made of a GaN layer by epitaxial growth on the second semiconductor layer .
上記多重量子井戸層が緑色発光層である半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to claim 1 ,
A method for producing a semiconductor light emitting device, wherein the multiple quantum well layer is a green light emitting layer.
上記多重量子井戸層を形成する前に、上記第2半導体層の表面を平坦化する処理を施す半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to claim 1 or 2 ,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein a process of planarizing a surface of the second semiconductor layer is performed before forming the multiple quantum well layer.
上記基板から上記第1及び第2半導体層又は上記第2半導体層を分離した半導体基板とする半導体発光素子の製造方法。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting element according to any one of claims 1 to 3,
A method of manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the first and second semiconductor layers or the second semiconductor layer is separated from the substrate.
上記第2半導体層の厚さが2〜20μmである半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light-emitting device according to claim 1,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the thickness of the second semiconductor layer is 2 to 20 μm.
上記結晶成長面のファセットが(11−22)面である半導体発光素子の製造方法。 In the manufacturing method of the semiconductor light emitting element according to any one of claims 1 to 5,
A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, wherein the facet of the crystal growth surface is a (11-22) plane.
上記基板の上記第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上に形成されたInGaN層からなる第2半導体層と、
を備えた半導体発光素子用基板であって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである半導体発光素子用基板。 A substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer, the principal surface of which is a c-plane and a crystal growth surface different from the principal surface is exposed;
A second semiconductor layer composed of an InGaN layer formed on the first semiconductor layer by causing InGaN to grow from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer of the substrate;
A substrate for a semiconductor light emitting device comprising:
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. A substrate for a semiconductor light emitting element, which is formed so as to extend in a normal direction.
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである半導体発光素子用基板。 InGaN crystal growth starts from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer in the substrate having the first semiconductor layer made of a GaN layer having a main surface of the c-plane and a crystal growth surface different from the main surface exposed. A semiconductor light emitting device substrate comprising a semiconductor substrate in which a second semiconductor layer comprising an InGaN layer is formed on the first semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers are separated from the substrate;
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. A substrate for a semiconductor light emitting element, which is formed so as to extend in a normal direction.
上記基板の上記第1半導体層の露出した結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長することにより、該第1半導体層上に形成された第2半導体層と、
上記第2半導体層上にエピタキシャル成長することにより形成された、InGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層と、
を備えた半導体発光素子であって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである半導体発光素子。 A substrate having a first semiconductor layer made of a GaN layer, the principal surface of which is a c-plane and a crystal growth surface different from the principal surface is exposed;
A second semiconductor layer formed on the first semiconductor layer by causing InGaN to grow from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer of the substrate;
A multiple quantum well layer formed by epitaxial growth on the second semiconductor layer, wherein a quantum well layer made of an InGaN layer and a barrier layer made of a GaN layer are alternately stacked;
A semiconductor light emitting device comprising:
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. A semiconductor light emitting device formed so as to extend in the normal direction.
上記半導体基板の上記第2半導体層上にエピタキシャル成長することにより形成された、InGaN層からなる量子井戸層とGaN層からなる障壁層とが交互積層された多重量子井戸層と、
を備えた半導体発光素子であって、
上記基板は、ベース基板上にストライプ状に複数のマスク層を設け、該マスク層間から幅1〜10μmで露出した該ベース基板の主面を起点としてアンドープのGaNが結晶成長して上記第1半導体層が形成されたものであり、
上記第2半導体層は、上記基板における上記第1半導体層の主面に対して傾斜したファセットを上記結晶成長面とし、該結晶成長面を起点としてInGaNが結晶成長し、該基板の主面の法線方向に進展するように形成したものである半導体発光素子。
InGaN crystal growth starts from the exposed crystal growth surface of the first semiconductor layer in the substrate having the first semiconductor layer made of a GaN layer having a main surface of the c-plane and a crystal growth surface different from the main surface exposed. A semiconductor substrate in which a second semiconductor layer is formed on the first semiconductor layer, and the first and second semiconductor layers are separated from the substrate ;
A multiple quantum well layer formed by epitaxially growing on the second semiconductor layer of the semiconductor substrate, wherein a quantum well layer made of an InGaN layer and a barrier layer made of a GaN layer are alternately stacked;
A semiconductor light emitting device comprising:
The substrate is provided with a plurality of mask layers in a stripe shape on the base substrate, and undoped GaN is grown from the main surface of the base substrate exposed with a width of 1 to 10 μm from the mask layer, whereby the first semiconductor A layer is formed,
The second semiconductor layer has a facet inclined with respect to the main surface of the first semiconductor layer in the substrate as the crystal growth surface, and InGaN grows from the crystal growth surface as a starting point. A semiconductor light emitting device formed so as to extend in the normal direction.
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