[go: up one dir, main page]

JP5557180B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents

Manufacturing method of semiconductor light emitting device Download PDF

Info

Publication number
JP5557180B2
JP5557180B2 JP2009117791A JP2009117791A JP5557180B2 JP 5557180 B2 JP5557180 B2 JP 5557180B2 JP 2009117791 A JP2009117791 A JP 2009117791A JP 2009117791 A JP2009117791 A JP 2009117791A JP 5557180 B2 JP5557180 B2 JP 5557180B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
layer
substrate
semiconductor
semiconductor layer
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP2009117791A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2010267798A (en
Inventor
一行 只友
成仁 岡田
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.)
Yamaguchi University NUC
Original Assignee
Yamaguchi University NUC
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 Yamaguchi University NUC filed Critical Yamaguchi University NUC
Priority to JP2009117791A priority Critical patent/JP5557180B2/en
Publication of JP2010267798A publication Critical patent/JP2010267798A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP5557180B2 publication Critical patent/JP5557180B2/en
Expired - Fee Related legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Images

Landscapes

  • Semiconductor Lasers (AREA)
  • Led Devices (AREA)

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).

特開2008−53593号公報JP 2008-53593 A 特開2008−53594号公報JP 2008-53594 A

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.

(a)は構成例1及び(b)は構成例2のそれぞれの基板の断面図である。(A) is sectional drawing of each board | substrate of the structural example 1 and (b) is the structural example 2. FIG. (a)は構成例1及び(b)は構成例2のそれぞれの基板を用いた第2半導体層の形成を示す説明図である。(A) is the explanatory view showing the formation of the second semiconductor layer using the respective substrates of the structural example 1 and (b) the structural example 2. 第1実施形態の基板の断面図及び平面図である。It is sectional drawing and the top view of the board | substrate of 1st Embodiment. (a)〜(d)は第1実施形態の基板の準備工程を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the preparatory process of the board | substrate of 1st Embodiment. 第1実施形態のInGaNの結晶成長を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the crystal growth of InGaN of 1st Embodiment. (a)〜(d)は第1実施形態の半導体発光素子の製造工程を示す説明図である。(A)-(d) is explanatory drawing which shows the manufacturing process of the semiconductor light-emitting device of 1st Embodiment. 第1実施形態の半導体発光素子の断面図である。It is sectional drawing of the semiconductor light-emitting device of 1st Embodiment. 第2実施形態の基板の断面図である。It is sectional drawing of the board | substrate of 2nd Embodiment. 第2実施形態の基板の準備工程を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the preparatory process of the board | substrate of 2nd Embodiment. GaN結晶を示す模式図である。It is a schematic diagram which shows a GaN crystal.

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 substrate 10 for forming the semiconductor light emitting device L as shown in FIGS. 1A and 1B is used. 1A shows the substrate 10 of Configuration Example 1, and FIG. 1B shows the substrate 10 of Configuration Example 2. The substrate 10 has a first semiconductor layer 12, and the first semiconductor layer 12 has a crystal growth surface 12b different from the c-plane main surface 12a exposed. Here, the “main surface” in the present application means the main surface of the substrate or the surface of the semiconductor layer parallel to the main surface.

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 substrate 10, for example, a substrate having a configuration in which the first semiconductor layer 12 is provided on the base substrate 11 can be cited. The substrate 10 may have a configuration in which the base substrate 11 and the first semiconductor layer 12 are formed of the same semiconductor and are formed of a single semiconductor as a whole. For example, the substrate 10 has a thickness of 0.3 to 3.0 mm and a diameter of 50 to 300 mm, although it varies depending on the diameter. In the case of the substrate 10 having a diameter of 50 mm, 5000 to 12000 semiconductor light emitting elements L can be formed on one substrate 10.

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Al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 base substrate 11 include a sapphire substrate and a GaN substrate. Of these, a sapphire substrate which is a single crystal substrate having a corundum structure of Al 2 O 3 is preferable from the viewpoint of versatility. The main surface of the sapphire substrate as the base substrate 11 may be an a-plane <{11-20} plane>, a c-plane <{0001} plane>, or a crystal plane with another plane orientation. . The main surface of the sapphire substrate may be a miscut surface in which the a-axis is inclined at a predetermined angle (for example, 45 °, 60 °, or a slight angle within several degrees) with respect to the normal direction of the main surface. . That is, the sapphire substrate may be a miscut substrate. The plane directions of the a-plane, c-plane, and m-plane are orthogonal to each other.

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 first semiconductor layer 12 include a GaN layer, an InGaN layer, an AlGaN layer, an InN layer, and an AlN layer. The main surface 12a of the first semiconductor layer 12 is a c-plane <{0001} plane>. The thickness of the first semiconductor layer 12 is, for example, 0.5 to 10 μm.

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 crystal growth surface 12b different from the main surface 12a of the first semiconductor layer 12, the first surface on the side surface of the recess 13 formed on the substrate 10 as in the configuration example 1 shown in FIG. An exposed surface of the semiconductor layer 12 may be mentioned. In this case, it is preferable that the recessed part 13 is comprised by the groove 13 formed so that it may extend on the board | substrate 10 from a viewpoint that the uniform crystal growth surface 12b is 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 concave groove 13 may be a U-shaped groove, a V-shaped groove, or a trapezoidal groove as long as it has a side surface. The concave groove 13 has, for example, a groove opening width of 0.5 to 10 μm, a groove depth of 0.75 to 100 μm, and an angle formed with respect to the main surface 12a of the groove side surface of 70 to 120 °. However, this angle is not limited as long as the crystal growth of the semiconductor forming the second semiconductor layer 14 described later can be performed from the exposed surface of the first semiconductor layer 12 on the side surface. Moreover, when the concave groove 13 has a bottom surface, the groove depth is preferably 1.5 times or more the groove opening width from the viewpoint of suppressing semiconductor crystal growth from the bottom surface.

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 groove 13 may be formed, or a plurality of grooves 13 may be formed so as to extend in parallel with each other. In the latter case, the interval between the concave grooves 13 is, for example, 1 to 100 μm.

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 crystal growth surface 12b on the side surface of the groove 13 may be, for example, a (11-20) plane, a (1-100) plane, a (1-101) plane, or a crystal plane with another plane orientation. May be.

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 first semiconductor layer 12 is preferably covered with the crystal growth blocking layer 15 from the viewpoint of preventing crystal growth from the main surface 12a portion and allowing crystal growth only from the crystal growth surface 12b. When the main surface 12a portion of the first semiconductor layer 12 is exposed, crystal growth from the main surface 12a portion is prevented by selecting a growth condition that does not cause crystal growth from the main surface 12a portion. Can do.

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、SiO膜、SiN膜、SiO1−x膜、TiO膜、ZrO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 growth prevention layer 15 include oxide films and nitride films such as Si, Ti, Ta, and Zr, specifically, SiO 2 films, SiN x films, SiO 1-x N x films, and TiO 2. Examples thereof include a film and a ZrO 2 film. The thickness of the crystal growth preventing layer 15 is, for example, 0.01 to 3 μm. The crystal growth prevention layer 15 can be formed by a method such as vacuum deposition, sputtering, or CVD (Chemical Vapor Deposition). The crystal growth blocking layer 15 may be composed of a single layer or a plurality of layers.

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 substrate 10 of the above configuration example 1 having the concave groove 13 and the crystal growth prevention layer 15, after the first semiconductor layer 12 is grown on the base substrate 11 and the crystal growth prevention layer 15 is formed thereon, the concave groove is formed. 13 is formed by patterning a photoresist in which only a portion to be formed is an opening, and the crystal growth blocking layer 15 and the first semiconductor layer 12 are dried by reactive ion etching (RIE) or the like using the photoresist as an etching resist. It can be manufactured by etching or wet etching.

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 crystal growth surface 12b different from the main surface 12a of the first semiconductor layer 12 is formed by crystal growth on the substrate 10 as in the configuration example 2 shown in FIG. A facet inclined with respect to the main surface 12a of the first semiconductor layer 12 constituted by a plurality of protrusions 17 having a triangular cross section can be mentioned. In this case, the main surface 12 a of the first semiconductor layer 12, that is, the surface of the first semiconductor layer 12 is a plane including the tops of the plurality of protrusions 17.

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 crystal growth surface 12b may be, for example, a (11-22) plane, or a crystal plane of another plane orientation.

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 substrate 10 having the first semiconductor layer 12 constituted by the plurality of protrusions 17 having a triangular cross section is provided with a plurality of mask layers 18 in stripes on the base substrate 11, and the base substrate 11 exposed from between the mask layers 18. It can be produced by crystal growth of the semiconductor constituting the first semiconductor layer 12 starting from the main surface.

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、SiO膜、SiN膜、SiO1−x膜、TiO膜、ZrO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 mask layer 18, for example, an oxide film or a nitride film such as Si, Ti, Ta, or Zr, specifically, a SiO 2 film, a SiN x film, a SiO 1-x N x film, a TiO 2 film, Examples thereof include a ZrO 2 film. The mask layer 18 has a thickness of, for example, 0.01 to 3 μm and a width of 1 to 10 μm. An interval between the mask layers 18, that is, an exposed width of the base substrate 11 is, for example, 1 to 10 μm. The mask layer 18 can be formed by, for example, a method such as vacuum deposition, sputtering, or CVD (Chemical Vapor Deposition). The mask layer 18 may be composed of a single layer or a plurality of layers.

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 first semiconductor layer 12 of the substrate 10 is used. The second semiconductor layer 14 is formed on the first semiconductor layer 12 by growing a semiconductor different from the semiconductor constituting the first semiconductor layer 12 from the exposed crystal growth surface 12b.

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 2nd semiconductor layer 14 comprised with a semiconductor different from the semiconductor which comprises the 1st semiconductor layer 12, an InGaN layer, an AlGaN layer, etc. are mentioned, for example. The thickness of the second semiconductor layer 14 is, for example, 2 to 20 μm. In the case of the configuration example 1, a cavity may remain in the groove 13 after the second semiconductor layer 14 is formed. The second semiconductor layer 14 is preferably flattened by polishing or the like when the surface is not flattened by facets or the like.

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 first semiconductor layer 12 is formed starting from the surface-exposed crystal growth surface 12b different from the main surface 12a of the first semiconductor layer 12 of the substrate 10. A semiconductor different from the constituting semiconductor is hetero-growth, thereby forming the second semiconductor layer 14 on the first semiconductor layer 12, that is, the second semiconductor layer 14 is formed by lateral crystal growth from the crystal growth surface 12b. Form. Such a method for manufacturing the semiconductor light emitting device L is a novel method that has not been conventionally used.

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 substrate 10 on which the second semiconductor layer 14 thus obtained is crystal-grown can be used as a substrate for a semiconductor light emitting device. In this case, if the surface is not flattened by the growth mode, the template can be obtained by flattening by polishing or the like. A semiconductor light emitting element L can be manufactured by growing a light emitting layer thereon and further providing an electrode. Further, by using a semiconductor substrate in which the first and second semiconductor layers 12 and 14 or the second semiconductor layer 14 are separated from the substrate 10 as a substrate for a semiconductor light emitting device, a light emitting layer is grown thereon, and an electrode is further provided. The semiconductor light emitting element L can also be manufactured.

(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、H、Nが挙げられる。V族元素供給源としては、例えば、NH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、SiH(シラン)、Si(ジシラン)、GeH(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、CpMg(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 substrate 10 having the u-GaN layer 12 with the crystal growth surface 12b different from the main surface 12a exposed on the side surface of the groove 13 as shown in FIG.

−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 sapphire substrate 11 whose main surface is the (11-20) plane (a plane) or the (0001) plane (c plane) is prepared as the base substrate 11.

−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H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 sapphire substrate 11 on the quartz tray, the sapphire substrate 11 is heated to 1050 to 1150 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and the carrier is placed in the flow channel installed in the reaction vessel. The sapphire substrate 11 is thermally cleaned by circulating H 2 as a gas and maintaining the state for several minutes.

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Hを10L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH)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 sapphire substrate 11 is set to 1050 to 1150 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and the carrier gas H 2 is circulated in the reaction vessel at a flow rate of 10 L / min. A group element supply source (NH 3 ) and a group III element supply source 1 (TMG) are flowed so that the respective supply amounts are 0.1 to 5 L / min and 50 to 150 μmol / min.

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 sapphire substrate 11, and the u-GaN layer 12 having the main surface 12 a as the c-plane as the first semiconductor layer 12 on the sapphire substrate 11. (Undoped GaN layer) is formed. Before forming the u-GaN layer 12, it is preferable to form a low-temperature buffer layer having a thickness of about 20 to 30 nm on the sapphire substrate 11.

−SiO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SiO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 u-GaN layer 12 as the crystal growth blocking layer 15 by a method such as vacuum deposition, sputtering, or CVD (Chemical Vapor Deposition). Form.

−凹溝の形成−
そして、図4(c)に示すように、SiO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SiO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 photoresist 16 is patterned on the SiO 2 film 15 so that only the portion where the groove is to be formed becomes an opening, and as shown in FIG. By performing dry etching or wet etching such as reactive ion etching (RIE) on the SiO 2 film 15 and the u-GaN layer 12 using the resist 16 as an etching resist, a plurality of U-shaped concave grooves are obtained. After forming 13 so as to be arranged in parallel with a space between each other, the photoresist 16 is removed.

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 groove 13 extends include the m-axis direction or the a-axis direction of the u-GaN layer 12. In the former case, the u-GaN layer 12 exposed on the side surface of the groove 13 is the (11-20) plane, and in the latter case, the u-GaN layer 12 exposed on the side surface of the groove 13 is (1-100). ) Surface. These (11-20) planes or (1-100) planes become crystal growth planes 12b.

<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H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 substrate 10 prepared above on the quartz tray so that the u-GaN layer 12 side faces upward, the substrate 10 is heated to 700 to 1000 ° C. and the pressure in the reaction vessel is set to 10 k to 100 kPa, The substrate 10 is thermally cleaned by circulating H 2 as a carrier gas in a flow channel installed in the reaction vessel and holding the state for several minutes.

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Hを10L/minの流量で流通させながら、そこにV族元素供給源(NH)、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 substrate 10 is set to 1050 to 1150 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and the carrier gas H 2 is circulated in the reaction vessel at a flow rate of 10 L / min, The element supply source (NH 3 ), the group III element supply source 1 (TMG), and the group III element supply source 2 (TMI) are supplied at 0.5 to 20 L / min, 10 to 150 μmol / min, and It is made to flow so that it may become 10-150 micromol / min.

このとき、図5に示すように、u-GaN層12の主面12a部分はSiO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 main surface 12a portion of the u-GaN layer 12 is covered with the SiO 2 film 15, InGaN crystal growth does not occur, whereas the surface-exposed u-GaN layer 12, undoped InGaN is heteroepitaxially grown from the crystal growth surface 12b as a starting point, and the crystal growth proceeds in the normal direction of the main surface 12a. As shown in FIG. A u-InGaN layer 14 (undoped InGaN layer) whose growth direction is the c-axis is formed as a second semiconductor layer 14 on 12.

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 crystal growth surface 12b different from the main surface 12a of the u-GaN layer 12, a u-InGaN layer having a thickness of 10 μm or more in the normal direction of the main surface 12a. 14 can be formed.

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 crystal growth surface 12b different from the main surface 12a of the u-GaN layer 12, there are few dislocations extending in the main surface direction. There are few dislocations to appear.

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 u-GaN layer 12 instead of the u-InGaN layer 14.

−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 u-InGaN layer 14 is not flat, the base substrate 11 on which the u-InGaN layer 14 is formed is once taken out of the reaction vessel and subjected to treatment such as surface polishing, thereby Is flattened so that the crystal can be regrown.

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H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(NH)、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(SiH)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 u-InGaN layer 14 in succession to the u-InGaN layer 14 and is formed on the upper layer side. An n-type InGaN layer 21 is formed. The layer thickness of the n-type InGaN layer 21 on the upper layer side is about 2 to 10 μm.

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 u-GaN layer 12 instead of the u-InGaN layer 14, this layer is not necessarily formed.

−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N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(NH)、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 substrate 10 is set to about 650 to 800 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and the carrier gas N 2 is circulated in the reaction vessel at a flow rate of 5 to 15 L / min. Group element supply source (NH 3 ), Group III element supply source 1 (TMG), and Group III element supply source 2 (TMI) are supplied at 0.1 to 5 L / min, 5 to 15 μmol / min, respectively. And 2 to 30 μmol / min. At this time, InGaN is continuously grown on the n-type InGaN layer 21 and epitaxially grown so that the main surface is a c-plane, similarly to the n-type InGaN layer 21 and the u-InGaN layer 14, thereby forming an InGaN layer 22a (well layer). Is done. The layer thickness of the InGaN layer 22a is 1 to 10 nm.

次いで、V族元素供給源(NH)、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 InGaN layer 22a, the n-type InGaN layer 21, and the u-InGaN layer 14, continuously from the InGaN layer 22a. ) Is formed. The layer thickness of the GaN layer 22b is 5 to 20 nm.

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 quantum well layer 22 by alternately forming InGaN layers 22a and GaN layers 22b as shown in FIG. 6C. The emission wavelength of the multiple quantum well layer 22 depends on the InN mixed crystal ratio of the InGaN layer 22a, and the higher the InN mixed crystal ratio, the longer the emission wavelength.

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-type GaN layer 23 described later, a current blocking layer made of p-type AlGaInN may be inserted after the active layer is formed.

−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H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(NH)、III族元素供給源(TMG)、及びp型ドーピング元素供給源(CpMg)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 substrate 10 is set to 900 to 1100 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and the carrier gas H 2 is circulated in the reaction vessel at a flow rate of 5 to 15 L / min. Group element supply source (NH 3 ), Group III element supply source (TMG), and p-type doping element supply source (Cp 2 Mg) are respectively supplied in amounts of 0.1 to 5 L / min, 50 to 150 μmol / min, And 0.03 to 30 μmol / min.

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 quantum well layer 22 to form a p-type GaN layer 23. The p-type GaN layer 23 has a thickness of about 100 nm.

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-type GaN layer 23 may be composed of a plurality of layers having different doping element concentrations.

<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-type InGaN layer 21 is exposed by partially reactive ion etching the substrate 10 on which the semiconductor layer is formed, vacuum deposition, sputtering, CVD (Chemical Vapor Deposition), etc. By the method, an n-type electrode 24 and a p-type electrode 25 are formed on the n-type InGaN layer 21 and the p-type GaN layer 23, respectively.

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-type electrode 24 include a laminated structure such as Ti / Al, Ti / Al / Mo / Au, and Hf / Au, or an alloy. Examples of the p-type electrode 25 include a laminated structure such as Pd / Pt / Au, Ni / Au, and Pd / Mo / Au, an alloy, or an oxide-based transparent conductive material such as ITO (indium tin oxide). It is done.

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 substrate 10 is cleaved to be divided into rectangular plate-like semiconductor light emitting elements L. Each semiconductor light emitting element L is about 300 × 300 μm.

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 substrate 10 having the u-GaN layer 12 in which the crystal growth surface 12b different from the main surface 12a is exposed, and the crystal in which the u-GaN layer 12 of the substrate 10 is exposed. A growth surface 12b is used as a starting point to provide a u-InGaN layer 14 formed on the u-GaN layer 12 by crystal growth of InGaN. For example, it is used as a GaN-based light emitting diode or a GaN-based semiconductor laser. . Alternatively, the u-InGaN layer 14 may be separated from the substrate 10 to form an InGaN substrate, and a semiconductor layer may be formed thereon to constitute the semiconductor light emitting element L.

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 u-InGaN layer 14 and the n-type InGaN layer 21 whose principal surfaces advantageous for reducing the piezo effect are c-planes. A decrease in luminous efficiency can be suppressed. In particular, when the multiple quantum well layer 22 is a green light emitting layer (light emitting layer having an emission wavelength of about 520 nm) having a high InN mixed crystal ratio of the InGaN layer 22a, it is strongly affected by piezo polarization, so that a remarkable effect can be obtained. it can.

(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 substrate 10 having the u-GaN layer 12 with the facets of the protrusions 17 on the surface of the substrate 10 as shown in FIG. 8 exposed as a crystal growth surface 12b different from the main surface 12a is prepared as follows.

−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 GaN substrate 11 whose main surface is the (0001) plane (c plane) is prepared as the base substrate.

−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SiO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 GaN substrate 11 by, for example, a method such as vacuum deposition, sputtering, or CVD (Chemical Vapor Deposition).

ストライプ状のSiO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 GaN substrate 11.

−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H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 GaN substrate 11 provided with the mask layer 18 on the quartz tray so that the mask layer 18 faces upward, the GaN substrate 11 is heated to 1050 to 1150 ° C. and the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa. and then, also, and H 2 is passed through as a carrier gas flow in a channel which is installed in the reaction vessel, and thermal cleaning the GaN substrate 11 by holding the state for several minutes.

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H及びN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(NH)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 GaN substrate 11 is set to 900 to 1050 ° C., the pressure in the reaction vessel is set to 10 to 100 kPa, and carrier gases H 2 and N 2 are circulated in the reaction vessel at a flow rate of 5 to 10 L / min, respectively. Then, a group V element supply source (NH 3 ) and a group III element supply source 1 (TMG) are caused to flow therethrough so that the respective supply amounts are 0.1 to 5 L / min and 50 to 150 μmol / min. . As long as facets are formed as a result, the above-described crystal growth conditions are not necessarily required.

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SiO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 GaN substrate 11 exposed between the mask layers 18 as a starting point, and was formed as a first semiconductor layer 12 on the GaN substrate 11 by a plurality of protrusions 17 each having a triangular cross section. The u-GaN layer 12 whose main surface 12a is the c-plane is formed. And the facet inclined with respect to the main surface 12a of each protrusion 17 becomes the crystal growth surface 12b. For example, when the extending direction of the striped SiO 2 film 18 is the m-axis direction of the GaN substrate 11, each protrusion 17 is also formed to extend in the same direction, and the facet becomes the (11-22) plane.

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(SiO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 element 10 Substrate 11 Base substrate (sapphire substrate, GaN substrate)
12 First semiconductor layer (u-GaN layer)
12a Main surface 12b Crystal growth surface 13 Concave portion (concave groove)
14 Second semiconductor layer (u-InGaN layer)
15 Crystal growth prevention layer (SiO 2 film)
22 Multiple quantum well layer 22a InGaN layer (quantum well layer)
22b GaN layer (barrier layer)

Claims (10)

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半導体発光素子の製造方法であって、
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 .
請求項に記載された半導体発光素子の製造方法において、
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.
請求項又はに記載された半導体発光素子の製造方法において、
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.
請求項1乃至のいずれかに記載された半導体発光素子の製造方法において、
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.
請求項1乃至4のいずれかに記載された半導体発光素子の製造方法において、
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.
請求項1乃至5のいずれかに記載された半導体発光素子の製造方法において、
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.
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.
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。
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.
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.
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.
JP2009117791A 2009-05-14 2009-05-14 Manufacturing method of semiconductor light emitting device Expired - Fee Related JP5557180B2 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009117791A JP5557180B2 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Manufacturing method of semiconductor light emitting device

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2009117791A JP5557180B2 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Manufacturing method of semiconductor light emitting device

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2010267798A JP2010267798A (en) 2010-11-25
JP5557180B2 true JP5557180B2 (en) 2014-07-23

Family

ID=43364525

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2009117791A Expired - Fee Related JP5557180B2 (en) 2009-05-14 2009-05-14 Manufacturing method of semiconductor light emitting device

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP5557180B2 (en)

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5536823B2 (en) * 2012-04-24 2014-07-02 日本電信電話株式会社 Optical modulation waveguide
JP6256173B2 (en) * 2014-04-22 2018-01-10 株式会社デンソー Thin film laminated structure of compound semiconductor, semiconductor device using the same, and manufacturing method thereof
JP6984856B2 (en) * 2016-08-25 2021-12-22 国立大学法人山口大学 Manufacturing method of semiconductor substrate
JP6984855B2 (en) * 2016-08-25 2021-12-22 国立大学法人山口大学 Base substrate

Family Cites Families (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001345266A (en) * 2000-02-24 2001-12-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Semiconductor devide and its manufacturing method and manufacturing method of semiconductor substrate
JP3384782B2 (en) * 2000-03-16 2003-03-10 三洋電機株式会社 Nitride-based semiconductor device and method of manufacturing the same
JP3515974B2 (en) * 2001-06-13 2004-04-05 松下電器産業株式会社 Nitride semiconductor, manufacturing method thereof and nitride semiconductor device
JP2003051636A (en) * 2001-08-06 2003-02-21 Sony Corp Semiconductor device and manufacturing method therefor
JP4082012B2 (en) * 2001-10-04 2008-04-30 ソニー株式会社 Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP2005235911A (en) * 2004-02-18 2005-09-02 Osaka Gas Co Ltd GaN-BASED COMPOUND SEMICONDUCTOR LIGHT RECEIVING ELEMENT
JP4450202B2 (en) * 2004-10-21 2010-04-14 豊田合成株式会社 Semiconductor manufacturing method
JP4811376B2 (en) * 2007-09-25 2011-11-09 ソニー株式会社 Nitride III-V compound layer and substrate using the same

Also Published As

Publication number Publication date
JP2010267798A (en) 2010-11-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4743214B2 (en) Semiconductor device and manufacturing method thereof
JP5392855B2 (en) Semiconductor substrate and manufacturing method thereof
JP3139445B2 (en) GaN-based semiconductor growth method and GaN-based semiconductor film
JP5118392B2 (en) Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof
JP4903189B2 (en) Method of growing semipolar nitride single crystal thin film and method of manufacturing nitride semiconductor light emitting device using the same
WO2003072856A1 (en) Process for producing group iii nitride compound semiconductor
JP2001313259A (en) Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor substrate and semiconductor device
WO2012127801A1 (en) Multiwavelength light emitting element and method for manufacturing same
WO2010113423A1 (en) Method for growing crystals of nitride semiconductor, and process for manufacture of semiconductor device
JP6019541B2 (en) Semiconductor light emitting device
JP5557180B2 (en) Manufacturing method of semiconductor light emitting device
JP4915009B2 (en) Manufacturing method of semiconductor member
JP3934320B2 (en) GaN-based semiconductor device and manufacturing method thereof
JP4698053B2 (en) Method for producing group III nitride compound semiconductor
JP4051892B2 (en) Group III nitride compound semiconductor manufacturing method and group III nitride compound semiconductor device
JP5822190B2 (en) Multi-wavelength light emitting device and manufacturing method thereof
JP4523097B2 (en) Group III nitride compound semiconductor laser diode
JP4924498B2 (en) Nitride-based semiconductor light-emitting device, epitaxial wafer, and method for manufacturing nitride-based semiconductor light-emitting device
JP2009141085A (en) Nitride semiconductor device
JP2001345281A (en) Method of manufacturing nitride-based iii group compound semiconductor and nitride-based iii group compound semiconductor element
JP4016566B2 (en) Group III nitride compound semiconductor manufacturing method and group III nitride compound semiconductor device
JP2004165550A (en) Nitride semiconductor element
JP5435646B2 (en) Semiconductor substrate and manufacturing method thereof
KR101078062B1 (en) Nonpolar Semiconductor Device and Method of Manufacturing the Same
JP2007324421A (en) Nitride semiconductor element

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20120130

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20120130

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20130130

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130205

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20130408

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20130528

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20131001

A521 Request for written amendment filed

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20131202

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

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20140507

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20140526

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 5557180

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees