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JPH11103135A - Board for gallium nitride crystal growth, and its application - Google Patents

Board for gallium nitride crystal growth, and its application

Info

Publication number
JPH11103135A
JPH11103135A JP568298A JP568298A JPH11103135A JP H11103135 A JPH11103135 A JP H11103135A JP 568298 A JP568298 A JP 568298A JP 568298 A JP568298 A JP 568298A JP H11103135 A JPH11103135 A JP H11103135A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
gan
substrate
width
mask
layer
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.)
Pending
Application number
JP568298A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroaki Okagawa
広明 岡川
Yoichiro Ouchi
洋一郎 大内
Keiji Miyashita
啓二 宮下
Kazuyuki Tadatomo
一行 只友
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.)
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Mitsubishi Cable Industries Ltd filed Critical Mitsubishi Cable Industries Ltd
Priority to JP568298A priority Critical patent/JPH11103135A/en
Publication of JPH11103135A publication Critical patent/JPH11103135A/en
Pending legal-status Critical Current

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a substrate for GaN crystal growth with which a high quality GaN substrate which is thick and moreover does not contain defects such as a transposition, etc., can be obtained, and the manufacture of a GaN semiconductor element using it. SOLUTION: A mask region 12 covered with a mask layer 2 and nonmask region 11, where the base substrate face is exposed, are made at the face of a base substrate 1. A material where crystals will not grow substantially from its own surface is used for the mask layer. In the case of making the upper part of the mask region into low transposition, the mask region is made in such form that at least the outline includes two straight parallel lines y1 and y2 which extend in the direction <1-100>. Furthermore, a width w1 of two parallel straight lines is made smaller than the width of a GaN semiconductor element, and moreover is made larger than the width of the active part of the element. In this case for, dividing the GaN semiconductor element into separate pieces, it is preferable to make use of a nonmask region.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、GaN系結晶成長
用基板と、それを用いたGaN系半導体素子の製造方法
に関するものである。
The present invention relates to a substrate for growing a GaN-based crystal and a method for manufacturing a GaN-based semiconductor device using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的なGaN系半導体結晶(以下、G
aN系結晶)の厚膜成長方法としては、サファイア基板
上にZnO等のバッファー層を形成し、その上にハイド
ライド気相エピタキシャル成長法(以下、「HVP
E」)でGaN系結晶を成長させる方法がある。また、
その改良技術として、サファイア基板に代え、スピネ
ル、LGO、LAO、ZnO、SiC等の基板を用いた
り、易劈開性の基板を用いたり、或いは基板表面にマス
クを設けその上に選択成長させる方法等がある。
2. Description of the Related Art A general GaN-based semiconductor crystal (hereinafter referred to as G
As a method of growing a thick film of an aN-based crystal, a buffer layer such as ZnO is formed on a sapphire substrate, and a hydride vapor phase epitaxial growth method (hereinafter, referred to as “HVP”) is formed thereon.
E ") for growing a GaN-based crystal. Also,
As an improvement technique, a substrate such as spinel, LGO, LAO, ZnO, SiC, or the like is used instead of a sapphire substrate, an easily cleavable substrate is used, or a method of selectively growing a mask on the substrate surface is used. There is.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、GaN
系結晶を厚膜成長させると、サファイア結晶とGaN系
結晶との間の格子定数及び熱膨張係数の違いから界面に
多大のストレスが掛かり、GaN系結晶層が割れ大型基
板が得られないといった問題点があった。また、大きな
転位密度(1×109 cm-2〜1×1010cm-2程度)
のGaN系結晶基板しか得られないといった問題点があ
った。ここで転位とは、基板上に半導体層を成長させる
ときに、格子定数が合致していない(格子不整合)状態
で成長させた場合に発生する欠陥であり、これら転位は
結晶欠陥であるため非発光再結合中心として働いたり、
そこが電流のパスとして働き漏れ電流の原因になるな
ど、当該GaN半導体材料を発光素子に用いた場合に発
光特性や寿命特性を低下させる原因となる。
SUMMARY OF THE INVENTION However, GaN
When a system crystal is grown in a thick film, a large stress is applied to an interface due to a difference in a lattice constant and a thermal expansion coefficient between a sapphire crystal and a GaN system crystal, so that a GaN crystal layer is broken and a large substrate cannot be obtained. There was a point. In addition, large dislocation density (about 1 × 10 9 cm −2 to 1 × 10 10 cm −2 )
However, there is a problem that only the GaN-based crystal substrate can be obtained. Here, dislocations are defects that occur when a semiconductor layer is grown on a substrate in a state where lattice constants do not match (lattice mismatch), and these dislocations are crystal defects. Work as a non-radiative recombination center,
When the GaN semiconductor material is used for a light-emitting element, the light-emitting characteristics and the life characteristics are deteriorated.

【0004】本発明は、厚膜で、しかも転位などの欠陥
を内包しない高品質なGaN系基板を効率良く得ること
ができるGaN系結晶成長用基板と、それを用いたGa
N系半導体素子の製造方法を提供することを目的とす
る。
[0004] The present invention provides a GaN-based crystal growth substrate capable of efficiently obtaining a high-quality GaN-based substrate that is thick and does not include defects such as dislocations, and a Ga-based substrate using the same.
An object of the present invention is to provide a method for manufacturing an N-based semiconductor device.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明は、以下の特徴を
有するものである。 (1)GaN系半導体素子を構成するGaN系結晶基板
の製造に用いられるGaN系結晶成長用基板である。G
aN系結晶が成長可能なベース基板面の一部または全部
の領域に、マスク領域と非マスク領域とを形成するよう
にマスク層が設けられる。マスク層はそれ自身の表面か
らは実質的にGaN系結晶が成長し得ない材料からな
る。マスク層の形成パターンは、非マスク領域を成長の
出発点としてマスク層上面を覆うまでGaN系結晶を成
長させたときに該結晶内のうちの低転位となった部分の
幅が前記GaN系半導体素子内の活性部の幅以上となり
得るように形成されたパターンである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has the following features. (1) A GaN-based crystal growth substrate used for manufacturing a GaN-based crystal substrate constituting a GaN-based semiconductor element. G
A mask layer is provided on a part or all of the base substrate surface on which the aN-based crystal can be grown so as to form a mask region and a non-mask region. The mask layer is made of a material from which GaN-based crystals cannot substantially grow from its own surface. The formation pattern of the mask layer is such that when a GaN-based crystal is grown up to cover the upper surface of the mask layer with the non-mask region as a starting point of growth, the width of the low dislocation portion in the crystal is the GaN-based semiconductor. This is a pattern formed so as to be larger than the width of the active portion in the device.

【0006】例えば、マスク領域を、前記ベース基板上
に成長するGaN系結晶の〈1−100〉方向に延びる
平行な2直線を外形線に含み、この平行な2直線の幅
が、前記GaN系半導体素子の幅以下であり、かつ、そ
の素子の活性部の幅以上であるものとする。或いは、非
マスク領域を、前記ベース基板上に成長するGaN系結
晶の〈11−20〉方向に延びる平行な2直線を外形線
に含み、この平行な2直線の幅が、前記GaN系半導体
素子の幅以下であり、かつ、その素子の活性部の幅以上
であるものとする。
For example, the mask region includes two parallel straight lines extending in the <1-100> direction of the GaN-based crystal grown on the base substrate in the outline, and the width of the two parallel straight lines is determined by the GaN-based crystal. It is assumed that the width is equal to or smaller than the width of the semiconductor element and equal to or larger than the width of the active portion of the element. Alternatively, the non-mask region includes two parallel straight lines extending in the <11-20> direction of the GaN-based crystal grown on the base substrate in the outline, and the width of the two parallel straight lines is equal to the width of the GaN-based semiconductor device. And not less than the width of the active portion of the element.

【0007】(2)上記マスク領域が、上記平行な2直
線によって決定される帯状の領域であって、このマスク
領域が、平行縞状となるよう等間隔に複数形成されたも
のである。或いは、上記非マスク領域が、上記平行な2
直線によって決定される帯状の領域であって、この非マ
スク領域が平行縞状となるように、帯状のマスク層が等
間隔に複数形成されたものである。
(2) The mask region is a band-like region determined by the two parallel straight lines, and a plurality of the mask regions are formed at regular intervals so as to form parallel stripes. Alternatively, the non-mask region is the parallel 2
It is a band-like region determined by a straight line, and a plurality of band-like mask layers are formed at equal intervals so that this non-mask region becomes a parallel stripe.

【0008】(3)上記GaN系半導体素子がGaN系
ストライプレーザであって、上記平行な2直線の延びる
方向が前記ストライプレーザ中のストライプ部の長手方
向であり、上記活性部幅がストライプ部幅である上記
(1)または(2)に記載のGaN系結晶成長用基板。
(3) The GaN-based semiconductor device is a GaN-based stripe laser, the direction in which the two parallel straight lines extend is the longitudinal direction of the stripe portion in the stripe laser, and the width of the active portion is the width of the stripe portion. The GaN-based crystal growth substrate according to the above (1) or (2), wherein

【0009】(4)上記GaN系半導体素子がGaN系
発光ダイオードである上記(1)〜(3)のいずれかに
記載のGaN系結晶成長用基板。
(4) The GaN-based crystal growth substrate according to any one of (1) to (3), wherein the GaN-based semiconductor element is a GaN-based light-emitting diode.

【0010】(5)ベース基板が、少なくともその表層
がInX GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦Y≦1、0
≦Z≦1、X+Y+Z=1)からなるものである上記
(1)記載のGaN系結晶成長用基板。
[0010] (5) base substrate, at least the surface layer thereof is In X Ga Y Al Z N ( 0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0
≦ Z ≦ 1, X + Y + Z = 1), the substrate for growing a GaN-based crystal according to the above (1).

【0011】(6)上記(1)〜(5)のいずれかに記
載のGaN系結晶成長用基板を用い、該基板上の非マ
スク領域を出発点としてマスク層上を覆うまでGaN系
結晶層を成長させる工程と、前記GaN系結晶層のう
ち低転位となった部分(例えば、前記GaN系結晶層の
うち少なくともマスク領域上)にGaN系半導体素子の
活性部が形成されるようにGaN系半導体層を成長させ
てGaN系半導体素子を含む積層体を形成する工程と、
前記積層体を個々のGaN系半導体素子に分断する工
程と、を有することを特徴とするGaN系半導体素子の
製造方法。
(6) Using the GaN-based crystal growth substrate according to any one of (1) to (5) above, and starting from a non-mask region on the substrate as a starting point and covering the mask layer over the GaN-based crystal layer. Growing a GaN-based crystal element such that an active portion of the GaN-based semiconductor element is formed in a portion of the GaN-based crystal layer where a low dislocation has occurred (for example, at least on a mask region in the GaN-based crystal layer). Growing a semiconductor layer to form a stacked body including a GaN-based semiconductor element;
Separating the stacked body into individual GaN-based semiconductor devices.

【0012】(7)GaN系結晶成長用基板が上記
(3)記載のGaN系結晶成長用基板であり、上記分断
する工程における分断が、GaN系結晶層のうち低転位
となった部分以外の部分(例えば、非マスク領域)にお
いて行われる分断である上記(6)記載のGaN系半導
体素子の製造方法。
(7) The substrate for growing a GaN-based crystal is the substrate for growing a GaN-based crystal according to the above (3), wherein the dividing in the dividing step is performed on the GaN-based crystal layer other than a portion having a low dislocation. The method for producing a GaN-based semiconductor device according to the above (6), wherein the division is performed in a portion (for example, a non-mask region).

【0013】(8)GaN系結晶成長用基板が上記
(3)記載のGaN系結晶成長用基板であり、GaN系
半導体素子がGaN系ストライプレーザであって、上記
平行な2直線で決定される上記平行な2直線で決定され
るマスク領域上または非マスク領域上の低転位となった
部分(例えば、マスク領域上)に、マスク領域上にGa
N系ストライプレーザのストライプ部を長手方向が一致
するよう形成し、必要なGaN系半導体層を成長させて
GaN系ストライプレーザを含む積層体を形成し、その
積層体を、先ずストライプ部の長手方向と垂直な面を分
断面として分断して共振器面を形成し、次にストライプ
部の長手方向と平行な面を分断面として個々のGaN系
ストライプレーザに分断する工程を有する上記(6)記
載のGaN系半導体素子の製造方法。
(8) The GaN-based crystal growth substrate is the GaN-based crystal growth substrate described in (3) above, and the GaN-based semiconductor device is a GaN-based stripe laser, which is determined by the two parallel straight lines. On a masked region or a non-masked region determined by the two parallel straight lines, a low dislocation portion (for example, on the masked region) has Ga on the masked region.
A stripe portion of the N-based stripe laser is formed so that the longitudinal directions thereof coincide with each other, and a necessary GaN-based semiconductor layer is grown to form a laminate including the GaN-based stripe laser. (6) The method according to the above (6), further comprising the step of dividing the surface parallel to the longitudinal direction of the stripe portion by dividing the plane parallel to the plane perpendicular to the laser beam and forming the resonator surface, and then dividing the individual GaN-based stripe laser by dividing the plane parallel to the longitudinal direction of the stripe portion. Of manufacturing a GaN-based semiconductor device.

【0014】(9)個々のGaN系ストライプレーザに
分断する分断が、GaN系結晶層のうち低転位となった
部分以外の部分(例えば、非マスク領域内)において行
われる分断において行われる分断である上記(8)記載
のGaN系半導体素子の製造方法。
(9) The division into individual GaN-based stripe lasers is performed in the division performed in a portion (for example, in a non-mask region) of the GaN-based crystal layer other than the low dislocation portion. A method for manufacturing a GaN-based semiconductor device according to the above (8).

【0015】[0015]

【作用】本明細書では、六方格子結晶であるGaN系結
晶の格子面を4つのミラー指数(hkil)によって指
定するに際し、記載の便宜上、指数が負である場合に
は、その指数の前にマイナス記号を付けて表記するもの
とし、この負の指数に関する表記方法以外は、一般的な
ミラー指数の表記方法に準じる。従って、GaN系結晶
の場合では、C軸に平行なプリズム面(特異面)は6面
あるが、例えば、その1つの面は(1−100)と表記
し、6面を等価な面としてまとめる場合には{1−10
0}と表記する。また、前記{1−100}面に垂直で
かつC軸に平行な面を等価的にまとめて{11−20}
と表記する。また、(1−100)面に垂直な方向は
〔1−100〕、それと等価な方向の集合を〈1−10
0〉とし、(11−20)面に垂直な方向は〔11−2
0〕、それと等価な方向の集合を〈11−20〉と表記
する。ただし、図面では、指数が負である場合には、そ
の指数の上にマイナス記号を付けて表記し、ミラー指数
の表記方法に全て準じる。本発明でいう結晶方位は、ベ
ース基板上にC軸を厚み方向として成長したGaNの結
晶を基準とする方位である。また、マスク層の形成パタ
ーンを、結晶方位を用いて説明する場合は、その結晶方
位は、該マスク上を覆って成長するGaN系結晶を基準
とする方位である。
In the present specification, when the lattice plane of a GaN-based crystal, which is a hexagonal lattice crystal, is designated by four Miller indices (hkil), for convenience of description, if the index is negative, it is preceded by the index. The notation is given with a minus sign, and the description method according to the general Miller index is used except for the notation method regarding the negative exponent. Therefore, in the case of a GaN-based crystal, there are six prism surfaces (singular surfaces) parallel to the C axis. For example, one of the surfaces is expressed as (1-100), and the six surfaces are grouped as equivalent surfaces. $ 1-10 in case
Notated as 0}. Also, planes perpendicular to the {1-100} plane and parallel to the C axis are equivalently grouped into {11-20}.
Notation. The direction perpendicular to the (1-100) plane is [1-100], and a set of equivalent directions is <1-10
0>, and the direction perpendicular to the (11-20) plane is [11-2].
0], and a set of directions equivalent to this is denoted as <11-20>. However, in the drawings, when the exponent is negative, the exponent is indicated by adding a minus sign to the exponent, and all the notations of the Miller exponent are followed. The crystal orientation referred to in the present invention is an orientation based on a GaN crystal grown on the base substrate with the C axis as the thickness direction. Further, when the formation pattern of the mask layer is described using a crystal orientation, the crystal orientation is an orientation based on a GaN-based crystal that grows over the mask.

【0016】ベース基板上に設けられる「マスク領域」
と「非マスク領域」は、ともにベース基板面中に定義さ
れる領域である。マスク層の上面の領域は、マスク領域
に等しいものとみなし、同義として説明に用いる。ま
た、マスク領域の上方とは、マスク領域の面に対して垂
直に上方のことである。非マスク領域の上方も同様であ
る。
"Mask region" provided on base substrate
And "non-mask region" are regions defined in the base substrate surface. The region on the upper surface of the mask layer is regarded as being equal to the mask region, and is used in the description as synonymous. Further, “above the mask region” means vertically above the surface of the mask region. The same applies to the area above the non-mask area.

【0017】本明細書において、基板上に複数形成され
た素子を個々に分断するに際し「低転位となった部分以
外の部分において分断する」、「非マスク領域において
分断する」など、「A部分において分断する」と言うと
きは、分断面が該A部分を通過し、かつ分断面が各層の
面と垂直に交差するようにして分断することを意味す
る。
In the present specification, when a plurality of elements formed on a substrate are individually cut, "part A" such as "separation in a part other than a part where low dislocations are formed" and "separation in a non-mask region". The expression “divide at” means that the division is made so that the division section passes through the portion A and the division section intersects perpendicularly with the plane of each layer.

【0018】本明細書において、「無転位状態」、「転
位等の欠陥が存在しない」と言うときは、転位が全く存
在しない理想的な状態(理論上存在する状態)だけを意
味するのではなく、サファイア基板上にバッファー層を
介してGaN系結晶を成長させた場合における通常の転
位密度に比べて、産業上その転位の影響を無視し得る程
十分に低い転位密度とされた状態を意味する。
In this specification, the terms "dislocation-free state" and "there is no defect such as dislocation" mean only an ideal state in which no dislocation exists (a state theoretically existing). Means that the dislocation density is sufficiently low that the effect of the dislocation can be ignored in industry, compared to the normal dislocation density when a GaN-based crystal is grown on a sapphire substrate via a buffer layer. I do.

【0019】本発明者らは、先にGaN系結晶とサファ
イア結晶との格子定数及び熱膨張係数の違いに起因する
GaN系結晶層のクラック対策として、図7(a)に示
すように、ベース基板1上に、格子状にパターニングし
たマスク層2を設け、非マスク領域11だけにGaN系
結晶層30を成長させ、ベース基板面全体に対してチッ
プサイズのGaN系結晶層30を点在させることによっ
て、クラックを防止することを提案している(特開平7
−273367号公報)。
As a countermeasure against cracking of the GaN-based crystal layer caused by the difference between the lattice constant and the thermal expansion coefficient between the GaN-based crystal and the sapphire crystal, as shown in FIG. A mask layer 2 patterned in a lattice pattern is provided on a substrate 1, a GaN-based crystal layer 30 is grown only in a non-mask region 11, and a chip-sized GaN-based crystal layer 30 is scattered over the entire base substrate surface. In order to prevent cracks, Japanese Patent Laid-Open No.
-273337).

【0020】その後本発明者らがさらに研究を重ねた結
果、点在的に成長させたGaN系結晶層30をさらに成
長させると、図7(b)に示すように、厚さ方向だけで
なく、各GaN系結晶層30からマスク層2上へ向けて
の横方向へも成長が行われることが確認された。しか
も、厚さ方向(C軸方向)と同じ程度の成長速度があ
り、結晶方位依存性が判明した。
As a result of further studies by the present inventors, as shown in FIG. 7 (b), when the GaN-based crystal layer 30 grown in a dotted manner is further grown, It was confirmed that the growth was also performed in the lateral direction from each of the GaN-based crystal layers 30 onto the mask layer 2. In addition, the growth rate was about the same as that in the thickness direction (C-axis direction), and the crystal orientation dependence was found.

【0021】さらに、GaN系結晶層30におけるGa
N系結晶中に存在する転位は、ベース基板を含む下地か
ら継承するか、何れかの成長界面で発生し、結晶成長と
共に成長する特性がある。非マスク部を出発点としマス
ク層を覆うまでGaN結晶を成長させた場合、マスク層
を覆うのに要する厚み、低転位領域の形成される場所
は、マスク層の方向(マスク層と非マスク部との境界線
の方向)・GaN結晶を成長させる時のガス雰囲気によ
り変化することを見いだした。例えば、転位線を上方に
伝搬させることによってマスク層の上方を低転位とする
場合ならば、図7(b)に示す如く、マスク層2の上に
当たる領域(≒マスク領域として、以下、この領域もマ
スク領域と呼ぶ)には発生源となる下地(成長界面)が
存在しないので無転位状態となる。この横方向の成長を
さらに進めると、図7(c)に示す如く、GaN系結晶
はマスク層2の上を完全に覆ってマスク層を埋め込む。
このときマスク領域には非常に欠陥の少ない平坦でクラ
ックの無い大型且つ厚膜のGaN系結晶層3が得られる
事を見いだしたのである。
Further, Ga in the GaN-based crystal layer 30
Dislocations present in the N-based crystal have the property of being inherited from the base including the base substrate, or being generated at any growth interface, and growing together with the crystal growth. When a GaN crystal is grown from the non-mask portion as a starting point to cover the mask layer, the thickness required to cover the mask layer and the location where the low dislocation region is formed are determined in the direction of the mask layer (the mask layer and the non-mask portion). Direction of the boundary line between the GaN crystal and the GaN crystal). For example, if low dislocations are formed above the mask layer by propagating the dislocation lines upward, as shown in FIG. 7B, a region corresponding to the mask layer 2 (hereinafter referred to as a “mask region”) Is also referred to as a mask region), there is no base (growth interface) as a generation source, and thus a dislocation-free state is obtained. When this lateral growth is further advanced, as shown in FIG. 7C, the GaN-based crystal completely covers the mask layer 2 and embeds the mask layer.
At this time, it was found that a large and thick GaN-based crystal layer 3 having a very small number of defects and having no cracks was obtained in the mask region.

【0022】本発明のGaN系結晶成長用基板は、マス
ク層の形成・結晶成長方法を選択し、マスク領域上や非
マスク領域上に形成される低転位な良質の結晶を利用
し、その低転位となる部分にGaN系半導体素子(以
下、単に「素子」ともいう)を形成するためのものであ
る。また、そのマスク領域・非マスク領域の幅を、素子
の活性部の幅以上、素子の全幅以下に限定することが重
要である。例えば、マスク層の上方を低転位とする場合
ならば、この基板上に素子を形成するに際しては、少な
くとも素子の活性部の直下にマスク領域がくるように形
成することが重要である。これによって、最小限のマス
ク領域によって高い品質の素子を確保することができ
る。
The GaN-based crystal growth substrate of the present invention selects a mask layer formation / crystal growth method, utilizes low-dislocation, high-quality crystals formed on a mask region or a non-mask region, and uses the low-dislocation quality crystal. This is for forming a GaN-based semiconductor element (hereinafter, also simply referred to as an “element”) at a dislocation portion. In addition, it is important to limit the width of the mask region / non-mask region to the width of the active portion of the element and the whole width of the element. For example, if low dislocations are formed above the mask layer, when forming an element on this substrate, it is important to form the mask region at least immediately below the active portion of the element. As a result, a high-quality element can be ensured with a minimum mask area.

【0023】また、当該GaN系結晶成長用基板上に、
GaN系半導体層を積層し、多数の素子を含む積層体を
形成した後、これを個々の素子に分断する際には、例え
ば、マスク層の上方を低転位とする場合ならば、非マス
ク領域において分断することが、好ましい態様として挙
げられる。この場合、非マスク領域に形成されたGaN
系結晶層は、上記したように欠陥の多い低い品質である
から素子の形成には不向きな領域である。この領域を分
断するための領域として用いることは、分断時に高品質
の結晶部分を割るような無駄がなくなり、ベース基板面
の限られた面積および横方向に成長する良質な結晶部分
をより効率良く利用できる、一つの好ましい態様であ
る。そのためには、分断すべき部分が非マスク領域を通
るようにマスク層のパターニングを行なう。逆に、非マ
スク領域の上方を低転位とする場合ならば、マスク領域
において分断することが、好ましい態様となる。
Also, on the GaN-based crystal growth substrate,
When a GaN-based semiconductor layer is stacked and a stacked body including a large number of elements is formed and then divided into individual elements, for example, if low dislocations are formed above the mask layer, a non-mask region Is preferable as a preferred embodiment. In this case, the GaN formed in the non-mask region
Since the system crystal layer has a low quality with many defects as described above, it is a region unsuitable for element formation. By using this region as a region for dividing, waste such as breaking a high-quality crystal portion at the time of division is eliminated, and a limited area of the base substrate surface and a high-quality crystal portion growing laterally can be more efficiently used. One preferred embodiment that can be used. For that purpose, the mask layer is patterned so that the part to be divided passes through the non-mask region. Conversely, if low dislocations are to be formed above the non-mask region, a preferable mode is to cut the mask region.

【0024】[0024]

【発明の実施の形態】以下、図面を参照しながら、本発
明の実施の形態につき説明する。図1は本発明のGaN
系結晶成長用基板の一例を示す図であって、図1(a)
は、基板面を見たときの図、図1(b)は、図1(a)
の基板を図中のX方向から見た図である。同図に示すよ
うに、GaN系結晶が成長可能なベース基板1の面に、
マスク層2で覆われたマスク領域12とベース基板面が
露出した非マスク領域11とが形成されている。マスク
層にはハッチングを施している。
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 shows the GaN of the present invention.
FIG. 1A is a view showing an example of a substrate for system crystal growth, and FIG.
Is a view of the substrate surface, and FIG. 1B is a view of FIG.
FIG. 2 is a diagram of the substrate as viewed from the X direction in the figure. As shown in the figure, a surface of a base substrate 1 on which a GaN-based crystal can be grown,
A mask region 12 covered with the mask layer 2 and a non-mask region 11 where the base substrate surface is exposed are formed. The mask layer is hatched.

【0025】製造目的の素子としては、限定されない
が、例えば、発光素子、受光素子、パワーデバイス等が
挙げられる。発光素子としては、上記したようにGaN
系発光ダイオードやGaN系半導体レーザなどが挙げら
れ、パワーデバイスとしては、マイクロ波FET、パワ
ーMOSFET、HBT (Heterojunction Bipolar Tra
nsistor)、MMIC(Monolithic Microwave Integrate
d Circuit)などが挙げられる。
The element to be manufactured is not limited, but includes, for example, a light emitting element, a light receiving element, a power device and the like. As the light emitting element, GaN as described above was used.
Light emitting diodes and GaN-based semiconductor lasers. Power devices include microwave FETs, power MOSFETs, and HBTs (Heterojunction Bipolar Traps).
nsistor), MMIC (Monolithic Microwave Integrate)
d Circuit).

【0026】素子の幅は、例えば、発光素子で例示する
ならば、図5に示すものが代表的なものとして挙げられ
る。図5(a)は、GaN結晶を基板1とする場合のG
aN系LEDであり、素子全体は単純な直方体であっ
て、素子の幅Bと活性部aの幅Aとは等しい。図5
(b)は、サファイア結晶を基板とする場合のGaN系
LEDであり、基板が絶縁体であるが故に図の様な上面
の電極配置となり、素子の幅Bよりも活性部の幅Aのほ
うが小さい。図5(c)は、サファイア結晶を基板とす
る場合のGaN系ストライプレーザであり、ストライプ
構造のために、図5(b)のLEDの場合と比べて素子
の幅Bよりも活性部(ストライプ部)の幅Aのほうがさ
らに小さくなっている。
If the width of the element is exemplified by a light-emitting element, for example, the width shown in FIG. 5 is a typical example. FIG. 5 (a) shows G when the GaN crystal is used as the substrate 1.
This is an aN-based LED, in which the entire element is a simple rectangular parallelepiped, and the width B of the element is equal to the width A of the active portion a. FIG.
(B) is a GaN-based LED using a sapphire crystal as a substrate. Since the substrate is an insulator, the electrode arrangement on the upper surface is as shown in the figure, and the width A of the active portion is larger than the width B of the element. small. FIG. 5C shows a GaN-based stripe laser using a sapphire crystal as a substrate. Due to the stripe structure, the active portion (stripe) is wider than the width B of the element as compared with the LED shown in FIG. 5B. The width A of the part (1) is even smaller.

【0027】ストライプレーザにおけるストライプ部の
幅は、例えば、ストライプ状の部材が埋め込まれてなる
態様ではストライプ状の部材の幅であり、共振器の2面
間距離に対して積層体の幅を狭くし積層体自体の形状を
ストライプ状とする態様では積層体の幅であり、電極を
ストライプ状とし活性層のうち電極直下に対応する部分
をストライプ部とする態様では電極の幅であるなど、種
々の態様に応じてストライプ部の幅とみなされる部分は
異なる。図5(c)の例は、ストライプ部の幅が、活性
層の幅よりも狭い場合の例である。
The width of the stripe portion in the stripe laser is, for example, the width of the stripe member in a mode in which the stripe member is embedded, and the width of the stacked body is narrower than the distance between the two surfaces of the resonator. The width of the stacked body is the width of the stacked body in a mode in which the shape of the stacked body itself is a stripe shape, and the width of the electrode in the mode in which a portion corresponding to a portion directly below the electrode in the active layer is a striped portion. The portion regarded as the width of the stripe portion differs depending on the mode. FIG. 5C shows an example in which the width of the stripe portion is smaller than the width of the active layer.

【0028】素子の幅および該幅を含む外周形状、図5
では幅と紙面に垂直方向の奥行き寸法は、素子の種類に
よって異なり、LEDアレイなど大面積のものもある
が、例えば、レーザなどの発光素子では、一個当たり、
幅200μm〜500μm、奥行き200μm〜100
0μm程度である。
FIG. 5 shows the width of the element and the outer peripheral shape including the width.
Then, the width and the depth dimension in the direction perpendicular to the paper are different depending on the type of the element, and there are also large-area ones such as an LED array.
200 μm to 500 μm in width, 200 μm to 100 in depth
It is about 0 μm.

【0029】ベース基板は、GaN系結晶が成長可能な
ものであればよく、例えば、従来からGaN系結晶を成
長させる際に汎用されている、サファイア、水晶、Si
C等を用いてもよい。なかでも、サファイアのC面、A
面、6H−SiC基板、特にC面サファイア基板が好ま
しい。またこれら材料の表面に、GaN系結晶との格子
定数や熱膨張係数の違いを緩和するためのZnO、Mg
OやAlN等のバッファー層を設けたものであっても良
い。
The base substrate may be any substrate on which a GaN-based crystal can be grown. For example, sapphire, crystal, Si
C or the like may be used. Above all, C surface of sapphire, A
A 6H-SiC substrate, particularly a C-plane sapphire substrate, is preferred. In addition, ZnO, Mg for reducing the difference in lattice constant and thermal expansion coefficient with the GaN-based crystal on the surface of these materials.
It may be provided with a buffer layer such as O or AlN.

【0030】特に、ベース基板は、成長させるGaN系
結晶となるべく格子定数が近く且つ熱膨張係数ができる
だけ近いものを選択することが、転位などの欠陥を本来
的に少なくする点及びクラック等をより生じにくくする
点で望ましい。また、後述するマスク層の薄膜形成の際
における高熱やエッチングに対する耐性に優れることが
好ましい。このような点から、ベース基板は、少なくと
もその表層がInX GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦
Y≦1、0≦Z≦1、X+Y+Z=1)からなるものが
挙げられる。具体的には、サファイア基板上に、MOV
PE法によりZnOやAlN等のバッファー層、次いで
GaN又はGaAlNの薄層を順次成膜したものが好適
に用い得る。このようなベース基板であれば、該ベース
基板上に成長させるGaN系結晶内に新たに発生する転
位の密度を低く抑える事が出来、良好な結晶性を得るこ
とができる。
In particular, it is important to select a base substrate having a lattice constant as close as possible and a thermal expansion coefficient as close as possible to the GaN-based crystal to be grown, so that defects such as dislocations and cracks are inherently reduced. It is desirable in that it hardly occurs. Further, it is preferable that the mask layer has excellent resistance to high heat and etching when forming a thin film of a mask layer described later. From this point, the base substrate has at least its surface layer is In X Ga Y Al Z N ( 0 ≦ X ≦ 1,0 ≦
Y ≦ 1, 0 ≦ Z ≦ 1, X + Y + Z = 1). Specifically, a MOV is placed on a sapphire substrate.
A layer in which a buffer layer of ZnO or AlN or the like and then a thin layer of GaN or GaAlN are sequentially formed by the PE method can be suitably used. With such a base substrate, the density of dislocations newly generated in the GaN-based crystal grown on the base substrate can be suppressed low, and good crystallinity can be obtained.

【0031】マスク層は、それ自身の表面からは実質的
にGaN系結晶が成長し得ない材料を用いる。このよう
な材料として例えば非晶質体が例示され、さらにこの非
晶質体としてSi、Ti、Ta、Zr等の窒化物や酸化
物、即ち、SiO2 、SiN X 、SiO1-X X 、Ti
2 、ZrO2 等が例示される。とりわけ、耐熱性に優
れると共に成膜及びエッチング除去が比較的容易なSi
2 、SiNX 、SiO1-X X が適しており、またこ
れら材料の多層構造でもよい。
The mask layer is substantially free of its own surface.
A material that cannot grow a GaN-based crystal is used. like this
For example, an amorphous material is exemplified as a simple material.
Nitride or oxidation of Si, Ti, Ta, Zr, etc. as crystalline material
Object, ie, SiOTwo, SiN X, SiO1-XNX, Ti
OTwo, ZrOTwoEtc. are exemplified. Especially excellent in heat resistance
Si that is relatively easy to form and etch
OTwo, SiNX, SiO1-XNXIs suitable and
A multilayer structure of these materials may be used.

【0032】マスク層は、例えば真空蒸着、スパッタ、
CVD等の方法により基板全表面を覆うように形成した
後、通常のフォトリソグラフィー技術によって光感光性
レジストのパターニングを行い、エッチングによって基
板の一部を露出させる等の手段で形成される。
The mask layer is formed, for example, by vacuum deposition, sputtering,
After the substrate is formed so as to cover the entire surface of the substrate by a method such as CVD, the photosensitive resist is patterned by a usual photolithography technique, and a part of the substrate is exposed by etching.

【0033】マスク層(マスク領域)の形成パターンは
特に限定はなく、格子状、ストライプ状、ドット状等で
あって良い。ベース基板面をマスク層で全面覆い、該マ
スク層に開口部を設けてその内部にベース基板面を露出
させる場合、開口部の形状は任意の形状でよく、円形、
楕円、星、四角形、その他多角形でも構わない。マスク
領域上方に低転位部分を形成するならば、マスク領域1
2は、ベース基板1上に成長するGaN系結晶の〈1−
100〉方向に延びる平行な2直線を少なくとも外形線
に含む形状として形成される。図1の例では、マスク領
域は直線的な帯状として設けられ縞状に間隔をおいて配
置されている。個々のマスク領域は、そのうちの1つの
マスク領域12に示すように、〈1−100〉方向に延
びる平行な2直線y1、y2によって決定される帯状の
領域である。また、非マスク領域上方に低転位部分を形
成するならば、マスク領域12は、ベース基板1上に成
長するGaN系結晶の〈11−20〉方向に延びる平行
な2直線を少なくとも外形線に含む形状として形成され
る。
The pattern for forming the mask layer (mask region) is not particularly limited, and may be a lattice, a stripe, a dot, or the like. When the base substrate surface is entirely covered with a mask layer and an opening is provided in the mask layer to expose the base substrate surface therein, the opening may have any shape, such as a circle,
Ellipses, stars, squares, and other polygons are acceptable. If a low dislocation portion is formed above the mask region, the mask region 1
2 is <1-- of the GaN-based crystal grown on the base substrate 1.
A shape including at least two parallel straight lines extending in the <100> direction is included in the outer shape line. In the example of FIG. 1, the mask regions are provided in a linear band shape, and are arranged at intervals in a stripe shape. As shown in one of the mask regions 12, each mask region is a band-shaped region determined by two parallel straight lines y1 and y2 extending in the <1-100> direction. If a low dislocation portion is formed above the non-mask region, the mask region 12 includes at least two parallel straight lines extending in the <11-20> direction of the GaN-based crystal grown on the base substrate 1 in the outline. It is formed as a shape.

【0034】マスク領域の外形線、即ち、マスク領域と
非マスク領域との境界線が〈1−100〉方向の直線を
含むことによって、GaN系結晶の{11−20}面
が、マスク層の上面に沿って成長する面として確保され
る。{11−20}面はオフファセットな面であるた
め、ファセットな{1−100}面に比べて、GaN系
結晶は横方向に高速に成長する。
When the outline of the mask region, that is, the boundary between the mask region and the non-mask region includes a straight line in the <1-100> direction, the {11-20} plane of the GaN-based crystal becomes It is secured as a surface that grows along the upper surface. Since the {11-20} plane is an off-facet plane, the GaN-based crystal grows faster in the lateral direction than the facet {1-100} plane.

【0035】本発明では、マスク領域上方に低転位部分
を形成する場合には、この〈1−100〉方向に延びる
平行な2直線y1、y2の幅w1を、製造目的である素
子の幅、特に、少なくとも活性部の直下に存在し得る幅
としている。これによって、図4(b)、図6に示すよ
うに、マスク領域上の良質な結晶部分を効率良く素子に
用いることができる。以下、マスク領域上方に低転位部
分を形成する場合について、具体例を挙げて説明する。
In the present invention, when a low dislocation portion is formed above the mask region, the width w1 of the two parallel straight lines y1 and y2 extending in the <1-100> direction is defined as the width of the element to be manufactured. In particular, the width should be at least immediately below the active portion. Thus, as shown in FIGS. 4B and 6, a high-quality crystal portion on the mask region can be efficiently used for the element. Hereinafter, a case where a low dislocation portion is formed above the mask region will be described with a specific example.

【0036】マスク領域上方に低転位部分を形成する場
合には、〈1−100〉方向に延びる平行な2直線を外
径に有するようにマスク層を形成することが好ましい
が、その場合には、マスク領域の〈11−20〉方向の
幅は、少なくとも活性部の直下に存在し得る幅であれば
よく、素子の活性部の幅から全体の幅まで任意に選択し
てよい。例えば、ストライプレーザでは、上記したよう
にストライプの幅2μm〜素子全体の幅1000μm程
度であるから、マスク領域の〈11−20〉方向の幅も
それに従って2μm〜1000μmとするのが好まし
い。また、LEDアレイなど、さらに大きな面積の素子
の場合でも、少なくともマスク領域の〈11−20〉方
向の幅を、活性部の幅〜全体の幅に決定する。
In the case where a low dislocation portion is formed above the mask region, it is preferable to form the mask layer so that two parallel straight lines extending in the <1-100> direction have outer diameters. The width of the mask region in the <11-20> direction may be at least a width that can exist immediately below the active portion, and may be arbitrarily selected from the width of the active portion to the entire width of the element. For example, in the case of a stripe laser, as described above, the width of the stripe is about 2 μm to about 1000 μm for the entire element, and therefore the width of the mask region in the <11-20> direction is preferably 2 μm to 1000 μm accordingly. Further, even in the case of an element having a larger area such as an LED array, at least the width of the mask region in the <11-20> direction is determined from the width of the active portion to the entire width.

【0037】マスク領域上方に低転位部分を形成すると
し、また、マスク領域が図1に示すような縞状であっ
て、個々の帯状のマスク領域上に素子を形成する場合
(個々の帯状のマスク領域上には、幅方向には1つの素
子が、長手方向には多数個の素子が分断によって採れる
ように形成される)、マスク領域の帯の数と、素子の列
の数とを1対1に対応させるのであれば、マスク領域同
士に挟まれた非マスク領域の幅は、分断し得る幅を確保
すればよい。例えば、図5(c)に示すような素子にお
いて、マスク領域の幅を活性部の幅に設定した場合、マ
スク領域の幅は最小限となるが、その両側の非マスク領
域は、素子を個々に分離する時に該両側の非マスク領域
を切断面が通過し得るだけの幅を少なくとも確保する必
要があり、非マスク領域の幅は最大となる。
It is assumed that a low dislocation portion is formed above the mask region. Also, when the mask region is striped as shown in FIG. 1 and an element is formed on each strip-shaped mask region (individual strip-shaped mask regions). On the mask region, one element is formed in the width direction and a large number of elements are formed in the longitudinal direction by division.) The number of bands in the mask region and the number of element rows are set to one. In the case of making a one-to-one correspondence, the width of the non-mask region sandwiched between the mask regions may be a width that can be divided. For example, in a device as shown in FIG. 5C, when the width of the mask region is set to the width of the active portion, the width of the mask region is minimized. It is necessary to ensure at least a width that allows the cut surface to pass through the non-mask regions on both sides when separating into non-mask regions, and the width of the non-mask region is maximized.

【0038】マスク領域上方を低転位とする場合であっ
て、活性部の幅が素子全体の幅よりも狭く、マスク領域
の幅を活性部の幅としてその直下に対応させる場合、マ
スク領域の帯の数と、素子の列の数とを1対1に対応さ
せないならば、素子の直下の領域のうち活性部以外の領
域には、マスク領域を何条形成してもよい。
In the case where low dislocations are formed above the mask region and the width of the active portion is smaller than the width of the entire device, and the width of the mask region is set to be the width of the active portion immediately below, the band of the mask region is used. If there is no one-to-one correspondence between the number of elements and the number of element columns, any number of mask areas may be formed in areas other than the active part in the area immediately below the elements.

【0039】一方、マスク領域の幅が素子の最大幅をと
った場合、非マスク領域の幅は必要最小の幅であってよ
い。本発明では、マスク領域上方を低転位とする場合に
は、非マスク領域は、GaN系結晶層を成長させるため
の出発点でありながら、かつ分断用の切削領域となる。
従って、例えばブレーキングによって分断する場合には
ロスとなる幅は殆ど無く、分断のために必要な幅ではな
く、結晶成長の出発領域として必要な幅を考慮すればよ
い。また、ダイヤモンド回転刃による切削によって分断
する場合には、ロス幅20μm〜50μm程度が必要で
ある。
On the other hand, when the width of the mask region takes the maximum width of the element, the width of the non-mask region may be the minimum width. In the present invention, when low dislocations are formed above the mask region, the non-mask region serves as a starting point for growing the GaN-based crystal layer and also serves as a cutting region for cutting.
Therefore, for example, in the case of dividing by breaking, there is almost no loss width, and it is sufficient to consider not the width necessary for the division but the width necessary as a starting region for crystal growth. In the case of cutting by cutting with a diamond rotary blade, a loss width of about 20 μm to 50 μm is required.

【0040】上記の点から、マスク領域上方に低転位部
分を形成する場合には、非マスク領域の幅は、0.5μ
m〜5mm、特に、1μm〜1mm程度から選択され
る。
From the above point, when forming a low dislocation portion above the mask region, the width of the non-mask region is 0.5 μm.
m to 5 mm, particularly about 1 μm to 1 mm.

【0041】図2の態様は、図1に示す態様のバリエー
ションであって、〈11−20〉方向の幅だけでなく、
〈1−100〉方向の幅も、素子の形状に合わせた態様
である。即ち、個々のマスク領域は、〈1−100〉方
向に延びる平行な2辺y3、y4と、〈11−20〉方
向に延びる平行な2辺x1、x2からなる方形状の領域
であって、この方形の形状が、目的の素子の形状に合わ
せて形成されている。マスク領域上方に低転位部分を形
成させるならば、〈11−20〉方向の幅または、〈1
−100〉方向の幅のいずれか一方が、素子の活性部の
幅以上、素子の全幅以下であればよく、他方は素子の活
性部の幅以上であれば、素子複数個分であってもよく、
限定されない。図2の例では、このマスク領域が、〈1
1−20〉方向と〈1−100〉方向とにマトリクス状
に配置されている。
The embodiment shown in FIG. 2 is a variation of the embodiment shown in FIG. 1, and is not limited to the width in the <11-20> direction.
The width in the <1-100> direction also corresponds to the shape of the element. That is, each mask region is a square region including two parallel sides y3 and y4 extending in the <1-100> direction and two parallel sides x1 and x2 extending in the <11-20> direction. This square shape is formed according to the shape of the target element. If a low dislocation portion is formed above the mask region, the width in the <11-20> direction or <1-20>
Any one of the widths in the −100> direction may be equal to or greater than the width of the active part of the element and equal to or less than the entire width of the element, and the other may be equal to or greater than the width of the active part of the element, even if it is a plurality of elements. Often,
Not limited. In the example of FIG. 2, this mask area is <1
They are arranged in a matrix in the <1-20> direction and the <1-100> direction.

【0042】図2の態様において、マスク領域上方に低
転位部分を形成させるならば、1つの方形状のマスク領
域に1つの素子を対応させるのは、一つの好ましい態様
である。例えば、1つのマスク領域の〈11−20〉方
向の一辺の長さw1を、図5(c)に示すストライプレ
ーザのストライプ部の幅Aとするならば、〈1−10
0〉方向の一辺の長さw2をストライプ部の全長とする
などである。このような態様によって、〈11−20〉
方向、〈1−100〉方向共に、非マスク領域で分断で
きる。
In the embodiment shown in FIG. 2, if a low dislocation portion is formed above the mask region, it is one preferable embodiment to make one element correspond to one square mask region. For example, if the length w1 of one side of one mask region in the <11-20> direction is the width A of the stripe portion of the stripe laser shown in FIG.
For example, the length w2 of one side in the 0> direction is set as the total length of the stripe portion. According to such an embodiment, <11-20>
Both the <1-100> direction and the <1-100> direction can be divided in the non-mask region.

【0043】図3の態様は、図1に示す態様の他のバリ
エーションであって、マスク領域は格子状の領域となっ
ている。同図に示すように、マスク領域は、〈1−10
0〉方向に延びる平行な2直線y5、y6によって決定
される帯状の領域と、〈11−20〉方向に延びる平行
な2直線x3、x4によって決定される帯状の領域とが
重ね合わされて格子状の領域となっている。マスク領域
上方に低転位部分を形成させるならば、2直線y5、y
6の幅w1、x3、x4の幅w2を目的の素子の形状に
合わせて形成し、これら2方向の帯状の領域が交差して
いる方形状の領域(図3中においてハッチングを重ね濃
くして示した領域)の形状を、少なくとも素子の活性部
をカバーし得る形状とする。
The embodiment shown in FIG. 3 is another variation of the embodiment shown in FIG. 1, and the mask area is a grid-like area. As shown in the figure, the mask area is <1-10
A band-like region determined by two parallel straight lines y5 and y6 extending in the <0> direction and a band-like region determined by two parallel straight lines x3 and x4 extending in the <11-20> direction are superimposed and formed in a grid. Area. If a low dislocation portion is formed above the mask region, two straight lines y5 and y5
6 are formed in accordance with the shape of the target element, and a rectangular area where these two-directional band-shaped areas intersect (the hatched area in FIG. (The region shown) is a shape that can cover at least the active portion of the element.

【0044】図3の態様によって、マスク領域上方に低
転位部分を形成し、上記2方向の帯状の領域が交差して
いる方形状の領域に半導体素子を形成すれば、非マスク
領域同士を〈11−20〉方向に結ぶ線に沿って、ま
た、〈1−100〉方向に結ぶ線に沿って、格子状に分
断すれば個々の素子が得られる。
According to the embodiment shown in FIG. 3, if a low dislocation portion is formed above a mask region and a semiconductor element is formed in a rectangular region where the above-described two-direction band-like regions intersect, the non-mask regions can be separated from each other by < Individual elements can be obtained by dividing the device along a line connecting in the <11-20> direction and along a line connecting in the <1-100> direction.

【0045】当該GaN系結晶成長用基板のマスク領域
上方に低転位部分を形成する場合、各マスク領域上には
半導体素子が形成されるが、例えば、マスク領域上に形
成された複数の半導体素子を個々に分断するための手段
としては、ポイントスクライブとブレーキングによる方
法、ダイヤモンド回転刃によるスクライビングなどが挙
げられる。
When a low dislocation portion is formed above a mask region of the GaN-based crystal growth substrate, a semiconductor element is formed on each mask region. For example, a plurality of semiconductor elements formed on the mask region are formed. As a means for separating the individual pieces, a method using point scribing and braking, scribing using a diamond rotary blade, and the like can be given.

【0046】本発明によるGaN系半導体素子の製造方
法は、上記説明のGaN系結晶成長用基板を用い、図7
に示すようにGaN系結晶を成長させ、さらにこれを基
板として用い、図4または図6に示すように半導体素子
を形成し、低転位となった部分以外の部分(例えば、マ
スク領域の上方が低転位となった場合には非マスク領
域)に主として分断面を形成して半導体素子を個々に分
断する方法である。
In the method of manufacturing a GaN-based semiconductor device according to the present invention, the substrate for growing a GaN-based crystal described above is used.
A GaN-based crystal is grown as shown in FIG. 1 and further used as a substrate to form a semiconductor device as shown in FIG. 4 or FIG. 6, and a portion other than a portion having low dislocation (for example, This is a method in which a semiconductor device is individually divided by forming a cross section mainly in a non-mask region in the case of low dislocation.

【0047】GaN系結晶の成長は、ベース基板の非マ
スク領域が出発点となって始まる。成長を続けると、図
7(a)に示すように、マスク層同士の間はGaN系結
晶によって充填され、さらに図7(b)に示すように、
GaN系結晶はマスク層の上面よりも高く膨出する。こ
のとき、GaN系結晶は高さ方向(C軸方向)だけでな
く、前記膨出部の側面を出発点として横方向へも成長が
始まる。やがて隣の非マスク領域を出発点とする成長結
晶と合流し、ついには図7(c)に示すように、マスク
層2上を完全に覆うと共に厚さ方向への成長が継続して
行き、GaN系結晶層が形成される。
The growth of the GaN-based crystal starts from a non-mask region of the base substrate as a starting point. As the growth is continued, the space between the mask layers is filled with a GaN-based crystal as shown in FIG. 7A, and further, as shown in FIG.
The GaN-based crystal swells higher than the upper surface of the mask layer. At this time, the GaN-based crystal starts growing not only in the height direction (C-axis direction) but also in the lateral direction starting from the side surface of the bulging portion. Eventually, it merges with the growing crystal starting from the adjacent non-mask region, and eventually, as shown in FIG. 7C, completely covers the mask layer 2 and continues to grow in the thickness direction. A GaN-based crystal layer is formed.

【0048】GaN系結晶層は、図7(c)に示すよう
に、マスク層の形成パターンや結晶成長条件の選択によ
っては、非マスク領域からGaN系結晶層内に入り込ん
だ転位線はそのまま上方に伝搬し、非マスク領域上の部
分に転位等の欠陥が継承されることがある。しかし、そ
の場合、少なくともマスク領域上の部分は、膨出部の側
面(転位等の欠陥が存在しない面)を出発点とする横方
向成長にて形成されたものであるので、転位等の欠陥が
存在しない極めて高品質な結晶である。しかもGaN系
結晶層とベース基板との直接接触部位は非マスク領域の
みであって接触面積は小さく、両者の熱膨脹係数の相違
の影響をあまり受けないことから、厚肉のGaN系結晶
層が容易に成長させ得るという利点もある。
As shown in FIG. 7 (c), depending on the mask layer formation pattern and the selection of crystal growth conditions, the dislocation lines that have entered the GaN-based crystal layer from the non-mask region are directly above the GaN-based crystal layer. , And a portion such as a dislocation may be inherited in a portion on the non-mask region. However, in this case, at least the portion on the mask region is formed by lateral growth starting from the side surface of the bulging portion (the surface where defects such as dislocations do not exist). Is an extremely high-quality crystal having no. In addition, the direct contact portion between the GaN-based crystal layer and the base substrate is only the non-mask region, the contact area is small, and the GaN-based crystal layer is hardly affected by the difference in the coefficient of thermal expansion. There is also the advantage that it can be grown in

【0049】結晶層として成長させるべき物質は、Ga
Nだけでなく、GaN系半導体であってもよい。例えば
式InX GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦Y≦1、0
≦Z≦1、X+Y+Z=1)で示されるGaN系の化合
物半導体が挙げられる。
The material to be grown as a crystal layer is Ga
Not only N but also a GaN-based semiconductor may be used. For example, the formula In X Ga Y Al Z N (0 ≦ X ≦ 1, 0 ≦ Y ≦ 1, 0
≦ Z ≦ 1, X + Y + Z = 1).

【0050】GaN系結晶の成長方法については制限は
なく、HVPE、MOVPE(MOCVD)、MBEな
どが例示できる。とりわけHVPEはC軸方向への成長
速度が非常に大きいという利点があるため好ましい。ま
た、薄膜を形成する場合はMOCVD法が好ましい。
The method of growing the GaN-based crystal is not limited, and examples thereof include HVPE, MOVPE (MOCVD), and MBE. In particular, HVPE is preferable because it has an advantage that the growth rate in the C-axis direction is very high. When a thin film is formed, the MOCVD method is preferable.

【0051】次に、図4(a)に示すように、上記Ga
N系結晶層のうち、マスク領域上の部分をGaN系結晶
基板として用い、少なくともマスク領域上に活性部がく
るように半導体層4を成長させ、必要数の素子を含む積
層体を形成する。同図の例は、素子が簡単なGaN系L
EDの場合であって、マスクの幅と素子の幅と活性部の
幅とが等しい場合である。活性部は、素子としての機能
する部分であって、発光素子ではpn接合を含む発光を
生じる部分である。例えば、LEDのダブルヘテロ接合
構造では活性層であり、ストライプレーザでは、ストラ
イプ部分などである。
Next, as shown in FIG.
A portion of the N-based crystal layer on the mask region is used as a GaN-based crystal substrate, and the semiconductor layer 4 is grown so that at least the active portion is located on the mask region to form a stacked body including a required number of elements. The example in the figure is a GaN-based L
In the case of ED, the width of the mask, the width of the element, and the width of the active portion are equal. The active part is a part that functions as an element, and is a part that emits light including a pn junction in a light emitting element. For example, in a double heterojunction structure of an LED, it is an active layer, and in a stripe laser, it is a stripe portion.

【0052】次に、図4(b)に示すように、必要数の
素子を含む積層体を分断して個々の素子を得る。ベース
基板の除去は任意である。
Next, as shown in FIG. 4B, a laminate including a required number of elements is divided to obtain individual elements. Removal of the base substrate is optional.

【0053】素子がストライプレーザである場合、ス
トライプ部が長手方向を有する(方向性がある)こと、
および、素子に共振器があること、に着目して、素子
の形成と分断を行なうことが好ましい。例えば、上記
に対しては、マスク領域を図1に示すような縞状とし
て、該マスク領域の上方に低転位部分を形成する場合、
先ず、図6に示すように、ストライプ部となるべき部分
の長手方向を、個々のマスク領域の帯の長手方向とし、
複数個分のストライプレーザを連続的にマスク領域上に
形成するのが効率的である。また、上記に対しては、
先に、ストライプ部の長手方向と垂直な面で積層体全体
を分断(例えば、図6ではS1、S2に沿った分断)
し、図6の前面部分に現れているように、〈11−2
0〉方向に隣合った素子が連続的につながっている状態
のものを形成する。分断面に現れた各条のストライプ部
の端面に、反射器として必要な処理を施して共振器を一
括して仕上げ、次に、次にストライプ部の長手方向と平
行な面を分断面として分断(例えば、図6ではU1〜U
4に沿った分断)し、個々のGaN系ストライプレーザ
に仕上げるのが効率的である。
When the element is a stripe laser, the stripe portion has a longitudinal direction (has directivity);
In addition, it is preferable to form and divide the element by paying attention to the fact that the element has a resonator. For example, in the case described above, when the mask region is formed in a stripe shape as shown in FIG. 1 and a low dislocation portion is formed above the mask region,
First, as shown in FIG. 6, the longitudinal direction of a portion to be a stripe portion is defined as the longitudinal direction of a band of each mask region,
It is efficient to continuously form a plurality of stripe lasers on the mask region. For the above,
First, the entire laminated body is divided along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the stripe portion (for example, in FIG. 6, division along S1 and S2).
Then, as shown in the front part of FIG.
An element adjacent in the <0> direction is continuously connected. Apply the necessary processing as a reflector to the end face of each striped portion appearing on the dividing plane to finish the resonator collectively, and then divide the plane parallel to the longitudinal direction of the stripe as a dividing plane (For example, in FIG. 6, U1 to U
4), and it is efficient to finish individual GaN-based stripe lasers.

【0054】[0054]

【実施例】【Example】

実施例1 本実施例では、マスク層を覆って成長するGaN系結晶
のうちマスク領域の上方に低転位な部分を形成する場合
の態様を示す。個々の素子の形状と等しいマスク領域を
有するGaN系結晶成長用基板を製作した後、これにG
aN結晶層を成長させて結晶基板とし、マスク領域上に
ダブルヘテロ接合構造を形成してLEDとし、非マスク
領域で分断して素子を個々に分断し、図5(a)に示す
形状の素子を得た。
Example 1 In this example, a mode in which a low dislocation portion is formed above a mask region in a GaN-based crystal grown to cover a mask layer will be described. After fabricating a GaN-based crystal growth substrate having a mask area equal to the shape of each element,
An aN crystal layer is grown to form a crystal substrate, a double heterojunction structure is formed on a mask region to form an LED, and the device is divided into non-mask regions to divide the device into individual devices. I got

【0055】〔GaN系結晶成長用基板の製作〕直径2
インチ、厚さ330μm、C面サファイア基板上に、M
OVPE装置を使って、厚さ20nmのAlNバッファ
ー層を低温成長し、続いて1.5μmのGaN薄層を成
長し、ベース基板とした。この基板の表面に、SiO2
薄膜からなり、図2に示す態様のマスク層をスパッタリ
ング法で形成し、本発明によるGaN系結晶成長用基板
を得た。
[Production of GaN Crystal Growth Substrate] Diameter 2
Inch, 330 μm thick, C-plane sapphire substrate
Using an OVPE apparatus, a 20-nm-thick AlN buffer layer was grown at a low temperature, and then a 1.5-μm thin GaN layer was grown to serve as a base substrate. On the surface of this substrate, SiO 2
A mask layer made of a thin film and having the form shown in FIG. 2 was formed by a sputtering method to obtain a GaN-based crystal growth substrate according to the present invention.

【0056】マスク層の形成パターンは、1つのマスク
領域が、〈11−20〉方向290μm×〈1−10
0〉方向290μmの正方形であって、目的のLEDの
活性層に一致する形状である。このマスク領域をマトリ
クス状となるように〈11−20〉方向、〈1−10
0〉方向、共に10μmの間隔を於いて配置した。従っ
て、マスク領域同士の中心間ピッチは、〈11−20〉
方向、〈1−100〉方向、共に300μmである。ま
た、非マスク領域は、幅10μmの帯状の領域が直交す
る格子状である。
The formation pattern of the mask layer is such that one mask region is 290 μm × <1-10> in the <11-20> direction.
0> 290 μm in the direction, which is a shape that matches the active layer of the target LED. The <11-20> direction, <1-10>
0> direction, both were arranged at intervals of 10 μm. Therefore, the pitch between the centers of the mask regions is <11-20>
The direction and the <1-100> direction are both 300 μm. In addition, the non-mask region has a lattice shape in which strip-shaped regions having a width of 10 μm are orthogonal to each other.

【0057】〔GaN結晶層の形成〕上記GaN系結晶
成長用基板をHVPE装置に装填し、図7に示すよう
に、非マスク領域を出発点として200μmのn型Ga
N結晶層を形成した。GaN結晶はマスク層上を横方向
にも成長しマスク層を完全に覆った。n型GaN結晶層
の表面の平坦性は良好であった。
[Formation of GaN Crystal Layer] The above-mentioned GaN-based crystal growth substrate was loaded in an HVPE apparatus, and as shown in FIG.
An N crystal layer was formed. The GaN crystal also grew in the lateral direction on the mask layer and completely covered the mask layer. The surface flatness of the n-type GaN crystal layer was good.

【0058】〔発光素子の形成〕n型GaN結晶層を基
板としてその上に、全面に、n−GaN層/n−AlG
aN層/n−InGaN層/InGaN層(活性層)/
p−AlGaN層/p−GaN層を順次成長させ、さら
にp型側・n型側の各々の電極を形成し、ダブルヘテロ
接合構造のLEDをマトリクス状に含む積層体を完成さ
せた。
[Formation of Light-Emitting Element] An n-GaN layer / n-AlG
aN layer / n-InGaN layer / InGaN layer (active layer) /
A p-AlGaN layer / p-GaN layer were sequentially grown, and further, respective electrodes on the p-type side and the n-type side were formed, thereby completing a stacked body including LEDs having a double hetero junction structure in a matrix.

【0059】〔個々の素子への分断〕ポイントスクライ
バーにて、図4(b)に示すように、格子状の非マスク
領域に切り込みを入れて分断し、個々に分断されたLE
Dを得た。
[Dividing into Individual Elements] As shown in FIG. 4B, a point scriber cuts and divides the lattice-shaped non-mask region to separate the individual LEs.
D was obtained.

【0060】本実施例によって、マスク領域を効率良く
活性部に対応させて素子を形成でき、しかも、非マスク
領域において個々の素子に分断し得ることが確認でき
た。また、このLEDと、従来の非マスク領域上に形成
され転移を含む低品質のGaN系結晶基板を用いたLE
Dとを、発光輝度および寿命特性の点で比較したとこ
ろ、本発明の製造方法によって得られたLEDの方が、
発光輝度、寿命特性どちらも1.5倍に特性が向上して
いることがわかった。
According to the present example, it was confirmed that elements could be formed with the mask region efficiently corresponding to the active portions, and that the non-mask region could be divided into individual elements. In addition, this LED and a conventional LE using a low-quality GaN-based crystal substrate formed on a non-mask region and including dislocations are used.
D, when compared in terms of emission luminance and life characteristics, the LED obtained by the manufacturing method of the present invention,
It was found that both the light emission luminance and the life characteristics were improved 1.5 times.

【0061】実施例2 本実施例では、形成すべき目的の素子をストライプレー
ザとし、図1に示すように、マスク層を、GaN結晶の
〈1−100〉方向に延びる平行縞状とした。GaN系
結晶成長用基板の製作は、実施例1と同様に行い、マス
ク層のパターンを、幅150μm、中心ピッチ300μ
mとした。
Example 2 In this example, the target element to be formed was a stripe laser, and as shown in FIG. 1, the mask layer was a parallel stripe extending in the <1-100> direction of the GaN crystal. The production of the GaN-based crystal growth substrate was performed in the same manner as in Example 1, and the pattern of the mask layer was changed to a width of 150 μm and a center pitch of 300 μm.
m.

【0062】〔ストライプレーザ構造の形成〕GaN系
結晶成長用基板上に厚さ100μmのGaN結晶層を形
成して基板とし、その上に、全面に、n−GaN層/n
−AlGaN層/n−GaN層/InGaN多重量子井
戸層/p−AlGaN層/p−GaN層/p−AlGa
N層/p−GaN層を順次成長させ、積層体をRIE
(Reactive Ion Etching) で8μmの幅に残してエッチ
ングし、図6において4で示すように、ストライプ状と
した。このとき、マスク層上のほぼ中央にストライプが
形成されるように位置合せを行い、ストライプの方位を
〈1−100〉方向に正確に合わせた。研磨によってC
面サファイア基板を除去し、全体の厚みを80μmとし
た。
[Formation of Stripe Laser Structure] A GaN crystal layer having a thickness of 100 μm is formed on a GaN-based crystal growth substrate to form a substrate, on which an n-GaN layer / n
-AlGaN layer / n-GaN layer / InGaN multiple quantum well layer / p-AlGaN layer / p-GaN layer / p-AlGa
An N layer / p-GaN layer is sequentially grown, and the laminate is subjected to RIE.
(Reactive Ion Etching) etching was performed leaving a width of 8 μm to form a stripe as shown by 4 in FIG. At this time, the alignment was performed so that the stripe was formed substantially at the center on the mask layer, and the orientation of the stripe was accurately adjusted in the <1-100> direction. By polishing C
The surface sapphire substrate was removed to make the entire thickness 80 μm.

【0063】〔個々の素子への分断〕ストライプの長手
方向と直交する面を分断面として、即ち、図6のS1、
S2およびこれらに平行に500μmピッチでへき開
(M面でのへき開)し、〈11−20〉方向に隣合った
素子同士がつながった状態のものを多数得た。各々の反
射器面に必要なコーティングを一括して施して共振器を
仕上げた後、図6のU1〜U4に沿って切断し、個々の
レーザチップを得た。
[Dividing into individual elements] A plane perpendicular to the longitudinal direction of the stripe is taken as a dividing section, that is, S1 in FIG.
Cleavage was performed at S2 and parallel to them at a pitch of 500 μm (cleavage on the M plane), and a large number of devices in a state where adjacent elements were connected in the <11-20> direction were obtained. After the necessary coating was applied to each reflector surface in a lump to finish the resonator, it was cut along U1-U4 in FIG. 6 to obtain individual laser chips.

【0064】本実施例によって、実施例1と同様に、マ
スク領域を効率良くストライプ部に対応させて素子を形
成できることを確認した。しかも、ストライプの方向と
分断の手順を上記のように設定することによって、効率
良くストライプレーザが得られることがわかった。
According to the present embodiment, it was confirmed that, similarly to the first embodiment, an element can be formed with a mask region efficiently corresponding to a stripe portion. In addition, it has been found that a stripe laser can be obtained efficiently by setting the direction of the stripe and the procedure of division as described above.

【0065】実施例3 本実施例では、実施例2と同様のストライプレーザを製
作したが、次の点で実施例2と異なる。マスク層を、
GaN結晶の〈11−20〉方向に延びる平行縞状とし
た。この平行縞の仕様は、帯状であるマスク領域の幅が
50μm、同様に非マスク領域の幅が250μmであ
る。
Embodiment 3 In this embodiment, a stripe laser similar to that of Embodiment 2 is manufactured, but differs from Embodiment 2 in the following points. Mask layer,
The GaN crystal was formed into parallel stripes extending in the <11-20> direction. The specification of the parallel stripes is such that the width of the band-shaped mask region is 50 μm, and similarly, the width of the non-mask region is 250 μm.

【0066】〔基板の形成〕上記平行縞状のマスク層が
形成されたGaN系結晶成長用基板をHVPE装置内に
配置し、温度1000℃、Ga原料としてトリメチルガ
リウム(TMG)、N原料としてアンモニア、ドーパン
ト原料としてシランを流し、成長雰囲気ガスを水素とし
て、マスク層を覆うまでGaN結晶を成長させた。この
GaN結晶層の上面が平坦になった時点でのこの層の厚
みは、100μmであった。
[Formation of Substrate] The substrate for growing a GaN-based crystal on which the above-mentioned parallel stripe-shaped mask layer is formed is placed in an HVPE apparatus, at a temperature of 1000 ° C., trimethylgallium (TMG) as a Ga source, and ammonia as an N source. Then, silane was flowed as a dopant raw material, and a GaN crystal was grown using a growth atmosphere gas of hydrogen until the mask layer was covered. When the upper surface of the GaN crystal layer became flat, the thickness of this layer was 100 μm.

【0067】〔ストライプレーザ構造の形成〕その上
に、全面に、n−GaN層/n−AlGaN層/n−G
aN層/InGaN多重量子井戸層/p−AlGaN層
/p−GaN層/p−AlGaN層/p−GaN層を順
次成長させ、積層体をRIE(Reactive Ion Etching)
で8μmの幅に残してエッチングし、ストライプ状とし
た。このとき、非マスク領域上のほぼ中央にストライプ
が形成されるように位置合せを行い、ストライプの方位
を〈11−20〉方向に正確に合わせた。研磨によって
C面サファイア基板を除去し、全体の厚みを80μmと
した。
[Formation of Stripe Laser Structure] An n-GaN layer / n-AlGaN layer / n-G
An aN layer / InGaN multiple quantum well layer / p-AlGaN layer / p-GaN layer / p-AlGaN layer / p-GaN layer are sequentially grown, and the laminate is subjected to RIE (Reactive Ion Etching).
The film was etched leaving a width of 8 μm to form a stripe. At this time, the alignment was performed so that the stripe was formed substantially at the center on the non-mask region, and the orientation of the stripe was accurately adjusted in the <11-20> direction. The C-plane sapphire substrate was removed by polishing, so that the entire thickness was 80 μm.

【0068】〔個々の素子への分断〕ストライプの長手
方向と直交する面を分断面として、500μmピッチで
へき開(M面でのへき開)し、〈1−100〉方向に隣
合った素子同士がつながった状態のものを多数得た。各
々の反射器面に必要なコーティングを一括して施して共
振器を仕上げた後、分断し、個々のレーザチップを得
た。
[Division into individual elements] Cleaving is performed at a pitch of 500 μm (cleavage on the M plane) using a plane orthogonal to the longitudinal direction of the stripe as a division plane, and elements adjacent in the <1-100> direction are separated from each other. Many connected things were obtained. The required coating was applied to each reflector surface in a batch to finish the resonator, and then cut to obtain individual laser chips.

【0069】本実施例によって、非マスク領域の上方を
低転位化し、その部分をレーザのストライプ部に対応さ
せて素子を効率良く形成できることを確認した。しか
も、ストライプの方向と分断の手順を上記のように設定
することによって、実施例2と同様に、効率良くストラ
イプレーザが得られることがわかった。
According to the present example, it was confirmed that the dislocation was reduced above the non-mask region, and that the element could be efficiently formed in correspondence with the laser stripe portion. In addition, it was found that a stripe laser can be obtained efficiently as in Example 2 by setting the direction of the stripe and the procedure of division as described above.

【0070】[0070]

【発明の効果】本発明によるGaN系結晶成長用基板を
用いることによって、マスク領域の上方、非マスク領域
の上方のいずれかに形成される良好な品質の結晶をより
無駄なく素子の活性部に対応させることができる。しか
も、結晶の出発点となる非マスク領域を、最終的な素子
の分断に利用することも可能である。従って、高品質に
形成した領域をロスすることが少なく、もとのベース基
板の限られた面積を有効に利用できる。
By using the substrate for growing a GaN-based crystal according to the present invention, a crystal of good quality formed either above the mask region or above the non-mask region can be more efficiently used in the active portion of the device. Can correspond. In addition, the non-mask region serving as the starting point of the crystal can be used for the final division of the device. Therefore, loss of the region formed with high quality is small, and the limited area of the original base substrate can be effectively used.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明のGaN系結晶成長用基板の一例を示す
図である。
FIG. 1 is a view showing an example of a GaN-based crystal growth substrate of the present invention.

【図2】本発明のGaN系結晶成長用基板の他の例を示
す図である。
FIG. 2 is a view showing another example of the GaN-based crystal growth substrate of the present invention.

【図3】本発明のGaN系結晶成長用基板の他の例を示
す図である。
FIG. 3 is a view showing another example of the GaN-based crystal growth substrate of the present invention.

【図4】本発明のGaN系結晶成長用基板を用いたGa
N系発光ダイオードの製造工程を示す図である。
FIG. 4 is a graph showing Ga using the GaN-based crystal growth substrate of the present invention.
It is a figure showing the manufacturing process of N type light emitting diode.

【図5】目的の素子の幅とその活性部の幅の例を示す図
である。
FIG. 5 is a diagram showing an example of a width of a target element and a width of an active portion thereof.

【図6】本発明のGaN系結晶成長用基板を用いたGa
N系ストライプレーザの製造工程における状態例を示す
斜視図である。図中の左右両端の破線は、破断線を意味
している。また、同図では、電極を省略している。
FIG. 6 is a view showing Ga using the GaN-based crystal growth substrate of the present invention.
It is a perspective view showing an example of a state in a manufacturing process of an N system stripe laser. The dashed lines at the left and right ends in the figure indicate break lines. Also, in the figure, electrodes are omitted.

【図7】本発明のGaN系結晶成長用基板上へのGaN
系結晶層の形成を示す図である。
FIG. 7 shows GaN on a GaN-based crystal growth substrate of the present invention.
FIG. 3 is a view showing formation of a system crystal layer.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 ベース基板 2 マスク層 3 GaN系結晶層 11 非マスク領域 12 マスク領域 Reference Signs List 1 base substrate 2 mask layer 3 GaN-based crystal layer 11 unmasked area 12 masked area

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 只友 一行 兵庫県伊丹市池尻4丁目3番地 三菱電線 工業株式会社伊丹製作所内 ────────────────────────────────────────────────── ─── Continued on the front page (72) Inventor Kazuyuki Tadomo 4-3 Ikejiri, Itami-shi, Hyogo Mitsubishi Electric Cable Industry Co., Ltd. Itami Works

Claims (12)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 GaN系半導体素子を構成するGaN系
結晶基板の製造に用いられるGaN系結晶成長用基板で
あって、 GaN系結晶が成長可能なベース基板面の一部または全
部の領域に、マスク領域と非マスク領域とを形成するよ
うにマスク層が設けられ、マスク層はそれ自身の表面か
らは実質的にGaN系結晶が成長し得ない材料からな
り、 マスク層の形成パターンは、非マスク領域を成長の出発
点としてマスク層上面を覆うまでGaN系結晶を成長さ
せたときに該結晶内のうちの低転位となった部分の幅が
前記GaN系半導体素子内の活性部の幅以上となり得る
ように形成されたパターンであるGaN系結晶成長用基
板。
1. A GaN-based crystal growth substrate used for manufacturing a GaN-based crystal substrate constituting a GaN-based semiconductor element, wherein a part or all of a base substrate surface on which a GaN-based crystal can be grown is provided. A mask layer is provided so as to form a mask region and a non-mask region. The mask layer is made of a material from which a GaN-based crystal cannot grow substantially from its own surface. When the GaN-based crystal is grown to cover the upper surface of the mask layer using the mask region as a starting point of growth, the width of a portion where low dislocations are present in the crystal is equal to or larger than the width of the active portion in the GaN-based semiconductor device. A substrate for growing a GaN-based crystal, which is a pattern formed to be able to be:
【請求項2】 GaN系半導体素子を構成するGaN系
結晶基板の製造に用いられるGaN系結晶成長用基板で
あって、 GaN系結晶が成長可能なベース基板面の一部または全
部の領域に、マスク領域と非マスク領域とを形成するよ
うにマスク層が設けられ、マスク層はそれ自身の表面か
らは実質的にGaN系結晶が成長し得ない材料からな
り、 マスク領域は、前記ベース基板上に成長するGaN系結
晶の〈1−100〉方向に延びる平行な2直線を外形線
に含み、この平行な2直線の幅が、前記GaN系半導体
素子の幅以下であり、かつ、その素子の活性部の幅以上
である請求項1記載のGaN系結晶成長用基板。
2. A GaN-based crystal growth substrate used for manufacturing a GaN-based crystal substrate constituting a GaN-based semiconductor device, wherein a part or all of a base substrate surface on which a GaN-based crystal can be grown is provided. A mask layer is provided so as to form a mask region and a non-mask region. The mask layer is made of a material from which a GaN-based crystal cannot grow substantially from its own surface, and the mask region is formed on the base substrate. The outline includes two parallel straight lines extending in the <1-100> direction of the GaN-based crystal that grows on the surface, and the width of the two parallel straight lines is equal to or smaller than the width of the GaN-based semiconductor device, and The substrate for growing a GaN-based crystal according to claim 1, wherein the substrate has a width equal to or greater than the width of the active portion.
【請求項3】 上記非マスク領域が、前記ベース基板上
に成長するGaN系結晶の〈11−20〉方向に延びる
平行な2直線を外形線に含み、この平行な2直線の幅
が、前記GaN系半導体素子の幅以下であり、かつ、そ
の素子の活性部の幅以上である請求項1記載のGaN系
結晶成長用基板。
3. The outline includes two parallel straight lines extending in the <11-20> direction of the GaN-based crystal grown on the base substrate, and the width of the parallel two straight lines is 2. The GaN-based crystal growth substrate according to claim 1, wherein the width is not more than the width of the GaN-based semiconductor element and not less than the width of the active portion of the element.
【請求項4】 非マスク領域が、上記平行な2直線によ
って決定される帯状の領域であって、この非マスク領域
が平行縞状となるように、帯状のマスク層が等間隔に複
数形成されたものである請求項2または3記載のGaN
系結晶成長用基板。
4. A non-mask region is a band-like region determined by the two parallel straight lines, and a plurality of band-like mask layers are formed at equal intervals so that the non-mask region becomes parallel stripes. The GaN according to claim 2 or 3, wherein
Substrate for crystal growth.
【請求項5】 上記GaN系半導体素子がGaN系スト
ライプレーザであって、上記活性部幅が前記ストライプ
レーザ中のストライプ部の幅であり、上記平行な2直線
の延びる方向が前記ストライプレーザ中のストライプ部
の長手方向である請求項2〜4のいずれかに記載のGa
N系結晶成長用基板。
5. The GaN-based semiconductor device is a GaN-based stripe laser, wherein the active portion width is the width of a stripe portion in the stripe laser, and the direction in which the two parallel straight lines extend in the stripe laser. The Ga according to any one of claims 2 to 4, which is a longitudinal direction of the stripe portion.
Substrate for N-based crystal growth.
【請求項6】 上記GaN系半導体素子がGaN系発光
ダイオードである請求項1〜4のいずれかに記載のGa
N系結晶成長用基板。
6. The Ga according to claim 1, wherein the GaN-based semiconductor device is a GaN-based light emitting diode.
Substrate for N-based crystal growth.
【請求項7】 ベース基板が、少なくともその表層がI
X GaY AlZ N(0≦X≦1、0≦Y≦1、0≦Z
≦1、X+Y+Z=1)からなるものである請求項1記
載のGaN系結晶成長用基板。
7. A base substrate having at least a surface layer of I
n X Ga Y Al Z N ( 0 ≦ X ≦ 1,0 ≦ Y ≦ 1,0 ≦ Z
2. The substrate for growing a GaN-based crystal according to claim 1, wherein ≤1, X + Y + Z = 1).
【請求項8】 上記請求項1〜7のいずれかに記載のG
aN系結晶成長用基板を用い、該基板上の非マスク領
域を出発点としてマスク層上を覆うまでGaN系結晶層
を成長させる工程と、前記GaN系結晶層のうち低転
位となった部分にGaN系半導体素子の活性部が形成さ
れるようにGaN系半導体層を成長させてGaN系半導
体素子を含む積層体を形成する工程と、前記積層体を
個々のGaN系半導体素子に分断する工程と、を有する
ことを特徴とするGaN系半導体素子の製造方法。
8. The G according to claim 1, wherein
using a substrate for growing an aN-based crystal, growing a GaN-based crystal layer from a non-mask region on the substrate as a starting point to cover the mask layer; A step of growing a GaN-based semiconductor layer so as to form an active portion of the GaN-based semiconductor element to form a stacked body including the GaN-based semiconductor element; and a step of dividing the stacked body into individual GaN-based semiconductor elements. A method of manufacturing a GaN-based semiconductor device, comprising:
【請求項9】 上記請求項1〜7のいずれかに記載のG
aN系結晶成長用基板を用い、該基板上の非マスク領
域を出発点としてマスク層上を覆うまでGaN系結晶層
を成長させる工程と、前記GaN系結晶層のうち少な
くともマスク領域上にGaN系半導体素子の活性部が形
成されるようにGaN系半導体層を成長させてGaN系
半導体素子を含む積層体を形成する工程と、前記積層
体を個々のGaN系半導体素子に分断する工程と、を有
することを特徴とする請求項8記載のGaN系半導体素
子の製造方法。
9. The G according to claim 1, wherein
using a substrate for growing an aN-based crystal, growing a GaN-based crystal layer from a non-mask region on the substrate as a starting point until the GaN-based crystal layer is covered with the GaN-based crystal layer; A step of growing a GaN-based semiconductor layer so that an active portion of the semiconductor element is formed to form a stacked body including the GaN-based semiconductor element, and a step of dividing the stacked body into individual GaN-based semiconductor elements. 9. The method for manufacturing a GaN-based semiconductor device according to claim 8, comprising:
【請求項10】 GaN系結晶成長用基板が上記請求項
5に記載のGaN系結晶成長用基板であり、上記分断す
る工程における分断が、GaN系結晶層のうち低転位と
なった部分以外の部分で行われる分断である請求項8記
載のGaN系半導体素子の製造方法。
10. The GaN-based crystal growth substrate according to claim 5, wherein the dividing in the dividing step is performed on a portion of the GaN-based crystal layer other than the low dislocation portion. 9. The method for manufacturing a GaN-based semiconductor device according to claim 8, wherein the division is performed at a part.
【請求項11】 GaN系結晶成長用基板が上記請求項
5に記載のGaN系結晶成長用基板であり、GaN系半
導体素子がGaN系ストライプレーザであって、上記平
行な2直線で決定されるマスク領域上または非マスク領
域上の低転位となった部分に、GaN系ストライプレー
ザのストライプ部を長手方向が一致するよう形成し、必
要なGaN系半導体層を成長させてGaN系ストライプ
レーザを含む積層体を形成し、その積層体を、先ずスト
ライプ部の長手方向と垂直な面を分断面として分断して
共振器面を形成し、次にストライプ部の長手方向と平行
な面を分断面として個々のGaN系ストライプレーザに
分断する工程を有する請求項9記載のGaN系半導体素
子の製造方法。
11. A GaN-based crystal growth substrate according to claim 5, wherein the GaN-based semiconductor element is a GaN-based stripe laser, and is determined by the two parallel straight lines. A GaN-based stripe laser is formed by forming a stripe portion of a GaN-based stripe laser on a mask region or a non-mask region where a low dislocation is formed so that the longitudinal direction thereof coincides, and growing a necessary GaN-based semiconductor layer. A laminated body is formed, and the laminated body is first divided into sections along a plane perpendicular to the longitudinal direction of the stripe section to form a resonator surface, and then a plane parallel to the longitudinal direction of the stripe section is taken as a sectional section. The method of manufacturing a GaN-based semiconductor device according to claim 9, further comprising a step of dividing into individual GaN-based stripe lasers.
【請求項12】 個々のGaN系ストライプレーザに分
断する分断が、GaN系結晶層のうち低転位となった部
分以外の部分において行われる分断である請求項11記
載のGaN系半導体素子の製造方法。
12. The method of manufacturing a GaN-based semiconductor device according to claim 11, wherein the division into individual GaN-based stripe lasers is performed in a portion of the GaN-based crystal layer other than a portion where a low dislocation is formed. .
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