JPH11260737A - 半導体基板の製造方法および半導体発光素子 - Google Patents
半導体基板の製造方法および半導体発光素子Info
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- JPH11260737A JPH11260737A JP7486398A JP7486398A JPH11260737A JP H11260737 A JPH11260737 A JP H11260737A JP 7486398 A JP7486398 A JP 7486398A JP 7486398 A JP7486398 A JP 7486398A JP H11260737 A JPH11260737 A JP H11260737A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 クラックがなく、結晶欠陥や歪みなどが低減
された高品質のＧａＮ系化合物半導体により構成される
半導体基板の製造方法および半導体発光素子を提供す
る。 【解決手段】 単結晶基板２１の表面上に、選択成長の
ための核発生層２２を積層し、該核発生層２２上に、選
択成長用マスク２３を積層し、該選択成長用マスク２３
のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２
４を選択成長し、この際、選択成長のための核発生層２
２をＡｌＮ層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチ
ング除去することによってＧａＮ系化合物半導体層２４
を分離して半導体基板を作製する。
された高品質のＧａＮ系化合物半導体により構成される
半導体基板の製造方法および半導体発光素子を提供す
る。 【解決手段】 単結晶基板２１の表面上に、選択成長の
ための核発生層２２を積層し、該核発生層２２上に、選
択成長用マスク２３を積層し、該選択成長用マスク２３
のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２
４を選択成長し、この際、選択成長のための核発生層２
２をＡｌＮ層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチ
ング除去することによってＧａＮ系化合物半導体層２４
を分離して半導体基板を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ＧａＮ系化合物半
導体から構成される半導体基板の製造方法、および、Ｄ
ＶＤ用，ＣＤ用，プリンタ用の光源などに利用可能な半
導体発光素子に関する。
導体から構成される半導体基板の製造方法、および、Ｄ
ＶＤ用，ＣＤ用，プリンタ用の光源などに利用可能な半
導体発光素子に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、青色のＬＥＤは、赤色や緑色のＬ
ＥＤに比べて輝度が小さく実用化に難点があったが、近
年、ＩｎＡｌＧａＮ系化合物半導体からなるＧａＮ系化
合物半導体層を用い、ドーパントとしてＭｇをドープし
た低抵抗のｐ型半導体層が得られたことにより、高輝度
青色ＬＥＤが実用化され、さらには、実用化には至らな
いが室温で連続発振するレーザダイオードも開発されて
いる。
ＥＤに比べて輝度が小さく実用化に難点があったが、近
年、ＩｎＡｌＧａＮ系化合物半導体からなるＧａＮ系化
合物半導体層を用い、ドーパントとしてＭｇをドープし
た低抵抗のｐ型半導体層が得られたことにより、高輝度
青色ＬＥＤが実用化され、さらには、実用化には至らな
いが室温で連続発振するレーザダイオードも開発されて
いる。
【０００３】図８は文献「Japanese Journal of Applie
d Physics vol.34(1995) p.L1332〜L1335」に示されて
いるＧａＮ系化合物半導体を用いた発光ダイオード(Ｌ
ＥＤ)の断面図である。
d Physics vol.34(1995) p.L1332〜L1335」に示されて
いるＧａＮ系化合物半導体を用いた発光ダイオード(Ｌ
ＥＤ)の断面図である。
【０００４】図８のＬＥＤは、サファイア(Ａｌ2Ｏ3単
結晶)からなる１００〜３００μｍの基板１０１上にｎ
型のＧａＮなどからなる低温バッファ層１０２と、ｎ型
のＧａＮ層１０３と、ノンドープのＩｎyＧａ(1-y)Ｎ
(０＜ｙ＜１)などからなる活性層１０４と、ｐ型Ａｌx
Ｇａ(1-x)Ｎ (０＜ｘ＜１)などからなるバリア層１０５
と、ｐ型ＧａＮなどからなるキャップ層１０６とが、有
機金属化学気相成長法(以下、ＭＯＣＶＤ法という)によ
り順次積層されている。
結晶)からなる１００〜３００μｍの基板１０１上にｎ
型のＧａＮなどからなる低温バッファ層１０２と、ｎ型
のＧａＮ層１０３と、ノンドープのＩｎyＧａ(1-y)Ｎ
(０＜ｙ＜１)などからなる活性層１０４と、ｐ型Ａｌx
Ｇａ(1-x)Ｎ (０＜ｘ＜１)などからなるバリア層１０５
と、ｐ型ＧａＮなどからなるキャップ層１０６とが、有
機金属化学気相成長法(以下、ＭＯＣＶＤ法という)によ
り順次積層されている。
【０００５】そして、この積層された半導体層の一部が
エッチングにより除去されて露出したｎ型ＧａＮ層１０
３上に、ｎ側電極１０８が形成され、また、キャップ層
１０６上に、ｐ側電極１０７が形成され、これによって
ＬＥＤが形成されている。
エッチングにより除去されて露出したｎ型ＧａＮ層１０
３上に、ｎ側電極１０８が形成され、また、キャップ層
１０６上に、ｐ側電極１０７が形成され、これによって
ＬＥＤが形成されている。
【０００６】また、図９は、文献「Japanese Journal o
f Applied Physics vol.35(1996)p.L74〜L76」に示さ
れているような端面発光型レーザダイオード(ＬＤ)の斜
視図である。
f Applied Physics vol.35(1996)p.L74〜L76」に示さ
れているような端面発光型レーザダイオード(ＬＤ)の斜
視図である。
【０００７】図９のＬＤは、図８のＬＥＤと同様に、サ
ファイア(Ａｌ2Ｏ3単結晶)からなる１００〜３００μｍ
の基板１２２上に、ｎ型のＧａＮなどからなる低温バッ
ファ層１２１と、ｎ型のＧａＮからなる高温バッファ層
１２０と、ｎ型ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ層１１９と、ｎ型のＡ
ｌxＧａ(1-x)Ｎ (０＜ｘ＜１)層１１８と、ｎ型ＧａＮ
層１１７と、ノンドープのＩｎＧａＮ ＭＱＷなどから
なる活性層１１６と、ｐ型ＡｌzＧａ(1-z)Ｎ (０＜ｚ＜
１)層１１５と、ｐ型ＧａＮ層１１４と、ｐ型ＡｌuＧａ
(1-u)Ｎ (０＜ｕ＜１)層１１３と、ｐ型ＧａＮ層などか
らなるキャップ層１１２とが、ＭＯＣＶＤ法により順次
積層されている。
ファイア(Ａｌ2Ｏ3単結晶)からなる１００〜３００μｍ
の基板１２２上に、ｎ型のＧａＮなどからなる低温バッ
ファ層１２１と、ｎ型のＧａＮからなる高温バッファ層
１２０と、ｎ型ＩｎyＧａ(1-y)Ｎ層１１９と、ｎ型のＡ
ｌxＧａ(1-x)Ｎ (０＜ｘ＜１)層１１８と、ｎ型ＧａＮ
層１１７と、ノンドープのＩｎＧａＮ ＭＱＷなどから
なる活性層１１６と、ｐ型ＡｌzＧａ(1-z)Ｎ (０＜ｚ＜
１)層１１５と、ｐ型ＧａＮ層１１４と、ｐ型ＡｌuＧａ
(1-u)Ｎ (０＜ｕ＜１)層１１３と、ｐ型ＧａＮ層などか
らなるキャップ層１１２とが、ＭＯＣＶＤ法により順次
積層されている。
【０００８】そして、この積層された半導体層をリッジ
状にドライエッチングすることによって、光導波路と共
振器端面１２４が形成され、さらに、エッチングにより
露出した高温バッファ層１２０上にｎ側電極１２３が形
成され、また、キャップ層１１２上にｐ側電極１１１が
形成され、これによって、ＬＤが形成されている。
状にドライエッチングすることによって、光導波路と共
振器端面１２４が形成され、さらに、エッチングにより
露出した高温バッファ層１２０上にｎ側電極１２３が形
成され、また、キャップ層１１２上にｐ側電極１１１が
形成され、これによって、ＬＤが形成されている。
【０００９】また、従来、ＧａＮ系化合物半導体の結晶
性を向上するために、選択成長と横方向の成長により、
クラックの無い厚いＧａＮ単結晶層を形成する方法が提
案されている(文献 「Jpn. J. Appl. Phys.」 Vol.36 (19
97) pp.L899-L902)。
性を向上するために、選択成長と横方向の成長により、
クラックの無い厚いＧａＮ単結晶層を形成する方法が提
案されている(文献 「Jpn. J. Appl. Phys.」 Vol.36 (19
97) pp.L899-L902)。
【００１０】図１０は選択成長用のマスクパターンを示
す図であり、図１１(ａ)乃至(ｅ)は、図１０のマスクパ
ターンの作製方法を説明するための図である。なお、図
１１(ａ)乃至(ｅ)は図１０のＡ−Ａ’線における断面で
見たものである。
す図であり、図１１(ａ)乃至(ｅ)は、図１０のマスクパ
ターンの作製方法を説明するための図である。なお、図
１１(ａ)乃至(ｅ)は図１０のＡ−Ａ’線における断面で
見たものである。
【００１１】図１１を参照すると、まず、図１１(ａ)の
工程でサファイア基板１５１上に核発生層としてＧａＮ
薄膜１５２を積層し、次いで、図１１(ｂ)の工程で核発
生層１５２上に、７μｍピッチで１〜４μｍ幅のストラ
イプパターンが開いたＳｉＯ2からなる選択成長用マス
ク１５３を形成する。このストライプパターンはＧａＮ
薄膜１５２の〈１１−２０〉方向に沿って形成される
(図１０を参照)。その後、図１１(ｃ)，(ｄ)，(ｅ)の工
程で、選択成長と横方向の成長でクラックの無いＧａＮ
膜１５４の結晶成長を行なう。この場合、ＧａＮは、始
め、ストライプパターンの露出した核発生層１５２表面
に選択成長し、その後、｛１−１０１｝面が現われ、マ
スク１５３上を横方向に成長する(図１１(ｃ))。成長が
進むと、隣接したストライプ状のＧａＮ結晶１５４同士
が合体し(図１１(ｄ))、次第に溝１５６が埋まり、最後
には平坦な(０００１)面を上面とするＧａＮ単結晶層１
５５がウエハー全面に形成される(図１１(ｅ))。この方
法により、ウエハー全面でクラックのないＧａＮ厚膜が
成長可能となった。この上にＩｎＧａＮ ＭＱＷを活性
層とするＬＥＤを作製すると、ＬＥＤの積層構造の結晶
欠陥密度は、１０7ｃｍ-2程度に減少させることが可能
となり、光出力も約３倍になっている(文献 「Record of
the 16th Electronic Materials Symposium, Minoo, J
uly 9-11, 1997p.291-292)。
工程でサファイア基板１５１上に核発生層としてＧａＮ
薄膜１５２を積層し、次いで、図１１(ｂ)の工程で核発
生層１５２上に、７μｍピッチで１〜４μｍ幅のストラ
イプパターンが開いたＳｉＯ2からなる選択成長用マス
ク１５３を形成する。このストライプパターンはＧａＮ
薄膜１５２の〈１１−２０〉方向に沿って形成される
(図１０を参照)。その後、図１１(ｃ)，(ｄ)，(ｅ)の工
程で、選択成長と横方向の成長でクラックの無いＧａＮ
膜１５４の結晶成長を行なう。この場合、ＧａＮは、始
め、ストライプパターンの露出した核発生層１５２表面
に選択成長し、その後、｛１−１０１｝面が現われ、マ
スク１５３上を横方向に成長する(図１１(ｃ))。成長が
進むと、隣接したストライプ状のＧａＮ結晶１５４同士
が合体し(図１１(ｄ))、次第に溝１５６が埋まり、最後
には平坦な(０００１)面を上面とするＧａＮ単結晶層１
５５がウエハー全面に形成される(図１１(ｅ))。この方
法により、ウエハー全面でクラックのないＧａＮ厚膜が
成長可能となった。この上にＩｎＧａＮ ＭＱＷを活性
層とするＬＥＤを作製すると、ＬＥＤの積層構造の結晶
欠陥密度は、１０7ｃｍ-2程度に減少させることが可能
となり、光出力も約３倍になっている(文献 「Record of
the 16th Electronic Materials Symposium, Minoo, J
uly 9-11, 1997p.291-292)。
【００１２】また、図１２は特開平８−３１６５７１号
に示されている半導体レーザーの斜視図である。図１２
の半導体レーザーは、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板６０上に積層構
造６１が結晶成長され、積層構造６１上にｐ側電極６
２，ｎ側電極６３が形成されて、発光素子(レーザー)と
して形成されている。
に示されている半導体レーザーの斜視図である。図１２
の半導体レーザーは、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板６０上に積層構
造６１が結晶成長され、積層構造６１上にｐ側電極６
２，ｎ側電極６３が形成されて、発光素子(レーザー)と
して形成されている。
【００１３】ここで、この発光素子の光出射面側は、Ｍ
ｇＡｌ2Ｏ4基板６０のへき開面６０２と積層構造６１の
へき開面６０１とにより形成されており、この光出射端
面６０１は、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板６０を斜めにへき開する
ことによって形成されている。すなわち、ＭｇＡｌ2Ｏ4
基板６０を使用することにより、斜めへき開による光共
振器端面の形成を可能にしている。
ｇＡｌ2Ｏ4基板６０のへき開面６０２と積層構造６１の
へき開面６０１とにより形成されており、この光出射端
面６０１は、ＭｇＡｌ2Ｏ4基板６０を斜めにへき開する
ことによって形成されている。すなわち、ＭｇＡｌ2Ｏ4
基板６０を使用することにより、斜めへき開による光共
振器端面の形成を可能にしている。
【００１４】
【発明が解決しようとする課題】このように、低温バッ
ファ層の技術や、選択成長によるＧａＮ厚膜の作製技術
により、サファイア等の異種基板上へ高品質のＧａＮ系
化合物半導体の結晶成長が可能となり、高輝度ＬＥＤが
実現され、また、ＬＤの室温連続発振も実現された。
ファ層の技術や、選択成長によるＧａＮ厚膜の作製技術
により、サファイア等の異種基板上へ高品質のＧａＮ系
化合物半導体の結晶成長が可能となり、高輝度ＬＥＤが
実現され、また、ＬＤの室温連続発振も実現された。
【００１５】しかしながら、従来のＧａＮ系化合物半導
体を使用した発光素子は、結晶構造の異なる異種基板に
成長するため、基板とＧａＮ系化合物半導体のへき開面
は必ずしも一致しているわけではない。そのため、レー
ザ共振器端面の形成を従来のＡｌＧａＡｓ系等のレーザ
のようにへき開法で行なうことが困難である。
体を使用した発光素子は、結晶構造の異なる異種基板に
成長するため、基板とＧａＮ系化合物半導体のへき開面
は必ずしも一致しているわけではない。そのため、レー
ザ共振器端面の形成を従来のＡｌＧａＡｓ系等のレーザ
のようにへき開法で行なうことが困難である。
【００１６】例えば、サファイアは劈開性が悪いため、
ＬＤ共振器端面はドライエッチングなどの方法で作製し
ていた。そのため、作製プロセスもドライエッチング用
マスクの形成，ドライエッチング，マスク除去等の工程
が必要とされ複雑化していた。さらには、ＧａＮ系化合
物半導体のドライエッチング技術は未だ確立されていな
いため、形成された共振器ミラーには、縦筋状の凹凸が
あり、また、テーパー状に形成されるなど、その平滑
性，平行性，垂直性は未だ十分ではない。そのため、閾
電流値の増大などが起こり、実用に耐えうる素子特性を
得ることは困難であった。
ＬＤ共振器端面はドライエッチングなどの方法で作製し
ていた。そのため、作製プロセスもドライエッチング用
マスクの形成，ドライエッチング，マスク除去等の工程
が必要とされ複雑化していた。さらには、ＧａＮ系化合
物半導体のドライエッチング技術は未だ確立されていな
いため、形成された共振器ミラーには、縦筋状の凹凸が
あり、また、テーパー状に形成されるなど、その平滑
性，平行性，垂直性は未だ十分ではない。そのため、閾
電流値の増大などが起こり、実用に耐えうる素子特性を
得ることは困難であった。
【００１７】また、特開平８−３１６５７１号に開示さ
れているＭｇＡｌ2Ｏ4基板では、へき開によるＬＤ共振
器端面の形成を可能としているが、基板とＧａＮ系化合
物半導体の結晶構造の違いから、基板とＧａＮ系化合物
半導体との劈開面が一致せず斜め劈開になるため、再現
性に問題があった。
れているＭｇＡｌ2Ｏ4基板では、へき開によるＬＤ共振
器端面の形成を可能としているが、基板とＧａＮ系化合
物半導体の結晶構造の違いから、基板とＧａＮ系化合物
半導体との劈開面が一致せず斜め劈開になるため、再現
性に問題があった。
【００１８】また、従来のＧａＮ系化合物半導体発光素
子は絶縁性基板上に結晶成長が行なわれるため、基板裏
面から電極をとることができない。そのため、電極は素
子表面に形成されることになり、従来のＡｌＧａＡｓ系
等のレーザのように基板裏面に電極を形成しダイボンデ
ィングによる実装ができない上、電極のスペースの分だ
けチップ面積が大きくなるといった問題も残っていた。
子は絶縁性基板上に結晶成長が行なわれるため、基板裏
面から電極をとることができない。そのため、電極は素
子表面に形成されることになり、従来のＡｌＧａＡｓ系
等のレーザのように基板裏面に電極を形成しダイボンデ
ィングによる実装ができない上、電極のスペースの分だ
けチップ面積が大きくなるといった問題も残っていた。
【００１９】本発明は、上述のような従来のＧａＮ系化
合物半導体による発光素子の種々の問題を解決し、クラ
ックがなく、結晶欠陥や歪みなどが低減された高品質の
ＧａＮ系化合物半導体により構成される半導体基板の製
造方法および半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
合物半導体による発光素子の種々の問題を解決し、クラ
ックがなく、結晶欠陥や歪みなどが低減された高品質の
ＧａＮ系化合物半導体により構成される半導体基板の製
造方法および半導体発光素子を提供することを目的とし
ている。
【００２０】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、単結晶基板表面上に、選択
成長のための核発生層を積層し、該核発生層上に、選択
成長用マスクを積層し、該選択成長用マスクのマスクパ
ターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長し
て形成した半導体基板において、選択成長のための核発
生層をＡｌＮ層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッ
チング除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を
分離して作製されることを特徴としている。
に、請求項１記載の発明は、単結晶基板表面上に、選択
成長のための核発生層を積層し、該核発生層上に、選択
成長用マスクを積層し、該選択成長用マスクのマスクパ
ターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長し
て形成した半導体基板において、選択成長のための核発
生層をＡｌＮ層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッ
チング除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を
分離して作製されることを特徴としている。
【００２１】また、請求項２記載の発明は、単結晶基板
表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層された選択
成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マスクを
積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成した半
導体基板において、選択成長するＧａＮ系化合物半導体
層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結晶欠
陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造とし、
この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング除去
することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離して作
製されることを特徴としている。
表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層された選択
成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マスクを
積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成した半
導体基板において、選択成長するＧａＮ系化合物半導体
層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結晶欠
陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造とし、
この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング除去
することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離して作
製されることを特徴としている。
【００２２】また、請求項３記載の発明は、単結晶基板
表面上に、選択成長のための核発生層を積層し、該核発
生層上に、選択成長用マスクを積層し、該選択成長用マ
スクのマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体
層を選択成長し、この際、前記核発生層をＡｌＮ層で構
成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去すること
によってＧａＮ系化合物半導体層を分離して作製される
半導体基板上に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧ
ａＮ系化合物半導体積層構造が形成されていることを特
徴としている。
表面上に、選択成長のための核発生層を積層し、該核発
生層上に、選択成長用マスクを積層し、該選択成長用マ
スクのマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体
層を選択成長し、この際、前記核発生層をＡｌＮ層で構
成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去すること
によってＧａＮ系化合物半導体層を分離して作製される
半導体基板上に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧ
ａＮ系化合物半導体積層構造が形成されていることを特
徴としている。
【００２３】また、請求項４記載の発明は、単結晶基板
表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層された選択
成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マスクを
積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長し、この際、選
択成長するＧａＮ系化合物半導体層をＧａＮ系化合物半
導体層内の他の領域よりも結晶欠陥密度の高い領域が少
なくとも１層存在する構造とし、この結晶欠陥密度の高
い領域を選択的にエッチング除去することによってＧａ
Ｎ系化合物半導体層を分離して作製される半導体基板上
に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ系化合物
半導体積層構造が形成されていることを特徴としてい
る。
表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層された選択
成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マスクを
積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長し、この際、選
択成長するＧａＮ系化合物半導体層をＧａＮ系化合物半
導体層内の他の領域よりも結晶欠陥密度の高い領域が少
なくとも１層存在する構造とし、この結晶欠陥密度の高
い領域を選択的にエッチング除去することによってＧａ
Ｎ系化合物半導体層を分離して作製される半導体基板上
に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ系化合物
半導体積層構造が形成されていることを特徴としてい
る。
【００２４】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面に
基づいて説明する。図１は本発明に係る半導体基板の第
１の実施形態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線に
おける断面図である。また、図３(ａ)〜(ｅ)は、図１，
図２の半導体基板の作製工程例を示す図である。
基づいて説明する。図１は本発明に係る半導体基板の第
１の実施形態を示す斜視図、図２は図１のＡ−Ａ’線に
おける断面図である。また、図３(ａ)〜(ｅ)は、図１，
図２の半導体基板の作製工程例を示す図である。
【００２５】この第１の実施形態の半導体基板(図１，
図２の半導体基板)は、図３(ａ)〜(ｅ)に示すように、
単結晶基板２１の表面上に、選択成長のための核発生層
２２を積層し、該核発生層２２上に、選択成長用マスク
２３を積層し、該選択成長用マスク２３のマスクパター
ンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２４を選択成長
し、この際、選択成長のための核発生層２２をＡｌＮ層
で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去する
ことによってＧａＮ系化合物半導体層２４を分離して作
製されるようになっている。
図２の半導体基板)は、図３(ａ)〜(ｅ)に示すように、
単結晶基板２１の表面上に、選択成長のための核発生層
２２を積層し、該核発生層２２上に、選択成長用マスク
２３を積層し、該選択成長用マスク２３のマスクパター
ンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２４を選択成長
し、この際、選択成長のための核発生層２２をＡｌＮ層
で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去する
ことによってＧａＮ系化合物半導体層２４を分離して作
製されるようになっている。
【００２６】この半導体基板の製造方法の最大の特徴
は、核発生層２２の材料として、ＡｌＮを用いている点
にある。ＡｌＮは、ＧａＮ系化合物半導体と結晶構造が
同一であり、かつ格子定数もほぼ近いことから、選択成
長するＧａＮ系化合物半導体の結晶性は異種基板に成長
した場合に比べ良質なものとなる。さらに、ＡｌＮ層は
アルカリ溶液によるエッチングレートが大きく、ＧａＮ
系化合物半導体との選択比が大きい。そのため、アルカ
リ溶液によってＧａＮ系化合物半導体層２４を容易に分
離することができる。従って、研磨等の方法で、基板結
晶を削り落とす方法に比べ、機械的ダメージが入らない
良質なＧａＮ系化合物半導体基板２４を作製できる。ま
た、基板２１として、アルカリ溶液に不溶の基板材料
(例えばサファイアなどの基板材料)を使用することによ
って、基板２１を再利用することが可能となるなどの利
点がある。
は、核発生層２２の材料として、ＡｌＮを用いている点
にある。ＡｌＮは、ＧａＮ系化合物半導体と結晶構造が
同一であり、かつ格子定数もほぼ近いことから、選択成
長するＧａＮ系化合物半導体の結晶性は異種基板に成長
した場合に比べ良質なものとなる。さらに、ＡｌＮ層は
アルカリ溶液によるエッチングレートが大きく、ＧａＮ
系化合物半導体との選択比が大きい。そのため、アルカ
リ溶液によってＧａＮ系化合物半導体層２４を容易に分
離することができる。従って、研磨等の方法で、基板結
晶を削り落とす方法に比べ、機械的ダメージが入らない
良質なＧａＮ系化合物半導体基板２４を作製できる。ま
た、基板２１として、アルカリ溶液に不溶の基板材料
(例えばサファイアなどの基板材料)を使用することによ
って、基板２１を再利用することが可能となるなどの利
点がある。
【００２７】なお、ＧａＮ系化合物半導体２４として
は、例えば、一般式がＩｎxＡｌyＧａ(1-x-y)Ｎ(０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１)で表されるIII族窒化物
が用いられる。
は、例えば、一般式がＩｎxＡｌyＧａ(1-x-y)Ｎ(０≦ｘ
≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１)で表されるIII族窒化物
が用いられる。
【００２８】次に、図１，図２の半導体基板の作製工程
例を図３(ａ)〜(ｅ)を用いてより詳細に説明する。この
作製工程例では、φ２インチのサファイア基板２１の
(０００１)面上に、選択成長の核発生層としてのＡｌＮ
層２２を例えばＭＯＣＶＤ法によって７００℃の温度で
０．１μｍの膜厚に積層する(図３(ａ))。次に、ＡｌＮ
層１２上に選択成長用マスク２３を堆積し、その後、選
択成長用マスク２３をパターニングし、このパターニン
グのパターンの部分においてＡｌＮ層２２の表面を露出
させる(図３(ｂ))。なお、この作製工程例では、選択成
長用マスク２３の材料として、ＳｉＯ2を堆積し、選択
成長マスクパターンとしては、フォトリソグラフィーに
より７μｍピッチ，３μｍ幅のストライプパターンを、
選択成長するＧａＮ系化合物半導体層２４の〈１１−２
０〉方向に沿ってパターニングした。
例を図３(ａ)〜(ｅ)を用いてより詳細に説明する。この
作製工程例では、φ２インチのサファイア基板２１の
(０００１)面上に、選択成長の核発生層としてのＡｌＮ
層２２を例えばＭＯＣＶＤ法によって７００℃の温度で
０．１μｍの膜厚に積層する(図３(ａ))。次に、ＡｌＮ
層１２上に選択成長用マスク２３を堆積し、その後、選
択成長用マスク２３をパターニングし、このパターニン
グのパターンの部分においてＡｌＮ層２２の表面を露出
させる(図３(ｂ))。なお、この作製工程例では、選択成
長用マスク２３の材料として、ＳｉＯ2を堆積し、選択
成長マスクパターンとしては、フォトリソグラフィーに
より７μｍピッチ，３μｍ幅のストライプパターンを、
選択成長するＧａＮ系化合物半導体層２４の〈１１−２
０〉方向に沿ってパターニングした。
【００２９】次いで、ストライプパターンの部分におい
て露出しているＡｌＮ層２２の表面からｎ−ＧａＮ単結
晶層２４を選択成長させる。すなわち、ストライプパタ
ーンの部分において露出しているＡｌＮ層２２の表面か
らｎ−ＧａＮ単結晶２４を結晶成長させ、選択成長用マ
スク２３を埋め込むように選択成長用マスク２３上でＧ
ａＮ系化合物半導体２４を横方向にも(選択成長用マス
ク２３の表面方向にも)成長させて、結果的に、選択成
長用マスク２３が埋め込まれ、図３(ｃ)に示すようなＧ
ａＮ単結晶層２４が形成される。
て露出しているＡｌＮ層２２の表面からｎ−ＧａＮ単結
晶層２４を選択成長させる。すなわち、ストライプパタ
ーンの部分において露出しているＡｌＮ層２２の表面か
らｎ−ＧａＮ単結晶２４を結晶成長させ、選択成長用マ
スク２３を埋め込むように選択成長用マスク２３上でＧ
ａＮ系化合物半導体２４を横方向にも(選択成長用マス
ク２３の表面方向にも)成長させて、結果的に、選択成
長用マスク２３が埋め込まれ、図３(ｃ)に示すようなＧ
ａＮ単結晶層２４が形成される。
【００３０】なお、ｎ−ＧａＮ単結晶層２４の結晶成長
は、ＨＶＰＥで行ない、ＳｉＣｌ4をｎ型のドーピング
ガスとして用いることによって、ｎ−ＧａＮ単結晶層２
４として、ｎ型ＧａＮを２００μｍの膜厚に結晶成長さ
せた(図３(ｃ))。
は、ＨＶＰＥで行ない、ＳｉＣｌ4をｎ型のドーピング
ガスとして用いることによって、ｎ−ＧａＮ単結晶層２
４として、ｎ型ＧａＮを２００μｍの膜厚に結晶成長さ
せた(図３(ｃ))。
【００３１】このようにして、ＧａＮ単結晶層２４を形
成した後、ＧａＮ単結晶層２４をサファイア基板２１か
ら分離する。すなわち、この作製工程例では、先ず、Ｈ
Ｆ水溶液でＳｉＯ2マスク２３をエッチング除去して空
隙２５を形成し、ＡｌＮエッチング液が浸透しやすいよ
うにする(図３(ｄ))。しかる後、８０℃のＫＯＨ水溶液
でＡｌＮ層２２をエッチングして、ＧａＮ単結晶層２４
をサファイア基板２１から分離することができる(図３
(ｅ))。これにより、具体的には、例えばφ２インチ，
厚さ２００μｍのｎ−ＧａＮ単結晶２４として得られ
る。
成した後、ＧａＮ単結晶層２４をサファイア基板２１か
ら分離する。すなわち、この作製工程例では、先ず、Ｈ
Ｆ水溶液でＳｉＯ2マスク２３をエッチング除去して空
隙２５を形成し、ＡｌＮエッチング液が浸透しやすいよ
うにする(図３(ｄ))。しかる後、８０℃のＫＯＨ水溶液
でＡｌＮ層２２をエッチングして、ＧａＮ単結晶層２４
をサファイア基板２１から分離することができる(図３
(ｅ))。これにより、具体的には、例えばφ２インチ，
厚さ２００μｍのｎ−ＧａＮ単結晶２４として得られ
る。
【００３２】このように、図１〜図３の第１の実施形態
では、単結晶基板２１の表面上に、選択成長のための核
発生層２２を積層し、該核発生層２２上に、選択成長用
マスク２３を積層し、該選択成長用マスクのマスクパタ
ーンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２４を選択成長
し、この際、選択成長のための核発生層２２をＡｌＮ層
で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去する
ことによってＧａＮ系化合物半導体層２４を分離して作
製されるようになっており、ＡｌＮは、ＧａＮ系化合物
半導体と結晶構造が同一であり、かつ格子定数もほぼ近
いことから、選択成長するＧａＮ系化合物半導体２４の
結晶性は、ＧａＮ系化合物半導体を異種基板に成長した
場合に比べ良質なものとなる。従って、基板から分離し
て作製されたＧａＮ系化合物半導体基板２４の結晶性は
高品質なものとなる。
では、単結晶基板２１の表面上に、選択成長のための核
発生層２２を積層し、該核発生層２２上に、選択成長用
マスク２３を積層し、該選択成長用マスクのマスクパタ
ーンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層２４を選択成長
し、この際、選択成長のための核発生層２２をＡｌＮ層
で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去する
ことによってＧａＮ系化合物半導体層２４を分離して作
製されるようになっており、ＡｌＮは、ＧａＮ系化合物
半導体と結晶構造が同一であり、かつ格子定数もほぼ近
いことから、選択成長するＧａＮ系化合物半導体２４の
結晶性は、ＧａＮ系化合物半導体を異種基板に成長した
場合に比べ良質なものとなる。従って、基板から分離し
て作製されたＧａＮ系化合物半導体基板２４の結晶性は
高品質なものとなる。
【００３３】さらに、ＡｌＮ層２２はアルカリ溶液によ
るエッチングレートが大きく、ＧａＮ系化合物半導体と
の選択比が大きい。そのため、アルカリ溶液によってＧ
ａＮ系化合物半導体層２４を容易に分離することができ
る。従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。また、基板２１として、
アルカリ溶液に不溶の基板材料(例えばサファイアなど
の基板材料)を使用することによって、基板２１を再利
用することが可能となるなどの利点がある。従って、こ
のように作製されたＧａＮ系化合物半導体基板２４は安
価なものとなる。
るエッチングレートが大きく、ＧａＮ系化合物半導体と
の選択比が大きい。そのため、アルカリ溶液によってＧ
ａＮ系化合物半導体層２４を容易に分離することができ
る。従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。また、基板２１として、
アルカリ溶液に不溶の基板材料(例えばサファイアなど
の基板材料)を使用することによって、基板２１を再利
用することが可能となるなどの利点がある。従って、こ
のように作製されたＧａＮ系化合物半導体基板２４は安
価なものとなる。
【００３４】さらに、このＧａＮ系化合物半導体単結晶
基板２４上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱
膨張係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生
せず、良質の結晶成長を行なうことができる基板とな
り、さらには、へき開可能な基板となる。
基板２４上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱
膨張係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生
せず、良質の結晶成長を行なうことができる基板とな
り、さらには、へき開可能な基板となる。
【００３５】図４は本発明に係る半導体基板の第２の実
施形態を示す斜視図、図５は図４のＡ−Ａ’線における
断面図である。また、図６(ａ)〜(ｆ)は、図４，図５の
半導体基板の作製工程例を示す図である。この第２の実
施形態の半導体基板(図４，図５の半導体基板)は、図６
(ａ)〜(ｆ)に示すように、単結晶基板４１の表面上に、
選択成長用マスク４２を積層し、該選択成長用マスク４
２のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層
を選択成長し、この際、選択成長するＧａＮ系化合物半
導体層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結
晶欠陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造と
し、この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング
除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離し
て作製されるようになっている。
施形態を示す斜視図、図５は図４のＡ−Ａ’線における
断面図である。また、図６(ａ)〜(ｆ)は、図４，図５の
半導体基板の作製工程例を示す図である。この第２の実
施形態の半導体基板(図４，図５の半導体基板)は、図６
(ａ)〜(ｆ)に示すように、単結晶基板４１の表面上に、
選択成長用マスク４２を積層し、該選択成長用マスク４
２のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層
を選択成長し、この際、選択成長するＧａＮ系化合物半
導体層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結
晶欠陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造と
し、この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング
除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離し
て作製されるようになっている。
【００３６】この半導体基板の製造方法の最大の特徴
は、選択成長するＧａＮ系化合物半導体層において、Ｇ
ａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結晶欠陥密度
の高い領域が少なくとも１層存在する構造としている点
である。図６(ａ)〜(ｆ)の例では、ＧａＮ系化合物半導
体層内の他の領域は符号４５で示され、結晶欠陥密度の
高い領域は符号４４で示されている。
は、選択成長するＧａＮ系化合物半導体層において、Ｇ
ａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結晶欠陥密度
の高い領域が少なくとも１層存在する構造としている点
である。図６(ａ)〜(ｆ)の例では、ＧａＮ系化合物半導
体層内の他の領域は符号４５で示され、結晶欠陥密度の
高い領域は符号４４で示されている。
【００３７】ＧａＮ系化合物半導体層はその結晶性によ
ってアルカリ溶液によるエッチングレートが大きく左右
される。すなわち、結晶欠陥密度が大きい領域４４のエ
ッチングレートは大きく、結晶欠陥密度が小さく結晶性
の良い領域４５はエッチングレートが小さくほとんどエ
ッチングされなくなる。従って、結晶欠陥密度の高い領
域４４を選択的にエッチング除去することによって、結
晶性の良いＧａＮ系化合物半導体層の部分４５を容易に
分離することができる。従って、研磨等の方法で、基板
結晶を削り落とす方法に比べ、機械的ダメージが入らな
い良質なＧａＮ系化合物半導体基板が作製される。ま
た、基板４１として、アルカリ溶液に不溶の基板材料
(例えばサファイアなどの基板材料)を使用することによ
って、基板４１を再利用することが可能となる。
ってアルカリ溶液によるエッチングレートが大きく左右
される。すなわち、結晶欠陥密度が大きい領域４４のエ
ッチングレートは大きく、結晶欠陥密度が小さく結晶性
の良い領域４５はエッチングレートが小さくほとんどエ
ッチングされなくなる。従って、結晶欠陥密度の高い領
域４４を選択的にエッチング除去することによって、結
晶性の良いＧａＮ系化合物半導体層の部分４５を容易に
分離することができる。従って、研磨等の方法で、基板
結晶を削り落とす方法に比べ、機械的ダメージが入らな
い良質なＧａＮ系化合物半導体基板が作製される。ま
た、基板４１として、アルカリ溶液に不溶の基板材料
(例えばサファイアなどの基板材料)を使用することによ
って、基板４１を再利用することが可能となる。
【００３８】なお、ＧａＮ系化合物半導体４４，４５と
しては、例えば、一般式がＩｎxＡｌyＧａ(1-x-y)Ｎ(０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１)で表されるIII族窒
化物が用いられる。
しては、例えば、一般式がＩｎxＡｌyＧａ(1-x-y)Ｎ(０
≦ｘ≦１，０≦ｙ≦１，ｘ＋ｙ≦１)で表されるIII族窒
化物が用いられる。
【００３９】次に、図４，図５の半導体基板の作製工程
例を図６(ａ)〜(ｆ)を用いてより詳細に説明する。この
作製工程例では、φ２インチのサファイア基板４１の
(０００１)面上に、選択成長用マスク４２を堆積し、そ
の後、選択成長用マスク４２をパターニングし、このパ
ターニングのパターンの部分においてサファイア基板４
１の表面を露出させる(図６(ａ))。なお、この作製工程
例では、選択成長用マスク４２の材料として、ＳｉＯ2
を堆積し、選択成長マスクパターンとしては、フォトリ
ソグラフィーにより７μｍピッチ，３μｍ幅のストライ
プパターンをサファイア基板４１の〈１１−２０〉方向
に沿ってパターニングした。
例を図６(ａ)〜(ｆ)を用いてより詳細に説明する。この
作製工程例では、φ２インチのサファイア基板４１の
(０００１)面上に、選択成長用マスク４２を堆積し、そ
の後、選択成長用マスク４２をパターニングし、このパ
ターニングのパターンの部分においてサファイア基板４
１の表面を露出させる(図６(ａ))。なお、この作製工程
例では、選択成長用マスク４２の材料として、ＳｉＯ2
を堆積し、選択成長マスクパターンとしては、フォトリ
ソグラフィーにより７μｍピッチ，３μｍ幅のストライ
プパターンをサファイア基板４１の〈１１−２０〉方向
に沿ってパターニングした。
【００４０】次いで、ストライプパターンの部分におい
て露出しているサファイア基板４１の表面にＧａＮ層４
３をＭＯＣＶＤ法により５００℃の温度で０．０５μｍ
の膜厚に選択成長させた。すなわち、ストライプパター
ンのパターン内にＧａＮ層４３を成長させた(図６
(ｂ))。
て露出しているサファイア基板４１の表面にＧａＮ層４
３をＭＯＣＶＤ法により５００℃の温度で０．０５μｍ
の膜厚に選択成長させた。すなわち、ストライプパター
ンのパターン内にＧａＮ層４３を成長させた(図６
(ｂ))。
【００４１】さらに、ＭＯＣＶＤ法により９００℃で結
晶欠陥密度の高いＧａＮ４４を｛１−１０１｝面が現わ
れるまで選択成長させた(図６(ｃ))。
晶欠陥密度の高いＧａＮ４４を｛１−１０１｝面が現わ
れるまで選択成長させた(図６(ｃ))。
【００４２】しかる後、ＨＶＰＥ法で、ＳｉＣｌ4をｎ
型のドーピングガスとして用いて、結晶欠陥密度の低い
ｎ−ＧａＮ４５を２００μｍの膜厚に結晶成長させた
(図６(ｄ))。
型のドーピングガスとして用いて、結晶欠陥密度の低い
ｎ−ＧａＮ４５を２００μｍの膜厚に結晶成長させた
(図６(ｄ))。
【００４３】このようにして、ＧａＮ層４４，４５を形
成した後、ＧａＮ単結晶層４５をサファイア基板４１か
ら分離する。すなわち、この作製工程例では、先ず、Ｈ
Ｆ水溶液でＳｉＯ2マスク４２をエッチング除去して空
隙４６を形成し、ＧａＮエッチング液が浸透しやすいよ
うにする(図６(ｅ))。しかる後、ＫＯＨ水溶液で結晶欠
陥密度の高い領域，すなわちＧａＮ４４をエッチングし
て、ＧａＮ単結晶層４５をサファイア基板４１から分離
することができる(図６(ｆ))。
成した後、ＧａＮ単結晶層４５をサファイア基板４１か
ら分離する。すなわち、この作製工程例では、先ず、Ｈ
Ｆ水溶液でＳｉＯ2マスク４２をエッチング除去して空
隙４６を形成し、ＧａＮエッチング液が浸透しやすいよ
うにする(図６(ｅ))。しかる後、ＫＯＨ水溶液で結晶欠
陥密度の高い領域，すなわちＧａＮ４４をエッチングし
て、ＧａＮ単結晶層４５をサファイア基板４１から分離
することができる(図６(ｆ))。
【００４４】このように、図４〜図６の第２の実施形態
では、ＧａＮ層４４，４５を形成する際、欠陥密度の制
御は成長条件を変えるだけで行なうことができるので、
異種材料を成長する必要なく反応管の汚染などを防止す
ることができる。すなわち、作製されるＧａＮ系化合物
半導体基板を、その純度を落とすことなく作製すること
ができる。また、結晶欠陥密度の高い領域４４を選択的
にエッチング除去することによって、結晶性の良いＧａ
Ｎ系化合物半導体層４５を容易に分離することができ
る。従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。また、基板４１として、
アルカリ溶液に不溶の基板材料(例えば、サファイアな
どの基板材料)を使用することによって、基板４１を再
利用することが可能となるなどの利点がある。従って、
このように作製されたＧａＮ系化合物半導体基板４５は
安価なものとなる。
では、ＧａＮ層４４，４５を形成する際、欠陥密度の制
御は成長条件を変えるだけで行なうことができるので、
異種材料を成長する必要なく反応管の汚染などを防止す
ることができる。すなわち、作製されるＧａＮ系化合物
半導体基板を、その純度を落とすことなく作製すること
ができる。また、結晶欠陥密度の高い領域４４を選択的
にエッチング除去することによって、結晶性の良いＧａ
Ｎ系化合物半導体層４５を容易に分離することができ
る。従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。また、基板４１として、
アルカリ溶液に不溶の基板材料(例えば、サファイアな
どの基板材料)を使用することによって、基板４１を再
利用することが可能となるなどの利点がある。従って、
このように作製されたＧａＮ系化合物半導体基板４５は
安価なものとなる。
【００４５】さらに、このＧａＮ系化合物半導体単結晶
基板４５上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱
膨張係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生
せず、良質の結晶成長を行なうことができる基板とな
り、さらには、へき開可能な基板となる。
基板４５上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱
膨張係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生
せず、良質の結晶成長を行なうことができる基板とな
り、さらには、へき開可能な基板となる。
【００４６】なお、図６(ａ)〜(ｆ)の例では、単結晶基
板４１上に、直接、選択成長用マスク４２を堆積し、そ
の後、選択成長用マスク４２をパターニングし、このパ
ターニングのパターンの部分においてサファイア基板４
１の表面を露出させ、ストライプパターンの部分におい
て露出しているサファイア基板４１の表面にＧａＮ層４
３を成長させたが、単結晶基板４１上に、選択成長の核
発生層(例えばＡｌＮ層)を積層し、核発生層上に、選択
成長用マスク４２を堆積し、その後、選択成長用マスク
４２をパターニングし、このパターニングのパターンの
部分において核発生層の表面を露出させ、ストライプパ
ターンの部分において露出している核発生層の表面にＧ
ａＮ層４３を成長させることもできる。
板４１上に、直接、選択成長用マスク４２を堆積し、そ
の後、選択成長用マスク４２をパターニングし、このパ
ターニングのパターンの部分においてサファイア基板４
１の表面を露出させ、ストライプパターンの部分におい
て露出しているサファイア基板４１の表面にＧａＮ層４
３を成長させたが、単結晶基板４１上に、選択成長の核
発生層(例えばＡｌＮ層)を積層し、核発生層上に、選択
成長用マスク４２を堆積し、その後、選択成長用マスク
４２をパターニングし、このパターニングのパターンの
部分において核発生層の表面を露出させ、ストライプパ
ターンの部分において露出している核発生層の表面にＧ
ａＮ層４３を成長させることもできる。
【００４７】なお、上述の各例(図１〜図３の例，図４
〜図６の例)において、ＧａＮ系化合物半導体結晶２
４，４５に所定の導電型の不純物(ｎ型あるいはｐ型の
不純物)をドーピングすることも可能であり、ＧａＮ系
化合物半導体結晶２４，４５に所定の導電型の不純物を
ドーピングすることで、導電型，すなわち電気的特性を
制御することができ、所望の電気特性を有するＧａＮ系
化合物半導体結晶とすることができる。
〜図６の例)において、ＧａＮ系化合物半導体結晶２
４，４５に所定の導電型の不純物(ｎ型あるいはｐ型の
不純物)をドーピングすることも可能であり、ＧａＮ系
化合物半導体結晶２４，４５に所定の導電型の不純物を
ドーピングすることで、導電型，すなわち電気的特性を
制御することができ、所望の電気特性を有するＧａＮ系
化合物半導体結晶とすることができる。
【００４８】すなわち、ＧａＮ系化合物半導体は半導体
であるので、不純物のドーピング制御により、その導電
型、電気抵抗等の電気的特性を制御することが可能であ
り、ＧａＮ系化合物半導体結晶２４，４５に所定の導電
型の不純物をドーピングすることで、所望の電気的特性
を有する基板を形成することができる。
であるので、不純物のドーピング制御により、その導電
型、電気抵抗等の電気的特性を制御することが可能であ
り、ＧａＮ系化合物半導体結晶２４，４５に所定の導電
型の不純物をドーピングすることで、所望の電気的特性
を有する基板を形成することができる。
【００４９】また、上述の各例(図１〜図３の例，図４
〜図６の例)では、作製工程中、基板全面にＧａＮ系化
合物半導体結晶２４，４５を積層したが、基板の一部に
ＧａＮ系化合物半導体結晶２４，４５を積層しても良
い。
〜図６の例)では、作製工程中、基板全面にＧａＮ系化
合物半導体結晶２４，４５を積層したが、基板の一部に
ＧａＮ系化合物半導体結晶２４，４５を積層しても良
い。
【００５０】図７は本発明に係る半導体発光素子の構成
例を示す斜視図である。図７の半導体発光素子は、例え
ば図１，図２の半導体基板２４、または、図４，図５の
半導体基板４５上に形成された少なくとも一つのｐ−ｎ
接合を含むＧａＮ系化合物半導体積層構造からなる発光
素子となっている。
例を示す斜視図である。図７の半導体発光素子は、例え
ば図１，図２の半導体基板２４、または、図４，図５の
半導体基板４５上に形成された少なくとも一つのｐ−ｎ
接合を含むＧａＮ系化合物半導体積層構造からなる発光
素子となっている。
【００５１】より具体的に、この半導体発光素子は、ｎ
−ＧａＮ単結晶基板２４または４５上に、ｎ−ＧａＮ層
５２，ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５３，ＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ 量子井戸構造活性層５４，ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層５５，ｐ−ＧａＮキャップ層５６が順次に積層
されており、この積層構造のｐ−ＧａＮキャップ層５６
上にＳｉＯ2絶縁層５７が形成され、この絶縁層５７に
ｐ−ＧａＮキャップ層５６表面に達する幅５μｍのスト
ライプ形状の穴が開けられた構造のものとして構成され
ている。
−ＧａＮ単結晶基板２４または４５上に、ｎ−ＧａＮ層
５２，ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５３，ＡｌＧａＮ／Ｉ
ｎＧａＮ 量子井戸構造活性層５４，ｐ−ＡｌＧａＮク
ラッド層５５，ｐ−ＧａＮキャップ層５６が順次に積層
されており、この積層構造のｐ−ＧａＮキャップ層５６
上にＳｉＯ2絶縁層５７が形成され、この絶縁層５７に
ｐ−ＧａＮキャップ層５６表面に達する幅５μｍのスト
ライプ形状の穴が開けられた構造のものとして構成され
ている。
【００５２】また、図７の半導体発光素子では、絶縁層
５７上には、ｐ側オーミック電極５８が堆積されてお
り、ｐ側オーミック電極５８は、露出したｐ−ＧａＮキ
ャップ層５６と接触し、オーミック電極を形成してい
る。また、ｎ−ＧａＮ単結晶基板２４または４５の裏面
には、ｎ側オーミック電極５９が形成されている。
５７上には、ｐ側オーミック電極５８が堆積されてお
り、ｐ側オーミック電極５８は、露出したｐ−ＧａＮキ
ャップ層５６と接触し、オーミック電極を形成してい
る。また、ｎ−ＧａＮ単結晶基板２４または４５の裏面
には、ｎ側オーミック電極５９が形成されている。
【００５３】また、この半導体発光素子の光出射端面５
００，５０１はへき開によって、基板２４または４５に
対し垂直に形成され、また、光出射端面５００，５０１
は互いに平行に形成されている。
００，５０１はへき開によって、基板２４または４５に
対し垂直に形成され、また、光出射端面５００，５０１
は互いに平行に形成されている。
【００５４】なお、図７の半導体発光素子において、ｎ
−ＧａＮ層５２，ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５３，Ａｌ
ＧａＮ／ＩｎＧａＮ 量子井戸構造活性層５４，ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層５５，ｐ−ＧａＮキャップ層５６は
ＭＯＣＶＤ法によって結晶成長できる。
−ＧａＮ層５２，ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層５３，Ａｌ
ＧａＮ／ＩｎＧａＮ 量子井戸構造活性層５４，ｐ−Ａ
ｌＧａＮクラッド層５５，ｐ−ＧａＮキャップ層５６は
ＭＯＣＶＤ法によって結晶成長できる。
【００５５】また、ｐ側オーミック電極５８は、Ａｕ／
Ｎｉを真空蒸着し、熱処理して形成できる。また、ｎ側
オーミック電極５９は、Ａｌ／Ｔｉを真空蒸着し、熱処
理して形成できる。
Ｎｉを真空蒸着し、熱処理して形成できる。また、ｎ側
オーミック電極５９は、Ａｌ／Ｔｉを真空蒸着し、熱処
理して形成できる。
【００５６】このような構成の半導体発光素子では、発
光素子のｐ型，ｎ型層に対応した電極に電流を印加し、
ｐ−ｎ接合に電流を注入することで、キャリアの再結合
がなされ、これによって発光するものである。
光素子のｐ型，ｎ型層に対応した電極に電流を印加し、
ｐ−ｎ接合に電流を注入することで、キャリアの再結合
がなされ、これによって発光するものである。
【００５７】すなわち、この半導体発光素子では、ｐ側
オーミック電極５８、ｎ側オーミック電極５９に電流を
印加すると、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ ＭＱＷ活性層５
４に電流が注入され、活性層５４においてキャリアの再
結合によって発光し、光出射端面５００，５０１によっ
て形成される共振器によって、反射増幅が繰り返され、
レーザ光５０００，５００１として外部に出力される。
オーミック電極５８、ｎ側オーミック電極５９に電流を
印加すると、ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ ＭＱＷ活性層５
４に電流が注入され、活性層５４においてキャリアの再
結合によって発光し、光出射端面５００，５０１によっ
て形成される共振器によって、反射増幅が繰り返され、
レーザ光５０００，５００１として外部に出力される。
【００５８】なお、発光素子を構成するＧａＮ系化合物
半導体積層構造は、少なくとも一つのｐ−ｎ接合を有
し、このｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結
合によって、発光する構造であれば、ホモ接合、シング
ルヘテロ接合、ダブルヘテロ接合、量子井戸構造、多重
量子井戸構造、その他どのような構造であっても差し支
えない。
半導体積層構造は、少なくとも一つのｐ−ｎ接合を有
し、このｐ−ｎ接合に電流が注入され、キャリアの再結
合によって、発光する構造であれば、ホモ接合、シング
ルヘテロ接合、ダブルヘテロ接合、量子井戸構造、多重
量子井戸構造、その他どのような構造であっても差し支
えない。
【００５９】この半導体発光素子においては、図１，図
２のＧａＮ系化合物半導体基板上、または、図４，図５
のＧａＮ系化合物半導体基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体積層構造からなる、基板主面に垂直なへき開
面を光出射端面とする発光素子であり、従来より結晶品
質の良い同種の基板上に発光素子部分が形成されている
ことから、発光素子を構成する積層構造の結晶性は、基
板材料とＧａＮ系化合物半導体積層構造の格子不整合に
よる欠陥や熱膨張係数差による熱歪みやクラック等の欠
陥、すなわち、発光特性や寿命に悪影響を及ぼす欠陥が
低減された高品質なものとなり、そのため、発光特性が
良く、寿命の長い発光素子を提供できる。
２のＧａＮ系化合物半導体基板上、または、図４，図５
のＧａＮ系化合物半導体基板上に形成されたＧａＮ系化
合物半導体積層構造からなる、基板主面に垂直なへき開
面を光出射端面とする発光素子であり、従来より結晶品
質の良い同種の基板上に発光素子部分が形成されている
ことから、発光素子を構成する積層構造の結晶性は、基
板材料とＧａＮ系化合物半導体積層構造の格子不整合に
よる欠陥や熱膨張係数差による熱歪みやクラック等の欠
陥、すなわち、発光特性や寿命に悪影響を及ぼす欠陥が
低減された高品質なものとなり、そのため、発光特性が
良く、寿命の長い発光素子を提供できる。
【００６０】また、光出射面が基板主面に垂直で、原子
オーダーで平滑なへき開面であるので、従来のドライエ
ッチングで形成された光出射端面のような凹凸がないた
め、光出射端面での散乱ロスがなく、発光特性が良好に
なる。また、レーザー素子の場合には、上記光出射面
は、互いに平行で、平滑な共振ミラー端面となるので、
従来のドライエッチングで形成された光出射端面を共振
器ミラー端面とするレーザー素子に比べ、しきい電流密
度が低く、外部微分効率が高い性能のよいレーザー素子
を作製することができる。
オーダーで平滑なへき開面であるので、従来のドライエ
ッチングで形成された光出射端面のような凹凸がないた
め、光出射端面での散乱ロスがなく、発光特性が良好に
なる。また、レーザー素子の場合には、上記光出射面
は、互いに平行で、平滑な共振ミラー端面となるので、
従来のドライエッチングで形成された光出射端面を共振
器ミラー端面とするレーザー素子に比べ、しきい電流密
度が低く、外部微分効率が高い性能のよいレーザー素子
を作製することができる。
【００６１】さらに、基板にはＧａＮ系化合物半導体単
結晶基板を使用しているので、基板をｎ型あるいはｐ型
の導電性にすることが可能となり、この場合、基板裏面
に電極を形成することができて、従来のダイボンディン
グによる実装ができる上、電極のスペースの分だけ、チ
ップ面積を低減できる。
結晶基板を使用しているので、基板をｎ型あるいはｐ型
の導電性にすることが可能となり、この場合、基板裏面
に電極を形成することができて、従来のダイボンディン
グによる実装ができる上、電極のスペースの分だけ、チ
ップ面積を低減できる。
【００６２】
【発明の効果】以上に説明したように、請求項１記載の
発明によれば、単結晶基板表面上に、選択成長のための
核発生層を積層し、該核発生層上に、選択成長用マスク
を積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成した半
導体基板において、選択成長のための核発生層をＡｌＮ
層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去す
ることによってＧａＮ系化合物半導体層を分離して半導
体基板を作製するようにしており、ＡｌＮは、ＧａＮ系
化合物半導体と結晶構造が同一であり、かつ格子定数も
ほぼ近いことから、選択成長するＧａＮ系化合物半導体
の結晶性は、ＧａＮ系化合物半導体を異種基板に成長し
た場合に比べ良質なものとなる。従って、基板から分離
して作製されたＧａＮ系化合物半導体基板の結晶性を高
品質なものにすることができる。
発明によれば、単結晶基板表面上に、選択成長のための
核発生層を積層し、該核発生層上に、選択成長用マスク
を積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成した半
導体基板において、選択成長のための核発生層をＡｌＮ
層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去す
ることによってＧａＮ系化合物半導体層を分離して半導
体基板を作製するようにしており、ＡｌＮは、ＧａＮ系
化合物半導体と結晶構造が同一であり、かつ格子定数も
ほぼ近いことから、選択成長するＧａＮ系化合物半導体
の結晶性は、ＧａＮ系化合物半導体を異種基板に成長し
た場合に比べ良質なものとなる。従って、基板から分離
して作製されたＧａＮ系化合物半導体基板の結晶性を高
品質なものにすることができる。
【００６３】さらに、ＡｌＮ層はアルカリ溶液によるエ
ッチングレートが大きく、ＧａＮ系化合物半導体との選
択比が大きいので、アルカリ溶液によってＧａＮ系化合
物半導体層を容易に分離することができ、従って、研磨
等の方法で、基板結晶を削り落とす方法に比べ、機械的
ダメージが入らない良質なＧａＮ系化合物半導体基板を
作製できる。
ッチングレートが大きく、ＧａＮ系化合物半導体との選
択比が大きいので、アルカリ溶液によってＧａＮ系化合
物半導体層を容易に分離することができ、従って、研磨
等の方法で、基板結晶を削り落とす方法に比べ、機械的
ダメージが入らない良質なＧａＮ系化合物半導体基板を
作製できる。
【００６４】さらに、このＧａＮ系化合物半導体単結晶
基板上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱膨張
係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生せ
ず、良質の結晶成長を行なうことができる基板となり、
さらには、へき開可能な基板となる。
基板上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱膨張
係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生せ
ず、良質の結晶成長を行なうことができる基板となり、
さらには、へき開可能な基板となる。
【００６５】また、請求項２記載の発明によれば、単結
晶基板表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層され
た選択成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マ
スクを積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを
通して、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成し
た半導体基板において、選択成長するＧａＮ系化合物半
導体層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結
晶欠陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造と
し、この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング
除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離し
て半導体基板を作製するようにしており、ＧａＮ層の欠
陥密度の制御は成長条件を変えるだけで行なうことがで
きるので、異種材料を成長する必要なく反応管の汚染な
どを防止することができる。すなわち、作製されるＧａ
Ｎ系化合物半導体基板を、その純度を落とすことなく作
製することができる。また、結晶欠陥密度の高い領域を
選択的にエッチング除去することによって、結晶性の良
いＧａＮ系化合物半導体層を容易に分離することがで
き、従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。
晶基板表面上に、あるいは、単結晶基板表面に積層され
た選択成長の核発生層となる結晶層上に、選択成長用マ
スクを積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを
通して、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成し
た半導体基板において、選択成長するＧａＮ系化合物半
導体層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結
晶欠陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造と
し、この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング
除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離し
て半導体基板を作製するようにしており、ＧａＮ層の欠
陥密度の制御は成長条件を変えるだけで行なうことがで
きるので、異種材料を成長する必要なく反応管の汚染な
どを防止することができる。すなわち、作製されるＧａ
Ｎ系化合物半導体基板を、その純度を落とすことなく作
製することができる。また、結晶欠陥密度の高い領域を
選択的にエッチング除去することによって、結晶性の良
いＧａＮ系化合物半導体層を容易に分離することがで
き、従って、研磨等の方法で、基板結晶を削り落とす方
法に比べ、機械的ダメージが入らない良質なＧａＮ系化
合物半導体基板を作製できる。
【００６６】さらに、このＧａＮ系化合物半導体単結晶
基板上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱膨張
係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生せ
ず、良質の結晶成長を行なうことができる基板となり、
さらには、へき開可能な基板となる。
基板上に厚いＧａＮ系化合物半導体を成長しても熱膨張
係数差による熱歪みにより発生するクラックが発生せ
ず、良質の結晶成長を行なうことができる基板となり、
さらには、へき開可能な基板となる。
【００６７】また、請求項３，請求項４記載の発明によ
れば、請求項１または請求項２のように作製された半導
体基板上に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ
系化合物半導体積層構造が形成されており、従来より結
晶品質の良い同種の基板上に形成されていることから、
発光素子を構成する積層構造の結晶性は、基板材料とＧ
ａＮ系化合物半導体積層構造の格子不整合による欠陥や
熱膨張係数差による熱歪みやクラック等の欠陥、すなわ
ち、発光特性や寿命に悪影響を及ぼす欠陥が低減された
高品質なものとなり、そのため、発光特性が良く、寿命
の長い発光素子を提供できる。
れば、請求項１または請求項２のように作製された半導
体基板上に、少なくとも１つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ
系化合物半導体積層構造が形成されており、従来より結
晶品質の良い同種の基板上に形成されていることから、
発光素子を構成する積層構造の結晶性は、基板材料とＧ
ａＮ系化合物半導体積層構造の格子不整合による欠陥や
熱膨張係数差による熱歪みやクラック等の欠陥、すなわ
ち、発光特性や寿命に悪影響を及ぼす欠陥が低減された
高品質なものとなり、そのため、発光特性が良く、寿命
の長い発光素子を提供できる。
【図１】本発明に係る半導体基板の第１の実施形態を示
す斜視図である。
す斜視図である。
【図２】図１のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図３】図１，図２の基板の作製工程例を示す図であ
る。
る。
【図４】本発明に係る半導体基板の第２の実施形態を示
す平面図である。
す平面図である。
【図５】図４のＡ−Ａ’線における断面図である。
【図６】図４，図５の基板の作製工程例を示す図であ
る。
る。
【図７】本発明に係る半導体発光素子の構成例を示す斜
視図である。
視図である。
【図８】従来のＧａＮ系化合物半導体を用いたＬＥＤの
断面図である。
断面図である。
【図９】従来の端面発光型レーザーダイオードの斜視図
である。
である。
【図１０】選択成長用のマスクパターンを示す図であ
る。
る。
【図１１】図１０のマスクパターンの作製方法を説明す
るための図である。
るための図である。
【図１２】従来の半導体レーザーの斜視図である。
２１，４１ 単結晶基板(サファイア基板) ２２ 核発生層 ２３，４２ 選択成長用マスク ２４ ＧａＮ系化合物半導体層(ＧａＮ単結
晶層) ４４ 結晶欠陥密度の高いＧａＮ ４５ 結晶欠陥密度の低いＧａＮ ５２ ｎ−ＧａＮ層 ５３ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ５４ ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸構造
活性層 ５５ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 ５６ ｐ−ＧａＮキャップ層 ５８ ｐ側オーミック電極 ５９ ｎ側オーミック電極
晶層) ４４ 結晶欠陥密度の高いＧａＮ ４５ 結晶欠陥密度の低いＧａＮ ５２ ｎ−ＧａＮ層 ５３ ｎ−ＡｌＧａＮクラッド層 ５４ ＡｌＧａＮ／ＩｎＧａＮ量子井戸構造
活性層 ５５ ｐ−ＡｌＧａＮクラッド層 ５６ ｐ−ＧａＮキャップ層 ５８ ｐ側オーミック電極 ５９ ｎ側オーミック電極
Claims (4)
- 【請求項１】 単結晶基板表面上に、選択成長のための
核発生層を積層し、該核発生層上に、選択成長用マスク
を積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長して形成した半
導体基板において、選択成長のための核発生層をＡｌＮ
層で構成し、このＡｌＮ層を選択的にエッチング除去す
ることによってＧａＮ系化合物半導体層を分離して作製
されることを特徴とする半導体基板の製造方法。 - 【請求項２】 単結晶基板表面上に、あるいは、単結晶
基板表面に積層された選択成長の核発生層となる結晶層
上に、選択成長用マスクを積層し、該選択成長用マスク
のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層を
選択成長して形成した半導体基板において、選択成長す
るＧａＮ系化合物半導体層をＧａＮ系化合物半導体層内
の他の領域よりも結晶欠陥密度の高い領域が少なくとも
１層存在する構造とし、この結晶欠陥密度の高い領域を
選択的にエッチング除去することによってＧａＮ系化合
物半導体層を分離して作製されることを特徴とする半導
体基板の製造方法。 - 【請求項３】 単結晶基板表面上に、選択成長のための
核発生層を積層し、該核発生層上に、選択成長用マスク
を積層し、該選択成長用マスクのマスクパターンを通し
て、ＧａＮ系化合物半導体層を選択成長し、この際、前
記核発生層をＡｌＮ層で構成し、このＡｌＮ層を選択的
にエッチング除去することによってＧａＮ系化合物半導
体層を分離して作製される半導体基板上に、少なくとも
１つのｐ−ｎ接合を含むＧａＮ系化合物半導体積層構造
が形成されていることを特徴とする半導体発光素子。 - 【請求項４】 単結晶基板表面上に、あるいは、単結晶
基板表面に積層された選択成長の核発生層となる結晶層
上に、選択成長用マスクを積層し、該選択成長用マスク
のマスクパターンを通して、ＧａＮ系化合物半導体層を
選択成長し、この際、選択成長するＧａＮ系化合物半導
体層をＧａＮ系化合物半導体層内の他の領域よりも結晶
欠陥密度の高い領域が少なくとも１層存在する構造と
し、この結晶欠陥密度の高い領域を選択的にエッチング
除去することによってＧａＮ系化合物半導体層を分離し
て作製される半導体基板上に、少なくとも１つのｐ−ｎ
接合を含むＧａＮ系化合物半導体積層構造が形成されて
いることを特徴とする半導体発光素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7486398A JP3839580B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 半導体基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7486398A JP3839580B2 (ja) | 1998-03-09 | 1998-03-09 | 半導体基板の製造方法 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2005230793A Division JP2006013540A (ja) | 2005-08-09 | 2005-08-09 | 半導体発光素子 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260737A true JPH11260737A (ja) | 1999-09-24 |
| JP3839580B2 JP3839580B2 (ja) | 2006-11-01 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001257193A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-09-21 | Xerox Corp | Ｌｅｄ及びレーザダイオードの成長のため大面積で低欠陥密度の膜を分離する方法及び半導体デバイスの製造方法 |
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| US7052979B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-05-30 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Production method for semiconductor crystal and semiconductor luminous element |
| US7097920B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Group III nitride based semiconductor substrate and process for manufacture thereof |
| US7141444B2 (en) | 2000-03-14 | 2006-11-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Production method of III nitride compound semiconductor and III nitride compound semiconductor element |
| CN100341115C (zh) * | 2000-08-18 | 2007-10-03 | 昭和电工株式会社 | Ⅲ族氮化物半导体晶体的制造方法、基于氮化镓的化合物半导体的制造方法、基于氮化镓的化合物半导体、基于氮化镓的化合物半导体发光器件、以及使用半导体发光器件的光源 |
| JP2009099989A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Shogen Koden Kofun Yugenkoshi | 二種類の材料系の分離方法 |
| US7619261B2 (en) | 2000-08-07 | 2009-11-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| WO2016184752A1 (de) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines nitridverbindungshalbleiter-bauelements |
-
1998
- 1998-03-09 JP JP7486398A patent/JP3839580B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (34)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6790279B2 (en) | 1999-05-10 | 2004-09-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor and a light-emitting device using group III nitride compound semiconductor |
| US6645295B1 (en) | 1999-05-10 | 2003-11-11 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing group III nitride compound semiconductor and a light-emitting device using group III nitride compound semiconductor |
| US6881651B2 (en) | 1999-05-21 | 2005-04-19 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Methods and devices using group III nitride compound semiconductor |
| US6617668B1 (en) | 1999-05-21 | 2003-09-09 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Methods and devices using group III nitride compound semiconductor |
| US7176497B2 (en) | 1999-07-27 | 2007-02-13 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor |
| US6818926B2 (en) | 1999-07-27 | 2004-11-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| US6835966B2 (en) | 1999-07-27 | 2004-12-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| US6930329B2 (en) | 1999-07-27 | 2005-08-16 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| US6580098B1 (en) | 1999-07-27 | 2003-06-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| US6893945B2 (en) | 1999-07-27 | 2005-05-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride group compound semiconductor |
| US6830948B2 (en) | 1999-12-24 | 2004-12-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing group III nitride compound semiconductor and group III nitride compound semiconductor device |
| US7560725B2 (en) | 1999-12-24 | 2009-07-14 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for fabricating group III nitride compound semiconductors and group III nitride compound semiconductor devices |
| US6979584B2 (en) | 1999-12-24 | 2005-12-27 | Toyoda Gosei Co, Ltd. | Method for producing group III nitride compound semiconductor and group III nitride compound semiconductor device |
| JP2001257193A (ja) * | 2000-01-18 | 2001-09-21 | Xerox Corp | Ｌｅｄ及びレーザダイオードの成長のため大面積で低欠陥密度の膜を分離する方法及び半導体デバイスの製造方法 |
| US6967122B2 (en) | 2000-03-14 | 2005-11-22 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Group III nitride compound semiconductor and method for manufacturing the same |
| US7141444B2 (en) | 2000-03-14 | 2006-11-28 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Production method of III nitride compound semiconductor and III nitride compound semiconductor element |
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| US7491984B2 (en) | 2000-03-31 | 2009-02-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for fabricating group III nitride compound semiconductors and group III nitride compound semiconductor devices |
| US6861305B2 (en) | 2000-03-31 | 2005-03-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Methods for fabricating group III nitride compound semiconductors and group III nitride compound semiconductor devices |
| US6855620B2 (en) | 2000-04-28 | 2005-02-15 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for fabricating Group III nitride compound semiconductor substrates and semiconductor devices |
| US7619261B2 (en) | 2000-08-07 | 2009-11-17 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for manufacturing gallium nitride compound semiconductor |
| CN100341115C (zh) * | 2000-08-18 | 2007-10-03 | 昭和电工株式会社 | Ⅲ族氮化物半导体晶体的制造方法、基于氮化镓的化合物半导体的制造方法、基于氮化镓的化合物半导体、基于氮化镓的化合物半导体发光器件、以及使用半导体发光器件的光源 |
| US7052979B2 (en) | 2001-02-14 | 2006-05-30 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Production method for semiconductor crystal and semiconductor luminous element |
| US6844246B2 (en) | 2001-03-22 | 2005-01-18 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Production method of III nitride compound semiconductor, and III nitride compound semiconductor element based on it |
| US6860943B2 (en) | 2001-10-12 | 2005-03-01 | Toyoda Gosei Co., Ltd. | Method for producing group III nitride compound semiconductor |
| US7097920B2 (en) | 2002-03-26 | 2006-08-29 | Nec Corporation | Group III nitride based semiconductor substrate and process for manufacture thereof |
| JP2009099989A (ja) * | 2007-10-16 | 2009-05-07 | Shogen Koden Kofun Yugenkoshi | 二種類の材料系の分離方法 |
| JP2014207483A (ja) * | 2007-10-16 | 2014-10-30 | 晶元光電股▲ふん▼有限公司 | 二種類の材料系の分離方法 |
| WO2016184752A1 (de) * | 2015-05-15 | 2016-11-24 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Verfahren zur herstellung eines nitridverbindungshalbleiter-bauelements |
| CN107548517A (zh) * | 2015-05-15 | 2018-01-05 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造氮化物化合物半导体器件的方法 |
| JP2018520506A (ja) * | 2015-05-15 | 2018-07-26 | オスラム オプト セミコンダクターズ ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツングＯｓｒａｍ Ｏｐｔｏ Ｓｅｍｉｃｏｎｄｕｃｔｏｒｓ ＧｍｂＨ | 窒素化合物半導体デバイスの製造方法 |
| US10354865B2 (en) | 2015-05-15 | 2019-07-16 | Osram Opto Semiconductors Gmbh | Method for producing a nitride compound semiconductor device |
| CN107548517B (zh) * | 2015-05-15 | 2020-10-30 | 欧司朗光电半导体有限公司 | 用于制造氮化物化合物半导体器件的方法 |
| DE102015107661B4 (de) * | 2015-05-15 | 2021-03-18 | OSRAM Opto Semiconductors Gesellschaft mit beschränkter Haftung | Verfahren zur Herstellung eines Nitridverbindungshalbleiter-Bauelements |
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