WO2001069662A1 - Semi-conducteur a base d'un compose nitrure du groupe iii et procede de fabrication correspondant - Google Patents

Semi-conducteur a base d'un compose nitrure du groupe iii et procede de fabrication correspondant Download PDF

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Yuta Tezen
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Toyoda Gosei Co., Ltd.
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    • H01S5/32341—Structure or shape of the active region; Materials used for the active region comprising PN junctions, e.g. hetero- or double- heterostructures in AIIIBV compounds, e.g. AlGaAs-laser, InP-based laser emitting light at a wavelength less than 900 nm blue laser based on GaN or GaP

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a group II nitride-based compound semiconductor.
  • the manufacture of group II nitride-based compound semiconductors using lateral epitaxy growth (EL ⁇ ) growth is also known as a method for producing a group II nitride-based compound semiconductor.
  • the present invention relates to a method and a group III nitride-based compound semiconductor element and a group III nitride-based compound semiconductor substrate.
  • group III nitrides based of compound semi-conductors, eg if A 1 N, G a N, Yo I Do ternary compounds I n N, A 1 G a , - x N, A 1 x In > N, Ga x Ir! ... N (Les
  • ternary system such as ⁇ x ⁇ 1), Al x Ga y In, -x - y N (0 x X x 1, 0
  • the conductive type is referred to as P-type when only a group III nitride-based compound semiconductor is referred to.
  • the expression shall also include a group III nitride-based compound semiconductor doped with impurities for n-type conversion. Background technology
  • Group III nitride-based compound semiconductors when used as light-emitting elements, have a direct emission spectrum over a wide range from ultraviolet to red. It is a transition type semiconductor and is applied to light emitting elements such as light emitting diodes (LEDs) and laser diodes (LDs). In addition, due to its wide non-gap, elements using other semiconductors Since stable operation can be expected at a higher temperature than that of a child, application to a transistor such as a FET is also being actively developed. . In addition, arsenic (A s) is the main component, and the development of various semiconductor elements in general is expected from the environment. ing . In this group III nitride-based compound semiconductor, usually, a sapphire is used as a substrate and is formed thereon. Presentation of the invention
  • the question is that the element characteristics such as the threshold current of the LD and the element life of the LD and the LED do not improve. There was a title. In addition, even if it is another semiconductor element, since the electron is scattered due to the defect, the semiconductor element having a low mobility is not used. It was just that. These were the same when using other substrates.
  • FIG. 18 shows a substrate 91, a nitrogen layer 92 formed thereon, and a group III nitride-based compound half formed thereon further. This is one showing the conductor layer 93.
  • Sapphire is not used as the substrate 91.
  • aluminum nitride (A1N) has been conventionally used as the buffer layer 92.
  • the nitride layer (A 1 N) of the nitrided aluminum (A 1 N) is formed of a sapphire substrate 91 and a group III nitride-based compound semiconductor layer 93. It is designed to alleviate the misfit, but it does not reduce the occurrence of dislocations to zero. .
  • a threading dislocation 90 1 propagates in the vertical direction (perpendicular to the substrate surface), which is no It also penetrates through the semiconductor layer 93 of the group II or III nitride-based compound.
  • various desired Group III nitride-based compound semiconductors are stacked on the upper layer of the group III nitride-based compound semiconductor layer 93 to form a semiconductor.
  • the semiconductor element is displaced from the dislocation 902 that reaches the surface of the group III nitride-based compound semiconductor layer 93.
  • the threading dislocation is further propagated in the vertical direction.
  • the problem with conventional technology is that the formation of a Group III nitride-based compound semiconductor layer does not prevent the propagation of dislocations. ⁇ force s was Oh Tsu.
  • the present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and its purpose was to suppress the occurrence of threading dislocations. This is to produce a compound semiconductor.
  • the first means is to grow a group III nitride-based compound semiconductor on a substrate by using a group III nitride-based compound.
  • the method of manufacturing a semiconductor at least a part of the surface of the substrate is formed by an IJ, a step of forming a step on the surface of the substrate, and a process of forming the step of the substrate.
  • the upper surface formed in the form of islands, such as dots, stripes, or grids, is used as the core, and the desired group III nitridation is achieved.
  • the process of vertically and laterally growing the compound semiconductor so that it covers the upper part of the lower step of the substrate as well. It is characterized by having.
  • the second means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate via a notch layer to form a group III nitride compound semiconductor.
  • the method of manufacturing the semiconductor at least a part of the surface of the substrate is formed by an IJ, and a step is formed on the surface of the substrate.
  • the desired nitride layer is used as a nucleus, and the desired group III nitride-based compound semiconductor is extended vertically so as to cover the lower step above the step of the substrate. It is characterized by having a process for growing the horizontal and horizontal epitaxy.
  • the third means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate through a layer of nitrogen and a nitride layer to grow a group III nitride compound semiconductor.
  • the method of manufacturing the semiconductor for the stake at least a part of the surface of the substrate is cut off, and a step is formed on the surface of the substrate.
  • the desired group III nitride-based compound semiconductor is formed as a nucleus using the single crystal layer of the group III nitride-based compound semiconductor on the buffer layer as a nucleus. Board steps
  • the method is characterized by having a vertical and horizontal epitaxy growth process to cover the upper part of the lower part of the difference.
  • the method of (4) is a method of growing a group III nitride-based compound semiconductor on a base plate via a buffer layer, and a method of forming a group III nitride-based compound semiconductor. In the manufacturing method, the process of forming the buffer layer on the substrate and at least one of the buffer layer and the surface of the substrate are required.
  • a step is formed on the base plate between the upper section with the formation of the knocker layer and the lower section without the formation of the knocker layer.
  • the surface of the base plate which was not provided by Xiao IJ, has a knife layer formed in the form of islands such as dots, stripes, or grids.
  • the desired group III nitride compound semiconductor is also covered vertically and horizontally so that it covers the lower step and the upper part of the step of the substrate as well. It is characterized by having a process for growing the cell.
  • a fifth means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate through a nitrogen layer and grow the group III nitride compound semiconductor.
  • a process of forming a notch layer on a substrate and a method of forming a group III nitride compound semiconductor on the notch layer Forming a single crystal layer by longitudinally growing a single crystal layer, and forming a single crystal layer and a metal oxide of a group III nitride-based compound semiconductor. At least a part of the oxide layer and the surface of the substrate are formed on the substrate surface, and the shape of the single crystal layer and the buffer layer of the group III nitride compound semiconductor on the substrate surface.
  • a step is formed between the upper layer formed and the lower layer in which the single crystal layer of the group III nitride-based compound semiconductor and the kneaded layer are not formed.
  • the desired Group III nitride-based compound semiconductor is placed under the step of the base plate. It is characterized in that it has a process for vertical and horizontal growth of the column so that it covers the top of the step.
  • a sixth method is a method for producing a group III nitride-based compound semiconductor in which a group III nitride-based compound semiconductor is grown on a substrate.
  • a group III nitride-based compound semiconductor is grown on a substrate.
  • at least a part of the surface of the substrate is deteriorated in flatness, and the group III nitride-based compound semiconductor layer is completely formed.
  • a group III nitride-based compound semiconductor having a single crystal layer as a nucleus and a group III nitride-based compound semiconductor formed in an island state such as The vertical and horizontal epitaxy so that the single crystal layer of the nitride-based compound semiconductor also covers portions that are not fully formed. And this we have a and engineering degree that allowed length shall be the feature.
  • the seventh means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate through a layer of nitrogen and a nitride layer to form a group III nitride compound semiconductor.
  • the method of manufacturing the compound semiconductor if the surface of the base plate is small, the flatness of some parts will be degraded, and the formation of the knob layer will be sufficient.
  • the desired group III nitrides are formed by using a buffer layer formed in the form of islands such as dots, stripes, or lattices as cores.
  • System The vertical and horizontal epitaxial growth of the compound semiconductor is such that the kneaded layer also covers the unfilled part. It is characterized by having a process to make it.
  • An eighth means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate via a notch layer to form a group III nitride compound semiconductor.
  • at least the surface of the substrate must be The surface treatment process which deteriorates a part of the smoothness and forms a part of the base layer surface where the buffer layer is not fully formed, and a surface treatment step.
  • the buffer layer is formed on the base plate, and a portion where the buffer layer is fully formed and a portion where the buffer layer is not fully formed are not formed. And forming a single crystal layer of a group III nitride-based compound semiconductor in a portion where the noffeer layer is fully formed.
  • a ninth means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate through a nitride layer to form a group III nitride compound semiconductor.
  • the process of forming the kneaded layer on the substrate and the flatness of at least a part of the surface of the knitted layer are determined.
  • a surface treatment step in which a single crystal layer of a group III nitride-based compound semiconductor forms a part that is not formed in a sufficient manner, and a flattening step.
  • the core of the group III is the core of the buffer layer, which is in the form of islands such as dots, stripes, or grids, which is not degraded.
  • the vertical and horizontal epitaxy covers the nitride-based compound semiconductor so as to cover the portion of the buffer layer that has impaired the smoothness of the buffer layer. It is characterized in that it has a process for growing
  • a tenth means is to form a group III nitride compound semiconductor on a substrate through a nitride layer to grow a group III nitride compound semiconductor.
  • the kneaded layer is used as the substrate.
  • a process for forming the first group III nitride-based compound semiconductor on the semiconductor layer, and a process for forming the first group III nitride At least part of the surface of the compound semiconductor is degraded in flatness, and the single crystal layer of the second group III nitride compound semiconductor is filled.
  • the surface treatment process that forms the part that is not formed, and the dot, stripe, and other parts that do not impair flatness Is a core of a first group III nitride compound semiconductor in an island state, such as a lattice, and a second group III nitride compound semiconductor.
  • the first means is a method for producing a Group III nitride compound semiconductor described in any one of claims 1 to 10. Formed in the upper part of the laterally epitaxially grown portion of the group III nitride-based compound semiconductor layer produced by the method described above. It is a group III nitride-based compound semiconductor element.
  • the second means is a method for producing a group III nitride compound semiconductor described in any one of claims 1 to 10.
  • a different group III nitride in the upper layer of the laterally epitaxially grown part of the group III nitride-based compound semiconductor layer produced by It is a group III nitride-based compound semiconductor light-emitting element characterized by being obtained by stacking a compound semiconductor layer. .
  • the third means is a method for producing a group III nitride compound semiconductor described in any one of claims 1 to 10. ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ ⁇ The feature is that a group III nitride-based compound semiconductor substrate is obtained by removing substantially all of the layers other than the layer. The outline of the method for producing the Group III nitride-based compound semiconductor of the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 11.
  • the substrate 1 is cut into an island shape such as a stripe shape or a grid shape, and a step is provided.
  • the knocker layer 2 is formed.
  • the buffer layer 2 is mainly formed on the upper surface of the step of the base plate 1 and the lower portion of the step. The case where it consists of the part 22 formed on the surface will be described.
  • a substrate 1 having an island-shaped step such as a stripe or a grid is formed on the upper step surface of the step.
  • the group III nitride compound semiconductor grown from the buffer layer 22 formed on the lower surface of the step is formed.
  • the semiconductor 31 can be made to cover the upper side of the step.
  • the upper part of the step of the substrate becomes higher.
  • the density of threading dislocations that propagate in the vertical direction is extremely small.
  • the group III nitride compound semiconductor 32 growing vertically from the vertical direction grows more than the step above the step.
  • a group III nitride compound grown with the nucleus 22 as a nucleus formed on the bottom surface of the step.
  • the growth surface of the object semiconductor 32 does not appear on the surface, but remains as a cavity.
  • the upper part thereof is a group III nitride-based compound semiconductor 31 grown with the nucleus layer 21 formed on the upper surface of the step on both sides as a nucleus.
  • FIG. 2 illustrates a case where a notch layer is also formed on the side surface of the step.
  • a step is formed by cutting the substrate 1 (Fig. 2 (a)).
  • the upper surface of the substrate 1 having an island-shaped step such as a stripe shape or a grid shape, and the upper surface of the step and the lower surface of the step
  • a group III nitride-based compound semiconductor 3 is vertically and horizontally oriented with a buffer layer 2 formed on the step surface and a side surface of the step as a nucleus.
  • the group III nitride-based compound semiconductor 3 that grows in the lateral direction from the upper buffer layer 2 on the step. Grow to cover the surface.
  • “growing in the“ longitudinal ”direction from the side surface of the step” means growth in the direction of the normal to the side surface of the step, as shown in (d) of FIG.
  • the group III nitride-based compound semiconductor 3 which grows vertically from the buffer layer 2 on the side surface of the step is located above the step of the substrate.
  • the vertical threading dislocation of the group III nitride-based compound semiconductor 3 that grows vertically from the buffer layer 2 on the side surface of the step is the same as that of the side surface of the step. It is in the direction of the normal, and the density of threading dislocations that propagate vertically from the substrate surface (upper surface and bottom surface) becomes extremely small.
  • the laterally extending shrinkage from the knocker layer 2 formed on the top surface of the step is rather than horizontal.
  • the upper step face of the step where the growing Group III nitride-based compound semiconductor 3 faces it is combined with the vertical growth face. If it is earlier, the upper part of the group III nitride-based compound semiconductor 3 that fills the step is formed on the bottom surface of the step.
  • the threading dislocations propagated from the buffer layer 2 are remarkably suppressed, and can be extremely high-quality crystal domains.
  • the group III nitride compound grown with the nucleus of the buffer layer 2 formed on the bottom surface of the step is used as the nucleus.
  • Semiconductor 3 The growth surface of this will not remain on the surface but will remain as a cavity.
  • the upper part is a group III nitride-based compound semiconductor 3 grown with a buffer layer 2 formed on the upper surface of the step on both sides as a nucleus. Long unions are formed, and the threading dislocations propagating from the buffer layer 2 will be stopped in this cavity.
  • the rapid lateral epitaxial growth as described above is based on the fact that the group III nitride-based compound semiconductor layer 31 has a ⁇ 11-20 ⁇ plane with a step side surface. It can be easily realized as a growth surface in the direction. In this case, for example, it is only necessary to keep at least the upper part of the growth surface during the horizontal growth in the ⁇ 11-20 ⁇ plane.
  • the lateral epitaxy growth plane is not limited to the ⁇ .11-20 ⁇ plane of the group III nitride-based compound semiconductor layer.
  • FIG. 3 (a) After a step is formed by using the substrate 1 to form a step (FIG. 3 (a)), the group III nitride-based compound semiconductor 3 is vertically and horizontally grown (FIG. 3 (a)). (B) in FIG. 3, the lateral growth with the core of the group III nitride-based compound semiconductor 3 as the nucleus formed on the upper surface of the step. Cover the step (Fig. 3 (c)).
  • Ni Let 's are shown in Figure 4, Bruno,' Tsu off ⁇ layer 2 (of the stage on the stage difference Roh 1?
  • a knocker layer 2 is formed on a substrate 1.
  • the buffer layer 2 and the substrate 1 are connected to form a step.
  • the group III nitride-based compound semiconductor 31 is mainly arranged vertically and horizontally with the buffer layer 2 as a nucleus. Allows growth of the pitch.
  • the epitaxial growth of part III nitride-based compound semiconductors 32 also occurs from the bottom surface and side surface of the step. Is shown. At this time, the group III nitride-based compound semiconductor 32 growing epitaxy from the bottom and side surfaces of the lower part of the step is connected to the upper part of the step.
  • Group III nitrides that grow laterally from the buffer layer 2 formed on the upper surface of the step rather than growing up If it is earlier to merge with the lateral epitaxial growth surface from the upper surface of the step where the compound semiconductor 31 faces, In the upper part of the group III nitride compound semiconductor 31 where the step is buried, the threading dislocations propagating from the bottom of the step are remarkably suppressed. However, it is possible to obtain an extremely high-quality crystallized region. In this case, the growth surface of the group III nitride-based compound semiconductor 32 grown from the bottom surface of the step as shown in (d) of FIG. 5 is exposed on the surface. It will be left as an empty cave.
  • the upper part is a group III nitride-based compound semiconductor 31 grown with the nucleus 2 as the nucleus formed on the upper surface of the step on both sides. Coalescence of the growth surface has occurred, and the threading dislocations propagating from the buffer layer 2 will be stopped in this cavity.
  • the rapid lateral epitaxial growth as described above is based on the fact that the group III nitride-based compound semiconductor layer 31 has a ⁇ 11-20 ⁇ plane with a step side surface. It can be easily realized as a growth surface in the direction. This In this case, for example, it is only necessary to keep at least the upper part of the growth surface during horizontal epitaxy growth as the ⁇ 11-20 ⁇ surface.
  • the lateral epitaxial growth plane is not limited to the ⁇ 11-20 ⁇ plane of the group III nitride-based compound semiconductor layer.
  • a nitride layer 2 and a single crystal layer 31 of a III nitride compound semiconductor are formed as shown in FIG.
  • the surface of the substrate 1 forms a roughened portion A by, for example, etching or drawing, and is not roughened.
  • the parts are to be in the form of stripes or grids.
  • the formation of the noffeer layer 2 in this area makes the surface rougher than in the non-rough layer 21 formed in the non-roughened part of the surface.
  • the buffer layer 22 formed in the portion A a uniform crystal layer cannot be formed on the surface layer, and the growth rate is low (see FIG. 7).
  • the single crystal layer is formed at a high speed with the nucleation layer 21 formed as a nucleus as a nucleus, and is formed in a portion A having a rough surface.
  • the fan layer 22 is also covered by growing it in the horizontal direction (Fig. 7 (c)). If the vertical and horizontal epitaxy of the group III nitride semiconductor 3 is continued further, it will be formed into a roughened portion A on the surface.
  • the bottom layer 22 is mainly composed of a bottom layer 21 formed on a non-rough surface portion.
  • the vertical threading dislocations from the buffer layer 22 formed in the roughened portion A of the surface are located above the lateral epitaxy. The propagation is not carried out to the group III nitride-based compound semiconductor 3 formed by the taxial growth.
  • the surface A of the substrate 1 has a roughened portion A formed by, for example, etching or drawing, and is not roughened.
  • the parts are to be in the form of stripes or grids.
  • a group III nitride-based compound semiconductor 3 that is epitaxially grown on the substrate 1 is formed here, the surface is not roughened.
  • the epitaxial urine is continued under conditions that allow the group III nitride-based compound semiconductor 3 to grow vertically and horizontally
  • the upper part of the group III nitride-based compound semiconductor layer 32 formed in the roughened portion A of the surface is mainly formed in the non-roughened portion of the surface.
  • the group III nitride-based compound semiconductor 31 thus grown grows laterally and completely covers the semiconductor.
  • the vertical threading dislocation from the group III nitride-based compound semiconductor 32 formed in the roughened portion A on the surface is higher than that.
  • it will not be transferred to the group III nitride-based compound semiconductor 31 formed by the lateral epitaxial growth.
  • a group III nitride-based compound semiconductor 31 is vertically formed on a non-ferromagnetic layer 21 formed on a non-roughened portion of the surface, not long.
  • the single-crystal layer of the group III nitride-based compound semiconductor 31 is used as a nucleus to form a group III nitride-based compound.
  • the object semiconductor 32 can also be grown vertically and horizontally.
  • FIG. 10 After forming the buffer layer 2 on the substrate 1 (Fig. 10 (a)), the surface is etched and drawn. It is also possible to make the surface worse (Fig. 10 (b)), and make the group III nitride-based compound semiconductor 3 grow vertically and horizontally (Fig. 1). 0 (c), (d)). Further, as shown in FIG. 11, after forming a buffer layer 2 and a group III nitride-based compound semiconductor layer 31 on a substrate 1 (see FIG. a)), the surface is etched and the surface is deteriorated by drawing ((b) in Fig. 11), and the group III nitride-based compound semiconductor is used. It is acceptable to grow 3 in both vertical and horizontal directions (Fig.
  • a group III nitride-based compound semiconductor layer is formed earlier in a portion where the surface is not deteriorated, so that it is used as a nucleus. By growing it in the horizontal direction, it is possible to make it grow so as to cover the part where the surface is bad.
  • a group III nitride-based compound semiconductor having a region in which a threading dislocation that propagates vertically is suppressed is formed. can do .
  • the element is placed on the upper layer of the laterally epitaxially grown portion of the group III nitride compound semiconductor layer obtained in the above process.
  • a semiconductor element having a layer with a small number of defects and a large mobility can be obtained (claim 11).
  • the light emitting element is placed on the upper layer of the laterally epitaxially grown portion of the semiconductor layer.
  • a light emitting element having an improved element lifetime or an improved threshold value of an LD can be obtained (claim 12).
  • FIG. 1 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a group II nitride semiconductor according to a first embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group III-nitride-based compound semiconductor of the present invention.
  • FIG. 3 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a Group II nitride-based compound semiconductor according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group III-nitride-based compound semiconductor of the present invention.
  • FIG. 5 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a group II nitride semiconductor based on the second embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 shows another group III nitride-based compound semiconductor of the present invention.
  • FIG. 2 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of the present invention.
  • FIG. 7 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a III-nitride compound semiconductor according to a third embodiment of the present invention.
  • FIG. 8 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group IIN compound semiconductor according to the present invention.
  • FIG. 9 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group IIN nitride-based compound semiconductor according to the present invention.
  • FIG. 10 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group III nitride compound semiconductor according to the present invention.
  • FIG. 11 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of another group III-nitride-based compound semiconductor according to the present invention.
  • FIG. 12 is a cross-sectional view showing a manufacturing process of a group II nitride semiconductor according to a fourth embodiment of the present invention.
  • FIG. 13 is a cross-sectional view showing the structure of a light emitting element of a group II nitride semiconductor compound semiconductor according to a fifth embodiment of the present invention.
  • FIG. 14 is a cross-sectional view showing the structure of a III nitride semiconductor light emitting device according to a sixth embodiment of the present invention.
  • FIG. 15 is a cross-sectional view showing the structure of a III nitride semiconductor light emitting device according to a seventh embodiment of the present invention.
  • FIG. 16 is a cross-sectional view showing the structure of a III nitride semiconductor light emitting device according to an eighth embodiment of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic view showing another example of the etching of the first III nitride compound semiconductor.
  • FIG. 18 is a cross-sectional view showing a threading dislocation that propagates a group III nitride-based compound semiconductor. Best form to carry out the invention Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. The present invention has the features of the above-described invention, and is not limited to the embodiments to be concretely described below.
  • Fig. 1 to Fig. 8 show an outline of an example of each of the embodiments of the method of manufacturing the group III nitride-based compound semiconductor of the present invention.
  • the buffer layer 2 is not formed on the side surface formed by the dicing of the substrate 1.
  • the substrate 1 is diced to form a step (FIG. 1 (a)), and the buffer layer 2 is formed (FIG. 1 (b)) to form a group III nitride.
  • the material-based compound semiconductor layer 3 is laterally epitaxially grown (FIG. 1, (c)).
  • the width and depth of the dicing shown in FIG. 1 (a) are set to be vertical with the nucleation layer 22 formed on the bottom surface of the step as described above.
  • the knob layer 21 formed on the upper step surface of the step is removed. It is decided that the group III nitride compound semiconductor layer 31 which grows vertically and horizontally as a nucleus covers the upper part of the step.
  • the horizontal epitaxy growth surface is, for example, the ⁇ 11-20 ⁇ surface, but the present invention is applied to this case. Is not limited to the growth surface. In this way, before the portion diced by the vertical growth of the bottom surface of the step is filled, the top surface of the step is formed on the top surface of the step.
  • FIG. 2 shows a case where the knock-off layer 2 is also formed on the side surface of the step of the substrate 1. This is almost the same as in the case of Fig. 1.
  • FIG. 5 shows an embodiment in which a die layer 2 is formed on a substrate 1 and then diced. No, the vertical growth on the bottom surface and the side surface of the step of the substrate 1 where the buffer layer 2 is not formed is very slow or extremely slow. The diced step is covered by the lateral growth centered on the buffer layer 2 formed on the step surface (see (c) in Fig. 5 and (D)).
  • the width and depth of the dicing in FIG. 2 (a) are, as described above, the group III nitride compound semiconductor that grows vertically from the bottom of the step. Before the body layer 32 fills the step, the group III is grown vertically and horizontally with the nuclei layer 21 formed on the upper surface of the step as the core. It is determined that the nitride semiconductor layer 31 covers the upper part of the step.
  • the horizontal epitaxy growth surface is, for example, a ⁇ 111-200 ⁇ surface. Is not limited to the growth surface.
  • FIG. 7 shows an embodiment in which the surface of the substrate 1 is roughened, and then the knob layer 2 is formed.
  • the surface area and the like of the roughened portion A of the surface are such that a uniform single crystal layer formed on the roughened portion A cannot be formed on the surface layer and the growth speed is low.
  • a group III nitride-based compound half having a nucleus as a nucleus formed on a portion of the slow knuffer layer 22 on a non-rough surface. It is determined that the conductor 3 covers the vertical and horizontal epitaxy.
  • FIG. 8 shows an embodiment in which the surface of the substrate 1 is roughened and then a group III nitride-based compound semiconductor is directly formed.
  • the surface area of the roughened portion A of the surface is such that a uniform single crystal layer cannot be formed on the surface layer formed on the roughened portion A and the growth speed is slow.
  • the group III nitride-based compound semiconductor layer 31 formed in a non-roughened portion extends vertically on the group nitride-based compound semiconductor 32.
  • the implementation of the above-mentioned invention which is determined to cover the area by growing it horizontally, can be selected from the following: You can make a selection.
  • the substrate is made of sapphire or silicon (Si). , charcoal i spoon Ke i containing (S i C), sp e, channel (MgA l 2 0.,), ZnO, other non-aircraft crystal board of MgO its, Li down i spoon moth Li ⁇ beam or III-V nitride semiconductors, such as gallium arsenide or gallium nitride nitride (GaN), and other group III nitride-based compound semiconductors You can use your body.
  • an organic metal vapor phase growth method (M0CVD or M0VPE) is preferably used.
  • MBE molecular vapor growth method
  • Haide VPE halide gas phase growth method
  • LPE liquid phase growth method
  • the sapphire substrate when a group III nitride-based compound semiconductor is laminated on a sapphire substrate, the sapphire substrate should be formed with good crystallinity. It is preferable to form a buffer layer to correct the lattice mismatch with. When using other substrates, it is also desirable to set up a noffeer layer.
  • a group III nitride-based compound semiconductor formed at a low temperature Al xGay ln, — y N (0 ⁇ x ⁇ 1,0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ 1), or more preferably, A 1 X G ai -xN (0 ⁇ x ⁇ l).
  • the buffer layer may be a single layer or a multi-layer having a different composition or the like.
  • the formation method of the knocker layer is formed at a low temperature of 380 to 420 ° C. Alternatively, it may be formed by the MOCVD method in the range of 1000 to 1180 ° C.
  • using a DC magnetron notter device high purity metal aluminum and nitrogen gas are used as raw materials, and the reactor is made reactive. It is also possible to form a buffer layer composed of A1N by the busnotter method.
  • the buffer layer of the general formula Al x Ga y In, _ x _ y N (0 ⁇ x ⁇ 1, 0 ⁇ y ⁇ 1, 0 ⁇ x + y ⁇ K composition ratio is arbitrary) Can be formed.
  • a vapor deposition method, an ion plating method, a laser abrasion method, and a CR method can be used.
  • the buffer layer formed by the physical vapor deposition method is preferably operated at 200 to 600 ° C. It is more preferably between 300 and 500 ° C, more preferably between 350 and 450 ° C.
  • the thickness of the noffeer layer is preferably 100 to 3000 A.
  • a group III nitride compound semiconductor layer and / or an upper layer group III nitride compound which is a nucleus of lateral epitaxy growth is composed of a buffer layer and a single crystal group III nitride-based compound semiconductor layer as one cycle, and a layer (multi-period) formed. Bottom layer).
  • a single crystal layer is more preferable as a layer serving as a nucleus for lateral epitaxy growth and a top layer. No.
  • the group III nitride compound semiconductor in the layer to be grown and / or in the upper layer may be composed of boron (B), talli, in part of the composition of the group III element. Even if it is replaced with a rubber (T1), the nitrogen (N)
  • T1 boron
  • N nitrogen
  • the present invention can be applied practically even if the above is replaced by phosphorus (P), arsenic (As), antimony (Sb), and bismuth (Bi). It is also good to dope these elements so much that they cannot be displayed in the composition.
  • a 1 x G a which is a semiconductor that does not have an insulator (In) or arsenic (A s) in its composition, or a group III nitride-based compound semiconductor.
  • x N (0 ⁇ x ⁇ 1)
  • the crystallinity may be improved by compensating for shrinkage.
  • p-type crystals can also be obtained with the azgrone because the axceptor impurities easily enter the position of the group III atom. .
  • the threading dislocation can be further reduced to about 100 to 100 minutes. Can be lowered by
  • the light emitting element is configured as a light emitting element
  • a binary system or a ternary system of a group III nitride-based compound semiconductor is originally used. Is what you want.
  • the n-type impurities include Si, Ge, Se, Te, C, etc. You can add a group element or a group VI element.
  • a p-type impurity an I-group element or a IV-group element such as Zn, Mg, Be, Ca, Sr, and Ba can be added. These are considered to be lateral epitaxy growths in which multiple or n-type impurities and p-type impurities can be dropped in the same layer. It is desirable that the long side be perpendicular to the base plate, but it is also possible to have the facet face beveled with respect to the base plate.
  • the horizontal epitaxy growth at least the upper part of the horizontal epitaxy growth surface and the substrate surface are vertical. This is more desirable, and moreover, it is more preferably the ⁇ 11-20 ⁇ plane of a Group III nitride-based compound semiconductor.
  • a step should be provided so that it is blocked by the lateral growth due to the relationship between the depth and the width. At this time, take advantage of the fact that the vertical growth from the different layers is at least slow in the early stages.
  • the step side surface of the substrate is group III nitrided.
  • the above-mentioned stripes and masks may be arbitrarily designed for islands, grids, etc.
  • the lateral epitaxy growth surface may be not only a surface perpendicular to the substrate surface but also a growth surface having an oblique angle with respect to the substrate surface.
  • the (11-1-20) plane can be used as the lateral epitaxy growth plane.
  • the long direction of the drive is perpendicular to the m-plane (1-100) plane of the semiconductor layer of the group III nitride-based compound.
  • the substrate is the a-plane or c-plane of the sapphire
  • the m-plane of the sapphire will be formed on the III-nitride. Normally coincides with the a-side of the compound-based semiconductor layer, so dicing should be performed in accordance with this.
  • the III-nitride compound in which each surface forming the contour (side wall) is formed upward should match the ⁇ 11-1-20 ⁇ plane of the semiconductor layer.
  • deposition methods are not limited to vapor phase growth methods such as vapor deposition, sputtering, and CVD, and are optional.
  • the step may be formed by a mechanical method such as scribing instead of the stepping. Any roughening of the surface is optional, such as scribing and drawing by diamond force.
  • a semiconductor element such as a FET or a light emitting element can be formed on the upper part of the center of the semiconductor element.
  • the light emitting layer is composed of a multi-molecule Ido structure (MQW), a single monomer Ido structure (SQW), a homo structure, a hetero structure, Although a double terror structure is conceivable, it may be formed by pin connection or pn connection.
  • the above-mentioned group III nitride-based compound semiconductor having a region in which a threading dislocation is suppressed is used, for example, the base plate 1, the knock-off layer 2 and the damper layer 2.
  • a group III nitride-based compound semiconductor substrate is obtained. You can do it.
  • the removal method is not limited to mechanochemical polishing, but is optional.
  • the horizontal growth length is further increased.
  • the present invention includes the use of forming a region having a small number of threading dislocations above a region having a large number of threading dislocations.
  • a group III nitride compound having a region with a small number of threading dislocations and a large region with the means of claim 1 to claim 4 of the present invention
  • a mask is formed in a region of the semiconductor layer, which has many threading dislocations, and a surface of a region with few threading dislocations that does not form a mask is a nucleus.
  • the upper part of the mask is covered with lateral epitaxy growth, and as a whole, a group III nitride system with few threading dislocations is formed.
  • a compound semiconductor layer can be obtained.
  • the second lateral epitaxy growth in the upper region with many threading dislocations is optional.
  • the light emitting element is used as an example, but the present invention is not limited to the following example, but can be applied to any element.
  • the manufacturing method is disclosed.
  • the Group III nitride-based compound semiconductor of the present invention is based on the vapor phase growth by the organic metal vapor phase growth method (hereinafter referred to as “M0VPE”). produced .
  • the gases used are ammonia (NH 3 ), carrier gas (H 2 or N 2 ) and trimethyl gallium (Ga (CH 3 ), In the following, it will be referred to as “TMG”, trimethyl aluminum (A 1 (CH), hereafter referred to as “TMA”), and trimethylindium (In). (CH 3 ), hereinafter referred to as “TMI”), Cyclopentergen magnesium (Mg (C 5 H 5 ) 2 , hereinafter referred to as “Cp 2 Mg”) ).
  • the main surface is the a surface that has been cleaned by organic cleaning and heat treatment, and the single-crystal sapphire substrate 1 is 10 m wide by dicing.
  • the temperature and 400 ° C, the H 2 10L / min, A1N Roh Uz off ⁇ the NH 3 5 L / min, and TMA 20 ⁇ mo l / min at about 3 minutes between test sheet to Layer 2 was formed to a thickness of about 4 On m.
  • the buffer layer 2 was formed mainly on the upper surface and the bottom surface of the step of the substrate 1.
  • the GaN layer 3 was formed by vertical and horizontal epitaxial growth.
  • the step is mainly formed on the upper surface of the step), and the step is covered by the lateral growth from the buffer layer 21.
  • the surface became flat (Fig. 1 (c)).
  • the 20L / min H 2 and NH 3 10L / min introduced city in TMG the 300 ⁇ mol / mi n, so the GaN layer 3 is growth, and the thickness of lO / zm .
  • the portion of the GaN layer 3 formed above the bottom surface of the step having a depth of 10 m of the substrate 1 is higher than the portion formed above the upper step surface of the step. Through translocation was remarkably suppressed.
  • the organic wash ⁇ beauty a surface Ri that washing by the heat treatment mainly surface, the temperature of the single crystal needlessly ⁇ b A board 1 and 400 ° C, the H 2 10
  • the A1N knock-off layer 2 was formed to a thickness of about 40 nm.
  • dicing was used to form steps in a stripe shape with a width of 10 m, a spacing of 10 im, and a depth of 10 m.
  • the knocker layer 2 was left only on the upper surface of the step of the substrate 1 ((b) in FIG. 5).
  • the GaN layer 3 was formed by vertical and horizontal epitaxial growth.
  • the step is mainly covered by the lateral epitaxy growth from the buffer layer 21 formed on the upper step surface of the step, and The surface became flat (Fig. 5, (c) and (d)).
  • the width is 10 m
  • the interval is 10 m
  • the strip is shortly etched
  • the surface is etched. It has become rough.
  • the temperature of the sapphire substrate 1 was maintained at 1150 ° C, H was introduced at 20 L / min, NH 3 was introduced at 10 L / min, and TMG was introduced at 5 mol / min.
  • the GaN layer 3 was formed by lateral epitaxy growth. At this time, the portion of the rough surface is mainly covered by the lateral growth from the non-rough portion 21, and The surface became flat ((c) and (d) in Fig. 7). Chi's This, the H 2 20L / min, introduced city at ⁇ 3 10L / mi n, TMG the 300 ⁇ mo l / min, a GaN layer 3 is growth, and the thickness of 3 m .
  • the portion of the GaN layer 3 formed above the bottom surface of the step having a depth of 10 m of the substrate 1 is higher than the portion formed above the upper step surface of the step. As a result, threading dislocations were remarkably suppressed.
  • the multi-period shape is defined assuming that the kneaded layer as shown in FIG. 12 and the single-crystal group III nitride-based compound semiconductor layer are one period.
  • the formed layer (base layer) was used.
  • the temperature is lowered to 400 ° C on the single-crystal sapphire substrate 1 with the a-side cleaned by organic cleaning and heat treatment as the main surface. allowed by the H 2 10 L / min, the NH 3 5L / mi n, first by the TMA was about 3 minutes between test sheet at 20 mo l / min a 1 n layer 2 1 1 of about 40 nm Formed to thickness.
  • a GaN layer 211 having a thickness of about 0.3 / ⁇ 1 was formed.
  • the next temperature to 400 ° C until in a low bottom, the H 2 10L / mi n, the NH 3 5L / mi n, the TMA 1 O z mo l / mi to about 3 minutes between test sheet was in n
  • a second A 1 N layer 213 was formed to a thickness of about 40 nm.
  • the first A1N layer 211 having a film thickness of about 40 nm, the GaN layer 212 having a film thickness of about 0.3 ⁇ m, and the second A1N layer 211 having a film thickness of about 40 nm The resulting base layer 20 was formed.
  • a step was formed by dicing.
  • the sapphire substrate 1 has a dicing depth of 10 m.
  • the step is covered mainly by the lateral growth of the base with the base layer 20 formed on the upper step surface of the step as a nucleus. The surface became flat.
  • a laser diode (LD) 100 as shown in Fig. 13 is formed on a wafer formed in the same manner as in the first embodiment as follows. did .
  • silane (SiH.,) Is introduced and the GaN layer 3 is made of silicon (Si) doped n-type GaN.
  • the layer was composed of
  • the sapphire substrate 1 having a step and the knocker layer 2 formed on the upper and lower surfaces of the step are shown.
  • the GaN layer 3 at the portion where the step is buried is also described as a wafer 100, and the other GaN layers 3 are described as a GaN layer 103. .
  • a sapphire substrate having a step, a knob layer made of A1N, and a silicon layer 1 ⁇ 00 made of an n-type GaN layer covering the step Silicon (Si) doped Al is added to the n-type GaN layer 103. . 0 8 Ga. . 3 2 N force Naru Luo Ru n click la head layer 1 0 4, shea Li co down (S i) de one-flop of GaN or Naru Luo Ru n GUIDE layer 1 0 5, MQW structure of emitting light Layer 106, p-Gas composed of magnesium (Mg) -doped GaN The lead layer 107, the magnesium (Mg) doped A1. . 8 G a. .
  • a gold (Au) electrode 110 A is formed on the p-contact layer 109, and a total of three GaN layers, a two-stage GaN layer and a .n-type GaN layer, are formed.
  • a part of the electrode (11B) made of aluminum (A1) was formed by partially etching until 03 was exposed.
  • the laser diode (LD) formed in this way has significantly improved element lifetime and luminous efficiency.
  • a light emitting diode (LED) 200 as shown in FIG. 14 is formed on a wing formed in the same manner as in the first embodiment as follows. did .
  • silane (SiH 4 ) is introduced and the GaN layer 3 is formed from silicon (Si) doped n-type GaN. Layer.
  • the sapphire substrate 1 having a step and the knocker layer 2 formed on the upper and lower surfaces of the step are shown.
  • the GaN layer 3 in the portion where the step is buried is described together with the GaN layer 200, and the other GaN layer 3 is described as the GaN layer 203. .
  • a p-layer 206 made of N 2 N and a p-layer 200 made of GaN doped with magnesium (Mg) are formed.
  • gold (Au) is placed on the p-contact layer 207.
  • the electrode consisting of the electrode 208 was partially etched until the two-stage GaN layer 203 consisting of the 6 & 1 ⁇ layer and the 1-type GaN layer was exposed.
  • the electrode 208B made of the aluminum (A1) was formed.
  • the light emitting diode (LED) formed in this way has remarkably improved element lifetime and light emitting efficiency. .
  • a silicon (Si) substrate was used as the substrate.
  • the silicon (Si) substrate 301 is etched in a strip shape with a width of 10 mm, a space of 10 mm, and a depth of 10 mm 111 by etching. I did it.
  • Shea Li co down board 3 0 1 temperature was retained in 1150 ° C in the following, the H 2 20L / min, 1 ⁇ 11 3 to 10L / min, 5 ⁇ the TMG mol / mi n, the TMA 0.5 m 01 / min, silane (SiH-) diluted with H 2 gas is supplied at 0.01 mol / niin, and the height of the silicon substrate -N_A1 from top, side and bottom.
  • the wafer 300 (a silicon substrate 3001 having a step and the n-Al formed on the silicon substrate 310. 1 !; Ga .. 8 SN3 0 2)
  • the n-type layer 303 composed of silicon (Si) doped GaN
  • the light emitting layer 304 of the MQW structure and the magnet Nesium (M g) Doped GaN p-guide layer 305, one of the magnesium (Mg) doped layers. . 8 6 &. .
  • a cladding layer made of 21 ⁇ and a p-contact layer made of magnesium-doped GaN were formed.
  • an electrode made of gold (Au) is placed on the p-contact layer 307, and an electrode (aluminum) is placed on the back of the silicon substrate 301.
  • a electrode 308 consisting of A1) was formed.
  • the laser diode (LD) 300 of FIG. 15 formed in this manner has a markedly improved element lifetime and luminous efficiency.
  • a silicon (Si) substrate was used as the substrate.
  • N-A1 formed on a silicon substrate 301 having a step of the seventh embodiment. , 5 G a. . 85
  • an electrode 405 A made of gold (Au) is placed on the p-type cladding layer 404 and aluminum (A1) is placed on the back of the silicon substrate 401.
  • An electrode 405 B composed of the above was formed.
  • the light emitting diode (LED) 400 of FIG. 16 formed in this way has remarkably improved element lifetime and light emitting efficiency.
  • FIG. 17 shows an example in which the upper part of the step is formed in the shape of an island, or the surface roughened portion B and the portion where the surface is not roughened are formed.
  • FIG. 17 (a) also shows the outer circumference, which is understood. ⁇ 3

Description

明 細 書
I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 及 び そ の 製 造 方 法 技 術 分 野
本 発 明 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 関 す る 。 特 に 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 （ E L 〇 ） 成 長 を 用 い る 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造
方 法 並 び に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 及 び I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 に 関 す る 。 尚 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と は 、 例 え ば A 1 N、 G a N、 I n N の よ う な 2 元 系 、 A 1 G a , - x N , A 1 x I n > N, Gax Ir！… N ( レヽ ず れ も 0
< x < 1 ) の よ う な 3 元 系 、 Al xGay In , -x— yN ( 0く Xく 1 , 0
< y < 1 , 0 < x + y < 1 ) の 4 元 系 を 包 括 し た 一 般 式 Aし Gay I li t yN ( 0≤ x≤ l， 0≤ y≤ 1 , 0≤ x + y≤ 1 ) で 表 さ れ る も の が あ る 。
な お 、 本 明 細 書 に お い て は 、 特 に 断 ら な い 限 り 、 単 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と 言 う 場 合 は 、 伝 導 型 を P 型 あ る い は n 型 に す る た め の 不 純 物 が ド 一 プ さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を も 含 ん だ 表 現 と す る 。 背 景 技 術
I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 例 え ば 発 光 素 子 と し た 場 合 、 発 光 ス ぺ ク ト ル が 紫 外 か ら 赤 色 の 広 範 囲 に 渡 る 直 接 遷 移 型 の 半 導 体 で あ り 、 発 光 ダ イ ォ 一 ド （ LED )や レ - ザ ダ イ ォ ー ド （ L D )等 の 発 光 素 子 に 応 用 さ れ て い る 。 ま た そ の ノ ン ド ギ ヤ ヅ プ が 広 い た め 、 他 の 半 導 体 を 用 い た 素 子 よ り も 高 温 に お い て 安 定 し た 動 作 を 期 待 で き る こ と か ら 、 F E T 等 ト ラ ン ジ ス タ へ の 応 用 も 盛 ん に 開 発 さ れ て い る 。 ま た 、 ヒ 素 （ A s )を 主 成 分 と し て レ、 な レ、 こ と で 、 環 境 面 か ら も 様 々 な 半 導 体 素 子 一 般 へ の 開 発 が 期 待 さ れ て い る 。 こ の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で は 、 通 常 、 サ フ ァ イ ア を 基 板 と し て 用 い 、 そ の 上 に 形 成 し て い る 。 発 明 の 閧 示
し か し な が ら 、 サ フ ァ イ ア 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 形 成 す る と 、 サ フ ァ イ ア と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 と の 格 子 定 数 の ミ ス フ イ ツ ト に よ り 転 位 が 発 生 し 、 こ の た め 素 子 特 性 が 良 く な い と い う 問 題 が あ る 。 こ の ミ ス フ ィ ッ ト に よ る 転 位 は 半 導 体 層 を 縦 方 向 （ 基 板 面 に 垂 直 方 向 ） に 貫 通 す る 貫 通 転 位 で あ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 中 に 1 0 9 c ni _ 2 程 度 の 転 位 が 伝 搬 し て し ま う と い う 問 題 が あ る 。 こ れ は 組 成 の 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 各 層 を 最 上 層 ま で 伝 搬 す る 。 こ れ に よ り 例 え ば 発 光 素 子 の 場 合 、 L D の 閾 値 電 流 、 L D 及 び L E D の 素 子 寿 命 な ど の 素 子 特 性 が 良 く な ら な い と い う 問 題 が あ っ た 。 ま た 、 他 の 半 導 体 素 子 と し て も 、 欠 陥 に よ り 電 子 が 散 乱 す る こ と か ら 、 移 動 度 （ モ ピ リ テ ィ ） の 低 い 半 導 体 素 子 と な る に と ど ま っ て レ、 た 。 こ れ ら は 、 他 の 基 板 を 用 い る 場 合 も 同 様 で あ っ た 。
こ れ に つ レヽ て 、 図 1 8 の 模 式 図 で 説 明 す る 。 図 1 8 は 、 基 板 9 1 と 、 そ の 上 に 形 成 さ れ た ノ ヅ フ ァ 層 9 2 と 、 更 に そ の 上 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 を 示 し た も の で あ る 。 基 板 9 1 と し て は サ フ ァ イ ア な ど 、 ノ ッ フ ァ 層 9 2 と し て は 窒 化 ア ル ミ ニ ウ ム （ A 1 N )な ど が 従 来 用 い ら れ て い る 。 窒 化 ア ル ミ ニ ゥ ム （ A 1 N ) の ノ ヅ フ ァ 層 9 2 は 、 サ フ ァ イ ア 基 板 9 1 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 と の ミ ス フ ィ ッ ト を 緩 和 さ せ る 目 的 で 設 け ら れ て い る も の で あ る が 、 そ れ で も 転 位 の 発 生 を 0 と す る こ と は で き な い 。 こ の 転 位 発 生 点 9 0 0 か ら 、 縦 方 向 （ 基 板 面 に 垂 直 方 向 ） に 貫 通 転 位 9 0 1 が 伝 播 し 、 そ れ は ノ、' ッ フ ァ 層 9 2 、 I I I 族 窒 化 物 系 イ 合 物 半 導 体 層 9 3 を も 貫 い て い く 。 こ う し て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 の 上 層 に 、 所 望 の 様 々 な I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 積 層 し て 半 導 体 素 子 を 形 成 し ょ う と す る と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 9 3 の 表 面 に 達 し た 転 位 9 0 2 か ら 、 半 導 体 素 子 を 貫 通 転 位 が 更 に 縦 方 向 に 伝 搬 し て い く こ と と な る 。 こ の よ う に 、 従 来 の 技 術 で は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 際 、 転 位 の 伝 搬 を 阻 止 で き な い と い う 問 题 力 s あ っ た 。
本 発 明 は 上 記 の 課 題 を 解 決 す る た め に な さ れ た も の で あ り 、 そ の 目 的 は 、 貫 通 転 位 の 発 生 を 抑 制 し た. I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 製 造 す る こ と で あ る 。
上 記 の 課 題 を 解 決 す る た め 、 第 1 の 手 段 は 、 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 IJ り 、 基 板 面 に 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 上 面 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 2 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 IJ り 、 基 板 面 に 段 差 を 設 け る ェ 程 と 、 ノ、" ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 基 板 の 、 削 ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た ノヽ' ヅ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 3 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ、' ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 削 り 、 基 板 面 に 段 差 を 設 け る ェ 程 と 、 ノ ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る ェ 程 と 、 ノ、' ッ フ ァ 層 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ て 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 基 板 の 、 削 ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 上 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る ま た 、 第 4 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 ノ ' ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 バ ッ フ ァ 層 と 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 |J り 、 基 板 面 に ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 、 ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ て い な い 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 5 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ヅ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 ノ ツ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 ノ ッ フ ァ 層 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ て 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 と ノ ッ フ ァ 層 と 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 IJ り 、 基 板 面 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 及 び バ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 と ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ て い な い 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 上 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 6 の 手 段 は 、 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 基 板 に 形 成 し 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 基 板 の 平 滑 度 を 悪 ィ匕 さ せ て い な い 部 分 に 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 7 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ、' ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と . も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 バ ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 し 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て レ、 な レ、 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 基 板 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 に 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 8 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 バ ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 し 、 ノ、' ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 基 板 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の ノ ッ フ ァ 層 上 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て レゝ な い 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 9 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ヅ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 ノ ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 ノ ッ フ ァ 層 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 の 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の バ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 バ ッ フ ァ 層 の 平 滑 度 を 悪 ィヒ さ せ た 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 1 0 の 手 段 は 、 基 板 上 に ノ ヅ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 ノ ッ フ ァ 層 を 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を ノ、' ッ フ ァ 層 上 に 形 成 す る 工 程 と 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 平 滑 度 を 悪 ィ匕 さ せ て い な い 部 分 の 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 核 と し て 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 を 、 ノ ッ フ ァ 層 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る 。
ま た 、 第 1 1 の 手 段 は 、 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 で あ る 。
ま た 、 第 1 2 の 手 段 は 、 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 で あ る 。
ま た 、 第 1 3 の 手 段 は 、 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 力□ え て 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る 。 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 概 略 を 、 図 1 .乃 至 図 1 1 を 参 照 し な が ら 説 明 す る 。
〔 請 求 項 1 、 2 、 3 の 発 明 〕
図 1 の （ a ) の よ う に 、 基 板 1 を 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 削 り 、 段 差 を 設 け る 。 次 に ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 す る 。 以 下 、 図 1 の （ b ) の よ う に 、 ノ ヅ フ ァ 層 2 が 、 主 に 基 板 1 の 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ る 部 分 2 1 と 段 差 の 下 段 面 に 形 成 さ れ る 部 分 2 2 と か ら 成 る 場 合 を 説 明 す る 。
図 1 の （ b ) の よ う な 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 段 差 を 有 す る 基 板 1 の 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ る 部 分 2 1 と 段 差 の 下 段 面 に 形 成 さ れ る 部 分 2 2 と か ら な る ノ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 。 す る と 、 図 1 ( c ) の よ う に 、 段 差 の 下 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 2 か ら 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 が 段 差 を 埋 め る 前 に 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 が 段 差 上 方 を 覆 う 様 に す る こ と が で き る 。 さ ら に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ れ ば 、 図 1 の （ d ) の よ う に 、 基 板 の 段 差 の 上 方 は 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 覆 わ れ る の で 、 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 の 密 度 が 極 め て 少 な く な る 。 こ の と き 、 段 差 の 下 段 の 底 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層
2 2 か ら 縦 方 向 に ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 が 段 差 の 上 段 ま で 成 長 す る よ り も 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 か ら 横 方 向 に ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 が 向 か い 合 う 段 差 の 上 段 面 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 と 合 体 す る 方 が 早 い な ら ば 、 段 差 を 埋 め た 部 分 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 上 部 に は 段 差 の 底 面 に 形 成 さ れ た ノ、' ッ フ ァ 層 2 2 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は 著 し く 抑 制 さ れ 、 極 め て 良 質 な 結 晶 領 域 と す る こ と が で き る 。 こ の 場 合 、 図 1 の （ d ) の よ う に 段 差 の 底 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 2 を 核 と し て 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の 成 長 面 が 表 面 に 出 る こ と な く 空 洞 と し て 残 る こ と と な る 。 そ の 上 部 は 両 側 の 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ヅ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 の 成 長 面 の 合 体 が 生 じ て お り バ ッ フ ァ 層 2 2 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は こ の 空 洞 で 止 め ら れ る こ と と な る 。
次 に 、 図 1 の （ b ) の よ う な 基 板 1 の 段 差 の 側 面 に ノ ッ フ ァ 層 が ほ と ん ど 形 成 さ れ な い 場 合 で は な く 、 基 板 1 の 段 差 の 側 面 に も ノ ッ フ ァ 層 が 形 成 さ れ る 場 合 を 図 2 で 説 明 す る 。 図 1 ( a ) 同 様 、 基 板 1 を 削 っ て 段 差 を 形 成 す る （ 図 2 の （ a ) )。 図 2 の （ b ) の よ う に 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 段 差 を 有 す る 基 板 1 の 、 段 差 の 上 段 面 、 段 差 の 下 段 面 、 及 び 段 差 の 側 面 に 形 成 さ れ る バ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 。 す る と 、 図 2 ( c ) の よ う に 、 段 差 の 下 段 面 、 及 び 側 面 の バ ッ フ ァ 層 2 か ら 縦 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 段 差 を 埋 め る と と も に 、 段 差 の 上 段 面 の ノ ッ フ ァ 層 2 か ら 横 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 も 段 差 を 覆 う 様 に 成 長 す る 。 尚 、 こ こ で 段 差 の 側 面 か ら 「 縦 」 方 向 に 成 長 す る と は 段 差 の 側 面 の 法 線 方 向 の 成 長 を 言 う す る と 、 図 1 の （ d ) の よ う に 、 基 板 の 段 差 の 上 方 は 、 段 差 の 側 面 の バ ッ フ ァ 層 2 か ら 縦 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 段 差 を 埋 め る 部 分 と 、 段 差 の 上 段 面 の バ ッ フ ァ 層 2 か ら 横 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 と で し め ら れ る 。 段 差 の 側 面 の バ ッ フ ァ 層 2 か ら 縦 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 の 縦 方 向 の 貫 通 転 位 は 段 差 の 側 面 の 法 線 方 向 で あ り 、 基 板 面 （ 上 段 面 及 び 底 面 ） か ら 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 の 密 度 が極 め て 少 な く な る 。
こ の と き 、 段 差 の 下 段 の 底 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 か ら 縦 方 向 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 段 差 の 上 段 ま で 成 長 す る よ り も 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 か ら 横 方 向 に ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 向 か い 合 う 段 差 の 上 段 面 か ら の 横 方 向 ヱ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 面 と 合 体 す る 方 が 早 い な ら ば 、 段 差 を 埋 め た 部 分 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 上 部 に は 段 差 の 底 面 に 形 成 さ れ た ノ、' ッ フ ァ 層 2 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は 著 し く 抑 制 さ れ 極 め て 良 質 な 結 晶 領 域 と す る こ と が で き る 。 こ の 場 合 、 図 2 の （ d ) の よ う に 段 差 の 底 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 の 成 長 面 が 表 面 に 出 る こ と な く 空 洞 と し て 残 る こ と と な る 。 そ の 上 部 は 両 側 の 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 の 成 長 面 の 合 体 が 生 じ て お り 、 ノ ヅ フ ァ 層 2 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は こ の 空 洞 で 止 め ら れ る こ と と な る 。
上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 が { 1 1 - 2 0 } 面 を 段 差 側 面 方 向 の 成 長 面 と す る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る 。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ビ 夕 キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 て ば 良 い 。 勿 論 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 は I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の {. 1 1 - 2 0 } 面 に 限 定 さ れ な い 。
以 上 の よ う な こ と は 、 ノ ッ フ ァ 層 を 要 せ ず に 基 板 に 直 接 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 に も 応 用 で き る 。 こ れ を 図 3 に 示 す 。 基板 1 を 肖 IJ つ て 段 差 を 形 成 し た の ち （ 図 3 の （ a ) )、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ （ 図 3 の （ b ) )、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ る 部 分 の I I I 族 窒 ィ匕 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 核 と し た 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 を 覆 う （ 図 3 の ( c ) )。 ま た 、 図 4 に 示 す よ う に 、 ノ、' ッ フ ァ 層 2 ( 段 差 の 上 段 の ノ1? ヅ フ ァ 層 2 1 と 段 差 の 下 段 の ノ ヅ フ ァ 層 2 2 ) に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 3 ( 段 差 の 上 段 の 単 結 晶 層 3 1 と 段 差 の 下 段 の 単 結 晶 層 3 2 ) を 形 成 し て （ 図 4 の （ b ) )、 段 差 の 上 段 の 単 結 晶 層 3 1 を 核 と し た 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 を 覆 う こ と も で き る （ 図 4 の （ c ：)、 （ d ) )。 〔 請 求 項 4 、 5 の 発 明 〕
図 5 の （ a ) の よ う に 、 基 板 1 上 に ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 す る 。 次 に 図 5 の （ b ) の よ う に 、 ノ ' ッ フ ァ 層 2 と 基 板 1 を 肖 U り 、 段 差 を 設 け る 。 こ こ で 図 5 の （ c ) の よ う に 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 を 主 に バ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て 縦 及 び.横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 。 図 5 の （ c ) で は 段 差 の 底 面 及 び 側 面 か ら も 一 部 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 が 起 こ つ た 場 合 を 示 し て い る 。 こ の と き 、 段 差 の 下 段 の 底 面 及 び 側 面 か ら ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 が 段 差 の 上 段 ま で 成 長 す る よ り も 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 か ら 横 方 向 に 工 ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 が 向 か い 合 う 段 差 の 上 段 面 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 と 合 体 す る 方 が 早 い な ら ば 、 段 差 を 埋 め た 部 分 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 上 部 に は 段 差 の 底 面 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は 著 し く 抑 制 さ れ 、 極 め て 良 質 な 結 晶 領 域 と す る こ と が で き る 。 こ の 場 合 、 図 5 の （ d ) の よ う に 段 差 の 底 面 か ら 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 の 成 長 面 が 表 面 に 出 る こ と な く 空 洞 と し て 残 る こ と と な る 。 そ の 上 部 は 両 側 の 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し て 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 の 成 長 面 の 合 体 が 生 じ て お り 、 バ ッ フ ァ 層 2 か ら 伝 搬 す る 貫 通 転 位 は こ の 空 洞 で 止 め ら れ る こ と と な る 。
上 記 の 様 な 速 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 が { 1 1 - 2 0 } 面 を 段 差 側 面 方 向 の 成 長 面 と す る と き 容 易 に 実 現 可 能 で あ る 。 こ の と き 例 え ば 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 中 の 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 を { 1 1 - 2 0 } 面 の ま ま 保 て ば 良 い 。 勿 論 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 は I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の { 1 1 - 2 0 } 面 に 限 定 さ れ な い 。
ま た 、 図 6 に 示 す よ う に 、 ノ ッ フ ァ 層 2 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 3 1 を 形 成 し て （ 図 6 の
( a ) )、 段 差 を 形 成 し （ 図 6 の （ b ) )、 段 差 の 上 段 の 単 結 晶 層 3 1 を 核 と し た 横 方 向 成 長 に よ り 段 差 を 覆 う こ と も で き る （ 図 6 の （ c ；)、 （ d ) )。
〔 請 求 項 6 、 7 、 8 の 発 明 〕
図 7 の （ a ) の よ う に 、 基 板 1 表 面 に 例 え ば エ ツ チ ン グ 、 鄞 描 き な ど に よ り 荒 れ た 部 分 A を 形 成 し 、 荒 れ て い な い 部 分 が ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と な る よ う に す る 。 こ こ に ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 す る と 、 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 と 比 較 し 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る バ ッ フ ァ 層 2 2 は 表 層 に 均 一 な 結 晶 層 が で き ず 、 且 つ 成 長 速 度 が 遅 い （ 図 7 の
( b ) )。 こ こ に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ る と 、 主 に 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 単 結 晶 層 が 速 い 速 度 で 形 成 さ れ 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る ノ ッ フ ァ 層 2 2 を も 横 方 向 に 成 長 す る こ と で 覆 つ て レ、 く （ 図 7 の （ c ) )。 更 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 の 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 を 続 け る と 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る ノ、' ッ フ ァ 層 2 2 は 、 主 に 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 完 全 に 覆 う こ と と な る 。 こ の と き 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る ノ ッ フ ァ 層 2 2 か ら の 縦 方 向 の 貫 通 転 位 は 、 そ の 上 方 に 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 に は 伝 搬 し な レゝ こ と と な る 。
図 8 の （ a ) の よ う に 、 基 板 1 表 面 に 例 え ば エ ツ チ ン グ 、 鄞 描 き な ど に よ り 荒 れ た 部 分 A を 形 成 し 、 荒 れ て い な い 部 分 が ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 と な る よ う に す る 。 基 板 1 上 に ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を こ こ に 形 成 す る と 、 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 と 比 較 し 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 2 は 表 層 に 均 一 な 単 結 晶 層 が で き ず 、 且 つ 成 長 速 度 が 遅 い （ 図 8 の （ b ) )。 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 条 件 で ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 尿 を 続 け れ ば 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 2 上 部 は 、 主 に 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 が 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し て 完 全 に 覆 う こ と と な る 。 こ の と き 、 表 面 の 荒 れ た 部 分 A に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 か ら の 縦 方 向 の 貫 通 転 位 は 、 そ の 上 方 に 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 に は 伝 搬 し な い こ と と な る 。
更 に は 、 図 9 の よ う に 、 図 7 の よ う な I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 の 1 段 の 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 で は な く 、 ま ず 表 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 を 縦 方 向 成 長 さ せ て 単 結 晶 層 と し 、 次 に こ の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 の 単 結 晶 層 を 核 と し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ る こ と も で ぎ る 。
〔 請 求 項 9 、 1 0 の 発 明 〕
図 1 0 の よ う に 、 基 板 1 に ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 し た の ち （ 図 1 0 の （ a ) )、 そ の 表 面 を エ ッ チ ン グ 、 鄞 描 き に よ り 表 面 を 悪 化 さ せ （ 図 1 0 の （ b ) )、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ て も 良 い （ 図 1 0 の （ c )、 （ d ) )。 ま た 、 図 1 1 の よ う に 、 基 板 1 に ノ ッ フ ァ 層 2 と I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 を 形 成 し た の ち （ 図 1 1 の （ a ) )、 そ の 表 面 を エ ッ チ ン グ 、 鄴 描 き に よ り 表 面 を 悪 化 さ せ （ 図 1 1 の （ b ) )、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 3 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ て も 良 レ、 （ 図 1 1 の （ c )、 （ d ) )。 い ず れ も 、 表 面 が 悪 化 し て い な い 部 分 に よ り 早 く I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 が 形 成 さ れ る の で そ れ を 核 と し て 横 方 向 成 長 さ せ る こ と に よ り 、 表 面 が 悪 ィヒ し た 部 分 を も 覆 う よ う 成 長 さ せ る こ と が で き る 。
以 上 の よ う な 方 法 に よ り 、 縦 方 向 に 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 抑 制 し た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 形 成 す る こ と が で き る 。
上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 欠 陥 の 少 な い 、 移 動 度 の 大 き い 層 を 有 す る 半 導 体 素 子 と す る こ と が で き る （ 請 求 項 1 1 )。
上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 発 光 素 子 を 形 成 す る こ と で 、 素 子 寿 命 、 或 い は L D の 閾 値 の 改 善 さ れ た 発 光 素 子 と す る こ と が で き る （ 請 求 項 1 2 )。
ま た 、 上 記 の 工 程 で 得 ら れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 の み を そ の 他 の 層 か ら 分 離 す る こ と で 、 転 位 等 結 晶 欠 陥 の 著 し く 抑 制 さ れ た 結 晶 性 の 良 い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 得 る こ ど が .で き る （ 請 求 項 1 3 )。 尚 「 略 全 部 除 去 と は 、 製 造 上 の 簡 便 さ か ら 、 一 部 貫 通 転 位 の 残 っ た 部 分 を 含 ん で い た と し て も 本 発 明 に 包 含 さ れ る こ と を 示 す も の で あ る 。 図 面 の 簡 単 な 説 明
第 1 図 は 、 本 発 明 の 第 1 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 2 図 は 、 本 発 明 の 別 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 3 図 は 、 本 発 明 の 第 7 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 4 図 は 、 本 発 明 の 別 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 5 図 は 、 本 発 明 の 第 2 の 実 施 例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 6 図 は 、 本 発 明 の 別 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 7 図 は 、 本 発 明 の 第 3 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 8 図 は 、 本 発 明 の 別 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 9 図 は 、 本 発 明 の 更 に 別 の I I I 族 窒 ィヒ 物 系 ィヒ 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 1 0 図 は 、 本 発 明 の 更 に 別 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 1 1 図 は 、 本 発 明 の 更 に 別 の I I I 族窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 1 2 図 は 、 本 発 明 の 第 4 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 工 程 を 示 す 断 面 図 。
第 1 3 図 は 、 本 発 明 の 第 5 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。
第 1 4 図 は 、 本 発 明 の 第 6 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。
第 1 5 図 は 、 本 発 明 の 第 7 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。
第 1 6 図 は 、 本 発 明 の 第 8 の 実 施例 に 係 る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 の 構 造 を 示 す 断 面 図 。
第 1 7 図 は 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の ェ ツ チ ン グ の 他 の 例 を 示 す 模 式 図 。
第 1 8 図 は 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 伝 搬 す る 貫 通 転 位 を 示 す 断 面 図 。 発 明 を 実 施 す る た め の 最 良 の 形 態 以 下 、 本 発 明 の 実 施 の 形 態 に つ い て 図 面 を 参 照 し て 説 明 す る 。 本 発 明 は 上 記 し た 発 明 の 特 徴 を 有 す る も の で あ り 、 以 下 に 具 体 化 し て 説 明 す る 実 施 形 態 に は 限 定 さ れ な い
図 1 乃 至 図 8 に 本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 の 実 施 の 形 態 の そ れ そ れ の 一 例 の 概 略 を 示 す 図 1 に お レヽ て は 、 ノ ッ フ ァ 層 2 が 基 板 1 の ダ イ シ ン グ に よ り 形 成 さ れ た 側 面 に 形 成 さ れ な い 例 を 示 し て い る 。 基 板 1 を ダ イ シ ン グ し て 段 差 を 形 成 し （ 図 1 の （ a ) ) 、 ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 し て （ 図 1 の （ b ) )、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ( 図 1 の （ c ) )。 図 1 の （ a ) の ダ イ シ ン グ の 幅 と 深 さ は 、 上 述 の よ う に 段 差 の 底 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 2 を 核 と し て 縦 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 2 が 段 差 を 埋 め る 前 に 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 縦 及 び 横 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 が 段 差 の 上 部 を 覆 う よ う 決 定 さ れ る 。 図 1 の （ c ) で は 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 面 が 例 え ば { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る 場 合 を 想 定 し て い る が 、 本 発 明 は 成 長 面 に 限 定 さ れ な い 。 こ う し て 、 段 差 の 底 面 の 縦 方 向 の 成 長 に よ り ダ イ シ ン グ さ れ た 部 分 が 埋 ま る 前 に 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 横 方 向 成 長 が ダ イ シ ン グ さ れ た 部 分 の 上 方 で 合 体 す る よ う 、 ダ イ シ ン グ 形 状 と 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 条 件 と を 設 定 す る こ と で 、 ダ イ シ ン グ さ れ た 上 部 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 1 に は 貫 通 転 位 が 抑 制 さ れ た 領 域 を 形 成 す る （ 図 1 の （ d ) )。 図 2 は 基 板 1 の 段 差 の 側 面 に も ノ ッ フ ァ 層 2 が 形 成 さ れ る 場 合 を 示 す 。 こ れ も 図 1 の 場 合 と ほ ぽ 同 様 で あ る 。
図 5 は 基 板 1 に ノ ヅ フ ァ 層 2 を 形 成 し た の ち ダ イ シ ン グ す る 実 施 の 形 態 で あ る 。 ノ、' ッ フ ァ 層 2 が 形 成 さ れ て い な い 基板 1 の 段 差 の 底 面 及 び 側 面 で の 縦 方 向 成 長 は 無 い か 極 め て 遅 く 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 を 核 と し た 横 方 向 成 長 に よ り ダ イ シ ン グ.さ れ た 段 差 を 覆 う （ 図 5 の （ c ) 及 び （ d ) )。 図 2 の （ a ) の ダ イ シ ン グ の 幅 と 深 さ は 、 上 述 の よ う に 段 差 の 底 面 か ら 縦 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 2 が 段 差 を 埋 め る 前 に 、 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し て 縦 及 び 横 方 向 成 長 す る I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 層 3 1 が 段 差 の 上 部 を 覆 う よ う 決 定 さ れ る 。 図 2 の ( c ) で は 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 が 例 え ば { 1 1 一 2 0 } 面 で あ る 場 合 を 想 定 し て い る が 、 本 発 明 は 成 長 面 に 限 定 さ れ な レゝ 。
図 7 は 、 基 板 1 の 表 面 を 荒 ら し た の ち ノ ッ フ ァ 層 2 を 形 成 す る 実 施 の 形 態 で あ る 。 表 面 の 荒 れ た 部 分 A の 面 積 等 は 、 荒 れ た 部 分 A 上 に 形 成 さ れ た 、 表 層 に 均 一 な 単 結 晶 層 が で き ず 且 つ 成 長 速 度 が 遅 い ノ ッ フ ァ 層 2 2 上 を 、 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 1 を 核 と し た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 が 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し て 覆 う よ う 決 定 さ れ る 。
図 8 は 、 基 板 1 の 表 面 を 荒 ら し た の ち I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 直 接 形 成 す る 実 施 の 形 態 で あ る 。 表 面 の 荒 れ た 部 分 A の 面 積 等 は 、 荒 れ た 部 分 A 上 に 形 成 さ れ た 表 層 に 均 一 な 単 結 晶 層 が で き ず 且 つ 成 長 速 度 が 遅 い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 3 2 上 を 、 面 の 荒 れ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 3 1 が 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 し て 覆 う よ う 決 定 さ れ る 上 記 の 発 明 の 実 施 の 形 態 と し て は 、 次 の 中 か ら そ れ そ れ 選 択 す る こ と が で き る 。
基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 順 次 積 層 を 形 成 す る 場 合 は 、 基 板 と し て は サ フ ア イ ァ 、 シ リ コ ン （ S i )、 炭 ィ匕 ケ ィ 素 （ S i C )、 ス ピ ネ ル （ MgA l 20., )、 ZnO、 MgO そ の 他 の 無 機 結 晶 基 板 、 リ ン ィ匕 ガ リ ゥ ム 又 は 砒 化 ガ リ ゥ ム の よ う な I I I -V 族 ィ匕 合 物 半 導 体 あ る い は 窒 化 ガ リ ウ ム （ GaN ) . そ の 他 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 等 を 用 い る こ と が で き る 。
I Ί I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 方 法 と し て は 有 機 金 属 気 相 成 長 法 （ M0CVD 又 は M0VPE ) 力 s 好 ま し レ、 が 、 分 子 線 気 相 成 長 法 （ MB E )、 ハ ラ イ ド 気 相 成 長 法 （ Ha 1 i de VPE )、 液 相 成 長 法 （ LPE ) 等 を 用 い て も 良 く 、 各 層 を 各 々 異 な る 成 長 方 法 で 形 成 し て も 良 い 。
例 え ば サ フ ア イ ァ 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 積 層 す る 際 、 結 晶 性 良 く 形 成 さ せ る た め 、 サ フ ァ イ ア 基 板 と の 格 子 不 整 合 を 是 正 す べ く バ ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と が 好 ま し い 。 他 の 基 板 を 使 用 す る 場 合 も ノ ッ フ ァ 層 を 設 け る こ と が 望 ま し い 。 ノ ヅ フ ァ 層 と し て は 、 低 温 で 形 成 さ せ た I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 Al xGay l n ,— yN ( 0≤ x≤ 1 , 0≤ y≤ 1 , 0≤ x + y≤ 1 ) , よ り 好 ま し く は A 1 XG a i -xN ( 0≤ x≤ l ) が 用 い ら れ る 。 こ の ノ、' ッ フ ァ 層 は 単 層 で も 良 く 、 組 成 等 の 異 な る 多 重 層 と し て も 良 い 。 ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 方 法 は 、 380〜 420 °C の 低 温 で 形 成 す る も の で も 良 く 、 逆 に 1000〜 1180 °C の 範 囲 で 、 M O C V D 法 で 形 成 し て も 良 い 。 ま た 、 D C マ グ ネ ト ロ ン ス ノ ッ タ 装 置 を 用 い て 、 高 純 度 金 属 ア ル ミ ニ ウ ム と 窒 素 ガ ス を 原 材 料 と し て 、 リ ア ク テ ィ ブ ス ノ ッ タ 法 に よ り A 1 N か ら 成 る ノ' ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と も で き る 。 同 様 に 一 般 式 Al xGay In , _x _y N ( 0≤ x≤ 1 , 0≤ y≤ 1 , 0≤ x + y≤ K 組 成 比 は 任 意 ） の バ ッ フ ァ 層 を 形 成 す る こ と が で き る 。 更 に は 蒸 着 法 、 イ オ ン プ レ 一 テ ィ ン グ 法 、 レ 一 ザ ア ブ レ ー シ ヨ ン 法 、 Ε C R 法 を 用 レ、 る こ と が で き る 。 物 理 蒸 着 法 に よ る バ ッ フ ァ 層 は 、 200〜 600 °C で 行 う の が 望 ま し い 。 さ ら に 望 ま し. く は 300〜 500 °C で あ り 、 さ ら に 望 ま し く は 350〜 450 °C で あ る 。 こ れ ら の ス ノ ッ 夕 リ ン グ 法 等 の 物 理 蒸 着 法 を 用 い た 場 合 に は 、 ノ ッ フ ァ 層 の 厚 さ は 、 100〜 3000 A が 望 ま し い 。 さ ら に 望 ま し く は 、 100〜 500 A が 望 ま し く 、 最 も 望 ま し く は 、 100〜 300A で あ る 。 ま た 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 の 成 長 の 核 と な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 及 び / 又 は 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 バ ッ フ ァ 層 と 単 結 晶 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と を 1 周 期 と し て 、 多 重 周 期 形 成 し た 層 （ 基 底 層 ） と し て も 良 い 。 ま た 、 基 底 層 を 用 い る 場 合 は 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 の 核 と な る 層 と し て 、 最 上 層 は 単 結 晶 層 が よ り 望 ま し い 。
バ ッ フ ァ 層 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 の 成 長 の 核 と な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 層 、 及 び / 又 は 上 層 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 I I I 族 元 素 の 組 成 の 一 部 は 、 ボ ロ ン （ B )、 タ リ ゥ ム （ T 1 )で 置 き 換 え て も 、 ま た 、 窒 素 （ N )の 組 成 一 部 を リ ン （P )、 ヒ 素 （As )、 ア ン チ モ ン （ Sb )、 ビ ス マ ス （Bi ) で 置 き 換 え て も 本 発 明 を 実 質 的 に 適 用 で き る 。 ま た 、 こ れ ら 元 素 を 組 成 に 表 示 で き な い 程 度 の ド ー プ を し た も の で も 良 い 。 例 え ば 組 成 に ィ ン ジ ゥ ム （ I n )、 ヒ 素 （ A s )を 有 し な レ、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 で あ る A 1 x G a ,— x N ( 0 ≤ x≤ 1 ) に 、 ア ル ミ ニ ウ ム （Al )、 ガ リ ウ ム （Ga)よ り も 原 子 半 径 の 大 き な ィ ン ジ ゥ ム （ I n )、 又 は 窒 素 （ N )よ り も 原 子 半 径 の 大 き な （ A s )を ド ー ブ す る こ と で 、 窒 素 原 子 の 抜 け に よ る 結 晶 の 拡 張 歪 み を 圧 縮 歪 み で 補 償 し 結 晶 性 を 良 く し て も 良 い 。 こ の 場 合 は ァ ク セ プ タ 不 純 物 が I I I 族 原 子 の 位 置 に 容 易 に 入 る た め 、 p 型 結 晶 を ァ ズ グ ロ ー ン で 得 る こ と も で き る 。 こ の よ う に し て 結 晶 性 を 良 く す る こ と で 本 願 発 明 と 合 わ せ て 更 に 貫 通 転 位 を 1 0 0 乃 至 1 0 0 0 分 の 1 程 度 に ま で 下 げ る こ と も で き る 。 な お 、 発 光 素 子 と し て 構 成 す る 場 合 は 、 本 来 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 2 元 系 、 若 し く は 3 元 系 を 用 レヽ る こ と が 望 ま し レ 。
n 型 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 形 成 す る 場 合 に は 、 n 型 不 純 物 と し て 、 S i、 G e、 S e、 T e、 C 等 I V 族 元 素 又 は VI 族 元 素 を 添 力 Π す る こ と が で き る 。 ま た 、 p 型 不 純 物 と し て は 、 Zn、 Mg、 Be、 Ca、 Sr、 Ba 等 I I 族 元 素 又 は IV 族 元 素 を 添 力 Q す る こ と が で き る 。 こ れ ら を 複 数 或 い は n 型 不 純 物 と p 型 不 純 物 を 同 一 層 に ド 一 プ し て も 良 い 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 と し て は 成 長 面 が 基 板 に 垂 直 と な る も の が 望 ま し い が 、 基 板 に 対 し て 斜 め の フ ァ セ ッ ト 面 の ま ま 成 長 す る も の で も 良 い 。
横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 と し て は 、 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 の 少 な く と も 上 部 と 基 板 面 と は 垂 直 で あ る こ と が よ り 望 ま し く 、 更 に は い ず れ も I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の { 1 1 - 2 0 } 面 で あ る こ と が よ り 望 ま し い
エ ッ チ ン グ す る 際 は 、 深 さ と 幅 の 関 係 か ら 、 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 塞 が れ る よ う に 段 差 を 設 け る 。 こ の 時 、 異 な る 層 か ら の 縦 方 向 成 長 が 少 な く と も 初 期 段 階 に お い て 遅 い こ と も 利 用 す る 。
基 板 上 に 積 層 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 結 晶 軸 方 向 が 予 想 で き る 場 合 は 、 基 板 の 段 差 側 面 が I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 （{ 1 1 — 2 0 } 面 ） 又 は m 面 （{ 1 - 1 0 0 } 面 ） と 平 行 と な る よ う ス ト ラ イ ブ 状 に マ ス ク 或 い は ダ イ シ ン グ を 施 す こ と が 有 用 で あ る 。 な お 、 島 状 、 格 子 状 等 に 、 上 記 ス ト ラ イ プ 及 び マ ス ク を 任 意 に 設 計 し て 良 い 。 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 は 、 基 板 面 に 垂 直 な も の の 他 、 基 板 面 に 対 し 斜 め の 角 度 の 成 長 面 で も 良 い 。 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 と し て （ 1 1 — 2 0 ) 面 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 面 と す る に は 例 え ば ス ト ラ イ ブ の 長 手 方 向 は I I I 族 窒 化 物 系 ィ匕 合 物 半 導 体 層 の m 面 で あ る （ 1 — 1 0 0 ) 面 に 垂 直 と す る 。 例 え ば 基 板 を サ フ ァ イ ア の a 面 又 は c 面 と す る 場 合 は 、 ど ち ら も サ フ ァ イ ア の m 面 が そ の 上 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の a 面 と 通 常 一 致 す る の で 、 こ れ に 合 わ せ て ダ イ シ ン グ を 施 す 。 点 状 、 格 子 状 そ の 他 の 島 状 と す る 場 合 も 、 輪 郭 （ 側 壁 ） を 形 成 す る 各 面 が 上 方 に 形 成 さ れ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の { 1 1 - 2 0 } 面 と 一 致 す る こ と が 望 ま し レヽ 。
エ ッ チ ン グ マ ス ク は 、 酸 化 珪 素 （ S i 02 )、 窒 化 珪 素 （ S i 3 No )、 酸 化 チ タ ン （TiOx )、 酸 化 ジ ル コ ニ ウ ム （ ZrOx )等 の 酸 ィ匕 .物 、 窒 ィ匕 物 、 こ れ ら の 多 層 膜 を も ち レ、 る こ と が で き る 。 こ れ ら の 成 膜 方 法 は 蒸 着 、 ス パ ッ タ 、 C V D 等 の 気 相 成 長 法 の 他 、 任 意 で あ る 。
エ ッ チ ン グ を す る 場 合 は 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム ェ ヅ チ ン グ （ R I B E ) が 望 ま し レ、 が 、 任 意 の エ ッ チ ン グ.方 法 を 用 レヽ る こ と が で き る 。 ま た 、 ェ ヅ チ ン グ に 代 え て 、 ス ク ラ イ ビ ン グ 等 、 機 械 的 方 法 に よ り 段 差 を 形 成 じて も 良 い 。 表 面 を 荒 ら す 場 合 も 、 ス ク ラ イ ビ ン グ 、 ダ イ ヤ モ ン ド 力 ッ 夕 一 に よ る 鄞 描 き 等 、 任 意 で あ る 。
上 記 の 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 、 全 体 或 い は 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 中 心 と し て そ の 上 部 に F E T 、 発 光 素 子 等 の 半 導 体 素 子 を 形 成 す る こ と が で き る 。 発 光 素 子 の 場 合 は 、 発 光 層 は 多 重 量 子 井 戸 構 造（ M Q W )、 単 一 量 子 井 戸 構 造（ S Q W ) の 他 、 ホ モ 構 造 、 ヘ テ ロ 構 造 、 ダ ブ ル へ テ ロ 構 造 の も の が 考 え ら れ る が 、 p i n 接 合 或 い は p n 接 合 等 に よ り 形 成 し て も 良 い 。
上 述 の 、 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ た 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 例 え ば 基 板 1 、 ノ ッ フ ァ 層 2 及 び ダ イ シ ン グ に よ り 段 差 を 設 け た 貫 通 転 位 の 抑 制 さ れ て い な い 部 分 を 除 去 し て 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 と す る こ と が で き る 。 こ の 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 を 形 成 す る こ と が 可 能 で あ り 、 或 い は よ り 大 き な I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 結 晶 を 形 成 す る た め の 基 板 と し て 用 レ、 る こ と が で き る 。 除 去 方 法 と し て は 、 メ カ ノ ケ ミ カ ル ポ リ ヅ シ ン グ の 他 、 任 意 で あ る 。 本 発 明 の 適 用 と し て 、 基 板 処 理 に よ り 貫 通 転 位 の 少 な い 領 域 を 形 成 し た の ち 、 更 に 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 を 利 用 し て 、 貫 通 転 位 の 多 い 領 域 上 部 に 貫 通 転 位 の 少 な い 領 域 を 形 成 す る こ と も 本 発 明 に 包 含 さ れ る 。 例 え ば 本 発 明 の 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 4 の 手 段 に よ り 貫 通 転 位 の 少 な い 領 域 と 多 い 領 域 を 有 す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 貫 通 転 位 の 多 い 領 域 に マ ス ク を 形 成 し 、 マ ス ク を 形 成 し て い な い 貫 通 転 位 の 少 な い 領 域 表 面 を 核 と し て マ ス ク 上 部 を 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 覆 う こ と で 、 全 体 と し て 貫 通 転 位 の 少 な い I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 得 る こ と が で き る 。 そ の 他 、 貫 通 転 位 の 多 い 領 域 上 部 で の 第.2 の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 は 任 意 で あ る 。
以 下 、 発 明 の 具 体 的 な 実 施 例 に 基 づ い て 説 明 す る 。 実 施 例 と し て 発 光 素 子 を あ げ る が 、 本 発 明 は 下 記 実 施 例 に 限 定 さ れ る も の で は な く 、 任 意 の 素 子 に 適 用 で き る の 製 造 方 法 を 開 示 し て い る 。
本 発 明 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 は 、 有 機 金 属 化 合 物 気 相 成 長 法 （ 以 下 「 M0VPE」 と 示 す ） に よ る 気 相 成 長 に よ り 製 造 さ れ た 。 用 い ら れ た ガ ス は 、 ア ン モ ニ ア （ NH3 ) と キ ヤ リ ア ガ ス （H2 又 は N2 )と ト リ メ チ ル ガ リ ゥ ム （ Ga( C H3 ) , 以 下 「 TMG」 と 記 す ） と ト リ メ チ ル ア ル ミ ニ ウ ム （ A 1 ( CH , 以 下 「 TMA」 と 記 す ）、 ト リ メ チ ル イ ン ジ ゥ ム （ I n( CH3 ) , 以 下 「 TMI」 と 記 す ）、 シ ク ロ ペ ン タ ジ ェ ニ ル マ グ ネ シ ゥ ム （ Mg( C5H5 ) 2、 以 下 「 Cp2Mg」 と 記 す ） で あ る 。
〔 第 1 実 施 例 〕 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 を ダ イ シ ン グ に よ り 、 幅 10 m、 間 隔 10〃 m、 深 さ lO z m の ス ト ラ イ プ 状 の 段 差 を 形 成 し た 。 次 に 、 温 度 を 400 °C と し 、 H2 を 10L/min、 NH3 を 5 L/min、 TMA を 20〃 mo l/m i n で 約 3 分 間 供 給 し て A1N の ノ ヅ フ ァ 層 2 を 約 4 On m の 厚 さ に 形 成 し た 。 ノ ヅ フ ァ 層 2 は 基 板 1 の 段 差 の 主 に 上 段 面 と 底 面 に 形 成 さ れ た 。
次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/min、 NH 3 を 10L/min、 TMG を 5〃 mol/mi n で 導 入 し て 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り GaN 層 3 を 形 成 し た 。 こ の.時 、 主 に 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た )、 ッ フ ァ 層 2 1 か ら の 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た （ 図 1 の （ c ) )。 こ の の ち 、 H2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 mol/mi n で 導 入 し 、 GaN 層 3 を 成 長 さ せ 、 lO /z m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 の 、 基 板 1 の 深 さ 10 m の 段 差 の 底 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。 〔 第 2 実 施 例 〕
有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 400 °C と し 、 H2 を 10 L/min、 NH:i を 5L/min、 TMA を 20 mol/min で 約 3 分 間 供 給 し て A1N の ノ ッ フ ァ 層 2 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に ダ イ シ ン グ に よ り 、 幅 10〃 m、 間 隔 10 i m、 深 さ 10 〃 m の ス ト ラ イ プ 状 に 段 差 を 形 成 し た 。 ノ ッ フ ァ 層 2 は 基 板 1 の 段 差 の 上 段 面 の み に 残 っ た （ 図 5 の （ b ) )。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H 2 を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 5 / mo l/mi n で 導 入 し て 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り GaN 層 3 を 形 成 し た 。 こ の 時 、 主 に 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た バ ッ フ ァ 層 2 1 か ら の 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た （ 図 5 の （ c ) 及 び （ d ) )。 こ の の ち 、 H2 を 20L/mi n、 NH3 を 10L/min、 TMG を 300〃 m ol /min で 導 入 し 、 GaN 層 3 を 成 長 さ せ 、 10〃 m の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 の 、 基 板 1 の 深 さ 10 m の 段 差 の 底 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。
〔 第 3 実 施 例 〕
有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 净 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ア イ ァ 基 板 1 を 反 応 性 イ オ ン ビ ー ム エ ッ チ ン グ （ R I B E ) を 用 レヽ た 選 択 ド ラ イ エ ッ チ ン グ に よ り 、 幅 10 m、 間 隔 10〃 m、 ス ト ラ イ ブ 状 に 短 時 間 エ ッ チ ン グ し 、 面 荒 れ を 起 こ し た 。 次 に 、 温 度 を 400 °C と し 、 Hz を 10L/min、 NH3 を 5L/min、 TMA を 20〃 mol/min で 約 3 分 間 供 給 し て A1N の ノ ッ フ ァ 層 2 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た バ ッ フ ァ 層 2 は 面 荒 れ の 部 分 2 2 と 面 荒 れ で な い 部 分 2 2 で 表 面 の モ ホ ロ ジ 一 が 異 な っ た （ 図 7 の （ b ) )。
次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H を 20L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 5〃 mol/min で 導 入 し て 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り GaN 層 3 を 形 成 し た 。 こ の 時 、 主 に 面 荒 れ で な い 部 分 2 1 か ら の 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 面 荒 れ の 部 分 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た （ 図 7 の （ c ) 及 び （ d ) )。 こ の の ち 、 H2 を 20L/min、 ΝΗ3 を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 GaN 層 3 を 成 長 さ せ 、 3 m の 厚 さ と し た 。 G aN 層 3 の 、 基 板 1 の 深 さ 10 m の 段 差 の 底 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。
〔 第 4 実 施 例 〕
本 実 施 例 で は 、 図 1 2 の よ う な ノ ッ フ ァ 層 と 単 結 晶 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 と を 1 周 期 と し て 、 多 重 周 期 形 成 し た 層 （ 基 底 層 ） を 用 い た 。 有 機 洗 浄 及 び 熱 処 理 に よ り 洗 浄 し た a 面 を 主 面 と し 、 単 結 晶 の サ フ ァ イ ア 基 板 1 上 に 、 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H 2 を 10 L / m i n、 NH3 を 5L/mi n、 TMA を 20 mo l /m i n で 約 3 分 間 供 給 し て 第 1 の A 1 N 層 2 1 1 を 約 40 n m の 厚 さ に 形 成 し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1000 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/m in、 NH3 を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mo l /mi n で 導 入 し 、 fl莫 厚 約 0.3 / Π1 の GaN層 2 1 2 を 形 成 し た 。次 に 温 度 を 400 °C ま で 低 下 さ せ て 、 H2 を 10L/mi n、 NH3 を 5L/mi n、 TMA を 1 O z mo l /mi n で 約 3 分 間 供 給 し て 第 2 の A 1 N 層 2 1 3 を 約 40nm の 厚 さ に 形 成 し た 。 こ う し て 、 膜 厚 約 40nm の 第 1 の A 1 N 層 2 1 1 、 膜 厚 約 0.3〃 m の GaN 層 2 1 2 、 膜 厚 約 40nm の 第 2 の A1 N 層 2 1 3 か ら 成 る 基 底 層 2 0 を 形 成 し た 。
次 に 、 第 2 実 施 例 と 同 様 に 、 ダ イ シ ン グ に よ り 段 差 を 形 成 し た 。 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の ダ イ シ ン グ 深 さ を 10〃 m と し た 。 次 に 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/mi n、 NH ;i を 10L/mi n、 TMG を 5〃 mo l /mi n で 導 入 し 、 GaN 層 3 を 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 に よ り 形 成 し た 。 こ う し て 主 に 段 差 の 上 段 面 に 形 成 さ れ た 基 底 層 2 0 を 核 と し て 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な っ た 。 こ の の ち 、 H2 を 20L/m i n、 NH3 を 10L/mi n、 TMG を 300〃 mo l /m i n で 導 入 し 、 GaN 層 3 を 成 長 さ せ 、 GaN 層 3 を 10〃 m .の 厚 さ と し た 。 GaN 層 3 の 、 サ フ ァ イ ア 基 板 1 の 深 さ 10〃 m の 段 差 の 底 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 は 、 段 差 の 上 段 面 上 方 に 形 成 さ れ た 部 分 に 比 し て 貫 通 転 位 が 著 し く 抑 え ら れ た 。
〔 第 5 実 施 例 〕
第 1 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノヽ 上 に 、 図 1 3 の よ う な レ ー ザ ダ イ オ ー ド （ L D ) 1 0 0 を 次 の よ う に し て 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 3 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン （ S i H ., ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 を シ リ コ ン （ S i ) ド 一 プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 段 差 を 有 す る サ フ ァ イ ア 基 板 1 と 段 差 の 上 段 面 及 び 底 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 及 び 段 差 を 埋 め て い る 部 分 の GaN 層 3 を 併 せ て 、 ウ エ ノヽ 1 0 0 0 と 記 載 し 、 そ れ 以 外 の GaN 層 3 を GaN 層 1 0 3 と 記 載 す る 。
段 差 を 有 す る サ フ ァ イ ア 基 板 、 A1 N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 、 そ の 段 差 を 覆 う n 型 GaN 層 か ら 成 る ウ エ ノヽ 層 1 ◦ 0 0 と n 型 GaN 層 1 0 3 に 、 シ リ コ ン （ S i ) ド 一 プ の Al。 . 0 8 Ga。 . 3 2 N 力 ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 1 0 4 、 シ リ コ ン （ S i ) ド 一 プ の GaN か ら 成 る n ガ イ ド 層 1 0 5 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 1 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム （ Mg ) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p ガ ィ ド 層 1 0 7 、 マ グ ネ シ ウ ム （ M g ) ド 一 プ の A 1。 . 。 8 G a。 . 9 2 N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 1 0 8 、 マ グ ネ シ ウ ム （Mg) ド ー プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 1 0 9 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 1 0 9 上 に 金 （Au )か ら 成 る 電 極 1 1 0 A を 、 2 段 の GaN 層 と . n 型 GaN 層 の 合 計 3 段 の GaN 層 1 0 3 が露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ ニ ゥ ム （ A 1 )か ら 成 る 電 極 1 1 0 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た レ ー ザ ダ イ オ ー ド （ L D ) は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。
〔 第 6 実 施 例 〕
第 1 実 施 例 と 同 様 に 形 成 し た ウ エ ノ、 上 に 、 図 1 4 の よ う な 発 光 ダ イ オ ー ド （ L E D ) 2 0 0 を 次 の よ う に し て 形 成 し た 。 但 し 、 G a N 層 3 の 形 成 の 際 、 シ ラ ン （ S i H 4 ) を 導 入 し て 、 GaN 層 3 を シ リ コ ン （ Si ) ド 一 プ の n 型 GaN か ら 成 る 層 と し た 。 尚 、 図 を 簡 略 と す る た め 、 段 差 を 有 す る サ フ ァ イ ア 基 板 1 と 段 差 の 上 段 面 及 び 底 面 に 形 成 さ れ た ノ ッ フ ァ 層 2 及 び 段 差 を 埋 め て い る 部 分 の GaN 層 3 を 併 せ て 、 ウ エ ノヽ 2 0 0 0 と 記 載 し 、 そ れ 以 外 の GaN 層 3 を GaN 層 2 0 3 と 記 載 す る 。
サ フ ァ イ ア 基 板 、 A1N か ら 成 る ノ ッ フ ァ 層 、 段 差 を 埋 め る GaN 層 か ら 成 る ウ エ ノ、 2 0 0 0 と n 型 GaN 層 2 0 3 上 に 、 シ リ コ ン （ Si ) ド 一 プ の Al。 . 。 《Ga。. 9 2N か ら 成 る n ク ラ ッ ド 層 2 0 4 、 発 光 層 2 0 5 、 マ グ ネ シ ウ ム （Mg) ド — プ の Aし， 。 8Ga。 . 9 2N か ら 成 る p ク ラ ッ ド 層 2 0 6 、 マ グ ネ シ ゥ ム （Mg) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 2 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 2 0 7 上 に 金 （ A u ) か ら 成 る 電 極 2 0 8 八 を 、 6&1^ 層 と 1 型 GaN 層 の 2 段 の G aN層 2 0 3 が 露 出 す る ま で 一 部 エ ッ チ ン グ し て ア ル ミ 二 ゥ ム （A1 )か ら 成 る 電 極 2 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 発 光 ダ イ オ ー ド （ L E D ) は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。 .
〔 第 7 実 施 例 〕
本 実 施 例 で は 基 板 と し て シ リ コ ン （ S i )基 板 を 用 い た 。 シ リ コ ン （ S i )基 板 3 0 1 を エ ッ チ ン グ に よ り 幅 10〃 m、 間 隔 10〃 m、 深 さ 10〃 111 の ス ト ラ イ プ 状 に エ ッ チ ン グ し た 。 次 に シ リ コ ン 基 板 3 0 1 の 温 度 を 1150 °C に 保 持 し 、 H2 を 20L/min、 1^113 を 10L/min、 TMG を 5〃 mol/mi n、 TMA を 0.5 m 01 / m i n、 H 2 ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た た シ ラ ン （ S i H- )を 0.01〃 mo l/niin で 供 給 し 、 シ リ コ ン 基 板 の 段 差 の-上 段 面 、 側 面 、 底 面 か ら n _ A 1。 . ， 5 G a。 . 8 5 N 層 を 縦 及 び 横 方 向 成 長 さ せ た 。 こ う し て 主 に 上 段 面 を 核 と す る 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 に よ り 段 差 が 覆 わ れ 、 表 面 が 平 坦 と な つ た の ち 、 H2 を 10L/min、 NH3 を 10L/min、 TMG を 100〃 m ol/min、 TMA を 10〃 mol /min、 H ガ ス に よ り 希 釈 さ れ た た シ ラ ン （ SiH4 )を 0.2〃 mol /min で 供 給 し 、 n- Al。. 1 5Ga。 . 8 5N 層 を 成 長 さ せ 、 3〃 m の 厚 さ と し た 。 以 下 、 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 と 11 - 1。. 1 56&。 . 8 5 層 3 0 2 を 併 せ て ウ ェ ハ 3 0 0 0 と 記 載 す る 。
上 記 の よ う に ウ エ ノヽ 3 0 0 0 ( 段 差 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 3 0 1 と そ の 上 に 形 成 さ れ た n-Al。. 1 !;Ga。. 8 SN 3 0 2 ) 上 に シ リ コ ン （ S i ) ド 一 プ の G a N か ら 成 る n ガ イ ド 層 3 0 3 、 M Q W 構 造 の 発 光 層 3 0 4 、 マ グ ネ シ ウ ム （M g) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p ガ イ ド 層 3 0 5 、 マ グ ネ シ ゥ ム （Mg) ド 一 プ の 1。 . 。 86&。. 。 21^ か ら 成 る ク ラ ッ ド 層 3 0 6 、 マ グ ネ シ ウ ム （Mg) ド 一 プ の GaN か ら 成 る p コ ン タ ク ト 層 3 0 7 を 形 成 し た 。 次 に p コ ン タ ク ト 層 3 0 7 上 に 金 （ A u )か ら 成 る 電 極 3 0 8 A を 、 シ リ コ ン 基 板 3 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム （A1 )か ら 成 る 電 極 3 0 8 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 図 1 5 の レ ー ザ ダ イ オ ー ド ( L D ) 3 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た 。
〔 第 8 実 施 例 〕
'本 実 施 例 で も 基 板 と し て シ リ コ ン （ S i )基 板 を 用 い た 。 第 7 実 施 例 の 段 差 を 有 す る シ リ コ ン 基 板 3 0 1 に 形 成 さ れ た n - A 1。 . ， 5 G a。 . 8 5 N 層 3 0 2 と 同 様 に 、 段 差 を 有す る シ リ コ ン 基 板 4 0 1 と そ の 上 に 形 成 さ れ た n - A 1。 . ， 5 G a 8 5N 層 4 0 2 の ウ エ ノヽ 4 0 0 0 を 用 意 し 、発 光 層 4 0 3 、 マ グ ネ シ ウ ム （Mg) ド 一 プ の Al。. 1 5Ga。 . 8 SN 力 ら 成 る p ク ラ ヅ ド 層 4 0 4 を 形 成 し た 。 次 に p ク ラ ッ ド 層 4 0 4 上 に 金 （Au)か ら 成 る 電 極 4 0 5 A を 、 シ リ コ ン 基 板 4 0 1 裏 面 に ア ル ミ ニ ウ ム （A1 )か ら 成 る 電 極 4 0 5 B を 形 成 し た 。 こ の よ う に し て 形 成 し た 図 1 6 の 発 光 ダ イ ォ 一 ド （ L E D ) 4 0 0 は 素 子 寿 命 及 び 発 光 効 率 が 著 し く 向 上 し た
〔 エ ッ チ ン グ の 変 形 〕
ま た 、 図 1 7 は 、 島 状 に 段 差 の 上 段 、 或 い は 面 荒 れ 部 分 B と 面 荒 れ を 起 こ さ な い 部 分 を 形 成 す る 例 で あ る 。 図 1 7 の （ a ) は 、 外 周 を も 示 し て い る が 、 こ れ は 理 解 の σ3
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§ ^ 図 Η-

Claims

請 求 の 範 囲
1 . 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 削 り 、 前 記 基 板 面 に 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 3 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 上 面 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 前 記 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
2 . 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 IJ り 前 記 基 板 面 に 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ ブ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
3 . 基 板 上 に ノ1 ί ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 IJ り 前 記 基 板 面 に 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 ノ ' ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ て 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 、 削 ら れ な か つ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 バ ッ フ ァ 層 上 の 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
4 . 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 と 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖リ り 、 前 記 基 板 面 に 前 記 Λ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 、 前 記 ノ、' ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ て い な い 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 、 肖 U ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 バ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ビ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法
5 . 基 板 上 に ノ、' ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 縦 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 さ せ て 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 と 前 記 ノ ッ フ ァ 層 と 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 を 肖 |J り 、 前 記 基 板 面 に 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 と 前 記 ノ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ た 上 段 と 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 及 び 前 記 バ ッ フ ァ 層 の 形 成 さ れ て い な い 下 段 と の 段 差 を 設 け る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 、 肖 IJ ら れ な か っ た 表 面 に 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 バ ッ フ ァ 層 上 の 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 基 板 の 段 差 の 下 段 上 方 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
6 . 基 板 上 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 .前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 前 言己 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 前 記 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 前 記 基 板 に 形 成 し 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 に 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ェ 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
7 . 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 前 記 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 し 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て レヽ な い 部 分 に 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 に 形 成 さ れ た 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 を も .覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
8 . 基 板 上 に バ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物， 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 基 板 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 前 記 基 板 表 面 に 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 し 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 と 、 前 記 ノ、' ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て レ、 な い 部 分 と を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 )、 ッ フ ァ 層 が 充 分 に 形 成 さ れ た 部 分 に I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 基 板 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 に 形 成 さ れ た 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 バ ッ フ ァ 層 上 の 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 を 核 と し て 、 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ て い な い 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
9 . 基 板 上 に ノ ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る
1 0 工 程 と 、 前 記 ノ、' ッ フ ァ 層 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ 、 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 形 成 す る 表 面 処 理 ェ 程 と 、 前 記 平 滑 度 を 悪 化 さ せ て い な い 部 分 の 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 核 と し て
1. 5 所 望 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ た 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る 工 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と. す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 0 . 基 板 上 に ノ、' ッ フ ァ 層 を 介 し て I I I 族 窒 化 物 系 化
20 合 物 半 導 体 を 成 長 さ せ る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に お い て 、 前 記 ノ ッ フ ァ 層 を 前 記 基 板 に 形 成 す る 工 程 と 、 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 前 記 バ ッ フ ァ 層 上 に 形 成 す る 工 程 と 、 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 表 面 の 少 な く と も 一 部 の 平 滑 度 を 悪 化 さ 5 せ 、 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 単 結 晶 層 が 充 分 に は 形 成 さ れ な い 部 分 を 形 成 す る 表 面 処 理 工 程 と 、 前 記 平 滑 度 の 悪 ィ匕 し て い な い 部 分 の 、 点 状 、 ス ト ラ イ プ 状 又 は 格 子 状 等 の 島 状 態 の 前 記 第 1 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 核 と し て 、 前 記 第 2 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 を 、 前 記 バ ッ フ ァ 層 の 平 滑 度 を 悪 化 さ せ た 部 分 を も 覆 う よ う 、 縦 及 び 横 方 向 ェ ピ タ キ シ ャ ル 成 長 さ せ る ェ 程 と を 有 す る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 。
1 1 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ 力 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 形 成 さ れ た こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 素 子 。
1 2 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に よ り 製 造 し た 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 の 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 に 、 異 な る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 層 を 積 層 す る こ と に よ り 得 ら れ る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 発 光 素 子 。
1 3 . 請 求 項 1 乃 至 請 求 項 1 0 の い ず れ か 1 項 に 記 載 の I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 の 製 造 方 法 に 加 え て 、 横 方 向 ェ ピ 夕 キ シ ャ ル 成 長 し た 部 分 の 上 層 以 外 を 略 全 部 除 去 す る こ と に よ り 、 前 記 I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 を 得 る こ と を 特 徴 と す る I I I 族 窒 化 物 系 化 合 物 半 導 体 基 板 の 製 造 方 法 。
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