TOP > 国内特許検索 > 半導体部材の製造方法

半導体部材の製造方法 実績あり

国内特許コード P160013076
整理番号 H18-009D
掲載日 2016年6月29日
出願番号 特願2006-002972
公開番号 特開2007-184504
登録番号 特許第4915009号
出願日 平成18年1月10日(2006.1.10)
公開日 平成19年7月19日(2007.7.19)
登録日 平成24年2月3日(2012.2.3)
発明者
  • 徳満 洋司
  • 只友 一行
  • 星野 勝之
  • 田口 常正
  • 久保 秀一
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 半導体部材の製造方法 実績あり
発明の概要 【課題】凹凸を有する基板の凸部からの結晶の成長と凹部からの結晶の成長とが交差することを防止して、表面の転位密度が低い半導体部材を得る。
【解決手段】この製造方法は、凹部10r及び凸部10pを有する基板10を準備する準備工程と、凸部10pの上に第1半導体11を成長させる第1成長工程と、第1半導体11から少なくとも横方向に第2半導体13を成長させる第2成長工程とを含む。凹部10rの底面から凸部10pの上面までの距離gは、凹部10rの幅aと等しいかそれより大きい。
【選択図】 図2
従来技術、競合技術の概要


現在、III族窒化物半導体デバイスの多くは、サファイア基板又は炭化珪素(SiC)基板等の基板上にIII族窒化物をヘテロエピタキシャル成長させることによって実現されている。しかし、III族窒化物の結晶とサファイア基板又は炭化珪素(SiC)基板等の基板との間には、大きな格子定数差、熱膨張係数差がある。このために、基板界面に非常に高密度の転位(dislocation)が発生し、この転位が貫通転位(threading dislocation)となって半導体表面にまで達する。したがって、例えば、LEDのような発光素子を作製した場合において、発光素子の重要部分である活性層中に高密度の貫通転位が残存することになる。特に、短波長LEDにおいては、貫通転位が非発光中心として働くため、発光効率向上のためには、この転位の低減が不可欠である。



基板面に沿った横方向成長を利用して、結晶欠陥の少ないIII族窒化物半導体を形成する方法が報告されている。例えば、非特許文献1、特許文献1、特許文献2、特許文献3に開示されている方法では、基板、又は基板上に成長させたIII族窒化物半導体層の上に、窓部を有するストライプ状のマスク層を形成し、気相成長条件を調整することで窓部にファセット構造を形成し、転位の伝播方向を横方向に曲げる。次に、成長条件を変更して、隣接する半導体層と会合するまで横方向成長を継続する。会合部分の下には空隙が形成され、横方向に伝播した転位は、この空隙で終端される。したがって、III族窒化物半導体の表面には転位が伝播しにくく、低転位密度の表面が得られる。



基板上にマスクを形成し、マスクの間の窓部にAlを含むIII族窒化物半導体、例えば、AlGaNを選択的に成長させようとしても、非特許文献2に開示されているように、AlGaNは、窓部からは単結晶構造として成長するが、マスク上には多結晶構造として堆積してしまう。この多結晶構造のAlGaNは、窓部から結晶性の良いAlGaNが横方向に成長することを妨げる。また、非特許文献3によると、マスクレスペンデオエピタキシーによる半導体の成長においても、サファイア基板上に半導体の多結晶が堆積し、結晶性の良い半導体の横方向成長が阻害される。III族窒化物半導体において、Al濃度が高くなると、このような問題が顕在化する。



特許文献5、特許文献6、特許文献7、非特許文献4には、凹凸基板の凸部の幅を1μmより小さくし、凸部上方から専ら横方向に半導体を成長させることによって表面を平坦化する方法が開示されている。この方法では、凹部への原料供給が抑制されるため、凹部内では殆ど半導体が成長しない。更に、この方法は、マスクレスの方法であるため、Alを含んだ窒化物半導体の成長におけるマスク上への多結晶構造の成長の問題がないしかしながら、この方法では、凸部上にはファセットを形成しないため、凸部上には多数の貫通転位が残存する。たとえ凸部幅を1μmより小さくしても、半導体表面には高密度欠陥部と低密度欠陥部が周期的に存在する。
【特許文献1】
特開2002-170778号公報
【特許文献2】
特開2003-77847号公報
【特許文献3】
特開2003-124124号公報
【特許文献4】
特許第3556916号公報
【特許文献5】
特許第3441415号公報
【特許文献6】
特許第3471700号公報
【特許文献7】
特開2004-6931号公報
【非特許文献1】
Y. Honda et al., Jpn. J. Appl. Phys. 40 (2001) L309
【非特許文献2】
T. Detchprohm et al., Phys. Stat. Sol. A 188 (2001) 799
【非特許文献3】
T. M. Katona et al., Appl. Phys. Lett. 84 (2004) 5025
【非特許文献4】
S. Heikman et al., Jpn. J. Appl. Phys. 44 (2005) L405
【非特許文献5】
C. Chen et al., Jpn. J. Appl. Phys. 42 (2003) L818
【非特許文献6】
B. A. Haskell et al., Appl. Phys. Lett. 86 (2005) 11917

産業上の利用分野


本発明は、半導体部材製造方法に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
半導体部材の製造方法であって、
複数の凹部及び複数の凸部を有する基板を準備する準備工程と、
前記複数の凸部のそれぞれの上にIII族窒化物半導体を含む第1半導体をそのa面を上面として成長させ、これにより互いに離隔した複数の前記第1半導体を形成する第1成長工程と、
複数の前記第1半導体のそれぞれから少なくとも横方向にIII族窒化物半導体を含む第2半導体を成長させる第2成長工程と、
を含み、前記凹部の底面から前記凸部の上面までの距離が前記凹部の幅と等しいかそれより大きく、
前記第1成長工程で成長させる複数の前記第1半導体のそれぞれの断面が形形状を有前記第2成長工程では、複数の前記第1半導体の各々の一方の側面からの成長が他方の側面からの成長よりも支配的になる条件で前記第2半導体を成長させる、
ことを特徴とする半導体部材の製造方法。

【請求項2】
前記第1成長工程では、前記凹部にも半導体が成長することを特徴とする請求項1に記載の半導体部材の製造方法。

【請求項3】
前記第2半導体の表面に凹部及び凸部を含む凹凸を形成する加工工程と、
前記第2半導体の凸部から少なくとも横方向に第3半導体を成長させる第3成長工程と、
を更に含むことを特徴とする請求項1又は2に記載の半導体部材の製造方法。

【請求項4】
前記加工工程では、前記基板の凸部の上に前記第2半導体の凹部を形成することを特徴とする請求項3に記載の半導体部材の製造方法。

【請求項5】
前記第1、第2半導体は、Alを含むIII族窒化物半導体を含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体部材の製造方法。

【請求項6】
発光デバイスを形成する工程を更に含むことを特徴とする請求項1乃至のいずれか1項に記載の半導体部材の製造方法。
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

※ 画像をクリックすると拡大します。

JP2006002972thum.jpg
出願権利状態 登録
山口TLOは平成11年11月に山口大学の教官50名の出資により設立された、リエゾン一体型のTLO活動会社です。山口大学を主とし、山口県内の大学・高専の研究成果をご紹介致します。特許の内容に興味を持たれた方は、下記までご連絡ください。


PAGE TOP

close
close
close
close
close
close
close