JP4400864B2 - Manufacturing method of semiconductor light emitting device - Google Patents
Manufacturing method of semiconductor light emitting device Download PDFInfo
- Publication number
- JP4400864B2 JP4400864B2 JP2003428468A JP2003428468A JP4400864B2 JP 4400864 B2 JP4400864 B2 JP 4400864B2 JP 2003428468 A JP2003428468 A JP 2003428468A JP 2003428468 A JP2003428468 A JP 2003428468A JP 4400864 B2 JP4400864 B2 JP 4400864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nitride
- layer
- etching
- light emitting
- based semiconductor
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Semiconductor Lasers (AREA)
- Led Devices (AREA)
Description
本発明は半導体発光素子の製造方法に関し、とくに基板上にエピタキシャル成長した窒化物系半導体層の一部ならびに当該基板を除去することにより発光ダイオードとして用いた際に半導体層または基板が吸収していた短波長側の光を取り出すことのできるようにした半導体発光素子の製造方法に関するものである。 The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device, and more particularly, a short portion of a semiconductor layer or a substrate absorbed when used as a light emitting diode by removing a part of a nitride semiconductor layer epitaxially grown on the substrate and removing the substrate. The present invention relates to a method for manufacturing a semiconductor light emitting device capable of extracting light on the wavelength side.
窒化物系半導体、たとえば窒化ガリウム(GaN)は、禁制帯幅が3.4eVと大きく、かつ直接遷移型であることから青色発光素子材料に用いられている。 Nitride-based semiconductors such as gallium nitride (GaN) are used as blue light-emitting element materials because they have a large forbidden band of 3.4 eV and are directly transitional.
そして、このような青色発光素子材料により構成した発光デバイスによれば、その材料にてエピタキシャル成長で作製している。 And according to the light emitting device comprised with such a blue light emitting element material, it is produced by the epitaxial growth with the material.
ところで、基板材料としては、成長させるエピタキシャル層と同じ物質のバルク結晶を用いることが望ましい。 By the way, it is desirable to use a bulk crystal of the same material as the epitaxial layer to be grown as the substrate material.
しかしながら、窒化ガリウム(GaN)のような結晶は、窒素の解離圧が高いことに起因してバルク結晶を作製することが非常に難しく、これにより、GaN単結晶基板上にエピタキシャル成長を行い、素子構造を作成することが困難であった。 However, crystals such as gallium nitride (GaN) are extremely difficult to produce bulk crystals due to the high dissociation pressure of nitrogen, which allows epitaxial growth on a GaN single crystal substrate, resulting in a device structure It was difficult to create.
これに対し、従来、サファイア(Al2O3)、シリコン(Si)、シリコンカーバイト(SiC)、酸化亜鉛(ZnO)等からなる基板を用いられていた。そして、窒化物系半導体と格子定数や熱膨張係数などの物理的性質や化学的性質が異なるかかる基板上に窒化物系半導体層をエピタキシャル成長して発光素子構造の作製が行われている。 On the other hand, a substrate made of sapphire (Al 2 O 3 ), silicon (Si), silicon carbide (SiC), zinc oxide (ZnO) or the like has been used. A light emitting device structure is manufactured by epitaxially growing a nitride semiconductor layer on a substrate having a physical property or chemical property such as a lattice constant or a thermal expansion coefficient different from that of a nitride semiconductor.
また、ここで特に付け加えておかなければならないのは、物質はその禁制帯よりも大きなエネルギーを持つ光を吸収してしまう点である。 It should also be added here that the substance absorbs light having energy larger than its forbidden band.
すなわち、内部量子効率の高い半導体発光ダイオードあるいは半導体レーザーを作成したとしても、必要な波長のエネルギーが前記半導体を構成する物質の禁制帯より大きなエネルギーを有する場合、前記半導体の吸収により外部量子効率の飛躍的な向上は望めないという課題がある。 That is, even when a semiconductor light emitting diode or semiconductor laser having a high internal quantum efficiency is produced, if the energy of the required wavelength is larger than the forbidden band of the material constituting the semiconductor, the absorption of the semiconductor causes the external quantum efficiency. There is a problem that dramatic improvement cannot be expected.
図1は発光素子の一例である(非特許文献1参照)。 FIG. 1 illustrates an example of a light-emitting element (see Non-Patent Document 1).
同図は従来の窒化物系半導体レーザの概略断面図であり、この窒化物系半導体レーザ構造によれば、有機金属化学気相成長法(MOVPE)を用いて作製している。 This figure is a schematic cross-sectional view of a conventional nitride-based semiconductor laser, and this nitride-based semiconductor laser structure is fabricated using metal organic chemical vapor deposition (MOVPE).
1は(0001)面を表面とするサファイア基板であり、このサファイア基板1上に低温で30nmの厚さのアンドープ窒化ガリウム(GaN)バッファ層2を形成する。
次にシリコン(Si)を添加した3μmの厚さのn型GaNコンタクト層3、Siを添加した0.1μmの厚さのn型In0.2Ga0.8N層4、Siを添加した0.4μmの厚さのn型Al0.15Ga0.85Nクラッド層5、Siを添加した0.1μmの厚さのn型GaN光ガイド層6、2.5nmの厚さのアンドープIn0.2Ga0.8N量子井戸層と5nmの厚さのアンドープIn0.05Ga0.95N障壁層からなる26周期の多重量子井戸構造活性層7、マグネシウム(Mg)を添加した20nmの厚さのp型Al0.2Ga0.8N層8、Mgを添加した0.1μmの厚さのp型GaN光ガイド層9、Mgを添加した0.4μmの厚さのp型Al0.15Ga0.8Nクラッド層10、Mgを添加した0.5μmの厚さのp型GaNコンタクト層11を順次形成する。
Next, an n-type
そして、p型のGaNコンタクト層11上にニッケル(Ni)−金(Au)からなるp型電極12、n型GaNコンタクト層3にチタン(Ti)−アルミニウム(Al)からなるn型電極13を形成する。
しかしながら、このような構造を有する発光素子は、面発光レーザーや半導体発光素子など、基板に垂直な方向に発生した光を取り出したい場合に、とくに素子を構成する物質の光吸収の影響を受けてしまう。 However, a light emitting device having such a structure is affected by light absorption of a substance constituting the device, particularly when it is desired to extract light generated in a direction perpendicular to the substrate, such as a surface emitting laser or a semiconductor light emitting device. End up.
本発明の目的は、基板上に成長した窒化物系半導体層又は窒化物系半導体素子構造から基板の一部または全部を除去するとともに、半導体発光層が発した光を吸収する窒化物系半導体層の一部または全部を除去し、これによって外部量子効率を向上させた半導体発光素子を提供することにある。 An object of the present invention is to remove a part or all of a substrate from a nitride-based semiconductor layer or nitride-based semiconductor element structure grown on the substrate, and to absorb the light emitted from the semiconductor light-emitting layer. It is an object of the present invention to provide a semiconductor light emitting device in which part or all of the above is removed, thereby improving the external quantum efficiency.
本発明の半導体発光素子の製造方法は、順次下記(1)〜(3)の各工程を経ることを特徴とする。
(1)・・・ZrB 2 からなる単結晶基板上にGaNからなる窒化物系半導体層と発光層とを順次形成する。
The method for producing a semiconductor light emitting device of the present invention is characterized by sequentially performing the following steps (1) to (3).
(1) ··· Zr B 2 or Ranaru sequentially forming a nitride-based semiconductor layer and a luminescent layer made of GaN on a single crystal substrate.
(2)・・・前記単結晶基板を、フッ硝酸を用いたエッチングにより除去する。 ( 2 ) ... The single crystal substrate is removed by etching using hydrofluoric acid .
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。 ( 3 ) ... A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing .
本発明の他の半導体発光素子の製造方法は、前記(3)工程は、前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去することにより発光層を露出させることを特徴とする。 In another method for producing a semiconductor light emitting device of the present invention, the step (3) is characterized in that the light emitting layer is exposed by removing a part of the nitride semiconductor layer by etching or polishing .
また、本発明の他の半導体発光素子の製造方法は、前記(3)工程において、前記窒化物系半導体層の一部をエッチングで除去した後、エッチングにより残った前記窒化物半導体層の面を平坦化することを特徴とする。 According to another method of manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, in the step ( 3 ) , after removing a part of the nitride semiconductor layer by etching, the surface of the nitride semiconductor layer remaining by etching is removed. It is characterized by flattening .
また、前記(2)工程において、前記エッチングのエッチング液の温度を15℃以上とすることを特徴とする。 Further, in the step (2), the temperature of the etchant for the etching is set to 15 ° C. or higher .
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、順次下記(1)〜(4)の各工程を経ることを特徴とする。
(1)・・・ZrB 2 からなる単結晶基板上にGaNからなる窒化物系半導体層を形成する。
In addition, the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention is characterized by sequentially passing through the following steps (1) to (4).
(1) ··· Zr B 2 or Ranaru forming a nitride-based semiconductor layer made of GaN on a single crystal substrate.
(2)・・・前記単結晶基板を、フッ硝酸を用いたエッチングにより除去する。 (2) ... wherein the single crystal substrate, more removed etching grayed using hydrofluoric nitric acid.
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。 (3) A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing.
(4)・・・前記(3)工程により得られた窒化物系半導体層の上に発光層を形成する。 (4) forming the light-emitting layer over the ... previous SL (3) nitride obtained by the process-based semiconductor layer.
また、本発明の半導体発光素子の製造方法は、前記(2)工程において、前記エッチングのエッチング液の温度を15℃以上とすることを特徴とする。 The method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention is characterized in that, in the step (2), the temperature of the etching solution for the etching is 15 ° C. or higher .
本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、前記構成に示すごとく、XB2(X=Zr,Ti)からなる単結晶基板上に窒化物系半導体層と発光層とを順次形成する、という(1)工程と、前記単結晶基板をエッチングもしくは研磨により除去する、という(2)工程を経ることで、その基板の一部または全部を取り除くことにより、これまで半導体発光層自身の吸収のため利用できなかった短波長側の光の外部量子効率が高まる。 According to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, as shown in the above configuration, a nitride-based semiconductor layer and a light emitting layer are sequentially formed on a single crystal substrate made of XB 2 (X = Zr, Ti). For absorption of the semiconductor light emitting layer itself by removing part or all of the substrate by (1) step and (2) step of removing the single crystal substrate by etching or polishing. The external quantum efficiency of light on the short wavelength side that could not be used is increased.
また、前述したごとく、前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する、という(3)工程を経ることで、その一部または全部を取り除くことにより、これまで半導体発光層自身の吸収のために利用できなかった短波長側の光の外部量子効率が高まる。 Further, as described above, part or all of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing, thereby removing part or all of the nitride-based semiconductor layer so far. The external quantum efficiency of light on the short wavelength side that could not be used for absorption is increased.
とくに紫外部の光を利用する際には非常に有効な技術となる。参考までに、さらに特筆すべきは、ZrB2基板を使用した場合で、格子定数のマッチングはAl0.24Ga0.76Nでとれるが、この組成で半導体発光層を構成すると、その発光帯はほとんどが紫外域となり、その点、基板と窒化物半導体層の一部を除去する必要がある。 This is a particularly effective technique when using light in the ultraviolet region. For reference, it should be noted that the ZrB 2 substrate is used, and the lattice constant matching can be obtained with Al 0.24 Ga 0.76N . However, when the semiconductor light emitting layer is configured with this composition, the emission band is Most of them are in the ultraviolet region, and it is necessary to remove part of the substrate and the nitride semiconductor layer.
以下、本発明を図面により述べる。 The present invention will be described below with reference to the drawings.
図2は本発明に係るエッチング前の層構成を示す断面概略図である。 FIG. 2 is a schematic sectional view showing a layer structure before etching according to the present invention.
本発明の半導体発光素子の製造方法は、順次下記(1)〜(3)の各工程を経る。 The manufacturing method of the semiconductor light emitting device of the present invention sequentially undergoes the following steps (1) to (3).
(1)・・・XB2(X=Zr,Ti)からなる単結晶基板上に窒化物系半導体層と発光層とを順次形成する。 (1)... A nitride semiconductor layer and a light emitting layer are sequentially formed on a single crystal substrate made of XB 2 (X = Zr, Ti).
(2)・・・前記単結晶基板をエッチングもしくは研磨により除去する。 (2) The single crystal substrate is removed by etching or polishing.
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。 (3) A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing.
本例においては、ZrB2単結晶基板上に前記窒化物系半導体層である窒化物系半導体厚膜(この窒化物系半導体層は10μmを超える厚みにするとよい)をエピタキシャル成長し、この厚膜の上に発光層とを形成し、そして、これに対しウェットエッチングと機械研磨を用いてZrB2単結晶基板と窒化物系半導体厚膜とを除去する。このような除去に際して窒化物系半導体発光層の一部あるいは全部が露出するまで除去する。 In this example, a nitride-based semiconductor thick film, which is the nitride-based semiconductor layer (this nitride-based semiconductor layer may have a thickness exceeding 10 μm), is epitaxially grown on a ZrB 2 single crystal substrate. A light emitting layer is formed thereon, and the ZrB 2 single crystal substrate and the nitride semiconductor thick film are removed by wet etching and mechanical polishing. In such removal, the nitride-based semiconductor light-emitting layer is removed until part or all of it is exposed.
以下、さらに詳しく説明すると、ZrB2基板上に窒化物系半導体厚膜を成長した構造から、エッチング溶液によりZrB2基板を除去し、化学機械研磨により窒化物系半導体層を発光層の一部が露出するまで除去し、窒化物系半導体厚膜基板を形成している。 Explaining in more detail, the structure grown nitride semiconductor thick film ZrB 2 substrate, by etching solution to remove the ZrB 2 substrate, by chemical mechanical polishing part a nitride semiconductor layer of the light-emitting layer The nitride-based semiconductor thick film substrate is formed by removing it until it is exposed.
(1)工程:
初めに、厚さ300μmの(0001)面のZrB2基板11上に有機金属化学気相成長法(MOVPE)を用いて、厚さ1μm程度のGaNバッファ層12を形成する。
(1) Process:
First, a
次に、GaNバッファ層12上に、SiO2膜を形成し、フォトリソグラフィー法とウェットエッチングで、マスク13と成長領域14に分離する。
Next, an SiO 2 film is formed on the GaN
マスク13および成長領域14は、それぞれ4μm、3μmの幅のストライプ状としている。
The
続いて、塩化水素(HCl)/ガリウム(Ga)、アンモニア(NH3)、水素(H2)を用いた塩化物輸送法の気相成長(VPE:Vapor Phase Epitaxy)により、成長温度を1000℃、Ga上に供給するHCl量を毎分40cc、NH3ガスを毎分1000ccでGaNの成長を行い、成長領域14とマスク13上を埋め込んだ。そして、180分間の成長で、ZrB2基板上には平坦な表面で結晶性が良好な厚さ250μmの前記窒化物系半導体厚膜であるGaN厚膜15が得られた。
Subsequently, the growth temperature is set to 1000 ° C. by vapor phase epitaxy (VPE: Vapor Phase Epitaxy) using a chloride transport method using hydrogen chloride (HCl) / gallium (Ga), ammonia (NH 3 ), and hydrogen (H 2 ). GaN was grown at an amount of HCl supplied onto Ga of 40 cc / min and NH 3 gas at 1000 cc / min, and the
得られた窒化物系半導体厚膜15に前記発光層である窒化物系半導体層を積層する。
A nitride semiconductor layer as the light emitting layer is stacked on the obtained nitride semiconductor
ZrB2基板上に成長した窒化物系半導体厚膜(GaN膜)15において、その膜15の上に窒化物系半導体層のエピタキシャル成長を行い、窒化物系半導体素子の構造を形成し、その後、ZrB2基板と窒化物系半導体厚膜15、さらには窒化物系半導体層の一部を除去する。
In the nitride-based semiconductor thick film (GaN film) 15 grown on the ZrB 2 substrate, the nitride-based semiconductor layer is epitaxially grown on the
このように発光層を積層するには、GaN厚膜15上に窒化物系半導体層を有機金属化学気相成長法(MOVPE)を用いて形成する。
In order to stack the light emitting layer in this way, a nitride-based semiconductor layer is formed on the GaN
詳細には、図2に示すごとく、1000℃の温度に昇温して、Siを添加した厚さ1μmのn型GaN層16、Siを添加した厚さ0.4μmのn型Al0.15Ga0.85Nクラッド層17、Siを添加した厚さ0.1μmのn型GaN光ガイド層18、厚さ2.5nmのアンドープIn0.2Ga0.8N量子井戸層と厚さ5nmのアンドープIn0.05Ga0.95N障壁層からなる8周期の多重量子井戸構造活性層19、マグネシウム(Mg)を添加した厚さ20nmのp型Al0.2Ga0.8N層20、Mgを添加した厚さ0.1μmのp型GaN光ガイド層21、Mgを添加した厚さ0.4μmのp型Al0.1Ga0.9Nクラッド層22、Mgを添加した厚さ0.5μmのp型GaNコンタクト層23を順次形成する。
Specifically, as shown in FIG. 2, the temperature is raised to 1000 ° C., a 1 μm thick n-
このようにして、ZrB2基板上に窒化物系半導体厚膜と発光層を形成する。 In this way, the nitride-based semiconductor thick film and the light emitting layer are formed on the ZrB 2 substrate.
(2)工程:
本工程においては、ZrB2基板をエッチングもしくは研磨により除去する。
(2) Process:
In this step, the ZrB 2 substrate is removed by etching or polishing.
ZrB2単結晶基板は化学的に比較的安定な材料であるが、フッ硝酸にはたやすく溶解する。このエッチングレートは非常に高く、この手段を用いてZrB2単結晶基板を除去することは非常に生産性が高い方法である。 ZrB 2 single crystal substrate is a chemically relatively stable material, but easily dissolves in hydrofluoric acid. This etching rate is very high, and using this means to remove the ZrB 2 single crystal substrate is a highly productive method.
次に、フッ酸と硝酸を1対1の割合の混合液を調製する。この溶液に基板を含む窒化物系半導体層を浸し、ZrB2基板のエッチングを行う。室温中約1分で厚さ300μmのZrB2基板11が溶解する。 Next, a mixed solution of hydrofluoric acid and nitric acid in a ratio of 1: 1 is prepared. A nitride-based semiconductor layer including a substrate is immersed in this solution, and the ZrB 2 substrate is etched. The ZrB 2 substrate 11 having a thickness of 300 μm is dissolved in about 1 minute at room temperature.
(3)工程:
本工程においては、前記のようにZrB2基板を除去した後、窒化物系半導体層を、発光層が一部あるいは全部が露出するまで除去する。この際、比較的研磨レートの低い条件で砥粒あるいは研磨液を選定し、平坦性の高い、比較的硬い定盤を用いて研磨することが望ましい。
(3) Process:
In this step, after removing the ZrB 2 substrate as described above, the nitride-based semiconductor layer is removed until part or all of the light emitting layer is exposed. At this time, it is desirable to select abrasive grains or a polishing liquid under conditions of a relatively low polishing rate and perform polishing using a relatively hard surface plate with high flatness.
また、前記研磨時には両面研磨機を用いるのが望ましい。これは片面研磨に比べて平坦性の高い表面が得られることと、ならびにそりの少ない加工が可能であるためである。 Further, it is desirable to use a double-side polishing machine during the polishing. This is because a surface having higher flatness than that of single-side polishing can be obtained and processing with less warpage is possible.
次に、図2に示したGaNバッファ層12、SiO2マスク13、窒化物系半導体厚膜14と窒化物系半導体層15、16、17、18を、発光層19の一部あるいは全部が露出するまで化学機械研磨により除去した半導体発光素子を図3に示す。
Next, the
同図の18は一部が除去された光ガイド層、19は量子井戸活性層、20はp型窒化物半導体、21は光ガイド層、22がp型クラッド層、23がp型コンタクト層である。 In the figure, 18 is a light guide layer from which a part has been removed, 19 is a quantum well active layer, 20 is a p-type nitride semiconductor, 21 is a light guide layer, 22 is a p-type cladding layer, and 23 is a p-type contact layer. is there.
この化学機械研磨については、中心粒径が50nmである微粉末シリカ(SiO2)を砥粒に用いた。また、研磨液にはpHを10に調製した水酸化カリウム水溶液を用いた。さらに定盤については、鋳鉄製のRaが約0.5nmである定盤に硬質のCMP用パッドを貼ったものを用いた。
For this chemical mechanical polishing, fine powder silica (SiO 2 ) having a center particle diameter of 50 nm was used as the abrasive grains. Further, an aqueous potassium hydroxide solution adjusted to
このようにして発光層の一部あるいは全部が露出した窒化物系半導体層を形成する。 In this way, a nitride-based semiconductor layer in which part or all of the light emitting layer is exposed is formed.
もし、エッチングで窒化物系半導体層を除去するのであれば、パターニング、フォトリソグラフィー法を用いて窒化物半導体層の一部が残るようにしてもいい。 If the nitride-based semiconductor layer is removed by etching, a part of the nitride semiconductor layer may be left by patterning or photolithography.
このような例を図3に示す。ここでは、光ガイド層18の一部を残しているが、このような構成にしても発光層の一部が覗いていることで、発光効率は向上する。
Such an example is shown in FIG. Here, a part of the
さらに、エッチング後に残った窒化物形半導体層の面を研磨して平坦化してもよい。 Further, the surface of the nitride semiconductor layer remaining after etching may be polished and planarized.
上記実施の形態によれば、ZrB2基板上に形成した窒化物系半導体層から基板を除去する方法として、基板材料を溶解するエッチング液により基板の除去を行っているため、研磨によるZrB2基板の除去に比べ窒化物系半導体層にダメージを与えることなく、ZrB2基板の除去ができる。 According to the above embodiment, as a method of removing the substrate from the nitride-based semiconductor layer formed on the ZrB 2 substrate, because a removal of the substrate with an etchant that dissolves the substrate material, ZrB 2 substrate by the polishing The ZrB 2 substrate can be removed without damaging the nitride-based semiconductor layer as compared with the removal.
これによって、これまで窒化物系半導体層が吸収してしまうために効率よく取り出せなかった波長の光、たとえば370nm付近の波長を有する光の外部取り出し効率を向上させることができる。 As a result, it is possible to improve the external extraction efficiency of light having a wavelength that has not been efficiently extracted so far because the nitride-based semiconductor layer absorbs the light, for example, light having a wavelength near 370 nm.
また、基板に厚さ300μmを用いたが、厚いGaN膜を形成後、熱ひずみによるクラックを防止できる厚さのZrB2基板であれば同様な効果が得られる。 Further, although a thickness of 300 μm is used for the substrate, a similar effect can be obtained if the ZrB 2 substrate has a thickness that can prevent cracking due to thermal strain after the formation of the thick GaN film.
さらにまた、この厚さに関しては、ZrB2基板を用いた場合、成膜された窒化物系半導体層の応力が小さいことで、300μmより薄くても同様な効果が得られる。 Furthermore, regarding this thickness, when a ZrB 2 substrate is used, the same effect can be obtained even if the thickness is less than 300 μm because the stress of the formed nitride-based semiconductor layer is small.
また、本発明の半導体発光素子の製造方法によれば、前述したごとく、順次(1)〜(3)の各工程を経て得られたが、これに代えて、さきに発光層を単結晶基板や窒化物系半導体層に対するエッチングもしくは研磨の後に行なってもよい。 In addition, according to the method for manufacturing a semiconductor light emitting device of the present invention, as described above, the light emitting layer was obtained by sequentially performing the steps (1) to (3). Alternatively, it may be performed after etching or polishing of the nitride-based semiconductor layer.
すなわち、このような製造方法を下記に述べる。 That is, such a manufacturing method will be described below.
順次下記(1)〜(4)の各工程を経る。 The following steps (1) to (4) are sequentially performed.
(1)・・・XB2(X=Zr,Ti)からなる単結晶基板上に窒化物系半導体層を順次形成する。 (1)... A nitride-based semiconductor layer is sequentially formed on a single crystal substrate made of XB 2 (X = Zr, Ti).
(2)・・・前記単結晶基板をエッチングもしくは研磨により除去する。 (2) The single crystal substrate is removed by etching or polishing.
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。 (3) A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing.
(4)・・・前工程により得られた窒化物系半導体層の上に発光層を形成する。 (4) ... A light emitting layer is formed on the nitride-based semiconductor layer obtained in the previous step.
そして、このような(4)工程にて発光層を形成した後に、さらに保護層を形成してもよい。 And after forming a light emitting layer in such a (4) process, you may form a protective layer further.
なお、本発明は上記の実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更や改良等はなんら差し支えない。 It should be noted that the present invention is not limited to the above-described embodiment, and various modifications and improvements can be made without departing from the scope of the present invention.
たとえば、ZrB2基板に窒化物系半導体厚膜を形成し、窒化物系半導体層を積層した後、ZrB2基板と窒化物系半導体厚膜を除去したが、ZrB2基板に窒化物系半導体厚膜を形成した後、このZrB2基板を除去して窒化物系半導体基板とし、該窒化物系半導体基板に窒化物系半導体層を積層した後、該窒化物系半導体厚膜と該窒化物系半導体層の一部を除去してもいい。 For example, to form a nitride semiconductor thick film ZrB 2 substrate, after laminating a nitride-based semiconductor layer has been removed ZrB 2 substrate and the nitride-based semiconductor thick film, the nitride on the ZrB 2 substrate semiconductor thickness After forming the film, the ZrB 2 substrate is removed to form a nitride-based semiconductor substrate, and a nitride-based semiconductor layer is stacked on the nitride-based semiconductor substrate, and then the nitride-based semiconductor thick film and the nitride-based film are formed. A part of the semiconductor layer may be removed.
また、ZrB2基板の主面は(0001)面を用いて示したが、エッチングの可否については、その他の面方位でもよい。たとえば、{10−10}面、等の低指数面基板を用いてもエッチングすることができる。さらにまた、(0001)面から微傾斜したZrB2基板を用いても同様な効果が得られる。 Further, although the main surface of the ZrB 2 substrate is shown using the (0001) plane, other plane orientations may be used as to whether or not etching is possible. For example, etching can be performed using a low index surface substrate such as {10-10} plane. Furthermore, the same effect can be obtained by using a ZrB 2 substrate slightly inclined from the (0001) plane.
さらにまた、フッ酸と硝酸を1:1で混合したが、これに限られるものではない。また、エッチング時の温度も室温に限られるものではない。図4から明らかなとおり、エッチング液の温度を変える場合は生産性を考慮して15℃以上の温度にすることが望ましい。 Furthermore, although hydrofluoric acid and nitric acid were mixed at 1: 1, the present invention is not limited to this. Further, the temperature during etching is not limited to room temperature. As apparent from FIG. 4, when changing the temperature of the etching solution, it is desirable to set the temperature to 15 ° C. or higher in consideration of productivity.
また、ZrB2基板11上にGaNバッファ層12、GaN膜15を形成した例で示したが、これらに限られるものではなく、InxGa1-xN(0≦x≦1)、AlxGa1-xN(0≦x≦1)およびAlxInyGa1-x-yN(0≦x+y≦1)、または、これらの層状構造でも同様な効果が得られる。また、n型あるいはp型の不純物の種類や濃度はこの基板と窒化物半導体層の一部または全部を除去することの効果には大きな影響はない。
Moreover, although the example in which the
また、実施の形態では窒化物系半導体厚膜上に窒化物系半導体層を積層したが、もちろんZrB2基板上に窒化物系半導体厚膜を介さずに窒化物系半導体層を積層してもいい。 In the embodiment, the nitride-based semiconductor layer is stacked on the nitride-based semiconductor thick film, but, of course, the nitride-based semiconductor layer may be stacked on the ZrB 2 substrate without using the nitride-based semiconductor thick film. Good.
さらにまた、本発明者は、前述したごとく、順次下記(1)〜(3)の各工程を経るという主旨において、もしくは順次下記(1)〜(4)の各工程を経るという主旨において、ZrB2単結晶基板を用いたが、これに代えてTiB2単結晶基板を用いても同じ作用効果を奏することを確認した。 Furthermore, as described above, the present inventor has the purpose of sequentially performing the following steps (1) to (3), or the purpose of sequentially performing the following steps (1) to (4). 2 single crystal substrates were used, but it was confirmed that the same effects were obtained even when a TiB 2 single crystal substrate was used instead.
11・・・ZrB2基板
12・・・GaNバッファ層
13・・・マスク
14・・・成長領域
15・・・GaN厚膜
16・・・n型GaN層
17・・・n型Al0.15Ga0.85Nクラッド層
18・・・n型GaN光ガイド層
19・・・多重量子井戸構造活性層
20・・・p型Al0.2Ga0.8N層
21・・・p型GaN光ガイド層
22・・・p型Al0.1Ga0.9Nクラッド層
23・・・p型GaNコンタクト層
11 ... ZrB 2 substrate 12 ...
Claims (6)
(1)・・・ZrB 2 からなる単結晶基板上にGaNからなる窒化物系半導体層と発光層とを順次形成する。
(2)・・・前記単結晶基板を、フッ硝酸を用いたエッチングにより除去する。
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which sequentially undergoes the following steps (1) to (3).
(1) ··· Zr B 2 or Ranaru sequentially forming a nitride-based semiconductor layer and a luminescent layer made of GaN on a single crystal substrate.
(2) The single crystal substrate is removed by etching using hydrofluoric acid.
(3) A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing.
(1)・・・ZrB 2 からなる単結晶基板上にGaNからなる窒化物系半導体層を形成する。
(2)・・・前記単結晶基板を、フッ硝酸を用いたエッチングにより除去する。
(3)・・・前記窒化物系半導体層の一部をエッチングもしくは研磨により除去する。
(4)・・・前記(3)工程により得られた窒化物系半導体層の上に発光層を形成する。 A method for manufacturing a semiconductor light emitting device, which sequentially undergoes the following steps (1) to (4).
(1) ··· Zr B 2 or Ranaru forming a nitride-based semiconductor layer made of GaN on a single crystal substrate.
(2) The single crystal substrate is removed by etching using hydrofluoric acid.
(3) A part of the nitride-based semiconductor layer is removed by etching or polishing.
(4) ... A light emitting layer is formed on the nitride-based semiconductor layer obtained in the step (3).
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003428468A JP4400864B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2003428468A JP4400864B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2005191152A JP2005191152A (en) | 2005-07-14 |
| JP4400864B2 true JP4400864B2 (en) | 2010-01-20 |
Family
ID=34787415
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2003428468A Expired - Fee Related JP4400864B2 (en) | 2003-12-24 | 2003-12-24 | Manufacturing method of semiconductor light emitting device |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4400864B2 (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105932543A (en) * | 2016-04-21 | 2016-09-07 | 武汉华工正源光子技术有限公司 | Modulation-doped multi-period strain-compensated quantum well epitaxial layer and growth method thereof |
-
2003
- 2003-12-24 JP JP2003428468A patent/JP4400864B2/en not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN105932543A (en) * | 2016-04-21 | 2016-09-07 | 武汉华工正源光子技术有限公司 | Modulation-doped multi-period strain-compensated quantum well epitaxial layer and growth method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2005191152A (en) | 2005-07-14 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5003033B2 (en) | GaN thin film bonded substrate and manufacturing method thereof, and GaN-based semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| TWI427198B (en) | Structure containing nitride semiconductor layer, composite substrate containing nitride semiconductor layer and manufacturing method thereof | |
| JP3662806B2 (en) | Method for manufacturing nitride-based semiconductor layer | |
| JP5187610B2 (en) | Nitride semiconductor wafer or nitride semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2001085736A (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor chip | |
| JP2006005331A (en) | Group III nitride semiconductor crystal and method for manufacturing the same, group III nitride semiconductor device and method for manufacturing the same, and light emitting device | |
| JP2011084469A (en) | METHOD AND INGOT FOR MANUFACTURING GaN SINGLE CRYSTAL SUBSTRATE | |
| JP2001176823A (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor chip | |
| JP7645319B2 (en) | Semiconductor Device | |
| CN1957510A (en) | Nitride semiconductor device and method for manufacturing same | |
| CN116249803A (en) | Epitaxial wafer for ultraviolet light emitting element, method of manufacturing metal laminated substrate for ultraviolet light emitting element, method of manufacturing ultraviolet light emitting element, and method of manufacturing ultraviolet light emitting element array | |
| CN103000492B (en) | Manufacture the method for stacking nitride semiconductor structure and manufacture the method for nitride semiconductor light-emitting device | |
| JP2004288934A (en) | Sapphire substrate and its manufacturing method, epitaxial substrate, semiconductor device and its manufacturing method | |
| CN1964090B (en) | Nitride-based semiconductor device and production method thereof | |
| JP5065625B2 (en) | Manufacturing method of GaN single crystal substrate | |
| JP3884969B2 (en) | Semiconductor light emitting device and manufacturing method thereof | |
| US20120168768A1 (en) | Semiconductor structures and method for fabricating the same | |
| JP2003300800A (en) | Method for manufacturing nitride semiconductor wafer of element of group iii | |
| JP4400864B2 (en) | Manufacturing method of semiconductor light emitting device | |
| JP2015532012A (en) | Light emitting device comprising a molded substrate | |
| US20100065843A1 (en) | Zinc oxide-based semiconductor device and method for producing same | |
| JP4786587B2 (en) | Group III nitride semiconductor and method for manufacturing the same, substrate for manufacturing group III nitride semiconductor | |
| JP2008282942A (en) | Semiconductor device and manufacturing method thereof | |
| JP2002009003A (en) | Semiconductor substrate, manufacturing method thereof, and light emitting element | |
| JP2005532692A (en) | Defect reduction in semiconductor materials. |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20061213 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090414 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20090414 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090615 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20090825 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20090902 |
|
| TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20090929 |
|
| A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 |
|
| A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20091023 |
|
| R150 | Certificate of patent (=grant) or registration of utility model |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20121106 Year of fee payment: 3 |
|
| FPAY | Renewal fee payment (prs date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20131106 Year of fee payment: 4 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |