特許6248786IP Force 特許公報全文掲載

技術分野

基板からの結晶成長により形成される窒化物半導体素子およびその製造方法

発明が解決しようとする課題[発明の詳細な説明]から抜粋

前記した凸部を形成したサファイア基板上へのGaN系窒化物半導体の成長工程においては、サファイア基板との格子緩和を目的として、AlGaN等からなるバッファ層を挿入し、窒化物半導体の結晶成長を行う。しかしながら、凸部の形状によっては、当該凸部の傾斜面からの窒化物半導体の成長が促進されてしまう場合がある。 ここで、サファイア基板のc面([0001]面、サファイア基板の上面)から成長する窒化物半導体は、垂直方向に加えて、前記した凸部を覆うように横方向にも成長する。そして、前記したような凸部の傾斜面からの窒化物半導体の成長は、サファイア基板のc面からの窒化物半導体の横方向の成長に対して影響し、当該c面からの成長を阻害する。 また、特許文献1において提案された技術は、凸部の底面が三角形であるため、結晶が六方晶である窒化物半導体の成長に十分に対応しておらず、当該窒化物半導体が成長しにくい場合がある。そのため、特許文献1において提案された技術は、エッチング方法や凸部の形状に関して更なる改良が望まれている。 本発明は、前記の点に鑑みてなされたものであり、サファイア基板の凸部の傾斜面からのGaN系窒化物半導体の結晶成長をより確実に抑制することで、サファイア基板のc面からの適正な成長を促進し、安定して良質な結晶性を得ることができる窒化物半導体素子およびその製造方法を提供することを課題とする。

課題を解決するための手段[発明の詳細な説明]から抜粋

前記課題を解決するために本発明に係る窒化物半導体素子の製造方法は、サファイア基板のc面側の表面にマスクを設けてドライエッチングすることで、底面が円形状の凸部を複数形成する第1エッチング工程と、前記凸部が形成された前記サファイア基板をウェットエッチングすることで、前記凸部の底面を円形状に維持したまま先端を三角錐状に形成する第2エッチング工程と、前記サファイア基板の、底面が円形状であり先端が三角・・・ 続きを知財ポータルサイト IP Force にログインして見る
【発明の効果】
本発明に係る窒化物半導体素子の製造方法によれば、サファイア基板上の凸部の傾斜面からの窒化物半導体の結晶成長をより確実に抑制することができるため、サファイア基板のc面からの適正な成長を促進し、安定して良質な結晶性を得ることができる。また、本発明に係る窒化物半導体素子は、結晶成長がc面から適正に成長することで、良好な結晶性を得ることができ発光効率が向上する。

この発明についての権利主張の範囲[特許請求の範囲]

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この特許公報に記載されている図面[図面の簡単な説明]から抜粋

【図1】本発明の窒化物半導体素子の全体構成を模式的に示す断面図である。

【図2】サファイア基板におけるサファイア結晶の面方位を模式的に示す図であって、(a)は、ユニットセル図、(b)は、サファイア結晶構造の平面図、である。

【図3】本発明の窒化物半導体素子用基板に形成された凸部を模式的に示す図であって、(a)は、凸部の配置を示す平面図、(b)は、凸部の構成を示す平面図、(c)は、凸部の構成を示す側面図、である。

【図4】本発明の窒化物半導体素子用基板の製造方法を模式的に示す図であって、(a)は、マスク工程を示す断面図、(b)は、マスク工程を示す斜視図、(c)は、第1エッチング工程における途中経過を示す断面図、(d)は、第1エッチング工程における途中経過を示す斜視図、(e)は、第1エッチング工程においてドライエッチングが終了した状態を示す断面図、(f)は、第1エッチング工程においてドライエッチングが終了した状態を示す斜視図、(g)は、第2エッチング工程を示す断面図、(h)は、第2エッチング工程を示す斜視図、である。

【図5】本発明の窒化物半導体素子の製造方法を模式的に示す図であって、(a)は、バッファ層形成工程を示す断面図、(b)は、半導体層成長工程を示す断面図、(c)は、半導体層成長工程の後に電極を形成した窒化物半導体素子の一例を示す断面図であって、(d)のX‐X断面図、(d)は、半導体層成長工程の後に電極を形成した窒化物半導体素子の一例を示す平面図、である。

【図6】本発明の窒化物半導体素子用基板における凸部形成の効果を説明するための説明図であって、(a)は、窒化物半導体素子の製造方法における半導体層成長工程において、成長途中の窒化物半導体を示す断面図、(b)は、半導体素子の製造方法における半導体層成長工程において、成長途中の窒化物半導体の一部を断面にして示す斜視図、である。

【図7】本発明の窒化物半導体素子用基板における凸部形成の効果を説明するための説明図であって、(a)は、窒化物半導体素子の製造方法における半導体層成長工程において、成長途中の窒化物半導体および凸部の状態を示す斜視図、(b)は、窒化物半導体素子の製造方法における半導体層成長工程において、成長途中の窒化物半導体および凸部の状態を示す平面図、である。

選択図 図1出願人が指定した本件の代表的な図

1,1A 窒化物半導体素子   10 サファイア基板(窒化物半導体素子用基板)   10a 基板上面(結晶成長面)   11 凸部   111 下凸部   112 上凸部   112a 傾斜面(結晶成長抑制面)   20 バッファ層   30 半導体層   30a 窒化物半導体   31 n型半導体層   32 活性層   33 p型半導体層   40 n電極   50 透明電極   60 p電極   M マスク   SC サファイア結晶

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